JP2008238651A - Optical shaping method - Google Patents

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Kimitaka Morohoshi
公貴 諸星
Toshio Teramoto
俊夫 寺本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical shaping method which enables an optically shaped article to be efficiently formed by changing a projection region in accordance with the resolution the optically shaped article to be shaped. <P>SOLUTION: In the optical shaping method, an optically curable composition solution is irradiated selectively with light to form cured layers, and the cured layers are stacked in turn to form a microscopic, optically-shaped article. In a part wherein the microscopic, optically-shaped article is shaped in high resolution and in the other part, the projection magnification is changed, and the light-irradiation is carried out. Specifically, when light reflected by a digital mirror device 2 is condensed by a condensing lens 3 to make an optically curable composition on a shaping table 4 be irradiated with the condensed light to form the optically shaped article, the magnification of the condensing lens 3 in the other part is made smaller than that in a part which requires the high resolution, so that an area to irradiate the other part at a time is enlarged. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光硬化性組成液に選択的に光を照射して硬化層を形成し、該硬化層を順次積層してマイクロ光造形物を造形する光造形方法に関し、特に、投影領域を改良する方法に関する。   The present invention relates to an optical modeling method in which a photocurable composition liquid is selectively irradiated with light to form a cured layer, and the cured layer is sequentially stacked to form a micro-stereolithic object, and in particular, the projection region is improved. On how to do.

近年、携帯端末等に代表される各種電子機器や各種装置において、小型軽量化、高性能化が強く求められている。このため、電子機器等に用いられるネジ、歯車、モータのハウジング、バネ等の機械部品の微小化のニーズが高まっている。また、電子機器に用いられるネジ及びモータ等の機械部品等の設計及びデザイン構成を、CAD等を用いてコンピュータ上で行うようになっている。このようなコンピュータ上で設計された三次元モデルに基づいて立体モデルを造形する方法として、例えば光積層造形方法(以下、光造形方法という)がある。以下に、従来の光造形方法の一例を示す。   2. Description of the Related Art In recent years, various electronic devices and various devices represented by portable terminals and the like have been strongly demanded to be small and light and to have high performance. For this reason, there is an increasing need for miniaturization of mechanical parts such as screws, gears, motor housings, and springs used in electronic devices. In addition, the design and design configuration of machine parts such as screws and motors used in electronic devices are performed on a computer using CAD or the like. As a method of modeling a three-dimensional model based on a three-dimensional model designed on such a computer, for example, there is an optical layered modeling method (hereinafter referred to as an optical modeling method). Below, an example of the conventional optical modeling method is shown.

従来の光造形方法では、造形する立体モデルは複数の層に平行スライスして得られる断面群のデータに基づいて造形される。通常、最初に最下段の断面に相当する領域において、光硬化性組成物の液面に光線を照射する。これにより、光照射された液面部分の光硬化性組成物が硬化し、立体モデルの一段面の硬化樹脂層が造形される。次に、この硬化樹脂層の表面に所定の厚さの未硬化の光硬化性組成物をコートする。このとき、硬化樹脂層の所定の厚み分だけを光硬化性組成物に沈めてコートする。そして、光硬化性組成物がコートされた表面に所定のパターンに沿ってレーザ光線を照射し、コート層部分を硬化させる。硬化されたコート層部分は、下側に形成されている硬化樹脂層に積層一体化される。そして、造形された断面に隣接する断面に光線照射と光硬化性組成物のコートを行う。これを繰り返すことにより、所望の立体モデルを造形する(特許文献1及び2参照)。   In a conventional stereolithography method, a three-dimensional model to be modeled is modeled based on cross-sectional group data obtained by parallel slicing into a plurality of layers. Usually, first, light is applied to the liquid surface of the photocurable composition in a region corresponding to the lowermost section. Thereby, the photocurable composition of the liquid surface part irradiated with light hardens | cures, and the cured resin layer of the one-step surface of a three-dimensional model is modeled. Next, an uncured photocurable composition having a predetermined thickness is coated on the surface of the cured resin layer. At this time, only a predetermined thickness of the cured resin layer is submerged in the photocurable composition. Then, the surface coated with the photocurable composition is irradiated with a laser beam along a predetermined pattern to cure the coat layer portion. The cured coat layer portion is laminated and integrated with the cured resin layer formed on the lower side. And the light irradiation and the coating of a photocurable composition are performed to the cross section adjacent to the shape | molded cross section. By repeating this, a desired three-dimensional model is formed (see Patent Documents 1 and 2).

また、所望の形状の立体モデルを光造形方法によって形成しようとする場合、一定の領域毎に(以下、「投影領域」という)、一括露光を繰り返し実行する手法がある。この手法では、例えば、ディジタルミラーデバイスで反射させた光を集光レンズで集光して投影領域に照射する。この手法において、投影領域の境界部分における剥がれや割れなどの不具合を改良する方法が、例えば、特許文献3に開示されている。この投影領域は、形成する立体モデルの解像度によっても制約される。具体的には、高解像度が要求される場合、高倍率の集光レンズを用いることになり、投影領域が小さくなる。また、一つの光造形物を造形する場合に、要求される解像度が高い部分に適応する集光レンズを選択して光造形物を造形していた。
特開昭56−144478号公報 特開昭62−35966号公報 特開2006−272916号公報
Further, when a stereo model having a desired shape is to be formed by an optical modeling method, there is a method in which batch exposure is repeatedly performed for each predetermined region (hereinafter referred to as “projection region”). In this method, for example, light reflected by a digital mirror device is condensed by a condenser lens and irradiated onto a projection area. In this technique, for example, Patent Document 3 discloses a method for improving problems such as peeling and cracking at the boundary portion of the projection area. This projection area is also restricted by the resolution of the solid model to be formed. Specifically, when high resolution is required, a high-magnification condensing lens is used, and the projection area becomes small. Moreover, when modeling one stereolithography object, the stereolithography object was modeled by selecting the condensing lens adapted to the required high resolution part.
JP 56-144478 A JP-A-62-35966 JP 2006-272916 A

しかしながら、高解像度に適応する集光レンズを用いる場合、投影領域が小さくなるため、光造形物を載せたテーブルの移動回数が多くなり、結果として造形時間が長くなるという問題があった。また、投影領域の境界部分は、不具合の発生を抑制するためにも少ないほうが好ましい。   However, when a condensing lens adapted to high resolution is used, the projection area becomes small, so that the number of times of movement of the table on which the optically shaped object is placed increases, resulting in a problem that the modeling time becomes long. Further, it is preferable that the boundary portion of the projection area is small in order to suppress the occurrence of a problem.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、造形する光造形物の解像度に応じて、投影領域を変更することにより、効率よく光造形物を形成する光造形方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the optical modeling method which forms an optical modeling thing efficiently by changing a projection area | region according to the resolution of the optical modeling thing to model. For the purpose.

本発明に係る光造形方法の一態様は、光硬化性組成液に選択的に光を照射して硬化層を形成し、該硬化層を順次積層してマイクロ光造形物を造形する光造形方法であって、前記マイクロ光造形物を高解像度に造形する部分と、それ以外の部分とで、投影倍率を変更して光照射する。また、前記投影倍率は、例えば、倍率の異なる対物レンズを使用して変更することができる。さらに、前記倍率の異なる対物レンズへ交換した後に、焦点距離を調整することが好ましい。   One aspect of the optical modeling method according to the present invention is an optical modeling method in which a photocurable composition liquid is selectively irradiated with light to form a cured layer, and the cured layer is sequentially stacked to form a micro-stereolithic object. And the projection magnification is changed and light is irradiated between the part for modeling the micro stereolithography object with high resolution and the other part. The projection magnification can be changed using, for example, objective lenses having different magnifications. Furthermore, it is preferable to adjust the focal length after exchanging the objective lenses having different magnifications.

本発明によれば、光造形方法において、造形する光造形物の解像度に応じて、投影領域を変更することにより、効率よく光造形物を形成する光造形方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the optical modeling method, the optical modeling method which forms an optical modeling thing efficiently can be provided by changing a projection area | region according to the resolution of the optical modeling thing to model.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

まず、本発明に係る光造形方法に使用される装置について説明する。
図1は、本発明に係る光造形方法に使用される光造形装置の構成例を示す図である。図1に示すように、光造形装置100は、光源1、ディジタルミラーデバイス(DMD)2、集光レンズ3、造形テーブル4、ディスペンサ5、リコータ6、制御部7、及び記憶部8を有する。図1では、光造形装置100は、造形テーブル4上へ光硬化性組成物9が供給され、光硬化樹脂10が形成された状態を示している。
First, the apparatus used for the optical modeling method according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical modeling apparatus used in the optical modeling method according to the present invention. As illustrated in FIG. 1, the optical modeling apparatus 100 includes a light source 1, a digital mirror device (DMD) 2, a condenser lens 3, a modeling table 4, a dispenser 5, a recoater 6, a control unit 7, and a storage unit 8. In FIG. 1, the optical modeling apparatus 100 shows a state where the photocurable composition 9 is supplied onto the modeling table 4 and the photocurable resin 10 is formed.

光源1は、造形テーブル4上に供給される光硬化性組成物9を硬化させるための光を発生させる。例えば、405nmのレーザ光を発生させるレーザダイオード(LD)又は紫外線(UV)ランプ等が用いられる。光源1の種類は、光硬化性組成物9の硬化波長に応じて選択されるものであり、本願発明の光造形方法は、光源1の種類を限定するものではない。   The light source 1 generates light for curing the photocurable composition 9 supplied on the modeling table 4. For example, a laser diode (LD) or an ultraviolet (UV) lamp that generates 405 nm laser light is used. The type of the light source 1 is selected according to the curing wavelength of the photocurable composition 9, and the optical modeling method of the present invention does not limit the type of the light source 1.

ディジタルミラーデバイス(DMD)2は、テキサス・インスツルメンツ社によって開発されたデバイスであり、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)半導体上に独立して動くマイクロミラーが数十万〜数百万個、例えば、48万〜131万個敷き詰められている。かかるマイクロミラーは、静電界作用によって対角線を軸に約±10度、例えば、±12度程度傾けることが可能である。マイクロミラーは、各マイクロミラーのピッチの1辺の長さが約10μm、例えば、13.68μmの四角形の形状を有している。隣接するマイクロミラーの間隔は、例えば1μmである。本実施形態で用いたDMD2の全体は、40.8×31.8mmの四角形状を有し(うち、ミラー部は、14.0×10.5mmの四角形状を有する。)、1辺の長さが13.68μmのマイクロミラー786,432個により構成されている。
当該DMD2は、光源1から出射されたレーザ光線を個々のマイクロミラーによって反射させ、制御部7によって所定の角度に制御されたマイクロミラーによって反射されたレーザ光のみ集光レンズ3を介して造形テーブル4上に供給した光硬化性組成物9に照射する。DMD2によって反射されたレーザ光線が集光レンズ3を介して一度に照射される光硬化性組成物9の領域を、投影領域という。一つの投影領域の露光を行った後、造形テーブル4を移動させ、隣接する投影領域に対して露光を行う。この繰り返しにより、投影領域を単位とする一括露光を繰り返し実行する。
The digital mirror device (DMD) 2 is a device developed by Texas Instruments, and hundreds of thousands to millions of micromirrors independently moving on a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) semiconductor, for example, 48 10,000 to 1.31 million pieces are laid. Such a micromirror can be tilted by about ± 10 degrees, for example, about ± 12 degrees about the diagonal line by an electrostatic field effect. The micromirror has a square shape in which the length of one side of the pitch of each micromirror is about 10 μm, for example, 13.68 μm. The interval between adjacent micromirrors is, for example, 1 μm. The entire DMD 2 used in the present embodiment has a quadrilateral shape of 40.8 × 31.8 mm (of which the mirror portion has a quadrangular shape of 14.0 × 10.5 mm). Is composed of 786,432 micromirrors having a length of 13.68 μm.
The DMD 2 reflects the laser beam emitted from the light source 1 by the individual micromirrors, and only the laser beam reflected by the micromirrors controlled by the control unit 7 at a predetermined angle passes through the condenser lens 3. 4 is irradiated to the photocurable composition 9 supplied on the surface. A region of the photocurable composition 9 to which the laser beam reflected by the DMD 2 is irradiated at once through the condenser lens 3 is referred to as a projection region. After the exposure of one projection area, the modeling table 4 is moved and the adjacent projection area is exposed. By repeating this, the batch exposure with the projection area as a unit is repeatedly executed.

集光レンズ3は、DMD2によって反射されたレーザ光線を光硬化性組成物9上に導き、投影領域を形成する。集光レンズ3は、凸レンズを用いた集光レンズ3であってもよいし、凹レンズを用いてもよい。凹レンズを用いると、DSMの実サイズよりも大きな投影領域を得ることができる。本実施形態にかかる集光レンズ3は、例えば、入射光を約15倍縮小し、光硬化性組成物9上に集光する。本実施形態では、レンズ3の一例として、対物レンズを用いる場合を説明する。   The condenser lens 3 guides the laser beam reflected by the DMD 2 onto the photocurable composition 9 to form a projection region. The condenser lens 3 may be a condenser lens 3 using a convex lens or a concave lens. If a concave lens is used, a projection area larger than the actual size of the DSM can be obtained. For example, the condensing lens 3 according to this embodiment reduces incident light by about 15 times and condenses it on the photocurable composition 9. In the present embodiment, a case where an objective lens is used as an example of the lens 3 will be described.

造形テーブル4は、光硬化性組成物9を硬化させた硬化樹脂10を順次堆積させて載置する平板状の台である。この造形テーブル4は、図示しない駆動機構、即ち移動機構によって、水平移動及び垂直移動が可能である。この駆動機構により、所望の範囲に亘って光造形を行うことができる。   The modeling table 4 is a flat table on which the cured resin 10 obtained by curing the photocurable composition 9 is sequentially deposited and placed. The modeling table 4 can be moved horizontally and vertically by a driving mechanism (not shown), that is, a moving mechanism. With this drive mechanism, stereolithography can be performed over a desired range.

ディスペンサ5は、光硬化性組成物9を収容し、予め定められた量の光硬化性組成物9を所定位置に供給する。
リコータ6は、例えば、ブレード機構と移動機構を備え、光硬化性組成物9を均一に塗布する。
The dispenser 5 accommodates the photocurable composition 9 and supplies a predetermined amount of the photocurable composition 9 to a predetermined position.
The recoater 6 includes, for example, a blade mechanism and a moving mechanism, and uniformly applies the photocurable composition 9.

制御部7は、制御データに応じて光源1、DMD2、造形テーブル4、ディスペンサ5、リコータ6を制御する。制御部7は、典型的には、コンピュータに所定のプログラムをインストールすることによって構成することができる。典型的なコンピュータの構成は、中央処理装置(CPU)とメモリとを含んでいる。CPUとメモリとは、バスを介して補助記憶装置としてのハードディスク装置などの外部記憶装置に接続される。この外部記憶装置が、制御部7の記憶部8として機能する。フレキシブルディスク装置、ハードディスク装置、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)ドライブ等の記憶媒体駆動装置は、各種コントローラを介してバスに接続される。フレキシブルディスク装置等の記憶媒体駆動装置には、フレキシブルディスク等の可搬型記憶媒体が挿入される。記憶媒体にはオペレーティングシステムと協働してCPUなどに命令を与え、本実施形態を実施するための所定のコンピュータプログラムを記憶することができる。   The control unit 7 controls the light source 1, DMD 2, modeling table 4, dispenser 5, and recoater 6 according to the control data. The control unit 7 can typically be configured by installing a predetermined program in a computer. A typical computer configuration includes a central processing unit (CPU) and memory. The CPU and the memory are connected to an external storage device such as a hard disk device as an auxiliary storage device via a bus. This external storage device functions as the storage unit 8 of the control unit 7. A storage medium drive device such as a flexible disk device, a hard disk device, or a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) drive is connected to the bus via various controllers. A portable storage medium such as a flexible disk is inserted into a storage medium driving apparatus such as a flexible disk apparatus. The storage medium can store a predetermined computer program for executing the present embodiment by giving instructions to the CPU in cooperation with the operating system.

記憶部8には、主として、造形しようとする立体モデルを複数の層にスライスして得られる断面群の造形データが格納されている。制御部7は、記憶部8に格納された造形データに基づいて、主としてDMD2における各マイクロミラーの角度制御、造形テーブル4の移動(即ち、立体モデルに対するレーザ光の照射範囲の位置)を制御し、立体モデルの造形を実行する。   The storage unit 8 mainly stores modeling data of a cross-sectional group obtained by slicing a three-dimensional model to be modeled into a plurality of layers. Based on the modeling data stored in the storage unit 8, the control unit 7 mainly controls the angle control of each micromirror in the DMD 2 and the movement of the modeling table 4 (that is, the position of the laser beam irradiation range with respect to the three-dimensional model). Execute the modeling of the three-dimensional model.

コンピュータプログラムは、メモリにロードされることによって実行される。コンピュータプログラムは圧縮し、又、複数に分割して記憶媒体に記憶することができる。さらに、ユーザ・インターフェース・ハードウェアを備えることができる。ユーザ・インターフェース・ハードウェアとしては、例えば、マウスなどの入力をするためのポインティング・デバイス、キーボード、あるいは視覚データをユーザに提示するためのディスプレイなどがある。   The computer program is executed by being loaded into a memory. The computer program can be compressed or divided into a plurality of parts and stored in a storage medium. In addition, user interface hardware can be provided. Examples of the user interface hardware include a pointing device for inputting such as a mouse, a keyboard, or a display for presenting visual data to the user.

光硬化性組成物9には、可視光及び可視光領域外の光によって硬化する樹脂を使用する。具体的には、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を使用することができる。例えば、15μm以上(500mJ/cm)の硬化深度を有し、粘度が1500〜2500Pa・s(25℃)の405nm対応のアクリル系樹脂を用いることができる。 For the photocurable composition 9, a resin that is cured by visible light and light outside the visible light region is used. Specifically, an epoxy resin or an acrylic resin can be used. For example, an acrylic resin corresponding to 405 nm having a curing depth of 15 μm or more (500 mJ / cm 2 ) and a viscosity of 1500 to 2500 Pa · s (25 ° C.) can be used.

次に、本実施形態にかかる光造形装置100を使用する光造形方法の動作について説明する。まず、ディスペンサ5に未硬化状態の光硬化性組成物9を収容する。造形テーブル4は初期位置にある。ディスペンサ5は、収容された光硬化性組成物9を所定量だけ造形テーブル4上に供給する。リコータ6は、光硬化性組成物9を引き伸ばすようにして掃引し、硬化させる一層分のコート層を形成する。   Next, operation | movement of the optical modeling method which uses the optical modeling apparatus 100 concerning this embodiment is demonstrated. First, the uncured photocurable composition 9 is accommodated in the dispenser 5. The modeling table 4 is in the initial position. The dispenser 5 supplies the stored photocurable composition 9 on the modeling table 4 by a predetermined amount. The recoater 6 sweeps the photocurable composition 9 so as to stretch and forms a coat layer for one layer to be cured.

光源1から出射したレーザ光線は、DMD2に入射する。DMD2は制御部7によって制御され、レーザ光線を光硬化性組成物9に照射する部分に対応した一部のマイクロミラーの角度を調整する。これにより、その一部のマイクロミラーを反射したレーザ光線が集光レンズ3を介して光硬化性組成物9に照射され、その他のマイクロミラーを反射したレーザ光線は光硬化性組成物9に照射されない。光硬化性組成物9へのレーザ光線の照射は例えば0.4秒間行なわれる。このとき、光硬化性組成物9への投影領域は例えば、1.3×1.8mm程度であり、0.6×0.9mm程度まで縮小することもできる。投影領域の面積は、通常、通常、100mm以下であることが望ましい。このため、一つの投影領域のサイズよりも大きい立体モデルを形成する場合には、レーザ光線の照射位置を移動させて照射させる必要がある。例えば、光造形の最大サイズ(X×Y)とすると、これを複数の投影領域(x×y)に分割し、それぞれを1ショットずつレーザ光線の照射を実行していく。光造形の最大サイズは、例えば、X=150mm、Y=150mmであり、高さが50mmである。投影領域のサイズは、例えば、x=1.8mm、y=1.3mmである。このようにして、投影領域を走査しながらレーザ光線の照射を実行することによって、光硬化性組成物9が硬化し、第一層目の硬化樹脂層が形成される。一層分の積層ピッチ、すなわち、硬化樹脂層一層の厚みは、例えば、5〜10μmである。 The laser beam emitted from the light source 1 enters the DMD 2. The DMD 2 is controlled by the control unit 7 and adjusts the angle of a part of the micromirrors corresponding to the portion where the photocurable composition 9 is irradiated with the laser beam. Thereby, the laser beam reflected from a part of the micromirrors is irradiated to the photocurable composition 9 through the condenser lens 3, and the laser beam reflected from the other micromirrors is irradiated to the photocurable composition 9. Not. The photocurable composition 9 is irradiated with a laser beam for 0.4 seconds, for example. At this time, the projection area on the photocurable composition 9 is, for example, about 1.3 × 1.8 mm, and can be reduced to about 0.6 × 0.9 mm. The area of the projection region is usually desirably 100 mm 2 or less. For this reason, when forming a three-dimensional model larger than the size of one projection area, it is necessary to move the irradiation position of the laser beam for irradiation. For example, assuming that the maximum size (X × Y) of stereolithography is used, this is divided into a plurality of projection regions (x × y), and each is irradiated with a laser beam one shot at a time. The maximum size of stereolithography is, for example, X = 150 mm, Y = 150 mm, and the height is 50 mm. The size of the projection area is, for example, x = 1.8 mm and y = 1.3 mm. Thus, by irradiating a laser beam while scanning a projection area, the photocurable composition 9 hardens | cures and the 1st cured resin layer is formed. The stacking pitch for one layer, that is, the thickness of one layer of the cured resin layer is, for example, 5 to 10 μm.

続いて、同様の工程で所望形状の立体モデルの二層目を同時形成する。具体的には、一層目として形成された硬化樹脂層の外側にディスペンサ5より供給された光硬化性組成物9をリコータ6によって立体モデルを越えて引き伸ばされるように均一厚さに塗布する。そして、レーザ光線を照射することにより、第二層目の硬化樹脂層を第一層目の硬化樹脂層の上に形成する。以下同様にして第三層目以降の硬化樹脂層を順次堆積させる。そして、最終層の堆積が終了すると、造形テーブル4上に形成された光造形物を取り出す。以上が、光造形方法の動作の説明である。   Subsequently, a second layer of a three-dimensional model having a desired shape is simultaneously formed in the same process. Specifically, the photocurable composition 9 supplied from the dispenser 5 is applied to the outside of the cured resin layer formed as the first layer so as to be stretched beyond the three-dimensional model by the recoater 6. Then, a second cured resin layer is formed on the first cured resin layer by irradiating with a laser beam. In the same manner, the third and subsequent cured resin layers are sequentially deposited. Then, when the deposition of the final layer is completed, the stereolithography object formed on the modeling table 4 is taken out. The above is the description of the operation of the optical modeling method.

次に、造形物を形成するときの投影領域と解像度について説明する。光造形物を造形する場合に、高解像度にするには、高倍率の集光レンズ3を使用する。このため、光を照射する投影領域の面積が小さくなる。従って、同じ面積を照射する場合、高解像度の光造形物を造形するときには、低解像度の光造形物を造形するときに比べ、照射回数が増えるとともに、造形テーブル4を移動する回数も増える。このように、高解像度が要求される光造形物は、造形時間が長くなる。図1に示す光造形装置100において、一つの光造形物を造形するときには集光レンズ3として物理レンズを固定して使用している。そのため、光造形物において、要求される解像度が高い部分に合わせて物理レンズを選択していた。   Next, the projection area and resolution when forming a modeled object will be described. In order to obtain a high resolution when modeling an optical model, a high-magnification condensing lens 3 is used. For this reason, the area of the projection area which irradiates light becomes small. Therefore, when irradiating the same area, when modeling a high-resolution optical modeling object, the number of times of irradiation and the number of times of moving the modeling table 4 increase compared to modeling a low-resolution optical modeling object. As described above, the optical modeling object requiring high resolution has a long modeling time. In the optical modeling apparatus 100 shown in FIG. 1, a physical lens is fixed and used as the condensing lens 3 when modeling one optical modeling object. Therefore, a physical lens is selected in accordance with a portion having a high required resolution in an optically shaped object.

そこで、本実施形態では、高解像度が要求される部分を形成するときには、投影倍率を大きくし、高解像度が要求されないその他の部分を形成するときは、投影倍率を小さくするように改良する。すなわち、高解像度が要求される部分に用いる対物レンズに比べ、その他の部分に用いる物理レンズの倍率を小さくする。この結果、その他の部分では一度に照射する投影領域を大きくすることができる。これにより、照射回数を減少させることが可能になる。   Therefore, in the present embodiment, the projection magnification is increased when forming a portion that requires high resolution, and the projection magnification is decreased when forming other portions that do not require high resolution. That is, the magnification of the physical lens used for the other part is reduced as compared with the objective lens used for the part requiring high resolution. As a result, it is possible to enlarge the projection area irradiated at one time in other portions. Thereby, it becomes possible to reduce the frequency | count of irradiation.

図1に示す光造形装置100では、解像度はDMD2の各マイクロミラーのサイズと、集光レンズ3(ここでは、物理レンズ)とによって決まる。DMDの各マイクロミラーのサイズを変更することはできない。このため、物理レンズを変えることによって解像度を変更する。具体的には、倍率が異なる対物レンズを使用し、物理レンズを交換することによって解像度を変更する。また、対物レンズを交換した場合、焦点距離が変わるため、焦点調整をする必要がある。このため、焦点調整をする機構として、例えば、造形領域以外に焦点調整用の基準を設ける。対物レンズを交換した場合は、焦点調整用の基準を用いて対物レンズの高さの調整を行う。これにより、硬化性組成物表面と対物レンズとの焦点調整ができるようになる。   In the stereolithography apparatus 100 shown in FIG. 1, the resolution is determined by the size of each micromirror of the DMD 2 and the condenser lens 3 (here, a physical lens). The size of each DMD micromirror cannot be changed. For this reason, the resolution is changed by changing the physical lens. Specifically, the objective lens having a different magnification is used, and the resolution is changed by exchanging the physical lens. In addition, when the objective lens is replaced, the focal length changes, so it is necessary to adjust the focus. For this reason, as a mechanism for adjusting the focus, for example, a reference for focus adjustment is provided in addition to the modeling region. When the objective lens is replaced, the height of the objective lens is adjusted using the focus adjustment reference. Thereby, the focus adjustment of the curable composition surface and the objective lens can be performed.

但し、投影倍率が耀と集光倍率も上がるため、単位面積当たりの光量が増すことになる。このため、一回あたりの照射時間を短くできることより、一度に照射する面積の増加と造形物全体への照射時間の減少とが比例関係になるとは限らない。   However, since the projection magnification increases and the light collection magnification also increases, the amount of light per unit area increases. For this reason, since the irradiation time per time can be shortened, the increase in the area irradiated at one time and the reduction in the irradiation time to the whole molded article do not necessarily have a proportional relationship.

以上のように、本発明に係る好適な実施形態によれば、光造形、特にDMDを用いて光造形物を形成するマイクロ光造形において、造形する光造形物の解像度に応じて投影倍率を変更することにより、一度に照射する投影領域を変更することができる。これにより、照射する位置を移動する回数を減少させることができるため、造形物を形成する造形時間を短縮することができる。また、投影領域の境界部分で発生する不具合を抑制することができる。このようにして、光造形物を造形する効率を向上させることができる。   As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, in the optical stereolithography, in particular, the micro stereolithography that forms the stereolithography using DMD, the projection magnification is changed according to the resolution of the stereolithography to be modeled. By doing so, the projection area irradiated at once can be changed. Thereby, since the frequency | count of moving the position to irradiate can be reduced, the modeling time which forms a molded article can be shortened. In addition, it is possible to suppress problems that occur at the boundary of the projection area. In this way, it is possible to improve the efficiency of modeling the optical modeling object.

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment shown above. Within the scope of the present invention, it is possible to change, add, or convert each element of the above-described embodiment to a content that can be easily considered by those skilled in the art.

本発明に係る光造形方法に使用される光造形装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical modeling apparatus used for the optical modeling method which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 DMD
3 集光レンズ
4 造形テーブル
5 ディスペンサ
6 リコータ
7 制御部
8 記憶部
9 光硬化性組成物
10 光硬化樹脂
100 光造形装置
1 Light source 2 DMD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Condensing lens 4 Modeling table 5 Dispenser 6 Recoater 7 Control part 8 Memory | storage part 9 Photocurable composition 10 Photocurable resin 100 Optical modeling apparatus

Claims (3)

100mm以下の投影領域を単位として、光硬化性組成物の塗膜に光を照射して硬化樹脂層を形成し、当該硬化樹脂層を順次積層して立体造形物を造形する光造形方法であって、
前記立体造形物を高解像度に造形する部分と、それ以外の部分とで、投影倍率を変更して光照射する光造形方法。
In a stereolithography method of forming a three-dimensional model by irradiating light on a coating film of a photocurable composition with a projection area of 100 mm 2 or less as a unit to form a cured resin layer and sequentially laminating the cured resin layer. There,
An optical modeling method of irradiating light by changing a projection magnification between a part for modeling the three-dimensional modeled object with high resolution and other parts.
前記投影倍率は、倍率の異なる対物レンズを使用して変更することを特徴とする請求項1記載の光造形方法。   The stereolithography method according to claim 1, wherein the projection magnification is changed by using objective lenses having different magnifications. 前記倍率の異なる対物レンズへ交換した後に、焦点距離を調整することを特徴とする請求項2記載の光造形方法。   3. The stereolithography method according to claim 2, wherein the focal length is adjusted after the objective lens having a different magnification is exchanged.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103786346A (en) * 2014-02-27 2014-05-14 西安交通大学 Zooming surface exposure projection 3D printing rapid prototyping system and zooming surface exposure projection 3D printing rapid prototyping method
KR20200087315A (en) * 2018-12-28 2020-07-21 주식회사 한국디아이씨 Apparatus and Method for 3D Printing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004314406A (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Seiko Instruments Inc Layer thickness variable optical micro-shaping method and layer thickness variable optical micro-shaping apparatus
JP2007021993A (en) * 2005-07-20 2007-02-01 Jsr Corp Micromachine part, its manufacturing method and manufacturing method of mold for micromachine part

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004314406A (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Seiko Instruments Inc Layer thickness variable optical micro-shaping method and layer thickness variable optical micro-shaping apparatus
JP2007021993A (en) * 2005-07-20 2007-02-01 Jsr Corp Micromachine part, its manufacturing method and manufacturing method of mold for micromachine part

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103786346A (en) * 2014-02-27 2014-05-14 西安交通大学 Zooming surface exposure projection 3D printing rapid prototyping system and zooming surface exposure projection 3D printing rapid prototyping method
KR20200087315A (en) * 2018-12-28 2020-07-21 주식회사 한국디아이씨 Apparatus and Method for 3D Printing
KR102210280B1 (en) 2018-12-28 2021-02-01 주식회사 한국디아이씨 Apparatus and Method for 3D Printing

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