JP2010089438A - Method for forming slice image and shaping device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a plurality of slice images easily in a short period of time. <P>SOLUTION: In a method for forming slice images, a three-dimensional surface model 81 representing a curved surface along a reference plane is prepared at a slice image forming part. In succession, a shaped form image is formed in such a manner that every divisional region 821 is regarded as a pixel and the height at the divisional region 821 is employed as a pixel value by obtaining the height from the reference plane to the curved surface shown by the three-dimensional surface model 81 at each of a plurality of the divisional regions 821, which are set by dividing the reference plane 82 into two directions normal to each other by the predetermined pitch. After that, by repeatedly binarizing the shaped form image by threshold values successively increasing at the predetermined interval, a plurality of the slice images representing the sections of the three-dimensional surface model 81 by a plurality of planes parallel to the reference plane 82, are formed easily and in a short period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、3次元サーフェスモデルから複数のスライス画像を生成するスライス画像生成方法、および、凹凸を有する面の造形を行う造形装置に関する。   The present invention relates to a slice image generation method for generating a plurality of slice images from a three-dimensional surface model, and a modeling apparatus for modeling a surface having irregularities.

従来より、光硬化性材料を積層しつつ光硬化性材料に光を照射することにより所望の3次元造形物を形成する光造形が行われており、光造形を行う際には、造形物の3次元サーフェスモデルをスライスすることにより、造形物の各層に対応するスライス画像データが生成される(スライス画像データの生成について、例えば特許文献1参照。)。また、特許文献2では、造形する3次元形状の全体を記述する全体形状データを、その全体形状を積層方向に複数個に分割した複数の部分形状データに分割し、複数の部分形状データを複数のデータ変換端末にそれぞれ転送して造形用データに変換することにより、データの変換時間を短縮する手法が開示されている。   Conventionally, optical modeling has been performed to form a desired three-dimensional model by irradiating the photocurable material with light while laminating the photocurable material. By slicing the three-dimensional surface model, slice image data corresponding to each layer of the modeled object is generated (see, for example, Patent Document 1 for generation of slice image data). Moreover, in patent document 2, the whole shape data which describes the whole three-dimensional shape to shape | mold is divided | segmented into several partial shape data which divided | segmented the whole shape into several in the lamination direction, and several partial shape data are made into multiple A method of shortening the data conversion time by transferring the data to the data conversion terminal and converting the data into modeling data is disclosed.

なお、特許文献3では、複数の微小ミラーが2次元配列されたDMDを有する光造形装置において、DMDの各微小ミラーに対応する感光部材上の光の照射領域に照射される光の量を多階調に制御することにより、短時間に造形を行う手法が開示されている。
特開2006−285262号公報 特開2008−94001号公報 特開2004−249508号公報
In Patent Document 3, in an optical modeling apparatus having a DMD in which a plurality of micromirrors are two-dimensionally arranged, a large amount of light is irradiated on a light irradiation region on a photosensitive member corresponding to each micromirror of the DMD. A technique for modeling in a short time by controlling the gradation is disclosed.
JP 2006-285262 A JP 2008-94001 A JP 2004-249508 A

ところで、実際の造形物の形成では、造形物の各層に対応する3次元サーフェスモデルの断面におけるアウトラインを示すアウトラインデータが作成され、続いて、アウトラインを示す画像において造形物に対応する領域と他の領域とに異なる値を付与することにより、スライス画像データが生成されるが、一般的に、3次元サーフェスモデルは、多数の三角形パッチの集合にて表されるため、アウトラインデータを作成する際に、多数の三角形パッチと造形物の各層に対応する平面との交線を求める幾何演算が層毎に必要になり、全てのアウトラインデータの作成に長時間を要してしまう。また、既述のように、アウトラインデータをスライス画像データに変換する時間も必要となる。   By the way, in the actual formation of the modeled object, outline data indicating the outline in the cross section of the three-dimensional surface model corresponding to each layer of the modeled object is created, and subsequently, the region corresponding to the modeled object and other areas in the image indicating the outline By assigning different values to regions, slice image data is generated. Generally, however, a 3D surface model is represented by a set of a large number of triangular patches, so when creating outline data In addition, a geometric operation for obtaining intersection lines between a large number of triangular patches and a plane corresponding to each layer of the modeled object is required for each layer, and it takes a long time to create all outline data. Further, as described above, time for converting outline data into slice image data is also required.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数のスライス画像を容易に、かつ、短時間に生成することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to easily generate a plurality of slice images in a short time.

請求項1に記載の発明は、基準平面に沿う曲面を表現する3次元サーフェスモデルから、前記基準平面に平行な複数の面による前記3次元サーフェスモデルの断面を示す複数のスライス画像を生成するスライス画像生成方法であって、a)前記基準平面を互いに垂直な2方向にそれぞれ第1および第2ピッチにて分割することにより設定された複数の分割領域のそれぞれから前記曲面までの高さを求め、各分割領域を画素とみなして前記各分割領域における前記高さを画素値として有する画像を生成する工程と、b)所定の間隔で順次増大または減少する閾値にて前記画像を繰り返し2値化することにより、複数のスライス画像を生成する工程とを備える。   According to the first aspect of the present invention, a slice for generating a plurality of slice images showing a cross section of the three-dimensional surface model by a plurality of planes parallel to the reference plane from a three-dimensional surface model expressing a curved surface along the reference plane. An image generation method comprising: a) obtaining a height from each of a plurality of divided areas set by dividing the reference plane in two directions perpendicular to each other at first and second pitches to the curved surface. A step of generating each of the divided areas as pixels, and generating an image having the height of each divided area as a pixel value; and b) binarizing the image repeatedly with a threshold that sequentially increases or decreases at a predetermined interval. And a step of generating a plurality of slice images.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスライス画像生成方法であって、前記3次元サーフェスモデルが複数の平面要素の集合により構成されている。   A second aspect of the present invention is the slice image generation method according to the first aspect, wherein the three-dimensional surface model is composed of a set of a plurality of planar elements.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のスライス画像生成方法であって、前記a)工程が、a1)前記基準平面に設定された複数の区域のそれぞれと前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素を特定する工程と、a2)前記各分割領域が属する区域と前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素から、前記各分割領域と前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素を特定する工程と、a3)前記a2)工程にて特定された平面要素を用いて前記各分割領域における前記高さを求める工程とを備える。   The invention according to claim 3 is the slice image generation method according to claim 2, wherein the step a) is perpendicular to the reference plane and a1) each of the plurality of areas set on the reference plane. A plane element that overlaps in the direction perpendicular to the reference plane and from the plane element that overlaps in the direction perpendicular to the reference plane and the area to which the respective divided areas belong, and a2) And a3) a step of obtaining the height in each of the divided regions using the planar element specified in the step a2).

請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載のスライス画像生成方法であって、前記a)工程において、前記各分割領域における前記高さが、前記各分割領域の4個の頂点の位置における前記曲面までの高さの平均値である。   Invention of Claim 4 is the slice image generation method of Claim 2 or 3, Comprising: In said a) process, the said height in each said division area is four vertices of each said division area It is an average value of the height to the curved surface at the position.

請求項5に記載の発明は、請求項2ないし4のいずれかに記載のスライス画像生成方法であって、前記a)工程において、前記高さが算出不能な分割領域が存在する場合に、前記分割領域の近傍の2以上の分割領域における前記高さに基づいて、前記分割領域における前記高さが決定される。   The invention according to claim 5 is the slice image generation method according to any one of claims 2 to 4, wherein in the step a), when there is a divided region whose height cannot be calculated, The height in the divided areas is determined based on the heights in two or more divided areas in the vicinity of the divided areas.

請求項6に記載の発明は、凹凸を有する面の造形を行う造形装置であって、基準平面に沿う曲面を表現する3次元サーフェスモデルから、前記基準平面に平行な複数の面による前記3次元サーフェスモデルの断面を示す複数のスライス画像を生成するスライス画像生成部と、前記複数のスライス画像に従って造形を行う造形部とを備え、前記スライス画像生成部が、a)前記基準平面を互いに垂直な2方向にそれぞれ第1および第2ピッチにて分割することにより設定された複数の分割領域のそれぞれから前記曲面までの高さを求め、各分割領域を画素とみなして前記各分割領域における前記高さを画素値として有する画像を生成する工程と、b)所定の間隔で順次増大または減少する閾値にて前記画像を繰り返し2値化することにより、複数のスライス画像を生成する工程とを実行する。   The invention according to claim 6 is a modeling apparatus for modeling a surface having irregularities, wherein the three-dimensional surface includes a plurality of surfaces parallel to the reference plane from a three-dimensional surface model expressing a curved surface along the reference plane. A slice image generating unit that generates a plurality of slice images indicating a cross section of the surface model; and a modeling unit that performs modeling according to the plurality of slice images, wherein the slice image generating unit is a) the reference planes are perpendicular to each other The height from each of the plurality of divided regions set by dividing each of the two directions in the first and second pitches to the curved surface is obtained, and each divided region is regarded as a pixel, and the height in each divided region is determined. Generating an image having a pixel value as a pixel value, and b) repeatedly binarizing the image with a threshold value that sequentially increases or decreases at a predetermined interval. Performing the step of generating a slice image.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の造形装置であって、感光性材料上に前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の露光領域が設定されており、前記造形部において各露光領域に照射される光の累積量が多階調に制御される。   Invention of Claim 7 is a modeling apparatus of Claim 6, Comprising: The some exposure area | region corresponding to each of these some division | segmentation area | region is set on the photosensitive material, Each in the said modeling part The cumulative amount of light irradiated to the exposure area is controlled to multiple gradations.

本発明によれば、複数のスライス画像を容易に、かつ、短時間に生成することができる。   According to the present invention, a plurality of slice images can be generated easily and in a short time.

また、請求項3の発明では、3次元サーフェスモデルの高さを示す画像を短時間に生成することができ、請求項4の発明では、各分割領域における高さを精度よく求めることができる。   In the invention of claim 3, an image showing the height of the three-dimensional surface model can be generated in a short time, and in the invention of claim 4, the height in each divided region can be obtained with high accuracy.

また、請求項5の発明では、高さが算出不能な分割領域が存在する場合であっても、3次元サーフェスモデルの高さを示す画像を精度よく生成することができ、請求項7の発明では、造形物の形成を短時間に行うことができる。   Further, in the invention of claim 5, even if there is a divided region whose height cannot be calculated, an image showing the height of the three-dimensional surface model can be generated with high accuracy. Then, formation of a molded article can be performed in a short time.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る造形装置1の構成を示す図である。造形装置1は、水平に設置された基台10、造形物のベースとなるベース基板9を保持するステージ2、ベース基板9上に液状の光硬化性樹脂である感光性材料を供給する供給部3、ベース基板9上に供給された感光性材料を均し広げて所定の厚さの層を形成する層形成部4、ベース基板9上に形成された感光性材料の層に対して光ビームを照射する光照射部5、ステージ2を光照射部5に対して相対的に移動するステージ移動機構6、ステージ2を昇降するステージ昇降機構7、および、ベース基板9上のアライメントマークを撮像するカメラ58を備える。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a modeling apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The modeling apparatus 1 includes a base 10 installed horizontally, a stage 2 that holds a base substrate 9 serving as a base of a modeled object, and a supply unit that supplies a photosensitive material that is a liquid photocurable resin onto the base substrate 9. 3. A light beam is applied to the layer forming portion 4 for uniformly spreading the photosensitive material supplied on the base substrate 9 to form a layer having a predetermined thickness, and the layer of the photosensitive material formed on the base substrate 9. The light irradiation unit 5 that irradiates the stage 2, the stage moving mechanism 6 that moves the stage 2 relative to the light irradiation unit 5, the stage elevating mechanism 7 that raises and lowers the stage 2, and the alignment mark on the base substrate 9 are imaged. A camera 58 is provided.

供給部3、層形成部4、光照射部5、ステージ移動機構6、ステージ昇降機構7およびカメラ58は制御部11に接続され、これらの構成が制御部11により制御されることによりベース基板9上に造形物が形成される。制御部11は、各種データを記憶する記憶部111、および、各種演算を行って造形に用いられる後述のスライス画像データを生成するスライス画像生成部112を有する。   The supply unit 3, the layer formation unit 4, the light irradiation unit 5, the stage moving mechanism 6, the stage elevating mechanism 7, and the camera 58 are connected to the control unit 11, and these configurations are controlled by the control unit 11, whereby the base substrate 9. A model is formed on the top. The control unit 11 includes a storage unit 111 that stores various data, and a slice image generation unit 112 that performs various calculations and generates later-described slice image data used for modeling.

供給部3は、ベース基板9上に感光性材料を滴下して供給するノズル31、ノズル31をステージ2より高い位置で支持するアーム32、および、基台10上に垂直に設けられてアーム32を基台10に対して水平に支持する支柱33を有する。アーム32は支柱33の上部に回動自在に支持され、ノズル31はアーム32の先端に取り付けられる。アーム32が図示省略のモータにより回動することにより、ノズル31がベース基板9の上方の位置とベース基板9から外れた位置との間で移動可能とされる。   The supply unit 3 drops and supplies a photosensitive material onto the base substrate 9, an arm 32 that supports the nozzle 31 at a position higher than the stage 2, and an arm 32 provided vertically on the base 10. Is provided with a support 33 that supports the base 10 horizontally. The arm 32 is rotatably supported on the upper portion of the column 33, and the nozzle 31 is attached to the tip of the arm 32. The arm 31 is rotated by a motor (not shown), so that the nozzle 31 can be moved between a position above the base substrate 9 and a position away from the base substrate 9.

ノズル31は、配管311およびバルブ312を介してポンプ313に接続され、ポンプ313は配管314およびバルブ315を介して材料タンク316に接続される。制御部11によりポンプ313およびバルブ312,315が制御されることにより、ノズル31から所定量の感光性材料がベース基板9上に供給される。   The nozzle 31 is connected to a pump 313 via a pipe 311 and a valve 312, and the pump 313 is connected to a material tank 316 via a pipe 314 and a valve 315. By controlling the pump 313 and the valves 312 and 315 by the control unit 11, a predetermined amount of photosensitive material is supplied from the nozzle 31 onto the base substrate 9.

層形成部4は、ベース基板9の主面に垂直な(かつ、図1中のX方向に長い)板状のスキージ41、スキージ41の下端(すなわち、ベース基板9の主面に近接しているエッジ)をベース基板9の主面と平行に保ちつつスキージ41を支持するスキージ支持部42、および、スキージ41をベース基板9に対して図1中のY方向に移動するスキージ移動機構43を有する。スキージ移動機構43は、ボールねじ機構がモータ431により駆動されることによりスキージ41をガイドレール432に沿ってY方向に移動する。   The layer forming unit 4 is a plate-like squeegee 41 perpendicular to the main surface of the base substrate 9 (and long in the X direction in FIG. 1), and the lower end of the squeegee 41 (that is, close to the main surface of the base substrate 9). A squeegee support portion 42 that supports the squeegee 41 while keeping the edge) parallel to the main surface of the base substrate 9, and a squeegee moving mechanism 43 that moves the squeegee 41 in the Y direction in FIG. Have. The squeegee moving mechanism 43 moves the squeegee 41 in the Y direction along the guide rail 432 when the ball screw mechanism is driven by the motor 431.

光照射部5は、光(例えば、波長が300nm近傍あるいは400nm近傍の光)を出射する半導体レーザが設けられた光源51、および、複数の微小ミラーが2次元配列されたマイクロミラーアレイ54(例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)であり、以下、「DMD54」という。)を有し、光源51からの光ビームがDMD54により空間変調され、ベース基板9上に照射される。   The light irradiation unit 5 includes a light source 51 provided with a semiconductor laser that emits light (for example, light having a wavelength of about 300 nm or about 400 nm), and a micromirror array 54 in which a plurality of micromirrors are two-dimensionally arranged (for example, DMD (Digital Micromirror Device), hereinafter referred to as “DMD 54”), and the light beam from the light source 51 is spatially modulated by the DMD 54 and irradiated onto the base substrate 9.

具体的には、光源51に接続された光ファイバ511から出射された光ビームが、光学系52によりシャッタ53を介してDMD54に導かれる。DMD54では、各微小ミラーのうち所定の姿勢(後述するDMD54による光の照射の説明において、ON状態に対応する姿勢)にある微小ミラーからの反射光のみにより形成される光ビームが導出される。DMD54からの光ビームはレンズ群55を介してミラー56へと導かれ、ミラー56にて反射された光ビームが対物レンズ57によりベース基板9へと導かれる。   Specifically, the light beam emitted from the optical fiber 511 connected to the light source 51 is guided to the DMD 54 via the shutter 53 by the optical system 52. The DMD 54 derives a light beam formed by only the reflected light from the micromirrors in a predetermined posture (the posture corresponding to the ON state in the description of light irradiation by the DMD 54 described later) among the micromirrors. The light beam from the DMD 54 is guided to the mirror 56 through the lens group 55, and the light beam reflected by the mirror 56 is guided to the base substrate 9 by the objective lens 57.

ステージ移動機構6は、ステージ2をX方向に移動するX方向移動機構61、および、Y方向に移動するY方向移動機構62を有する。X方向移動機構61は、モータ611、ガイドレール612およびボールねじ(図示省略)を有し、モータ611がボールねじを回転することにより、Y方向移動機構62がガイドレール612に沿ってX方向に移動する。Y方向移動機構62もX方向移動機構61と同様の構成となっており、モータ621がボールねじ(図示省略)回転することにより、ステージ2がガイドレール622に沿ってY方向に移動する。また、ステージ移動機構6は基台10上のステージ昇降機構7に支持されており、ステージ昇降機構7が駆動されることによりステージ2がZ方向に移動し、スキージ41とステージ2との間の間隔が変更される。   The stage moving mechanism 6 includes an X direction moving mechanism 61 that moves the stage 2 in the X direction, and a Y direction moving mechanism 62 that moves in the Y direction. The X-direction moving mechanism 61 includes a motor 611, a guide rail 612, and a ball screw (not shown). When the motor 611 rotates the ball screw, the Y-direction moving mechanism 62 moves in the X direction along the guide rail 612. Moving. The Y-direction moving mechanism 62 has the same configuration as the X-direction moving mechanism 61, and the stage 2 moves along the guide rail 622 in the Y direction when the motor 621 rotates with a ball screw (not shown). The stage moving mechanism 6 is supported by a stage elevating mechanism 7 on the base 10. When the stage elevating mechanism 7 is driven, the stage 2 moves in the Z direction, and the stage moving mechanism 6 is moved between the squeegee 41 and the stage 2. The interval is changed.

図2は、DMD54を示す図である。DMD54は、多数の微小ミラー541が互いに垂直な2方向(行方向および列方向)に等間隔に配列された空間光変調デバイスであり、各微小ミラー541に対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って、リセットパルスの入力により一部の微小ミラー541が静電界作用により所定の角度だけ傾く。   FIG. 2 is a diagram showing the DMD 54. The DMD 54 is a spatial light modulation device in which a large number of micro mirrors 541 are arranged at equal intervals in two directions (row direction and column direction) perpendicular to each other, and according to data written in a memory cell corresponding to each micro mirror 541. In response to the input of the reset pulse, some of the micromirrors 541 are inclined by a predetermined angle due to the electrostatic field effect.

図3は、ベース基板9上(または、ベース基板9上に形成された後述の感光性材料の層上)の照射領域の一部を示す図である。各微小ミラー541に対応するベース基板9上の微小な照射領域542は微小ミラー541と同様に正方形となっており、微小ミラー541の配列に対応して図3中のX方向およびY方向にそれぞれ所定のピッチにて等間隔に配列される。本実施の形態では、照射領域はベース基板9(正確には、後述の材料層)上に固定され、1つの照射領域がベース基板9上の露光の単位となる1つの露光領域とされている。なお、光照射部5では、照射領域群の大きさが変倍可能とされている。   FIG. 3 is a diagram showing a part of an irradiation region on the base substrate 9 (or on a layer of a photosensitive material described later formed on the base substrate 9). The minute irradiation area 542 on the base substrate 9 corresponding to each minute mirror 541 has a square shape like the minute mirror 541, and corresponds to the arrangement of the minute mirrors 541 in the X direction and Y direction in FIG. They are arranged at regular intervals at a predetermined pitch. In the present embodiment, the irradiation area is fixed on the base substrate 9 (precisely, a material layer described later), and one irradiation area is one exposure area serving as a unit of exposure on the base substrate 9. . In the light irradiation unit 5, the size of the irradiation region group can be changed.

DMD54が制御される際には、図1中の制御部11から各微小ミラー541のONまたはOFFを示すデータ(以下、「セルデータ」という。)がDMD54に送信されてDMD54のメモリセルに書き込まれ、各微小ミラー541はセルデータに従ってリセットパルスに同期してON状態またはOFF状態の姿勢に変更される。これにより、DMD54の各微小ミラー541に照射された(微小)光ビームが微小ミラー541の傾く方向に応じて反射され、各微小ミラー541に対応するベース基板9上の照射領域542への光の照射のON/OFFが行われる。   When the DMD 54 is controlled, data indicating ON or OFF of each micromirror 541 (hereinafter referred to as “cell data”) is transmitted from the control unit 11 in FIG. 1 to the DMD 54 and written into the memory cell of the DMD 54. Each micromirror 541 is changed to an ON state or an OFF state posture in synchronization with the reset pulse according to the cell data. As a result, the (micro) light beam applied to each micromirror 541 of the DMD 54 is reflected according to the direction in which the micromirror 541 is tilted, and the light to the irradiation region 542 on the base substrate 9 corresponding to each micromirror 541 is reflected. Irradiation is turned ON / OFF.

すなわち、ON状態とされた微小ミラー541に入射する光ビームはレンズ群55へと反射され、ベース基板9上の対応する照射領域542へと導かれる。OFF状態とされた微小ミラー541に入射する光ビームはレンズ群55とは異なる所定の位置へと反射され、対応する照射領域542には導かれない。   That is, the light beam incident on the micromirror 541 that is turned on is reflected by the lens group 55 and guided to the corresponding irradiation region 542 on the base substrate 9. The light beam incident on the micromirror 541 in the OFF state is reflected to a predetermined position different from the lens group 55 and is not guided to the corresponding irradiation region 542.

図4は、造形装置1が造形物を形成する動作の流れを示す図である。造形物の形成では、まず、スライス画像生成部112により、造形に用いられる複数のスライス画像のデータ(以下、単に「スライス画像」ともいう。)84が生成され、記憶部111にて記憶される(ステップS11)。本実施の形態におけるスライス画像84は、造形物の各層の形成の際に、光照射部5からの光を照射すべき照射領域542を示す画像(光の照射のON/OFFを示す露光イメージ)であり、スライス画像の生成処理については、造形装置1における全体動作の説明後に詳述する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of an operation in which the modeling apparatus 1 forms a modeled object. In the formation of a modeled object, first, the slice image generation unit 112 generates a plurality of slice image data (hereinafter also simply referred to as “slice images”) 84 used for modeling, and stores the data in the storage unit 111. (Step S11). The slice image 84 in the present embodiment is an image showing an irradiation region 542 to be irradiated with light from the light irradiation unit 5 (exposure image indicating ON / OFF of light irradiation) when forming each layer of the modeled object. Therefore, the slice image generation process will be described in detail after the description of the overall operation in the modeling apparatus 1.

続いて、制御部11からの信号を受けてカメラ58がベース基板9上のアライメントマークを撮像し、カメラ58から制御部11へと画像データが送信される。制御部11は、画像データに基づいて対物レンズ57に対するベース基板9の相対位置(すなわち、ベース基板9上の基準位置と対物レンズ57とのX方向およびY方向の距離)を検出し、検出結果に基づいてステージ移動機構6を制御してベース基板9を所定の位置へと移動する(ステップS12)。   Subsequently, in response to a signal from the control unit 11, the camera 58 images the alignment mark on the base substrate 9, and image data is transmitted from the camera 58 to the control unit 11. The control unit 11 detects the relative position of the base substrate 9 with respect to the objective lens 57 based on the image data (that is, the distance between the reference position on the base substrate 9 and the objective lens 57 in the X direction and the Y direction), and the detection result Based on this, the stage moving mechanism 6 is controlled to move the base substrate 9 to a predetermined position (step S12).

また、制御部11は、カメラ58が画像データを取得した際のフォーカス調整の情報に基づいてスキージ41とベース基板9との間の間隔(すなわち、スキージ41の下側のエッジとベース基板9の主面との間の距離であり、以下、「スキージ間隙」という。)を検出し、検出結果と造形物の各層の厚さであるスライスピッチとに基づいてステージ昇降機構7を制御してスキージ間隙がスライスピッチとなるように調整される(ステップS13)。後述するように、スライスピッチはステップS11の処理にて特定される。   In addition, the control unit 11 determines the distance between the squeegee 41 and the base substrate 9 based on the focus adjustment information when the camera 58 acquires the image data (that is, the lower edge of the squeegee 41 and the base substrate 9. (Hereinafter, referred to as “squeegee gap”), and the stage elevating mechanism 7 is controlled based on the detection result and the slice pitch that is the thickness of each layer of the modeled object. The gap is adjusted so as to be the slice pitch (step S13). As will be described later, the slice pitch is specified in the process of step S11.

図5.Aないし図5.Dは、ベース基板9上に感光性材料が供給され、スキージ41によって均し広げられて感光性材料の層(以下、「材料層」という。)が形成される様子を示す図である。   FIG. A thru | or FIG. D is a diagram showing a state in which a photosensitive material is supplied onto the base substrate 9 and spread by the squeegee 41 to form a layer of photosensitive material (hereinafter referred to as “material layer”).

スキージ間隙の調整が完了すると、まず、アーム32が回動して図5.Aに示すようにノズル31がベース基板9の上方へと移動する。このとき、ノズル31はベース基板9の(−Y)側(すなわち、図5.Aに示すスキージ41の初期位置に近い側)のエッジの上方に配置される。続いて、制御部11の制御によりバルブ312,315が一時的に開かれて材料タンク316からの感光性材料がポンプ313により所定量だけ正確にノズル31からベース基板9上に滴下される(ステップS14)。なお、図5.A(並びに、図5.Bないし図5.D)では、ベース基板9上の感光性材料に平行斜線を付して示している。   When the adjustment of the squeegee gap is completed, first, the arm 32 is rotated to move to FIG. As shown in A, the nozzle 31 moves upward of the base substrate 9. At this time, the nozzle 31 is disposed above the edge of the base substrate 9 on the (−Y) side (that is, the side close to the initial position of the squeegee 41 shown in FIG. 5.A). Subsequently, the valves 312 and 315 are temporarily opened under the control of the control unit 11, and the photosensitive material from the material tank 316 is accurately dropped from the nozzle 31 onto the base substrate 9 by the pump 313 (Step S31). S14). In addition, FIG. In A (and FIGS. 5.B to 5.D), the photosensitive material on the base substrate 9 is shown with parallel oblique lines.

次に、図5.Bに示すように、アーム32が2点差線にて示す位置から矢印320bにて示すように回動してノズル31がベース基板9の外部へと待避し、スキージ41が2点鎖線にて示す初期位置からベース基板9の主面に沿って矢印410bにて示す方向に移動する。   Next, FIG. As shown in B, the arm 32 rotates from the position indicated by the two-dot chain line as indicated by the arrow 320b, and the nozzle 31 is retracted outside the base substrate 9, and the squeegee 41 is indicated by the two-dot chain line. It moves from the initial position along the main surface of the base substrate 9 in the direction indicated by the arrow 410b.

ベース基板9上に供給された高粘度の感光性材料は、スキージ間隙よりも高くベース基板9上に盛られているため、ベース基板9の主面に沿ってスキージ41の下端とベース基板9の主面との間隔を一定に保ちつつスキージ41がY方向に移動することにより、感光性材料がベース基板9上にスキージ間隙に等しい厚さで均し広げられ(すなわち、スキージされ)、図5.Bに示すように感光性材料の最初の材料層91がベース基板9上に形成される(ステップS15)。このとき、余剰の感光性材料はベース基板9の外側の領域(すなわち、ステージ2上)へと押し出される。   Since the high-viscosity photosensitive material supplied on the base substrate 9 is higher than the squeegee gap and is accumulated on the base substrate 9, the lower end of the squeegee 41 and the base substrate 9 are formed along the main surface of the base substrate 9. By moving the squeegee 41 in the Y direction while keeping the distance from the main surface constant, the photosensitive material is evenly spread (ie, squeezed) on the base substrate 9 with a thickness equal to the squeegee gap. . As shown in B, a first material layer 91 of a photosensitive material is formed on the base substrate 9 (step S15). At this time, surplus photosensitive material is pushed out to a region outside the base substrate 9 (that is, on the stage 2).

最初の材料層91が形成されると、次に、制御部11の制御により光源51からの光ビームの出射が開始されるとともに、DMD54が制御され、材料層91上に光ビームが照射される(ステップS16)。具体的には、制御部11により最初の材料層91に対応するスライス画像84に基づいてDMD54の各微小ミラー541に対応するメモリセルにセルデータの書き込みが行われ、DMD54にリセットパルスが送信されることにより各微小ミラー541がメモリセル内のデータに応じた姿勢となり、光源51から出射された光ビームがDMD54により空間変調されて各照射領域542への光の照射が制御される。   When the first material layer 91 is formed, the emission of the light beam from the light source 51 is started under the control of the control unit 11 and the DMD 54 is controlled to irradiate the material layer 91 with the light beam. (Step S16). Specifically, the control unit 11 writes cell data to the memory cell corresponding to each micromirror 541 of the DMD 54 based on the slice image 84 corresponding to the first material layer 91, and transmits a reset pulse to the DMD 54. As a result, each micromirror 541 has a posture corresponding to the data in the memory cell, and the light beam emitted from the light source 51 is spatially modulated by the DMD 54 to control the irradiation of light to each irradiation region 542.

これにより、最初の材料層91上の照射領域542のうち、スライス画像84が光の照射を指示する照射領域542に光照射部5から光が照射され、所定時間の光の照射の後、シャッタ53が閉じられて光源51からの光ビームの出射が停止される(ステップS17)。その結果、材料層91の一部が硬化して硬化部位が形成される。硬化部位(後述する他の硬化部位についても同様。)は光の照射により硬化した状態で材料層91中に存在し、後の工程において未硬化の材料が除去された後に立体形状として顕在化することとなる。   Thereby, light is irradiated from the light irradiation unit 5 to the irradiation region 542 in which the slice image 84 instructs light irradiation in the irradiation region 542 on the first material layer 91, and after the light irradiation for a predetermined time, the shutter is released. 53 is closed and emission of the light beam from the light source 51 is stopped (step S17). As a result, a part of the material layer 91 is cured to form a cured portion. A cured portion (the same applies to other cured portions described later) is present in the material layer 91 in a state of being cured by light irradiation, and is manifested as a three-dimensional shape after the uncured material is removed in a later step. It will be.

なお、造形物が形成される範囲がDMD54による光の照射範囲よりも広い場合には、図1中に示すステージ移動機構6を駆動して照射範囲が移動され、光の照射が繰り返される。また、上記説明ではノズル31が移動するものとして説明したが、スキージ41の高さが十分に低く、スキージ41よりも高い位置から感光性材料を滴下しても問題が生じず、さらに、アーム32が光照射部5から材料層91への光の照射の障害にもならない場合は、ノズル31はベース基板9の上方に固定されてもよい。   In addition, when the range in which a molded article is formed is wider than the light irradiation range by the DMD 54, the irradiation range is moved by driving the stage moving mechanism 6 shown in FIG. 1, and light irradiation is repeated. In the above description, the nozzle 31 is moved. However, the height of the squeegee 41 is sufficiently low, and no problem occurs even when the photosensitive material is dropped from a position higher than the squeegee 41. Is not an obstacle to light irradiation from the light irradiation unit 5 to the material layer 91, the nozzle 31 may be fixed above the base substrate 9.

最初のスライス画像84に対応する硬化部位の形成が完了すると、制御部11により造形物全体の形成が終了したか否かが確認された上でスキージ間隙を調整するステップS13へと戻り(ステップS18)、2番目の材料層の形成へと移行する。   When the formation of the hardened portion corresponding to the first slice image 84 is completed, the control unit 11 confirms whether or not the formation of the entire object has been completed, and then returns to step S13 for adjusting the squeegee gap (step S18). ) Move to formation of second material layer.

ベース基板9から2番目の硬化部位の形成では、まず、ステージ昇降機構7が駆動されてスライスピッチだけステージ2がさらに降下し、スキージ間隙がスライスピッチの2倍とされる(ステップS13)。これにより、スキージ41の下端と最初の材料層91の表面との間の距離がスライスピッチと等しくなる。   In the formation of the second hardened portion from the base substrate 9, first, the stage elevating mechanism 7 is driven, the stage 2 is further lowered by the slice pitch, and the squeegee gap is made twice the slice pitch (step S13). Thereby, the distance between the lower end of the squeegee 41 and the surface of the first material layer 91 becomes equal to the slice pitch.

次に、図5.Cに示すように、スキージ41が初期位置に移動し、アーム32が回動してノズル31がベース基板9上に位置し、ノズル31から感光性材料がベース基板9上に供給される(ステップS14)。図5.Cでは、最初の材料層91と異なる平行斜線を付して新たに供給された感光性材料を示している。その後、図5.Dに示すように、スキージ41が移動してスライスピッチと等しい厚さを有する2番目の材料層92が既存の材料層91の上に形成され、余剰の感光性材料が材料層91の外側の領域へと押し出される(ステップS15)。   Next, FIG. As shown in C, the squeegee 41 is moved to the initial position, the arm 32 is rotated, the nozzle 31 is positioned on the base substrate 9, and the photosensitive material is supplied from the nozzle 31 onto the base substrate 9 (step). S14). FIG. In C, the photosensitive material newly supplied with the parallel oblique line different from the first material layer 91 is shown. Then, FIG. As shown in D, the squeegee 41 moves and a second material layer 92 having a thickness equal to the slice pitch is formed on the existing material layer 91, and excess photosensitive material is placed outside the material layer 91. It is pushed out into the area (step S15).

2番目の材料層92が形成されると、2番目の材料層92に対応するスライス画像84に基づいて特定の照射領域に光照射部5から光が照射され、2番目の硬化部位が最初の硬化部位の上に形成される。なお、2番目の材料層92の表面に対して照射される光は、材料層91と材料層92との間の境界にてある程度遮蔽されて最初の材料層91にはほとんど到達しないため、既存の材料層の硬化状態には影響を与えない。   When the second material layer 92 is formed, light is irradiated to the specific irradiation region from the light irradiation unit 5 based on the slice image 84 corresponding to the second material layer 92, and the second cured portion is the first cured portion. Formed on the cure site. Note that the light applied to the surface of the second material layer 92 is shielded to some extent at the boundary between the material layer 91 and the material layer 92 and hardly reaches the first material layer 91. The cured state of the material layer is not affected.

その後、スキージ間隙をスライスピッチだけ増加させて材料層を形成し、空間変調された光ビームを照射する動作(ステップS13〜S17)が必要な回数(実際には、残りのスライス画像の個数と同じ回数)だけ繰り返される(ステップS18)。これにより、材料層が積層されるとともに新たな硬化部位が既存の硬化部位の上に順次積層され、造形装置1における造形物の形成動作が完了する。ベース基板9は、外部の現像装置に搬送されて未硬化の材料が除去され、ベース基板9上に造形物が顕在化する。   Thereafter, the material layer is formed by increasing the squeegee gap by the slice pitch, and the operation of irradiating the spatially modulated light beam (steps S13 to S17) is necessary (actually the same as the number of the remaining slice images). The number of times is repeated (step S18). As a result, the material layers are stacked, and a new cured portion is sequentially stacked on the existing cured portion, and the formation operation of the modeled object in the modeling apparatus 1 is completed. The base substrate 9 is conveyed to an external developing device, uncured material is removed, and a modeled object becomes apparent on the base substrate 9.

次に、図4のステップS11におけるスライス画像の生成処理について説明する。図6はスライス画像を生成する処理の流れを示す図である。スライス画像の生成では、まず、図7に示す3次元サーフェスモデル81が、図1のスライス画像生成部112の造形物画像生成部1121に入力されて準備される(ステップS111)。3次元サーフェスモデル81は、複数の三角形の平面要素811の集合により理想的な造形物の外形(表面)を近似して示すものであり、造形装置1では、いわゆるオーバーハング構造が無い造形物(すなわち、ベース基板9に沿ういずれの方向から見た場合でも、上部が下部よりも横方向に突出している部位が存在しない造形物)、言い換えると、ベース基板9におよそ沿う曲面の造形が行われるため、3次元サーフェスモデル81はベース基板9の上面に対応する基準平面82に沿う曲面(平面を含む。)を表現するものとなっている。なお、平面要素811は三角形以外の多角形であってもよい。   Next, the slice image generation process in step S11 of FIG. 4 will be described. FIG. 6 is a diagram showing a flow of processing for generating a slice image. In the generation of the slice image, first, the three-dimensional surface model 81 shown in FIG. 7 is input and prepared in the shaped object image generation unit 1121 of the slice image generation unit 112 in FIG. 1 (step S111). The three-dimensional surface model 81 approximates and shows an ideal outer shape (surface) of a modeled object by a set of a plurality of triangular planar elements 811. In the modeling apparatus 1, a modeled object without a so-called overhang structure ( That is, when viewed from any direction along the base substrate 9, a modeled object in which there is no portion in which the upper part protrudes in the lateral direction from the lower part), in other words, a curved model approximately along the base substrate 9 is formed. Therefore, the three-dimensional surface model 81 represents a curved surface (including a plane) along the reference plane 82 corresponding to the upper surface of the base substrate 9. The planar element 811 may be a polygon other than a triangle.

3次元サーフェスモデル81は、図1中のX、Y、Z方向にそれぞれ対応するx、y、z方向にて規定されており、造形物画像生成部1121では、ベース基板9上における最小描画単位となる領域(すなわち、露光領域)のX方向およびY方向の幅(分解能)が取得され、これらの幅に対応するx方向の幅Dxおよびy方向の幅Dyが決定される(ステップS112)。そして、図8に示すように、互いに垂直なx方向およびy方向に平行な基準平面82をx方向に幅Dxのピッチ、y方向に幅Dyのピッチにて分割することにより、基準平面82に複数の矩形の分割領域821(図8中に破線にて示す。)が設定される(ステップS113)。なお、実際の造形動作では、ステップS112にて取得される分解能に合わせて照射領域542の大きさが変倍される。   The three-dimensional surface model 81 is defined in the x, y, and z directions respectively corresponding to the X, Y, and Z directions in FIG. 1, and the modeling object image generation unit 1121 has a minimum drawing unit on the base substrate 9. The width (resolution) in the X direction and the Y direction of the region (that is, the exposure region) to be obtained is acquired, and the width Dx in the x direction and the width Dy in the y direction corresponding to these widths are determined (step S112). Then, as shown in FIG. 8, a reference plane 82 parallel to the x and y directions perpendicular to each other is divided into a reference plane 82 by dividing the reference plane 82 with a pitch of width Dx in the x direction and a pitch of width Dy in the y direction. A plurality of rectangular divided regions 821 (indicated by broken lines in FIG. 8) are set (step S113). In the actual modeling operation, the size of the irradiation region 542 is changed in accordance with the resolution acquired in step S112.

続いて、各分割領域821の中央(中央以外の代表的な位置であってもよい。)から3次元サーフェスモデル81が示す曲面までのz方向の距離(以下、単に「分割領域821における高さ」ともいう。)が求められる。具体的には、3次元サーフェスモデル81を構成する複数の(全ての)平面要素811のうち、当該分割領域821の中央と基準平面82に垂直なz方向において重なる平面要素811が特定される。このとき、既述のように、3次元サーフェスモデル81はオーバーハング構造が無い形状とされるため、1つの平面要素811のみが特定され、当該分割領域821の中央と同じxy座標値を有する当該平面要素811上の点(すなわち、当該分割領域821の中央における垂線との交点)のz座標値から当該分割領域821における高さが求められる。そして、各分割領域821が画素とみなされ、当該分割領域821における高さ(本実施の形態では、正の実数にて表される。)が画素値として当該画素に付与される。これにより、図9に示すように、各分割領域821における高さを画素値として有する画像(以下、「造形物画像」という。)83が生成される(ステップS114)。なお、本実施の形態では図6中に破線の矩形にて示すステップS114aの処理は行われない。   Subsequently, the distance in the z direction from the center of each divided region 821 (which may be a representative position other than the center) to the curved surface indicated by the three-dimensional surface model 81 (hereinafter simply referred to as “the height in the divided region 821”). ") Is also required. Specifically, among a plurality (all) of planar elements 811 constituting the three-dimensional surface model 81, a planar element 811 that overlaps in the z direction perpendicular to the center of the divided area 821 and the reference plane 82 is specified. At this time, as described above, since the three-dimensional surface model 81 has a shape without an overhang structure, only one planar element 811 is specified, and the same xy coordinate value as the center of the divided region 821 is specified. The height in the divided area 821 is obtained from the z coordinate value of a point on the planar element 811 (that is, the intersection with the perpendicular in the center of the divided area 821). Each divided area 821 is regarded as a pixel, and the height in the divided area 821 (in this embodiment, represented by a positive real number) is assigned to the pixel as a pixel value. As a result, as shown in FIG. 9, an image (hereinafter referred to as “model object image”) 83 having the height in each divided region 821 as a pixel value is generated (step S114). In the present embodiment, the process of step S114a indicated by a broken-line rectangle in FIG. 6 is not performed.

造形物画像83が生成されると、図1のスライス画像生成部112の2値化処理部1122では、操作者により予め設定されて記憶部111にて記憶されるスライスピッチSが読み出され(ステップS115)、続いて、造形物画像83中の最小の画素値Hminおよび最大の画素値Hmax(すなわち、分割領域821における最小の高さおよび最大の高さ)が取得される(ステップS116)。そして、造形物画像83の実際の画素値範囲(Hmax−Hmin)をスライスピッチSにて除することにより、スライス回数Sが求められる(すなわち、(S=(Hmax−Hmin)/S))(ステップS117)。本実施の形態では、スライス回数Sが整数となるように((Hmax−Hmin)/S)におけるスライスピッチSが微調整される。 When shaped object image 83 is generated, the binarization processing section 1122 of the slice image generation unit 112 of FIG. 1, a slice pitch S p stored at preset in the storage unit 111 by the operator is read (Step S115) Subsequently, the minimum pixel value H min and the maximum pixel value H max (that is, the minimum height and the maximum height in the divided region 821) in the shaped object image 83 are acquired (Step S115). S116). Then, by dividing the actual pixel value range of the shaped object image 83 (H max -H min) at a slice pitch S p, the slice number S t are determined (i.e., (S t = (H max -H min) / S p)) (step S117). In this embodiment, as the slice number S t is an integer ((H max -H min) / S p) slice pitch S in p is finely adjusted.

スライス回数Sが求められると、パラメータSが初期値0とされ(ステップS118)、(Hmin+S*S)を計算することにより最初の閾値Thが求められる(ステップS119)。そして、この閾値Thを用いて造形物画像83が2値化され、スライス画像が取得される(ステップS120)。スライス画像(のデータ)84は記憶部111にて記憶される。 When the number of slices St is obtained, the parameter S is set to an initial value 0 (step S118), and the first threshold value Th is obtained by calculating (H min + S p * S) (step S119). Then, the shaped object image 83 is binarized using this threshold Th, and a slice image is acquired (step S120). The slice image (data) 84 is stored in the storage unit 111.

続いて、2値化処理部1122では、Sの値がスライス回数Sとなっていないことが確認されると(ステップS121)、Sに1が加算され(ステップS122)、(Hmin+S*S)を計算することにより次の閾値Thが求められる(ステップS119)。そして、この閾値Thを用いて2値のスライス画像が取得される(ステップS120)。上記ステップS122,S119,S120の処理はSの値がスライス回数Sとなるまで繰り返され(すなわち、「for S=0 to S」にて表されるループ処理が実行され)(ステップS121)、図10.Aないし図10.Cに示すように複数の(実際には多数の)スライス画像84が生成される。図10.Aないし図10.Cでは、閾値Thよりも画素値が大きい造形物画像83中の画素に対応するスライス画像84中の画素(以下、「ON画素」という。)に平行斜線を付しており、ON画素が光を照射すべき照射領域542(光の照射がONとされる照射領域542)を示すものとなる。 Then, the binarization processing section 1122, the value of S confirms that not the slice count S t (step S121), 1 is added to S (step S122), (H min + S p The next threshold value Th is calculated by calculating * S) (step S119). Then, a binary slice image is acquired using this threshold Th (step S120). The process of step S122, S119, S120 are repeated until the value of S is sliced number S t (i.e., loop processing expressed by "for S = 0 to S t" is performed) (step S121) FIG. A to FIG. As shown in C, a plurality of (actually many) slice images 84 are generated. FIG. A to FIG. In C, the pixels in the slice image 84 (hereinafter referred to as “ON pixels”) corresponding to the pixels in the shaped object image 83 having a pixel value larger than the threshold Th are shaded in parallel, and the ON pixels are light. The irradiation region 542 to be irradiated (irradiation region 542 in which light irradiation is turned ON) is shown.

各スライス画像84の生成時における閾値Thは、当該スライス画像84に基づく光の照射時における最上の材料層のベース基板9からの高さに相当する値となっており、造形物画像83を当該閾値Thにて2値化して生成されるスライス画像84は、当該高さに対応するz方向の位置における基準平面82に平行な面による3次元サーフェスモデル81の断面を示すものとなっている(ただし、3次元サーフェスモデル81は造形物の外形を示すものであるため、スライス画像84は3次元サーフェスモデル81の内部も造形物の部位を示すものとして作成される。)。したがって、各材料層に対する光の照射時に、スライス画像84中のON画素に対応する照射領域542に光を照射することにより、3次元サーフェスモデル81と同形状の造形物の形成が可能となる。   The threshold Th at the time of generating each slice image 84 is a value corresponding to the height of the uppermost material layer from the base substrate 9 at the time of light irradiation based on the slice image 84, and the model image 83 is The slice image 84 generated by binarization with the threshold Th indicates a cross section of the three-dimensional surface model 81 by a plane parallel to the reference plane 82 at a position in the z direction corresponding to the height ( However, since the three-dimensional surface model 81 indicates the outer shape of the modeled object, the slice image 84 is created so that the inside of the three-dimensional surface model 81 also indicates the part of the modeled object). Therefore, it is possible to form a modeled object having the same shape as the three-dimensional surface model 81 by irradiating light to the irradiation region 542 corresponding to the ON pixel in the slice image 84 when irradiating each material layer with light.

ここで、比較例に係るスライス画像の生成処理について述べる。比較例の手法では、図11に示す3次元サーフェスモデル931において、造形物の各層に対応する高さでの3次元サーフェスモデル931の断面(図11中にて符号α1〜α3を付す一点鎖線の位置における断面)を求め、図12に示すように当該断面における3次元サーフェスモデル931の2次元のアウトライン932を示すアウトラインデータを取得し、アウトライン932を示す画像において造形物に対応する領域と他の領域とに異なる値を付与することにより、図13に示すようにスライス画像933が生成される。   Here, the slice image generation processing according to the comparative example will be described. In the method of the comparative example, in the three-dimensional surface model 931 shown in FIG. 11, the cross section of the three-dimensional surface model 931 at the height corresponding to each layer of the modeled object (the one-dot chain line denoted by reference characters α1 to α3 in FIG. 11). 12 is obtained, outline data indicating a two-dimensional outline 932 of the three-dimensional surface model 931 in the cross section is obtained as shown in FIG. 12, and an area corresponding to the modeled object in the image showing the outline 932 and other data By assigning a different value to the area, a slice image 933 is generated as shown in FIG.

一般的に、3次元サーフェスモデル931は、多数の三角形パッチの集合にて表されるため、比較例の処理では、多数の三角形パッチと造形物の各層に対応する仮想的な平面との交線(アウトライン)を求める幾何演算を層毎に行う必要があり、アウトラインデータの作成に長時間を要してしまう。また、スライスピッチを小さくする(すなわち、図11における複数の一点鎖線の間隔を狭くする)、あるいは、図14に示すように3次元サーフェスモデル931における三角形パッチの大きさを小さくして(ただし、三角形パッチの数は増える。)、高精度な造形を行う場合には、演算量がさらに増加してしまう。さらに、図15に示すように、スライス画像における分解能を高くする(すなわち、画素の大きさを小さくして画素数を増大する)場合には、アウトラインデータからスライス画像933への変換(ビットマップ化)に要する時間が増大する。より高精度な造形を実現するためのこれらの変更を組み合わせる場合には、スライス画像の生成に要する演算時間は飛躍的に増大してしまう。   In general, since the three-dimensional surface model 931 is represented by a set of a large number of triangular patches, in the process of the comparative example, intersection lines between a large number of triangular patches and a virtual plane corresponding to each layer of the modeled object. It is necessary to perform geometric calculation for obtaining (outline) for each layer, and it takes a long time to create outline data. Further, the slice pitch is reduced (that is, the interval between a plurality of alternate long and short dash lines in FIG. 11 is reduced), or the triangular patch size in the three-dimensional surface model 931 is reduced as shown in FIG. The number of triangular patches increases.) When performing highly accurate modeling, the amount of calculation further increases. Further, as shown in FIG. 15, when the resolution in the slice image is increased (that is, the pixel size is decreased to increase the number of pixels), conversion from outline data to the slice image 933 (bitmap conversion) is performed. ) Takes longer. When combining these changes for realizing higher-accuracy modeling, the calculation time required for generating the slice image increases dramatically.

これに対し、造形装置1のスライス画像生成部112では、基準平面82の複数の分割領域821のそれぞれから3次元サーフェスモデル81が示す曲面までの高さを求めることにより造形物画像83が生成され、スライスピッチSの間隔で順次増大する閾値にて造形物画像83を繰り返し2値化することにより、基準平面82に平行な複数の面による3次元サーフェスモデル81の断面を示す複数のスライス画像84が生成される。 On the other hand, in the slice image generating unit 112 of the modeling apparatus 1, the modeled object image 83 is generated by obtaining the height from each of the plurality of divided regions 821 of the reference plane 82 to the curved surface indicated by the three-dimensional surface model 81. , slice pitch S by at intervals successively increasing threshold of p binarizing repeatedly shaped object image 83, a plurality of slice images showing a cross section of a three-dimensional surface model 81 of a plurality of planes parallel to the reference plane 82 84 is generated.

したがって、スライスピッチの狭小化(スライス画像の増加)や三角形パッチのサイズの微細化、スライス画像の高分解能化等により高精度な造形を実現する場合や、複数の3次元サーフェスモデルを同一基準平面上に配置する場合、あるいは、3次元サーフェスモデルの複雑化や大型化等を図る場合であっても、1つの造形物画像を三角形パッチを参照する演算にて生成した後、その画素数に依存した一定の処理時間の2値化処理を繰り返すことにより複数のスライス画像が生成される。2値化処理は、3次元サーフェスモデルからのアウトラインデータの作成や、アウトラインデータからスライス画像データへの変換に比べて簡素な処理となるため、スライス画像生成部112では、比較例の処理に比べて複数のスライス画像を容易に、かつ、短時間に(高速に)生成することができる。また、前回のスライス画像の生成時からスライスピッチを変更して複数のスライス画像を再度生成する場合であっても、生成済みの造形物画像(記憶部111にて記憶される。)を変更後のスライスピッチに対応する閾値にて2値化処理するのみで新たなスライス画像を容易に生成することができ、スライス画像の準備に要する時間を大幅に短縮することができる。   Therefore, when realizing high-precision modeling by narrowing the slice pitch (increasing the slice image), reducing the size of the triangle patch, increasing the resolution of the slice image, etc., or combining multiple 3D surface models on the same reference plane Depends on the number of pixels after creating a model image by calculation that refers to a triangular patch, even when placed on top or when the 3D surface model is complicated or enlarged. A plurality of slice images are generated by repeating the binarization processing for a certain processing time. Since the binarization process is simpler than the creation of outline data from a three-dimensional surface model and the conversion from outline data to slice image data, the slice image generation unit 112 has a comparison with the process of the comparative example. Thus, a plurality of slice images can be generated easily and in a short time (at high speed). In addition, even when a plurality of slice images are generated again by changing the slice pitch from the previous generation of the slice image, the generated model image (stored in the storage unit 111) is changed. A new slice image can be easily generated only by performing binarization processing with a threshold value corresponding to the slice pitch, and the time required for preparation of the slice image can be greatly shortened.

次に、スライス画像の生成処理の他の例について説明する。本処理例では、図6中に破線の矩形にて示すステップS114aの処理が行われる。   Next, another example of slice image generation processing will be described. In the present processing example, the process of step S114a indicated by a broken-line rectangle in FIG. 6 is performed.

通常、3次元CAD(Computer Aided Design)においてベクトルデータにて3次元サーフェスモデルの作成を行う際には、ベクトルデータが示す各座標に対して実数演算が行われることが多く、この場合、小数点以下にて誤差が発生し、隣接する三角形パッチにおいて本来ならば同位置となる頂点同士が僅かに離間する現象(3次元サーフェスモデルが閉じていない状態と捉えることができる。)が生じることがある。このように、頂点同士が離間した場合、図6のステップS114の処理において各分割領域821における高さを求める際に、当該分割領域821の中央と基準平面82に垂直なz方向において重なる平面要素811が特定されず、高さが算出不能となることがある。   Usually, when creating a 3D surface model with vector data in 3D CAD (Computer Aided Design), real number calculation is often performed for each coordinate indicated by the vector data. May occur, and a phenomenon may occur in which adjacent vertices in the adjacent triangle patches are slightly spaced apart from each other at the same position (it can be considered that the three-dimensional surface model is not closed). In this way, when the vertices are separated from each other, the plane element that overlaps the center of the divided area 821 in the z direction perpendicular to the reference plane 82 when obtaining the height in each divided area 821 in the process of step S114 of FIG. 811 may not be specified, and the height may not be calculated.

そこで、他の例に係るスライス画像の生成処理では、ステップS113の処理にて基準平面82に複数の分割領域821を設定する際に、各分割領域821に負の値を初期の画素値として付与しておき、ステップS114の処理にて当該画素値が当該分割領域821に対して求められる高さに更新される。したがって、ステップS114の処理が完了した後に、負の画素値を有する分割領域821(画素)は、高さが算出不能な分割領域(以下、「欠損分割領域」という。)として容易に認識可能となる。   Therefore, in the slice image generation process according to another example, when a plurality of divided areas 821 are set on the reference plane 82 in the process of step S113, a negative value is assigned to each divided area 821 as an initial pixel value. In addition, the pixel value is updated to the height obtained for the divided area 821 in the process of step S114. Therefore, after the process of step S114 is completed, the divided area 821 (pixel) having a negative pixel value can be easily recognized as a divided area whose height cannot be calculated (hereinafter referred to as “missing divided area”). Become.

図16は、欠損分割領域821aを有する造形物画像83aを示す図である。図16では、欠損分割領域821aに付与される負の画素値を「XX」として示している。スライス画像生成部112では、欠損分割領域821aの近傍の分割領域821における高さに基づいて、欠損分割領域821aにおける高さが決定される(ステップS114a)。具体的には、欠損分割領域821aの4近傍の分割領域821b,821c,821d,821eの画素値の平均値(上下または左右の2つの分割領域821の画素値の平均値、あるいは、8近傍の分割領域821の画素値の平均値等であってもよい。)が求められ、欠損分割領域821aの画素値がこの値に更新される。そして、欠損分割領域821aの画素値が補間された造形物画像83aを複数の閾値にて順次2値化することにより、複数のスライス画像が生成される(図6:ステップS115〜S122)。   FIG. 16 is a diagram illustrating a model image 83a having a defect division area 821a. In FIG. 16, the negative pixel value assigned to the missing divided area 821 a is indicated as “XX”. In the slice image generation unit 112, the height in the defective divided region 821a is determined based on the height in the divided region 821 in the vicinity of the defective divided region 821a (step S114a). Specifically, the average value of the pixel values of the four adjacent regions 821b, 821c, 821d, and 821e of the defective divided region 821a (the average value of the pixel values of the two upper and lower or left and right divided regions 821 or The average value of the pixel values of the divided area 821 may be obtained.), And the pixel value of the missing divided area 821a is updated to this value. Then, a plurality of slice images are generated by sequentially binarizing the shaped object image 83a in which the pixel values of the missing divided region 821a are interpolated with a plurality of threshold values (FIG. 6: steps S115 to S122).

ここで、既述の比較例に係るスライス画像の生成処理では、隣接する三角形パッチにおいて本来ならば同位置となる頂点同士が僅かに離間する現象が生じている場合に、造形物の各層に対応する3次元サーフェスモデルのアウトラインにおいて閉じた状態とならないものが発生し、スライス画像を生成することができなくなる。したがって、比較例の手法では、3次元サーフェスモデルにおいて上記現象が生じているか否かを事前に確認し、必要に応じて3次元サーフェスモデルを修正する必要がある。   Here, the slice image generation processing according to the comparative example described above corresponds to each layer of a modeled object when a phenomenon in which vertices that are originally in the same position are slightly separated from each other in adjacent triangular patches occurs. Some outlines of the 3D surface model that do not become closed occur, and a slice image cannot be generated. Therefore, in the method of the comparative example, it is necessary to confirm in advance whether or not the above phenomenon has occurred in the three-dimensional surface model, and to correct the three-dimensional surface model as necessary.

これに対し、スライス画像生成部112では、上記現象により造形物画像83aにおいて高さが算出不能な欠損分割領域821aが存在する場合であっても、、欠損分割領域821aの近傍の複数の分割領域821における高さを用いた演算により、欠損分割領域821aにおける高さが決定される。これにより、比較例の手法のように3次元サーフェスモデルの事前確認を行うことなく、3次元サーフェスモデルの高さを示す造形物画像を精度よく、かつ、容易に生成することができ、造形物を適切に形成することができる。   On the other hand, in the slice image generation unit 112, even if there is a missing divided area 821a whose height cannot be calculated in the shaped object image 83a due to the above phenomenon, a plurality of divided areas in the vicinity of the missing divided area 821a. By calculation using the height in 821, the height in the missing divided area 821a is determined. As a result, a model image showing the height of the three-dimensional surface model can be generated accurately and easily without performing prior confirmation of the three-dimensional surface model as in the method of the comparative example. Can be formed appropriately.

欠損分割領域821aにおける高さは、欠損分割領域821aの近傍の2以上の分割領域821における高さに基づいて決定されるのであるならば、例えば、欠損分割領域821aの近傍の複数の分割領域821の画素値に、欠損分割領域821aとの相対的な位置関係に応じた重み係数を乗じた値の平均値として求められてもよい。   If the height in the defective divided region 821a is determined based on the height in two or more divided regions 821 in the vicinity of the defective divided region 821a, for example, a plurality of divided regions 821 in the vicinity of the defective divided region 821a. May be obtained as an average value of values obtained by multiplying the pixel value by a weighting factor corresponding to the relative positional relationship with the missing divided region 821a.

次に、スライス画像の生成処理のさらに他の例について説明する。図17は、スライス画像を生成する処理の流れの一部を示す図であり、図6のスライス画像生成処理におけるステップS114にて行われる処理を示している。   Next, still another example of slice image generation processing will be described. FIG. 17 is a diagram showing a part of the flow of processing for generating a slice image, and shows processing performed in step S114 in the slice image generation processing of FIG.

本処理例では、基準平面82に複数の分割領域821が設定されると(図6:ステップS113)、図8中に太線の実線にて境界を示すように、基準平面82に複数の区域822が設定される(図17:ステップS211)。各区域822は複数の分割領域821を含み、各分割領域821はいずれか1つの区域822に属するものとなっている。続いて、3次元サーフェスモデル81の各平面要素811を基準平面82上に垂直投影した場合に、各区域822内に少なくとも一部が含まれる平面要素811が、基準平面82に垂直なz方向において当該区域822と重なる重複平面要素811として特定される(ステップS212)。   In the present processing example, when a plurality of divided regions 821 are set on the reference plane 82 (FIG. 6: step S113), a plurality of areas 822 are formed on the reference plane 82, as indicated by a bold solid line in FIG. Is set (FIG. 17: step S211). Each section 822 includes a plurality of divided areas 821, and each divided area 821 belongs to one of the sections 822. Subsequently, when each planar element 811 of the three-dimensional surface model 81 is vertically projected onto the reference plane 82, the planar element 811 at least partially included in each area 822 is in the z direction perpendicular to the reference plane 82. The overlapping plane element 811 overlapping with the area 822 is specified (step S212).

各区域822に対して重複平面要素811が特定されると、各分割領域821が属する区域822が特定され、当該区域822とz方向において重なる重複平面要素811から、当該分割領域821の中央とz方向において重なる1つの平面要素811が特定される(ステップS213)。そして、当該分割領域821の中央と同じxy座標値を有する当該平面要素811上の点のz座標値から当該分割領域821における高さが求められ、画素値として当該分割領域821(画素)に付与される(ステップS214)。これにより、各分割領域821における高さを画素値として有する造形物画像83が生成され、造形物画像83を複数の閾値にて順次2値化することにより、複数のスライス画像が生成される(図6:ステップS115〜S122)。   When the overlapping plane element 811 is specified for each section 822, the section 822 to which each divided area 821 belongs is specified. From the overlapping plane element 811 that overlaps the section 822 in the z direction, the center of the divided area 821 and the z One planar element 811 that overlaps in the direction is identified (step S213). Then, the height in the divided area 821 is obtained from the z coordinate value of the point on the planar element 811 having the same xy coordinate value as the center of the divided area 821, and is given to the divided area 821 (pixel) as a pixel value. (Step S214). Thereby, a modeled object image 83 having the height in each divided region 821 as a pixel value is generated, and a plurality of slice images are generated by binarizing the modeled image 83 sequentially with a plurality of threshold values ( FIG. 6: Steps S115 to S122).

以上のように、図17のスライス画像生成処理では、基準平面82に複数の区域822が設定され、各区域822とz方向において重なる重複平面要素811が特定される。そして、各分割領域821の中央とz方向において重なる平面要素811を特定する際に、当該分割領域821が属する区域822の重複平面要素811のみが探索対象とされ、探索対象から特定された平面要素811を用いて当該分割領域821における高さが求められる。これにより、全ての平面要素811を探索対象とする場合に比べて、各分割領域821とz方向において重なる平面要素811を迅速に特定することができ、3次元サーフェスモデル81の高さを示す造形物画像83を短時間にて生成することができる。なお、図17のスライス画像生成処理は、欠損分割領域における高さを補正する上記処理例(図6のステップS114aの処理を伴う例)に組み合わせられてもよい。   As described above, in the slice image generation process of FIG. 17, a plurality of areas 822 are set on the reference plane 82, and the overlapping plane element 811 that overlaps each area 822 in the z direction is specified. When the plane element 811 that overlaps the center of each divided area 821 in the z direction is specified, only the overlapping plane element 811 of the section 822 to which the divided area 821 belongs is set as the search target, and the plane element specified from the search target. 811 is used to obtain the height in the divided area 821. Thereby, compared with the case where all the planar elements 811 are set as search targets, the planar elements 811 that overlap each divided region 821 in the z direction can be quickly identified, and the modeling showing the height of the three-dimensional surface model 81 The object image 83 can be generated in a short time. Note that the slice image generation processing in FIG. 17 may be combined with the above processing example (an example involving the processing in step S114a in FIG. 6) for correcting the height in the defective divided region.

図6(および図17)を参照して説明した処理例では、造形物画像83を生成する際に、各分割領域821の中央とz方向において重なる平面要素811上の点のz座標値から高さが求められるが、各分割領域821の4個の頂点の位置に対して、上記と同様にしてz方向において重なる平面要素811上の点のz座標値が求められ、これらの平均値が当該分割領域821における高さとされてもよい。このように、各分割領域821における高さが、当該分割領域821の4個の頂点の位置における3次元サーフェスモデル81が示す曲面までの高さの平均値とされることにより、当該分割領域821における高さを精度よく、すなわち、平面要素811の集合により表現される3次元サーフェスモデル81を生成する際の目標とされる理想的な造形物の形状における高さにより近似した値として求めることができる。   In the processing example described with reference to FIG. 6 (and FIG. 17), when the modeled object image 83 is generated, it is determined from the z coordinate value of the point on the planar element 811 that overlaps the center of each divided region 821 in the z direction. However, for the positions of the four vertices of each divided region 821, z coordinate values of points on the planar element 811 overlapping in the z direction are obtained in the same manner as described above, and the average value thereof is The height in the divided region 821 may be set. Thus, the height in each divided area 821 is the average value of the heights up to the curved surface indicated by the three-dimensional surface model 81 at the positions of the four vertices of the divided area 821, thereby the divided area 821. Can be obtained with high accuracy, that is, as a value approximated by the height of the ideal shape of the target object when generating the three-dimensional surface model 81 represented by the set of plane elements 811. it can.

図18は本発明の第2の実施の形態に係る造形装置を示す図である。図18の造形装置1aは、所定の基板上にポジ型の感光性材料である感光性レジストを所定の膜厚だけ塗布し、乾燥させたもの(以下、単に「感光部材」と呼ぶ。)に向けて所望の造形物の形状に応じた光を照射する装置であり、露光された感光部材はその後の工程において現像されることにより、所望の造形物が製作される。   FIG. 18 is a diagram showing a modeling apparatus according to the second embodiment of the present invention. The modeling apparatus 1a of FIG. 18 applies a photosensitive resist, which is a positive photosensitive material, on a predetermined substrate by a predetermined thickness and is dried (hereinafter simply referred to as “photosensitive member”). This is an apparatus that irradiates light according to the shape of a desired modeled object, and the exposed photosensitive member is developed in a subsequent process, whereby a desired modeled object is manufactured.

造形装置1aでは、図1の造形装置1における供給部3、層形成部4およびカメラ58が省略されるとともに、光照射部5aの構成が図1の光照射部5と相違している。また、造形装置1aでは、図1の造形装置1におけるスライス画像生成部112および記憶部111の機能が、制御部11aとは異なる構成要素である他のコンピュータ12により実現される。ステージ2、ステージ移動機構6およびステージ昇降機構7は図1と同様である。   In the modeling apparatus 1a, the supply unit 3, the layer forming unit 4, and the camera 58 in the modeling apparatus 1 of FIG. 1 are omitted, and the configuration of the light irradiation unit 5a is different from the light irradiation unit 5 of FIG. In the modeling apparatus 1a, the functions of the slice image generation unit 112 and the storage unit 111 in the modeling apparatus 1 of FIG. 1 are realized by another computer 12 that is a component different from the control unit 11a. The stage 2, the stage moving mechanism 6 and the stage lifting mechanism 7 are the same as in FIG.

光照射部5aは、図1の光照射部5と同様に、光源51およびDMD54を有し、光源51からの光がDMD54により空間変調され、感光部材9a上に照射される。具体的には、光源51に接続された光ファイバ511から出射された光は、図示省略の光学系によりDMD54へと導かれる。DMD54では、ON状態に対応する姿勢にある微小ミラーからの反射光のみにより形成される光が導出される。DMD54からの光はレンズ群55を介してハーフミラー56aへと導かれ、反射された光が対物レンズ57により感光部材9aの表面へと導かれる。後述するように、造形装置1aにおける造形動作では、感光部材9a上の光の照射領域が感光部材9aに対してY方向に相対的に移動する。   Similar to the light irradiation unit 5 of FIG. 1, the light irradiation unit 5a includes a light source 51 and a DMD 54. Light from the light source 51 is spatially modulated by the DMD 54 and irradiated onto the photosensitive member 9a. Specifically, light emitted from the optical fiber 511 connected to the light source 51 is guided to the DMD 54 by an optical system (not shown). In the DMD 54, light formed only by reflected light from a micromirror in a posture corresponding to the ON state is derived. Light from the DMD 54 is guided to the half mirror 56 a through the lens group 55, and the reflected light is guided to the surface of the photosensitive member 9 a by the objective lens 57. As will be described later, in the modeling operation in the modeling apparatus 1a, the light irradiation area on the photosensitive member 9a moves relative to the photosensitive member 9a in the Y direction.

図18の造形装置1aでは、DMD54が光照射部5a内で傾斜して設けられており、図19の上段に示すように感光部材9a上の照射領域群5420の配列方向が相対移動方向(すなわち、図19中のY方向)に対して傾斜している。なお、図19の上段では照射領域群5420が4行5列で配列されるように示されているが、実際には行および列方向に対して多数の照射領域が配列されている。   In the modeling apparatus 1a of FIG. 18, the DMD 54 is inclined in the light irradiation unit 5a, and the arrangement direction of the irradiation region group 5420 on the photosensitive member 9a is the relative movement direction (that is, as shown in the upper part of FIG. , In the Y direction in FIG. In the upper part of FIG. 19, the irradiation region group 5420 is shown to be arranged in 4 rows and 5 columns, but in reality, a large number of irradiation regions are arranged in the row and column directions.

照射領域群5420の相対移動方向に対する傾斜は、照射領域群5420の2つの配列方向のうち相対移動方向にほぼ沿う方向(すなわち、DMD54の列方向に対応する方向であり、以下、同様に「列方向」と呼ぶ。)と相対移動方向とのなす角が所定の角度θとなるように傾けられる。このとき、1つの列において両端に位置する照射領域(図19の上段にて符号5421,5422を付す照射領域)の相対移動方向に垂直な方向(すなわち、X方向)の距離L1が、照射領域群5420の列方向に垂直な行方向のピッチP1よりも小さくされる。   The inclination of the irradiation region group 5420 with respect to the relative movement direction is a direction substantially in line with the relative movement direction of the two arrangement directions of the irradiation region group 5420 (that is, a direction corresponding to the column direction of the DMD 54). It is tilted so that the angle formed between the direction and the relative movement direction becomes a predetermined angle θ. At this time, the distance L1 in the direction perpendicular to the relative movement direction (that is, the X direction) of the irradiation regions located at both ends in one row (irradiation regions denoted by reference numerals 5421 and 5422 in the upper part of FIG. 19) is the irradiation region. It is made smaller than the pitch P1 in the row direction perpendicular to the column direction of the group 5420.

図18の光照射部5aは、対物レンズ57と感光部材9aの表面との間の距離を検出するオートフォーカス用の検出ユニット(以下、「AF検出ユニット」という。)59を有する。AF検出ユニット59は、レーザ光を出射する半導体レーザ591、および、感光部材9aからの反射光を受光する受光部592を有し、半導体レーザ591から出射されたレーザ光はミラー56bにて反射され、ハーフミラー56aおよび対物レンズ57を介して感光部材9aの表面へと照射される。感光部材9aからのレーザ光の反射光は、対物レンズ57、ハーフミラー56aおよびミラー56bを介してAF検出ユニット59へと導かれ、受光部592が反射光を受光する位置により対物レンズ57と感光部材9aの表面との間の距離が検出される。   18 includes an autofocus detection unit (hereinafter referred to as “AF detection unit”) 59 that detects the distance between the objective lens 57 and the surface of the photosensitive member 9a. The AF detection unit 59 includes a semiconductor laser 591 that emits laser light and a light receiving portion 592 that receives reflected light from the photosensitive member 9a, and the laser light emitted from the semiconductor laser 591 is reflected by the mirror 56b. The surface of the photosensitive member 9a is irradiated through the half mirror 56a and the objective lens 57. The reflected light of the laser beam from the photosensitive member 9a is guided to the AF detection unit 59 through the objective lens 57, the half mirror 56a, and the mirror 56b, and is sensitive to the objective lens 57 by the position where the light receiving unit 592 receives the reflected light. A distance from the surface of the member 9a is detected.

図20は、造形装置1aが造形物を形成する動作の流れを示す図である。なお、説明の便宜上、以下、4行m列に配列される微小ミラーのみを用いて露光が行われるものとして説明を行う。また、既述のように、照射領域群5420が感光部材9aに対して移動するため、以下の説明における露光領域は、感光部材9a上に固定された領域となっている。   FIG. 20 is a diagram illustrating a flow of an operation in which the modeling apparatus 1a forms a modeled object. For convenience of explanation, the following description will be made assuming that exposure is performed using only micromirrors arranged in 4 rows and m columns. As described above, since the irradiation region group 5420 moves relative to the photosensitive member 9a, the exposure region in the following description is a region fixed on the photosensitive member 9a.

まず、造形装置1aのスライス画像生成部112では、図4のステップS11と同様にして複数のスライス画像が生成され、制御部11aに入力される(ステップS31)。制御部11aでは、感光部材9a上の一の露光領域に照射される光の量(累積量)と、光が照射された露光領域の感光性レジストが現像により除去される深さ(以下、「加工深さ」という。)との関係を示す変換テーブルが予め作成されて記憶されており、複数のスライス画像および変換テーブルに基づいて各露光領域に必要な光の照射量(以下の説明において、「光の照射量」を「露光量」と呼ぶ。)が求められる(ステップS32)。   First, in the slice image generation unit 112 of the modeling apparatus 1a, a plurality of slice images are generated and input to the control unit 11a in the same manner as in step S11 of FIG. 4 (step S31). In the control unit 11a, the amount (cumulative amount) of light irradiated to one exposure region on the photosensitive member 9a and the depth at which the photosensitive resist in the exposure region irradiated with light is removed by development (hereinafter, “ A conversion table indicating the relationship with the processing depth ") is created and stored in advance, and a light dose necessary for each exposure region based on a plurality of slice images and the conversion table (in the following description, The “light irradiation amount” is called “exposure amount”) (step S32).

ここで、スライス画像における複数の分割領域(画素)は感光部材9a上に設定される複数の露光領域にそれぞれ対応しており、ポジ型の感光性レジストが用いられる造形装置1aでは、光が照射された部位が現像工程にて除去されるため、図10.Aないし図10.Cに示すスライス画像84において平行斜線を付していない画素が光を照射すべき露光領域を示すものとなっている(すなわち、光の照射を指示する画素値を有する。)。制御部11aでは、各露光領域において、全てのスライス画像の対応する画素のうち光の照射を指示する画素値を有する画素の個数をカウントすることにより、当該露光領域における加工深さが決定され、変換テーブルに基づいて当該露光領域の加工深さに対応する露光量が求められる。なお、変換テーブルでは、加工深さが大きくなるに従って露光量が増大する。   Here, the plurality of divided regions (pixels) in the slice image respectively correspond to the plurality of exposure regions set on the photosensitive member 9a, and light is irradiated in the modeling apparatus 1a using the positive photosensitive resist. 10 is removed in the development process. A to FIG. In the slice image 84 shown in C, pixels that are not hatched in parallel indicate an exposure region to be irradiated with light (that is, have a pixel value that instructs light irradiation). In the control unit 11a, in each exposure region, the processing depth in the exposure region is determined by counting the number of pixels having a pixel value instructing light irradiation among the corresponding pixels of all slice images. An exposure amount corresponding to the processing depth of the exposure area is obtained based on the conversion table. In the conversion table, the exposure amount increases as the processing depth increases.

また、制御部11aには、スライス画像と共に造形物において最も形状精度が要求される高さ(例えば、基板からの高さであり、以下、「基準高さ」という。)を示す情報が入力され、造形装置1aでは、ON状態の各微小ミラーからの光束が感光部材9a内において集束する位置(いわゆる、合焦位置であり、以下、「集束位置」という。)が、感光部材9aの基準高さに一致するようにステージ昇降機構7が制御され、対物レンズ57と感光部材9aとの間の距離が調整される(ステップS33)。このとき、AF検出ユニット59により対物レンズ57と感光部材9aの表面との間の距離が検出されることにより、対物レンズ57と感光部材9aとの間の距離が正確に調整される。   In addition, information indicating the height (for example, the height from the substrate, hereinafter referred to as “reference height”) that requires the highest shape accuracy in the modeled object is input to the control unit 11a. In the modeling apparatus 1a, the position at which the light beams from the micromirrors in the ON state are converged in the photosensitive member 9a (so-called in-focus position, hereinafter referred to as “focusing position”) is the reference height of the photosensitive member 9a. The stage elevating mechanism 7 is controlled so as to match the distance, and the distance between the objective lens 57 and the photosensitive member 9a is adjusted (step S33). At this time, the distance between the objective lens 57 and the surface of the photosensitive member 9a is detected by the AF detection unit 59, whereby the distance between the objective lens 57 and the photosensitive member 9a is accurately adjusted.

ステージ2の昇降動作が完了すると、制御部11aの制御によりステージ2が(+Y)方向に移動を開始し、照射領域群5420が感光部材9aに対して(−Y)方向に相対的にかつ連続的に移動する(ステップS34)。そして、光源51から光の出射が開始されるとともに、照射領域群5420の相対移動に同期してDMD54が制御され、露光動作が行われる(ステップS35)。   When the raising / lowering operation of the stage 2 is completed, the stage 2 starts to move in the (+ Y) direction under the control of the control unit 11a, and the irradiation region group 5420 is relatively and continuously in the (−Y) direction with respect to the photosensitive member 9a. (Step S34). Then, emission of light from the light source 51 is started, the DMD 54 is controlled in synchronization with the relative movement of the irradiation region group 5420, and an exposure operation is performed (step S35).

図21は照射領域群5420の相対移動に同期してDMD54が制御される様子を説明するための図である。図21では符号I,II,III,IV,Vを付して移動途上の各段階における1列の照射領域群5420を示しており、ON状態とされる照射領域を実線で示し、OFF状態とされる照射領域を破線にて示している。また、図21では(+Y)側に位置する照射領域から順に符号542a,542b,542c,542dを付すとともに感光部材9a上の露光領域群940を二点鎖線にて示している。図21の最も右側には各露光領域における露光量を示している。   FIG. 21 is a diagram for explaining how the DMD 54 is controlled in synchronization with the relative movement of the irradiation region group 5420. In FIG. 21, the irradiation regions group 5420 of one row at each stage of movement is shown with reference numerals I, II, III, IV, and V. The irradiation regions that are turned on are indicated by solid lines, The irradiated area is indicated by a broken line. In FIG. 21, reference numerals 542a, 542b, 542c, and 542d are given in order from the irradiation area located on the (+ Y) side, and the exposure area group 940 on the photosensitive member 9a is indicated by a two-dot chain line. The rightmost side of FIG. 21 shows the exposure amount in each exposure region.

制御部11aから1回目のセルデータが各微小ミラーのメモリセルに書き込まれ、照射領域群5420が感光部材9a上の所定の露光開始位置へと到達すると、制御部11aより最初のリセットパルスが送信される。これにより、DMD54の各微小ミラーがメモリセルのデータに従った姿勢とされ、対応する照射領域への光の照射のON/OFFが行われる。例えば、図21の最も左側(符号Iを付す段階)に示すように、照射領域542dのみがON状態とされ、他の照射領域542a〜542cはOFF状態とされる。   When the first cell data is written to the memory cell of each micromirror from the control unit 11a and the irradiation area group 5420 reaches a predetermined exposure start position on the photosensitive member 9a, the first reset pulse is transmitted from the control unit 11a. Is done. As a result, each micromirror of the DMD 54 is set in a posture according to the data of the memory cell, and ON / OFF of the light irradiation to the corresponding irradiation region is performed. For example, as shown on the leftmost side of FIG. 21 (the stage marked with symbol I), only the irradiation region 542d is turned on, and the other irradiation regions 542a to 542c are turned off.

リセットパルスの送信後、すぐに2回目のセルデータが各微小ミラーのメモリセルに書き込まれる。リセットパルスのDMD54への送信は、ステージ移動機構6がステージ2を移動させる動作に同期して行われる。すなわち、1回目のリセットパルスから照射領域群5420が露光領域群940の相対移動方向に関するピッチP2の距離だけ移動した時点で2回目のリセットパルスがDMD54へと送信され、図21の左から2番目(符号IIを付す段階)に示すように、照射領域542c,542dがON状態とされ、他の照射領域542a,542bはOFF状態とされる。   Immediately after the transmission of the reset pulse, the second cell data is written to the memory cell of each micromirror. Transmission of the reset pulse to the DMD 54 is performed in synchronization with an operation in which the stage moving mechanism 6 moves the stage 2. That is, when the irradiation area group 5420 moves from the first reset pulse by a distance of the pitch P2 in the relative movement direction of the exposure area group 940, the second reset pulse is transmitted to the DMD 54, and is the second from the left in FIG. As shown in (Step II), the irradiation areas 542c and 542d are turned on, and the other irradiation areas 542a and 542b are turned off.

続いて、3回目のリセットパルスの送信では、図21の左から3番目(符号IIIを付す段階)に示すように照射領域542b〜542dがON状態とされ、図21の左から4番目(符号IVを付す段階)に示すように4回目のリセットパルスの送信では、全ての照射領域542a〜542dがON状態とされる。そして、5回目のリセットパルスの送信では、図21の左から5番目(符号Vを付す段階)に示すように全ての照射領域542a〜542dがOFF状態とされる。これにより、一の露光領域に対して複数の照射領域による光の照射が重ねて行われ(すなわち、多重露光が行われ)、図21の最も右側に示すように5階調の露光が可能となる。なお、照射領域群5420は相対移動しているため、図21の最も右側に示す光量は正確には緩やかに変化する。   Subsequently, in the third reset pulse transmission, the irradiation regions 542b to 542d are turned on as shown in the third part from the left of FIG. In the fourth reset pulse transmission, all irradiation regions 542a to 542d are turned on as shown in (IV). Then, in the fifth reset pulse transmission, all irradiation regions 542a to 542d are turned off as shown in the fifth position from the left in FIG. As a result, light irradiation from a plurality of irradiation areas is performed on one exposure area in a superimposed manner (that is, multiple exposure is performed), and five gradation exposure is possible as shown on the rightmost side of FIG. Become. Since the irradiation region group 5420 is relatively moved, the light amount shown on the rightmost side in FIG.

このとき、照射領域群5420の列方向が相対移動方向に平行な方向に配列され、かつ、DMD54の各微小ミラー間に構造上の微小な間隙が存在する場合には、各照射領域の列間に光が照射されない領域が存在することとなる。これに対し、造形装置1aでは、図19の上段に示すように照射領域群5420が傾いた状態で連続的に相対移動することから、図19の下段に示すように累積光量はX方向に関してほぼ一定に分布することとなる。したがって、X方向に関して隣接する露光領域間においても、光を適切に照射することが実現される。   At this time, in the case where the column direction of the irradiation region group 5420 is arranged in a direction parallel to the relative movement direction, and there is a small structural gap between each micro mirror of the DMD 54, the column between each irradiation region is between There is a region where no light is irradiated. On the other hand, in the modeling apparatus 1a, since the irradiation region group 5420 continuously moves relative to the tilted state as shown in the upper part of FIG. 19, the accumulated light quantity is almost in the X direction as shown in the lower part of FIG. It will be distributed uniformly. Accordingly, it is possible to appropriately irradiate light between the exposure regions adjacent in the X direction.

照射領域群5420が(−Y)側の最後の露光領域を通過すると光源51からの光の出射が停止され(ステップS36)、ステージ2の移動が停止される(ステップS37)。なお、露光領域群のX方向の幅が大きい場合には照射領域群5420をX方向にステップ移動(すなわち、副走査)して露光動作が繰り返され、その後、ステップS36,S37が実行される。以上の動作により露光された感光部材9aは、造形装置1a外の他の装置において現像され、各露光領域への累積光量に応じた深さの感光性レジストが除去される。これにより、3次元サーフェスモデルが示す造形物が完成する。   When the irradiation region group 5420 passes through the last exposure region on the (−Y) side, emission of light from the light source 51 is stopped (step S36), and movement of the stage 2 is stopped (step S37). If the width of the exposure region group in the X direction is large, the irradiation region group 5420 is step-moved in the X direction (that is, sub-scanning), and the exposure operation is repeated. Thereafter, steps S36 and S37 are executed. The photosensitive member 9a exposed by the above operation is developed in another apparatus outside the modeling apparatus 1a, and the photosensitive resist having a depth corresponding to the accumulated light amount in each exposure area is removed. Thereby, the modeled object indicated by the three-dimensional surface model is completed.

以上のように、第2の実施の形態に係る造形装置1aでは、それぞれが変調の単位に対応する照射領域群5420の感光部材9aに対する相対移動に同期して、感光部材9a上の各露光領域を通過する複数の照射領域への光の照射のON/OFF制御を行うことにより、この露光領域に照射される光の累積量が多階調に制御される。すなわち、1つの露光領域に対する複数の照射領域による重ね合わせの露光により、多階調の露光が実現される。その結果、図1の造形装置1のように感光性材料を積層することなく、造形物を短時間に形成することができる。   As described above, in the modeling apparatus 1a according to the second embodiment, each exposure region on the photosensitive member 9a is synchronized with the relative movement of the irradiation region group 5420 corresponding to the unit of modulation with respect to the photosensitive member 9a. By performing ON / OFF control of light irradiation to a plurality of irradiation areas that pass through, the cumulative amount of light irradiated to the exposure area is controlled in multiple gradations. That is, multi-tone exposure is realized by superposing exposure with a plurality of irradiation areas on one exposure area. As a result, a modeled object can be formed in a short time without laminating a photosensitive material as in the modeling apparatus 1 of FIG.

さらに、造形装置1aでは、照射領域群5420の列の両端に位置する照射領域の相対移動方向に垂直な方向の距離が照射領域群5420の行方向のピッチよりも小さくなるようにDMD54が傾斜して設けられるため、DMD54を傾斜しない場合と同様にDMD54を容易に制御でき、かつ、造形物の形状に微小ミラー間の間隙の影響が生じることを抑制することができる。   Further, in the modeling apparatus 1 a, the DMD 54 is inclined so that the distance in the direction perpendicular to the relative movement direction of the irradiation regions located at both ends of the irradiation region group 5420 is smaller than the pitch in the row direction of the irradiation region group 5420. Therefore, the DMD 54 can be easily controlled as in the case where the DMD 54 is not tilted, and the influence of the gap between the micromirrors on the shape of the modeled object can be suppressed.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

2値化処理部1122では、所定のスライスピッチの間隔で順次増大する閾値にて2値化処理を繰り返すことにより複数のスライス画像が生成されるが、図6のステップS119〜S122において、スライスピッチの間隔で順次減少する閾値が求められ、複数のスライス画像が生成されてもよい。   In the binarization processing unit 1122, a plurality of slice images are generated by repeating the binarization processing with a threshold that sequentially increases at intervals of a predetermined slice pitch. In steps S119 to S122 in FIG. A threshold value that sequentially decreases at intervals may be obtained, and a plurality of slice images may be generated.

複数のスライス画像に従って造形を行う造形部としての機能は、図1の造形装置1では、制御部11、ステージ2、供給部3、層形成部4、光照射部5、ステージ移動機構6およびステージ昇降機構7により実現され、図18の造形装置1aでは、制御部11a、ステージ2、光照射部5a、ステージ移動機構6およびステージ昇降機構7により実現されるが、造形部は様々な構成にて実現することが可能である。例えば、液状の感光性材料が貯溜された処理槽内にステージが設けられ、ステージを順次下降しつつ処理槽の上方に設けられる光照射部からステージ上の感光性材料に造形用の光を照射することにより造形物を形成する造形部が設けられてもよい。   In the modeling apparatus 1 in FIG. 1, the function as a modeling unit that performs modeling according to a plurality of slice images is the control unit 11, the stage 2, the supply unit 3, the layer forming unit 4, the light irradiation unit 5, the stage moving mechanism 6, and the stage. 18 is realized by the control mechanism 11a, the stage 2, the light irradiation unit 5a, the stage moving mechanism 6, and the stage lifting mechanism 7. In the modeling apparatus 1a of FIG. 18, the modeling unit has various configurations. It is possible to realize. For example, a stage is provided in a processing tank in which a liquid photosensitive material is stored, and molding light is irradiated to the photosensitive material on the stage from a light irradiation unit provided above the processing tank while sequentially descending the stage. The modeling part which forms a molded article by doing may be provided.

図1の造形装置1において、図18の造形装置1aと同様に、各照射領域542に照射される光の累積量が多階調に制御されてもよい。具体的には、制御部11からDMD54へと一定時間の間にリセットパルスを所定回数送信し、各微小ミラー541のON状態の回数(各微小ミラー541のON状態の累積時間に相当する。)を正確に制御することにより、各照射領域542に照射される光の累積量が多階調に制御される。また、単位時間を1:2:4:8:16の時間枠に分割して各時間枠の最初に1回だけリセットパルスを送信することにより、階調制御(上記例の場合、32階調となる。)が行われてもよい。さらに、各露光領域に対して複数の照射領域による重ね合わせの露光を行う造形装置1aにおいて、各照射領域が通過する際に当該露光領域に照射される光の量が多階調に変更されてもよい。   In the modeling apparatus 1 of FIG. 1, the cumulative amount of light irradiated on each irradiation region 542 may be controlled in multiple gradations, similarly to the modeling apparatus 1 a of FIG. 18. Specifically, a reset pulse is transmitted from the control unit 11 to the DMD 54 for a predetermined time, and the number of times each micromirror 541 is turned on (corresponding to the accumulated time of each micromirror 541 being on). By controlling accurately, the cumulative amount of light irradiated to each irradiation region 542 is controlled in multiple gradations. Further, the unit time is divided into 1: 2: 4: 8: 16 time frames, and the reset pulse is transmitted only once at the beginning of each time frame, so that gradation control (in the above example, 32 gradations). May be performed). Furthermore, in the modeling apparatus 1a that performs the exposure of superposition with a plurality of irradiation areas for each exposure area, the amount of light irradiated to the exposure area when each irradiation area passes is changed to multiple gradations. Also good.

光照射部5(および光照射部5a)の構成は、材料層(感光部材9a)上に微小な光スポットを形成することができるのであるならば適宜変更されてよい。例えば、液晶シャッタ等により空間変調された光ビームが生成されてもよく、分割されたレーザビームを個別に変調してマルチビーム(1次元の空間変調された光ビーム)を生成し、ポリゴンミラーやガルバノミラーにより走査されてもよい。また、光源として複数の発光ダイオード等を2次元配列し、発光ダイオード群に対応する光照射領域群の配列方向が相対移動方向に対して傾斜された状態で、各発光ダイオードのON/OFFを照射領域の相対移動に同期して制御することにより多重露光が行われてもよい。   The configuration of the light irradiation unit 5 (and the light irradiation unit 5a) may be appropriately changed as long as a minute light spot can be formed on the material layer (the photosensitive member 9a). For example, a spatially modulated light beam may be generated by a liquid crystal shutter or the like, and the divided laser beams are individually modulated to generate a multi-beam (one-dimensional spatially modulated light beam), a polygon mirror, You may scan by a galvanometer mirror. In addition, a plurality of light emitting diodes and the like are two-dimensionally arranged as a light source, and each light emitting diode is irradiated ON / OFF in a state where the arrangement direction of the light irradiation region group corresponding to the light emitting diode group is inclined with respect to the relative movement direction. Multiple exposure may be performed by controlling in synchronization with the relative movement of the region.

上記実施の形態では、図7の3次元サーフェスモデル81に基づいて凸状(半球状)の面を有する造形物が形成されるが、例えば、造形装置1,1aが、マイクロレンズや拡散板等の光学素子の製造に用いられる成形型の形成を行う場合には、基準平面に沿う凹状の曲面を表現する3次元サーフェスモデルが準備され、凹状の面を有する造形物が形成される。また、造形装置1,1aにおける形成対象は、Z方向に沿う断面形状がV字状となる溝が配列されたもの等であってもよく、このような造形物を示す3次元サーフェスモデルも、基準平面に沿う曲面(平面を含む。)を表現していると捉えることができる。以上のように、造形装置1,1aは、様々な凹凸を有する面の造形に用いることができる。また、スライス画像生成部112により生成される複数のスライス画像は、造形物の形成以外の用途に用いられてもよい。   In the above embodiment, a modeled object having a convex (hemispherical) surface is formed based on the three-dimensional surface model 81 of FIG. 7. For example, the modeling apparatus 1, 1 a includes a microlens, a diffusion plate, and the like. When forming a molding die used for manufacturing the optical element, a three-dimensional surface model expressing a concave curved surface along a reference plane is prepared, and a shaped object having a concave surface is formed. In addition, the formation target in the modeling apparatuses 1 and 1a may be an array in which grooves having a V-shaped cross-section along the Z direction may be arranged. It can be understood that a curved surface (including a plane) along the reference plane is expressed. As described above, the modeling apparatuses 1 and 1a can be used for modeling a surface having various irregularities. In addition, the plurality of slice images generated by the slice image generation unit 112 may be used for purposes other than the formation of a modeled object.

第1の実施の形態に係る造形装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modeling apparatus which concerns on 1st Embodiment. DMDを示す図である。It is a figure which shows DMD. ベース基板上の照射領域を示す図である。It is a figure which shows the irradiation area | region on a base substrate. 造形物を形成する動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the operation | movement which forms a molded article. ベース基板上への材料層の形成を示す図である。It is a figure which shows formation of the material layer on a base substrate. ベース基板上への材料層の形成を示す図である。It is a figure which shows formation of the material layer on a base substrate. ベース基板上への材料層の形成を示す図である。It is a figure which shows formation of the material layer on a base substrate. ベース基板上への材料層の形成を示す図である。It is a figure which shows formation of the material layer on a base substrate. スライス画像を生成する処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the process which produces | generates a slice image. 3次元サーフェスモデルを示す図である。It is a figure which shows a three-dimensional surface model. 基準平面の分割領域を示す図である。It is a figure which shows the division area of a reference plane. 造形物画像を示す図である。It is a figure which shows a molded article image. スライス画像を示す図である。It is a figure which shows a slice image. スライス画像を示す図である。It is a figure which shows a slice image. スライス画像を示す図である。It is a figure which shows a slice image. 3次元サーフェスモデルを示す図である。It is a figure which shows a three-dimensional surface model. 3次元サーフェスモデルのアウトラインを示す図である。It is a figure which shows the outline of a three-dimensional surface model. スライス画像を示す図である。It is a figure which shows a slice image. 3次元サーフェスモデルを示す図である。It is a figure which shows a three-dimensional surface model. スライス画像を示す図である。It is a figure which shows a slice image. 造形物画像を示す図である。It is a figure which shows a molded article image. スライス画像を生成する処理の流れの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of flow of the process which produces | generates a slice image. 第2の実施の形態に係る造形装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modeling apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 感光部材上の照射領域群を示す図である。It is a figure which shows the irradiation area group on a photosensitive member. 造形物を形成する動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the operation | movement which forms a molded article. DMDの制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of DMD.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a 造形装置
2 ステージ
3 供給部
4 層形成部
5,5a 光照射部
6 ステージ移動機構
7 ステージ昇降機構
11,11a 制御部
81 3次元サーフェスモデル
82 基準平面
83,83a 造形物画像
84 スライス画像
112 スライス画像生成部
811 平面要素
821,821b,821c,821d,821e 分割領域
821a 欠損分割領域
822 区域
940 露光領域群
S114,S114a,S118〜S122,S212〜S214 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Modeling apparatus 2 Stage 3 Supply part 4 Layer formation part 5, 5a Light irradiation part 6 Stage moving mechanism 7 Stage raising / lowering mechanism 11, 11a Control part 81 3D surface model 82 Reference plane 83, 83a Modeling object image 84 Slice image 112 slice image generation unit 811 plane element 821, 821b, 821c, 821d, 821e divided area 821a missing divided area 822 area 940 exposure area group S114, S114a, S118 to S122, S212 to S214 Steps

Claims (7)

基準平面に沿う曲面を表現する3次元サーフェスモデルから、前記基準平面に平行な複数の面による前記3次元サーフェスモデルの断面を示す複数のスライス画像を生成するスライス画像生成方法であって、
a)前記基準平面を互いに垂直な2方向にそれぞれ第1および第2ピッチにて分割することにより設定された複数の分割領域のそれぞれから前記曲面までの高さを求め、各分割領域を画素とみなして前記各分割領域における前記高さを画素値として有する画像を生成する工程と、
b)所定の間隔で順次増大または減少する閾値にて前記画像を繰り返し2値化することにより、複数のスライス画像を生成する工程と、
を備えることを特徴とするスライス画像生成方法。
A slice image generation method for generating, from a three-dimensional surface model representing a curved surface along a reference plane, a plurality of slice images showing cross sections of the three-dimensional surface model by a plurality of surfaces parallel to the reference plane,
a) A height from each of a plurality of divided areas set by dividing the reference plane in two directions perpendicular to each other at first and second pitches to the curved surface is obtained, and each divided area is defined as a pixel. Considering the step of generating an image having the height in each of the divided regions as a pixel value;
b) generating a plurality of slice images by repeatedly binarizing the image with a threshold that sequentially increases or decreases at a predetermined interval;
A slice image generation method comprising:
請求項1に記載のスライス画像生成方法であって、
前記3次元サーフェスモデルが複数の平面要素の集合により構成されていることを特徴とするスライス画像生成方法。
The slice image generation method according to claim 1,
A slice image generation method, wherein the three-dimensional surface model is constituted by a set of a plurality of planar elements.
請求項2に記載のスライス画像生成方法であって、
前記a)工程が、
a1)前記基準平面に設定された複数の区域のそれぞれと前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素を特定する工程と、
a2)前記各分割領域が属する区域と前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素から、前記各分割領域と前記基準平面に垂直な方向において重なる平面要素を特定する工程と、
a3)前記a2)工程にて特定された平面要素を用いて前記各分割領域における前記高さを求める工程と、
を備えることを特徴とするスライス画像生成方法。
The slice image generation method according to claim 2,
Step a)
a1) identifying a planar element that overlaps each of the plurality of areas set in the reference plane in a direction perpendicular to the reference plane;
a2) identifying a plane element that overlaps each divided region in a direction perpendicular to the reference plane from a plane element that overlaps in a direction perpendicular to the reference plane and a section to which each divided region belongs;
a3) obtaining the height in each of the divided regions using the planar element specified in the step a2);
A slice image generation method comprising:
請求項2または3に記載のスライス画像生成方法であって、
前記a)工程において、前記各分割領域における前記高さが、前記各分割領域の4個の頂点の位置における前記曲面までの高さの平均値であることを特徴とするスライス画像生成方法。
The slice image generation method according to claim 2 or 3,
In the step a), the height in each divided area is an average value of the heights up to the curved surface at the positions of four vertices in each divided area.
請求項2ないし4のいずれかに記載のスライス画像生成方法であって、
前記a)工程において、前記高さが算出不能な分割領域が存在する場合に、前記分割領域の近傍の2以上の分割領域における前記高さに基づいて、前記分割領域における前記高さが決定されることを特徴とするスライス画像生成方法。
A slice image generation method according to any one of claims 2 to 4,
In the step a), when there is a divided region where the height cannot be calculated, the height in the divided region is determined based on the height in two or more divided regions in the vicinity of the divided region. A slice image generation method characterized by the above.
凹凸を有する面の造形を行う造形装置であって、
基準平面に沿う曲面を表現する3次元サーフェスモデルから、前記基準平面に平行な複数の面による前記3次元サーフェスモデルの断面を示す複数のスライス画像を生成するスライス画像生成部と、
前記複数のスライス画像に従って造形を行う造形部と、
を備え、
前記スライス画像生成部が、
a)前記基準平面を互いに垂直な2方向にそれぞれ第1および第2ピッチにて分割することにより設定された複数の分割領域のそれぞれから前記曲面までの高さを求め、各分割領域を画素とみなして前記各分割領域における前記高さを画素値として有する画像を生成する工程と、
b)所定の間隔で順次増大または減少する閾値にて前記画像を繰り返し2値化することにより、複数のスライス画像を生成する工程と、
を実行することを特徴とする造形装置。
A modeling apparatus for modeling a surface having irregularities,
A slice image generating unit that generates, from a three-dimensional surface model expressing a curved surface along a reference plane, a plurality of slice images showing cross sections of the three-dimensional surface model by a plurality of planes parallel to the reference plane;
A modeling unit that performs modeling according to the plurality of slice images;
With
The slice image generator
a) A height from each of a plurality of divided areas set by dividing the reference plane in two directions perpendicular to each other at first and second pitches to the curved surface is obtained, and each divided area is defined as a pixel. Considering the step of generating an image having the height in each of the divided regions as a pixel value;
b) generating a plurality of slice images by repeatedly binarizing the image with a threshold that sequentially increases or decreases at a predetermined interval;
The modeling apparatus characterized by performing.
請求項6に記載の造形装置であって、
感光性材料上に前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の露光領域が設定されており、
前記造形部において各露光領域に照射される光の累積量が多階調に制御されることを特徴とする造形装置。
The modeling apparatus according to claim 6,
A plurality of exposure areas respectively corresponding to the plurality of divided areas are set on the photosensitive material,
The modeling apparatus characterized in that a cumulative amount of light irradiated to each exposure region in the modeling unit is controlled in multiple gradations.
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