JP2613928B2 - 三次元形状の形成方法および装置 - Google Patents

三次元形状の形成方法および装置

Info

Publication number
JP2613928B2
JP2613928B2 JP63258120A JP25812088A JP2613928B2 JP 2613928 B2 JP2613928 B2 JP 2613928B2 JP 63258120 A JP63258120 A JP 63258120A JP 25812088 A JP25812088 A JP 25812088A JP 2613928 B2 JP2613928 B2 JP 2613928B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
dimensional shape
photocurable
cured
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63258120A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02103127A (ja
Inventor
良光 中村
昭吉 栗林
忍 池野
俊五 小沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP63258120A priority Critical patent/JP2613928B2/ja
Publication of JPH02103127A publication Critical patent/JPH02103127A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2613928B2 publication Critical patent/JP2613928B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、三次元形状の形成方法および装置に関
し、光の照射によって硬化する光硬化性樹脂を用いて、
立体的な三次元形状を有する物品を成形製造する方法、
および、この方法の実施に使用する装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
光硬化性樹脂を用いて三次元形状を形成する方法は、
複雑な三次元形状を、成形型や特別な加工工具等を用い
ることなく、簡単かつ正確に形成することができる方法
として、各種の製品モデルや立体模型の製造等に利用す
ることが考えられており、例えば、特開昭62−35966号
公報,特開昭61−114817号公報等に開示されている。
第6図には、従来の一般的な、光硬化性樹脂を用いた
三次元形状の形成方法の一例を示しており、樹脂液槽1
に貯えられた液状の光硬化性樹脂2に対して、樹脂液内
に沈められた成形台5の上で、液面上方から集光レンズ
30で集光されたレーザービーム等の光ビーム3を照射す
ることによって、光ビーム3の焦点位置付近の、液面か
ら一定の深さの成形台5までの光硬化性樹脂2を硬化さ
せ、光ビーム3の照射位置を順次水平方向に移動させる
ことによって、所定のパターンを有する光硬化層40を形
成する。つぎに、成形台5を、昇降アーム50等の作動に
よって下方に沈め、形成された光硬化層40の上に新たな
光硬化性樹脂液2を供給し、この樹脂液2を再び光ビー
ム3で所定のパターン状に硬化させれば、前記光硬化層
40の上に別のパターンを有する光硬化層40が形成され
る。このようにして、複数層の光硬化層40…を順次積み
重ねていけば、所望の三次元形状を有する成形品4が成
形できる。光ビーム3をレンズ30で集光して、液面付近
で焦点を結ぶようにすることによって、この焦点位置近
傍に強い光エネルギーが与えられるので、液面直下の一
定厚みの光硬化性樹脂液2のみを効率良く硬化できるよ
うになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような、従来の三次元形状の形成方法では、一
定の厚みを有する光硬化層を積み重ねて三次元形状の成
形品を得るため、成形品の外表面側方部分に、各光硬化
層毎の段差が生じるという問題があった。
第6図から明らかなように、各光硬化層40は一定の厚
みを有する板状であって、各光硬化層40の端縁は、照射
された光ビームの照射範囲に対応する明確な輪郭を有し
ているので、積み重ねた光硬化層40同士の間にどうして
も階段状の段差ができてしまい、形成された成形品4の
外表面側方部分を滑らかにすることができなかった。
そこで、この発明の課題は、上記したように、複数層
の光硬化層を積み重ねて三次元形状を形成する方法にお
いて、成形品の外表面側方部分を滑らかに形成すること
ができる方法、およびその方法に用いる三次元形状の形
成装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決する、この発明のうち、請求項1記載
の三次元形状の形成方法は、光硬化性樹脂に光ビームを
照射して光硬化層を形成し、この光硬化層を複数層積み
重ねて、所望の三次元形状を形成する方法において、光
ビームの焦点位置を光硬化層の厚み方向に振動させるよ
うにしている。
請求項2記載の三次元形状の形成装置は、光硬化性樹
脂液を収容する樹脂液槽と、樹脂液槽の液面付近に光ビ
ームを照射する光ビーム照射機構を備えた三次元形状の
形成装置において、光ビーム照射機構に、光ビームの焦
点位置を上下方向に振動させる加振機構を備えるように
している。
〔作用〕
請求項1記載の三次元形状の形成方法によれば、光硬
化用の光ビームの焦点位置を光硬化層の厚み方向に振動
させることによって、光ビームによる光硬化性樹脂液の
硬化領域も厚み方向に振動するため、振動する硬化領域
の外周の包絡線によって構成される、光硬化層の端縁の
輪郭がぼやけることになる。光硬化層の端縁がぼやける
と、積み重ねられた各光硬化層毎の段差が目立たなくな
るので、成形品の外表面側方部分が滑らかになる。
請求項2記載の三次元形状の形成装置によれば、通常
の三次元形状を形成装置に対して、光ビーム照射機構
に、光ビームを上下方向に振動させる振動機構を備えて
おくだけで、上記した請求項1記載の方法を容易に実施
することができる。
〔実 施 例〕
ついで、この発明を、実施例を示す図面を参照しなが
ら、以下に詳しく説明する。なお、基本的な形成方法お
よび形成装置は、前記した従来技術と同様であるので、
共通する個所には同じ符号を付けることにより、重複す
る説明は省略する。
第1図は、成形装置の全体構造を示している。樹脂液
槽1には液状の光硬化性樹脂2が溜められている。樹脂
液槽1の中には、その上で光硬化層40を形成する成形台
5が設けられている。成形台5は昇降アーム50等によ
り、上下方向に昇降自在になっている。樹脂液層1の上
方には、集光レンズ30およびレーザー発生装置(図示せ
ず)等からなる光ビームの照射機構が設けられていて、
光硬化性樹脂液2の液面付近に焦点Fを結ぶ光ビーム3
を照射できるようになっている。
この装置では、上記した光ビーム3の焦点位置Fを図
中上下方向、すなわち、形成される光硬化層40の厚み方
向に振動させることができるようになっている。光ビー
ム3を振動させるため、光ビーム照射機構の光学系の全
体もしくは一部を上下方向に振動させるような加振機構
6を備えている。
つぎに、上記のような装置を用いた三次元形状の形成
方法について説明する。
基本的には従来の方法と同じ様に行われる。すなわ
ち、光硬化性樹脂液2の液面直下に成形台5を沈め、成
形台5と液面との間の一定厚みの光硬化性樹脂液2に上
方から光ビーム3を照射して光硬化層40を形成し、つぎ
に、成形台5を下降させることによって、形成された光
硬化層40の上を新たな樹脂液2で覆い、再び光ビームの
照射によって第2層の光硬化層40を形成する。この光ビ
ーム3の照射と成形台5の下降を1サイクルにして順次
繰り返すことにより、光硬化層40がつぎつぎに積層さ
れ、所望の立体的な三次元形状を有する成形品4が得ら
れる。
そして、以下の点で従来の方法と異なる。すなわち、
従来の方法では光ビームの焦点位置は液面付近の一定高
さに固定されていたが、この発明にかかる方法では、光
ビーム3を、その焦点位置を上下方向に振動させながら
照射する。第2図は、光ビーム3の焦点位置Fを振動さ
せながら照射した場合の光硬化作用を模式的に示してい
る。まず、(a)の段階では、一定の集光角度を有する
テーパー状の光ビーム3の焦点位置Fが、先に硬化され
た光硬化層40の表面に合っている。この状態では、樹脂
液2の液面から焦点位置Fまでの間で光ビーム3に照射
された樹脂液2が光硬化するので、焦点位置Fの上方に
上に開いたテーパー状の硬化領域42が形成される。つぎ
に、(b)の段階では、光ビーム3の焦点位置Fが樹脂
液2の液面に合っているので、焦点位置Fの下方に下に
開いたテーパー状の硬化領域42が形成される。なお、仮
に、例えば(a)の状態で、焦点位置Fを固定したまま
光ビーム3を照射すれば、硬化領域42の外形にしたがっ
て明確な輪郭を有する光硬化層が形成され、従来の方法
と同様になることは言うまでもない。
このように、光ビーム3の焦点位置を上下方向に周期
的に変化させる(焦点位置を上下方向に振動させる)
と、硬化領域42も上記の(a)の段階と(b)の段階の
間で上下方向に周期的に変動する。各段階での硬化領域
42の外周の包絡線45を外形とする光硬化層が形成され、
この光硬化層は上記包絡線45で囲まれた範囲内の全領域
で光ビームの照射を受けているのであるが、光ビーム3
の上下方向の振動中、その中心近くは光ビーム3の中心
軸にほぼ沿う部分であって、常に光ビーム3の照射を受
けているのに対し、包絡線45に近い外周部分は断続的に
しか照射を受けない。そのため、中心部と外周部で光硬
化作用に差ができ、外周に近い程、光の照射量すなわち
光硬化作用が弱くなるので、外周近くでは、その輪郭が
ぼけてあいまいになってしまうのである。硬化領域42が
上下に変動する際には、また、直前の段階で形成された
硬化領域42の上部に新たに光ビーム3が照射されるの
で、下になる硬化領域42の表面で光が反射散乱して、光
ビーム3の硬化領域42の輪郭がぼやけるということも起
きる。なお、ここに、上記原理の説明および図面は、こ
の発明方法の光硬化作用を、理想的かつ模式的な状態で
示すものであって、実際には、樹脂液2内での光の散乱
や光ビーム3のズレ、光硬化性樹脂の硬化度のバラツキ
等によって、必ずしも正確に図示した通りの形状で光硬
化層が形成されるわけではない。
第3図は、こうして形成された光硬化層40および成形
品4の外形を示しており、各光硬化層40の端縁46は輪郭
がぼやけている。このような輪郭のぼやけた端縁46を積
み重ねた成形品4の外表面は、各光硬化層40毎の段差も
輪郭が薄れて目立たず、滑らかにつながったような状態
に仕上がる。
なお、この発明の光硬化成形方法で用いる、光硬化性
樹脂の材質や光ビームの種類、成形装置の構造等は、既
知の光硬化成形方法と同様の条件で実施できる。例え
ば、光ビームとしては、光硬化性樹脂の材質に合わせ
て、可視光線や紫外線等の任意の波長成分を有する光ビ
ームが用いられる。
光ビーム3の焦点位置Fを振動させる加振機構6とし
ては、光ビーム照射機構の光学系を任意の機械的もしく
は電気的な手段によって振動させるようにしておけばよ
い。第4図および第5図には、光学系のうちの集光レン
ズ30を振動させることによって、光ビーム3を振動させ
る加振機構6の具体例を示している。第4図の実施例で
は、集光レンズ30の保持枠60と、光ビーム照射機構の本
体部分61とを中空円板状の圧電リング62で水平方向に連
結している。この圧電リング62の上下面に交互に電圧を
かけることによって、圧電リング62の中央が上下に反る
ように振動し、圧電リング62に連結された集光レンズ30
を上下に振動させる。第5図の実施例では、円筒状の圧
電リング62で、光ビーム照射機構の本体部分61と集光レ
ンズ30の保持枠60とを上下方向に連結している。圧電リ
ング62に電圧をかけて上下方向に振動させれば、集光レ
ンズ30も上下方向に振動する。
上記のように圧電素子の振動作用を利用する加振機構
は、電気的に振動を制御できるので、正確で微細な振動
を与えることができ、装置的にもコンパクトに製造でき
る。
光ビーム3の焦点位置Fは、第2図に示したように、
形成しようとする光硬化層40の最下面から液面までの間
を変動するように振動させるのが、効率的な光硬化作用
を行え好ましいが、焦点位置Fの上下にできるテーパー
状の硬化領域42が、光硬化層40の厚み分を移動すればよ
いので、焦点位置Fが液面より上方、あるいは、光硬化
層40より下方に移動するように設定してあってもよい。
光ビーム3の焦点位置Fを振動させるのは、光硬化層
40の端縁の輪郭をぼやけさせるために、光硬化層40の端
縁近くに光ビーム3を照射するときだけにして、光硬化
層40の中央部分に光ビーム3を照射するときには、従来
と同様に焦点位置を固定したままにしてもよい。また、
積み重ねる光硬化層40のうち、外表面側方部分の勾配が
光ビーム3の硬化領域42のテーパー角度に一致している
部分に光ビーム3を照射するときにも、焦点位置Fを固
定したままにしてもよい。
この発明にかかる三次元形状の形成方法および装置
は、上記した実施例のほか、既知の各種三次元形状の形
成方法および装置で採用されている適宜方法や構造を組
み合わせて実施することもできる。例えば、前記した実
施例では、光硬化層40の形成を成形台5の上で行い、成
形台5を下降させることによって、形成された光硬化層
40の上に新たな樹脂液2を供給しているが、成形台5を
固定しておき、樹脂液槽1に溜める樹脂液2の供給量を
追加することによって液面を上昇させて、光硬化槽40の
上に樹脂液2を供給するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上に説明した、この発明のうち、請求項1記載の三
次元形状の形成方法によれば、照射する光ビームの焦点
位置を光硬化層の厚み方向に振動させることによって、
形成された光硬化層の端縁の輪郭をぼやけさせてあいま
いな状態に仕上げることができる。したがって、積み重
ねられた光硬化層毎の段差もぼやけて目立たなくなるの
で、成形品の外表面を滑らかな状態に形成することがで
き、成形品の外観品質を向上させることができる。
請求項2記載の三次元形状の形成装置によれば、通常
の三次元形状の形成装置において、光ビーム照射機構
に、光ビームの焦点位置を上下方向に振動させる加振機
構を設けておくだけで、上記した請求項1記載の発明に
かかる方法を、簡単かつ良好に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す三次元形状の形成装置
の全体構造図、第2図は光硬化作用を説明する模式図、
第3図は形成された成形品の断面図、第4図および第5
図はそれぞれ加振機構の構造例を示す断面図、第6図は
従来例の全体構成図である。 2……光硬化性樹脂液、3……光ビーム、30……集光レ
ンズ、4……成形品、40……光硬化層、6……加振機構
フロントページの続き (72)発明者 小沢 俊五 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−95829(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光硬化性樹脂に光ビームを照射して光硬化
    層を形成し、この光硬化層を複数層積み重ねて、所望の
    三次元形状を形成する方法において、光ビームの焦点位
    置を光硬化層の厚み方向に振動させることを特徴とする
    三次元形状の形成方法。
  2. 【請求項2】光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽と、樹
    脂液槽の液面付近に光ビームを照射する光ビーム照射機
    構を備えた三次元形状の形成装置において、光ビーム照
    射機構に、光ビームの焦点位置を上下方向に振動させる
    加振機構を備えていることを特徴とする三次元形状の形
    成装置。
JP63258120A 1988-10-13 1988-10-13 三次元形状の形成方法および装置 Expired - Lifetime JP2613928B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63258120A JP2613928B2 (ja) 1988-10-13 1988-10-13 三次元形状の形成方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63258120A JP2613928B2 (ja) 1988-10-13 1988-10-13 三次元形状の形成方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02103127A JPH02103127A (ja) 1990-04-16
JP2613928B2 true JP2613928B2 (ja) 1997-05-28

Family

ID=17315780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63258120A Expired - Lifetime JP2613928B2 (ja) 1988-10-13 1988-10-13 三次元形状の形成方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2613928B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200065125A (ko) * 2018-11-29 2020-06-09 한국생산기술연구원 레이저 입사직경 가변식 레이저 적층장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN167882B (ja) * 1986-03-19 1991-01-05 Rib Loc Aust Pty Ltd
WO2009075970A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 3M Innovative Properties Company Method for making structures with improved edge definition
CN107639826B (zh) * 2017-10-16 2020-07-17 嵊州市法克机械有限公司 一种具有原料回收作用的光固化三维打印机
CN110076989B (zh) * 2019-05-22 2024-04-05 华南理工大学 基于非线性调焦多重分区曝光的3d打印装置的打印方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2561325B2 (ja) * 1988-10-01 1996-12-04 松下電工株式会社 三次元形状の形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200065125A (ko) * 2018-11-29 2020-06-09 한국생산기술연구원 레이저 입사직경 가변식 레이저 적층장치
KR102126289B1 (ko) 2018-11-29 2020-06-26 한국생산기술연구원 레이저 입사직경 가변식 레이저 적층장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02103127A (ja) 1990-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04221624A (ja) 光変換による3次元物体の製造方法およびその装置
JPH02111528A (ja) 三次元形状の形成方法
KR20010051780A (ko) 광경화성 수지 3차원 조형물의 적층 조형 장치 및 그 적층조형 방법
JPH0295830A (ja) 三次元形状の形成方法
JP2613928B2 (ja) 三次元形状の形成方法および装置
JP2930455B2 (ja) 三次元形状の形成方法
JP3173088B2 (ja) 光学的立体像形成方法および装置
JP2617532B2 (ja) 三次元形状の形成方法および装置
JP2613929B2 (ja) 三次元形状の形成方法および装置
JPH07214675A (ja) 樹脂造形体の形成方法および形成装置
JPH0523588B2 (ja)
JPH0493228A (ja) 立体形状物の形成方法
JPH0355224A (ja) 三次元形状の形成方法
JP2561325B2 (ja) 三次元形状の形成方法
JPH0533900B2 (ja)
KR100538467B1 (ko) 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법
JP2561328B2 (ja) 三次元形状の形成方法および装置
JPH0518704B2 (ja)
JP3306470B2 (ja) 光学的造形法
JPH04366618A (ja) 光学的造形装置
JPH02108520A (ja) 磁性成形体の製造方法および装置
JPH071595A (ja) 光造形法
JPH05278122A (ja) 立体モデル造形装置
JP2757897B2 (ja) 光学素子の製造法
JPH0533899B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080227

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227

Year of fee payment: 12