JP2617532B2 - 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
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- B29C64/124—Processes 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
- B29C64/129—Processes 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
- B29C64/135—Processes 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
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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、より詳しくは、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装置に関するものである。
し、より詳しくは、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装置に関するものである。
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。
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図は、従来の一般的な、光硬化性樹脂を用いた三
次元形状の成形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、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。
この光硬化層40の上に新たな光硬化性樹脂液２を供給
し、この光硬化性樹脂液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が形成できるようにな
っている。
次元形状の成形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、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。
この光硬化層40の上に新たな光硬化性樹脂液２を供給
し、この光硬化性樹脂液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が形成できるようにな
っている。
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。
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図に明らかなように、各光硬化層40は一定の厚み
を有する板状に形成されるので、このような板状の光硬
化層40を積層すれば、どうしても各光硬化層40の端縁で
厚みに対応する段差が生じてしまう。例えば、従来の一
般的な三次元形状の形成方法では、光硬化層40の厚みは
約0.1〜0.3mm程度であり、この厚みに対応する階段状の
段差ができるので、形成された成形品４の外表面側方部
分が滑らかにならないのである。
を有する板状に形成されるので、このような板状の光硬
化層40を積層すれば、どうしても各光硬化層40の端縁で
厚みに対応する段差が生じてしまう。例えば、従来の一
般的な三次元形状の形成方法では、光硬化層40の厚みは
約0.1〜0.3mm程度であり、この厚みに対応する階段状の
段差ができるので、形成された成形品４の外表面側方部
分が滑らかにならないのである。
上記問題を解消するには、光硬化層40の厚みを小さく
する方法があるが、光硬化層40の厚みが小さくなるほ
ど、同じ三次元形状を形成するのに必要な積層段数が増
え、したがって加工時間が長くかかってコスト高にな
る。また、光硬化層40を薄くしても、個々の光硬化層40
毎の段差が目立たなくなるだけで、段差を完全に解消す
ることはできないため、このような方法では、成形品４
の外表面を滑らかにするのに限界がある。
する方法があるが、光硬化層40の厚みが小さくなるほ
ど、同じ三次元形状を形成するのに必要な積層段数が増
え、したがって加工時間が長くかかってコスト高にな
る。また、光硬化層40を薄くしても、個々の光硬化層40
毎の段差が目立たなくなるだけで、段差を完全に解消す
ることはできないため、このような方法では、成形品４
の外表面を滑らかにするのに限界がある。
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十分に滑らかに形成す
ることができるとともに作業が簡単な三次元形状の形成
方法を提供することにある。
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十分に滑らかに形成す
ることができるとともに作業が簡単な三次元形状の形成
方法を提供することにある。
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、光発生
装置で発生させた光を集光光学系に通し、集光された光
ビームを光硬化性樹脂液に照射して光硬化層を形成する
工程と、積層された光硬化層の端縁に生じる誤差を光硬
化性樹脂液で埋める工程と、前記光発生装置で発生させ
た光を拡散光学系に通し、得られた拡散光を前記段差を
埋めた光硬化性樹脂液を含む積層された光硬化層の全体
に照射して前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程とを含
む。
の三次元形状の形成方法は、光硬化性樹脂に光を照射し
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、光発生
装置で発生させた光を集光光学系に通し、集光された光
ビームを光硬化性樹脂液に照射して光硬化層を形成する
工程と、積層された光硬化層の端縁に生じる誤差を光硬
化性樹脂液で埋める工程と、前記光発生装置で発生させ
た光を拡散光学系に通し、得られた拡散光を前記段差を
埋めた光硬化性樹脂液を含む積層された光硬化層の全体
に照射して前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程とを含
む。
請求項２記載の発明にかかる三次元形状の形成装置
は、請求項１に記載の三次元形状の形成方法を実施する
装置であって、光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽と、
樹脂液槽内およびその上方を昇降自在な成形台と、光硬
化性樹脂液を硬化させる光を照射する光照射機構とを備
えた三次元形状の形成装置において、成形台の上で積層
形成された光硬化層の端縁に生じた段差に、樹脂液外で
光硬化性樹脂液を付着させる樹脂液供給機構を備え、前
記光照射機構が、光発生装置と、光発生装置で発生した
光の通過経路に選択的に配置される集光光学系および拡
散光学系とを備えるようにしている。
は、請求項１に記載の三次元形状の形成方法を実施する
装置であって、光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽と、
樹脂液槽内およびその上方を昇降自在な成形台と、光硬
化性樹脂液を硬化させる光を照射する光照射機構とを備
えた三次元形状の形成装置において、成形台の上で積層
形成された光硬化層の端縁に生じた段差に、樹脂液外で
光硬化性樹脂液を付着させる樹脂液供給機構を備え、前
記光照射機構が、光発生装置と、光発生装置で発生した
光の通過経路に選択的に配置される集光光学系および拡
散光学系とを備えるようにしている。
請求項３記載の三次元形状の形成方法は、光硬化性樹
脂に光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、形成された光硬化層の端縁の角部を光照射によっ
て除去するようにしている。
脂に光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、形成された光硬化層の端縁の角部を光照射によっ
て除去するようにしている。
請求項４記載の三次元形状の形成装置は、請求項３記
載の発明を実施するための装置であって、光硬化性樹脂
液を収容する樹脂液槽と、樹脂液槽を昇降自在な成形台
と、樹脂液槽の液面付近に光ビームを照射する硬化用の
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、前記硬化用の光ビーム照射機構とは別に、積層され
た光硬化槽の端縁の角部に光を照射して光硬化槽の角部
を除去する除去用の光ビーム照射機構を備えてなるよう
にしている。
載の発明を実施するための装置であって、光硬化性樹脂
液を収容する樹脂液槽と、樹脂液槽を昇降自在な成形台
と、樹脂液槽の液面付近に光ビームを照射する硬化用の
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、前記硬化用の光ビーム照射機構とは別に、積層され
た光硬化槽の端縁の角部に光を照射して光硬化槽の角部
を除去する除去用の光ビーム照射機構を備えてなるよう
にしている。
請求項１記載の発明方法によれば、通常三次元形状の
形成方法によって光硬化層を形成および積層した後、積
層された光硬化層の端縁に残った段差を光硬化性樹脂液
で埋めて硬化させることによって段差を解消することが
できる。
形成方法によって光硬化層を形成および積層した後、積
層された光硬化層の端縁に残った段差を光硬化性樹脂液
で埋めて硬化させることによって段差を解消することが
できる。
請求項２記載の発明装置によれば、樹脂液内の成形台
の上で硬化用の光ビームを照射して光硬化層を形成する
とともに、成形台を順次下降させることによって、つぎ
つぎと光硬化層を積層していく。全ての光硬化層が積層
された後、成形台を樹脂液中から上方の樹脂液外まで昇
降させ、光硬化層の端縁に生じた段差に光硬化性樹脂液
を付着させて埋めた後、この光硬化性樹脂液に光を照射
して硬化させることによって、光硬化層の段差を解消す
ることができる。
の上で硬化用の光ビームを照射して光硬化層を形成する
とともに、成形台を順次下降させることによって、つぎ
つぎと光硬化層を積層していく。全ての光硬化層が積層
された後、成形台を樹脂液中から上方の樹脂液外まで昇
降させ、光硬化層の端縁に生じた段差に光硬化性樹脂液
を付着させて埋めた後、この光硬化性樹脂液に光を照射
して硬化させることによって、光硬化層の段差を解消す
ることができる。
特に、請求項１および請求項２の発明では、一つの光
発生装置で発生した光を、集光光学系あるいは拡散光学
系の何れかに選択的に通すことによって、光硬化層のパ
ターン形成に適したビーム状の光すなわち集光を照射す
るのか、光硬化層全体の端縁段差で樹脂液を効率的に光
硬化させるのに適した光すなわち拡散光を照射するのか
を、簡単かつ迅速に切り換えることができる。
発生装置で発生した光を、集光光学系あるいは拡散光学
系の何れかに選択的に通すことによって、光硬化層のパ
ターン形成に適したビーム状の光すなわち集光を照射す
るのか、光硬化層全体の端縁段差で樹脂液を効率的に光
硬化させるのに適した光すなわち拡散光を照射するのか
を、簡単かつ迅速に切り換えることができる。
その結果、作業能率あるいは生産性が向上するととも
に、複雑で高価な光発生装置を集光用および拡散光用に
二重に設置しておくコストおよび管理の手間が省ける。
に、複雑で高価な光発生装置を集光用および拡散光用に
二重に設置しておくコストおよび管理の手間が省ける。
請求項３記載の発明方法によれば、通常の三次元形状
の形成方法によって光硬化層を形成および積層するとと
もに、形成された光硬化層の端縁の角部を光ビームの照
射で除去することによって、角部によって生じる段差を
解消できる。
の形成方法によって光硬化層を形成および積層するとと
もに、形成された光硬化層の端縁の角部を光ビームの照
射で除去することによって、角部によって生じる段差を
解消できる。
請求項４記載の発明装置によれば、樹脂液内の成形台
の上で硬化用の光ビームを照射して光硬化層を形成する
とともに、成形台を順次下降させることによって、つぎ
つぎと光硬化層を積層していく。そのとき、光硬化層の
段差となる端縁の角部に光ビームを照射して光硬化層の
角部を除去することによって、積層された光硬化層に生
じる段差を解消することができる。
の上で硬化用の光ビームを照射して光硬化層を形成する
とともに、成形台を順次下降させることによって、つぎ
つぎと光硬化層を積層していく。そのとき、光硬化層の
段差となる端縁の角部に光ビームを照射して光硬化層の
角部を除去することによって、積層された光硬化層に生
じる段差を解消することができる。
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。
ら、以下に詳しく説明する。
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に固定さ
れ、昇降アーム50ボールネジ51等の回転−直線運動変換
機構を介してＺ軸（垂直軸）方向移動制御装置53に連結
され、このＺ軸方向移動制御装置53の作動をコンピュー
タ６で制御することによって、成形台５の昇降を自由に
制御できるようになっている。成形台５は樹脂液槽１の
内部から上方空間まで昇降する。ボールネジ51の一端に
はエンコーダ52が取り付けられてあって、ボールネジ51
の回転量すなわち成形台５の昇降量を検出してコンピュ
ータ６に伝える。
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に固定さ
れ、昇降アーム50ボールネジ51等の回転−直線運動変換
機構を介してＺ軸（垂直軸）方向移動制御装置53に連結
され、このＺ軸方向移動制御装置53の作動をコンピュー
タ６で制御することによって、成形台５の昇降を自由に
制御できるようになっている。成形台５は樹脂液槽１の
内部から上方空間まで昇降する。ボールネジ51の一端に
はエンコーダ52が取り付けられてあって、ボールネジ51
の回転量すなわち成形台５の昇降量を検出してコンピュ
ータ６に伝える。
樹脂液層１の上方には、硬化用の光ビーム３を発生す
る紫外線レーザー等の発生装置33、光フィルタ32、光ビ
ーム３の方向を転換する反射鏡および集光レンズ30等か
らなる光照射機構が設けられており、樹脂液槽１に収容
した光硬化性樹脂液２の液面付近に焦点を結ぶように光
ビーム３が照射される。これらの基本的な構造について
は、光硬化性樹脂を用いる通常の三次元形状の形成装置
と同様である。但し、集光レンズ30の側方に、光ビーム
３を拡散する拡散レンズ35を備え、集光レンズ30と拡散
レンズ35とが旋回自在な支持機構36に取り付けてあっ
て、光ビーム照射機構の光路に、集光レンズ30もしくは
拡散レンズ35を選択的に配置できるようになっている。
光照射機構の光路に拡散レンズ35を配置したときには、
ビーム状に収束する光ではなく、広い範囲に拡散する光
を照射できる。
る紫外線レーザー等の発生装置33、光フィルタ32、光ビ
ーム３の方向を転換する反射鏡および集光レンズ30等か
らなる光照射機構が設けられており、樹脂液槽１に収容
した光硬化性樹脂液２の液面付近に焦点を結ぶように光
ビーム３が照射される。これらの基本的な構造について
は、光硬化性樹脂を用いる通常の三次元形状の形成装置
と同様である。但し、集光レンズ30の側方に、光ビーム
３を拡散する拡散レンズ35を備え、集光レンズ30と拡散
レンズ35とが旋回自在な支持機構36に取り付けてあっ
て、光ビーム照射機構の光路に、集光レンズ30もしくは
拡散レンズ35を選択的に配置できるようになっている。
光照射機構の光路に拡散レンズ35を配置したときには、
ビーム状に収束する光ではなく、広い範囲に拡散する光
を照射できる。
樹脂液槽の側方には、光硬化性樹脂液の供給機構を備
えている。樹脂液供給機構は、樹脂液ポット70と供給ノ
ズル71がXY駆動装置72に支持されている。XY駆動装置72
は、前期Ｚ方向移動制御装置53とともにコンピュータ６
で制御され、供給ノズル71を樹脂液層１の側方から、樹
脂液槽１の中央で形成される光硬化層40の上方位置へと
移動させて、樹脂液ポット70内の樹脂液を積層された光
硬化層40の上方に供給できるようになっている。この樹
脂液ポット70には、樹脂液槽１と同じ光硬化性樹脂液を
収容していてもよいが、通常は、光硬化槽40の端縁の段
差に付着し易いように、比較的に粘度の高い樹脂液を使
用する。また、樹脂液の材料を、光硬化層40の段差への
付着性が良好で、光硬化層40の表面光沢や表面硬度を向
上させることの出来るような成分を混合したものを使用
すれば、実施上好ましい。
えている。樹脂液供給機構は、樹脂液ポット70と供給ノ
ズル71がXY駆動装置72に支持されている。XY駆動装置72
は、前期Ｚ方向移動制御装置53とともにコンピュータ６
で制御され、供給ノズル71を樹脂液層１の側方から、樹
脂液槽１の中央で形成される光硬化層40の上方位置へと
移動させて、樹脂液ポット70内の樹脂液を積層された光
硬化層40の上方に供給できるようになっている。この樹
脂液ポット70には、樹脂液槽１と同じ光硬化性樹脂液を
収容していてもよいが、通常は、光硬化槽40の端縁の段
差に付着し易いように、比較的に粘度の高い樹脂液を使
用する。また、樹脂液の材料を、光硬化層40の段差への
付着性が良好で、光硬化層40の表面光沢や表面硬度を向
上させることの出来るような成分を混合したものを使用
すれば、実施上好ましい。
第２図には、上記のような装置を使用する三次元形状
の形成方法を工程順に示している。
の形成方法を工程順に示している。
まず、第２図（ａ）に示すように、樹脂液槽１に沈め
た成形台５と液面との間に、集光レンズ30を用いて、液
面付近に焦点を有する硬化用の光ビーム３を照射する。
硬化用の光ビーム３が照射された樹脂液２は硬化して、
所定パターンの光硬化層40が形成される。つぎに、成形
台５を下降させて、形成さた光硬化層40を樹脂液２内に
沈ませ、光硬化層40の上に新たな樹脂液２を供給した
後、再び光ビーム３を照射して２層目の光硬化層40を形
成すれば、先に形成された光硬化層40の上に積層され
る。このような工程を繰り返すことによって、複数層に
積層された光硬化層40が形成される。
た成形台５と液面との間に、集光レンズ30を用いて、液
面付近に焦点を有する硬化用の光ビーム３を照射する。
硬化用の光ビーム３が照射された樹脂液２は硬化して、
所定パターンの光硬化層40が形成される。つぎに、成形
台５を下降させて、形成さた光硬化層40を樹脂液２内に
沈ませ、光硬化層40の上に新たな樹脂液２を供給した
後、再び光ビーム３を照射して２層目の光硬化層40を形
成すれば、先に形成された光硬化層40の上に積層され
る。このような工程を繰り返すことによって、複数層に
積層された光硬化層40が形成される。
つぎに、第２図（ｂ）に示すように、成形台５を樹脂
液２の上方まで上昇させ、積層された光硬化層40を空中
に取り出す。樹脂液ポット70および供給ノズル71を、上
記光硬化層40の上方に移動させて、樹脂液ポット70の樹
脂液を積層された光硬化層40の全体に降り注ぐ。そうす
ると、光硬化層40の側面等に付いた樹脂液の大部分は流
れ落ちてしまうが、光硬化層40同士の段差となる端縁の
隅部には樹脂液43が溜まって、段差を埋めた状態で付着
したままになる。
液２の上方まで上昇させ、積層された光硬化層40を空中
に取り出す。樹脂液ポット70および供給ノズル71を、上
記光硬化層40の上方に移動させて、樹脂液ポット70の樹
脂液を積層された光硬化層40の全体に降り注ぐ。そうす
ると、光硬化層40の側面等に付いた樹脂液の大部分は流
れ落ちてしまうが、光硬化層40同士の段差となる端縁の
隅部には樹脂液43が溜まって、段差を埋めた状態で付着
したままになる。
つぎに、第２図（ｃ）に示すように、拡散レンズ35を
光照射機構の光路に配置して拡散光37を照射すると光硬
化層40の全体に光が照射され、光硬化層40の端縁で段差
の隅部に付着している樹脂液43が一括硬化して、光硬化
層40と一体に成形される。したがって、光硬化層40の段
差の隅部も硬化した樹脂で埋められることになり、積層
された光硬化層40によって構成される三次元形状の外表
面は、段差の隅部が埋められているため、極めて滑らか
なものとなる。
光照射機構の光路に配置して拡散光37を照射すると光硬
化層40の全体に光が照射され、光硬化層40の端縁で段差
の隅部に付着している樹脂液43が一括硬化して、光硬化
層40と一体に成形される。したがって、光硬化層40の段
差の隅部も硬化した樹脂で埋められることになり、積層
された光硬化層40によって構成される三次元形状の外表
面は、段差の隅部が埋められているため、極めて滑らか
なものとなる。
なお、上記方法において、樹脂液ポット70から供給さ
れる樹脂液は、少なくとも光硬化層40の段差となる端縁
の隅部のみに付着すれば、段差の解消は果たせるが、樹
脂液を光硬化層40の表面全体にも付着するようにしてお
いてもよい。この場合、樹脂液として、光硬化性樹脂の
ほかに、表面の光沢性を向上させる成分、着色成分、金
属や無機質粉材料からなる耐熱性や耐摩耗性を向上させ
る成分等を混合したものを使用することによって、製造
された三次元形状を有する成形品４に、種々の優れた性
質や機能を与えることができる。
れる樹脂液は、少なくとも光硬化層40の段差となる端縁
の隅部のみに付着すれば、段差の解消は果たせるが、樹
脂液を光硬化層40の表面全体にも付着するようにしてお
いてもよい。この場合、樹脂液として、光硬化性樹脂の
ほかに、表面の光沢性を向上させる成分、着色成分、金
属や無機質粉材料からなる耐熱性や耐摩耗性を向上させ
る成分等を混合したものを使用することによって、製造
された三次元形状を有する成形品４に、種々の優れた性
質や機能を与えることができる。
つぎに、第３図〜第５図には別の実施例を示してい
る。
る。
第３図に示すように、樹脂液層１、光硬化性樹脂液
２、昇降アーム50によって昇降する成形台５、集光レン
ズ30によって光ビーム３を照射する光ビーム照射機構、
等を備えているのは、通常の光硬化性樹脂による三次元
形状の形成装置と同様である。この装置には、上記した
通常の硬化用光ビーム３を照射する機構とともに、光硬
化層40に照射されたときに、光硬化層40を分解もしくは
融解して、照射された部分を除去してしまう除去用光ビ
ーム39を照射できる機構を備えている。
２、昇降アーム50によって昇降する成形台５、集光レン
ズ30によって光ビーム３を照射する光ビーム照射機構、
等を備えているのは、通常の光硬化性樹脂による三次元
形状の形成装置と同様である。この装置には、上記した
通常の硬化用光ビーム３を照射する機構とともに、光硬
化層40に照射されたときに、光硬化層40を分解もしくは
融解して、照射された部分を除去してしまう除去用光ビ
ーム39を照射できる機構を備えている。
この除去用光ビーム39は、硬化用光ビーム３よりも光
のエネルギーが高かったり、波長成分が異なったりする
ことによって、光硬化層40を除去する作用を有するもの
である。例えば、硬化用の光ビーム３としては、通常、
He−Cdレーザー等が使用されるのに対し、除去用の光ビ
ーム39としては、エキシマレーザーやYAG,CO2レーザー
等が使用される。
のエネルギーが高かったり、波長成分が異なったりする
ことによって、光硬化層40を除去する作用を有するもの
である。例えば、硬化用の光ビーム３としては、通常、
He−Cdレーザー等が使用されるのに対し、除去用の光ビ
ーム39としては、エキシマレーザーやYAG,CO2レーザー
等が使用される。
第４図に示すように、硬化用光ビーム３と除去用光ビ
ーム39とは、平行な光路で照射されたものが、焦点距離
の異なる２枚の集光レンズ30,38に対して、硬化用光ビ
ーム３は両方の集光レンズ30,38を通過させ、除去用光
ビーム38は一方の集光レンズ38のみを通過させることに
よって、通過後の光路および焦点位置F1およびF2を変え
ている。すなわち、硬化用光ビーム３は、従来と同様
に、ほぼ垂直方向に照射されて焦点位置F1に集光される
のに対し、除去用光ビーム39は、硬化用光ビーム３の側
方から斜め方向に傾斜した状態で照射されるとともに、
焦点位置F2は硬化用光ビーム３の場合よりも少し下方に
なっている。このような、硬化用光ビーム３と除去用光
ビーム39との照射角度や焦点位置の違いは、後述するよ
うに、硬化用光ビーム３を照射して硬化させた光硬化層
40の必要な個所のみに、除去用光ビーム39を照射するた
めである。
ーム39とは、平行な光路で照射されたものが、焦点距離
の異なる２枚の集光レンズ30,38に対して、硬化用光ビ
ーム３は両方の集光レンズ30,38を通過させ、除去用光
ビーム38は一方の集光レンズ38のみを通過させることに
よって、通過後の光路および焦点位置F1およびF2を変え
ている。すなわち、硬化用光ビーム３は、従来と同様
に、ほぼ垂直方向に照射されて焦点位置F1に集光される
のに対し、除去用光ビーム39は、硬化用光ビーム３の側
方から斜め方向に傾斜した状態で照射されるとともに、
焦点位置F2は硬化用光ビーム３の場合よりも少し下方に
なっている。このような、硬化用光ビーム３と除去用光
ビーム39との照射角度や焦点位置の違いは、後述するよ
うに、硬化用光ビーム３を照射して硬化させた光硬化層
40の必要な個所のみに、除去用光ビーム39を照射するた
めである。
上記のような装置を使用する三次元形状の形成方法
は、基本的には、前記した第１図の実施例で説明した方
法と同様にして、成形第５の上で順次、光硬化層40を形
成し積層していく。
は、基本的には、前記した第１図の実施例で説明した方
法と同様にして、成形第５の上で順次、光硬化層40を形
成し積層していく。
このとき、第５図に示すように、硬化用光ビーム３で
光硬化層40を硬化させるとともに、光硬化層40の端縁で
は、除去用光ビーム39を照射することによって、硬化形
成された光硬化層40の一部、すなわち上方の角部46を分
解もしくは融解して除去してしまう。除去用光ビーム39
によって除去する範囲は、光硬化層40を積層したときに
段差を生じる個所であり、具体的な三次元形状によって
除去範囲は変わってくる。除去範囲を設定するには、前
述したように、除去用光ビーム39の照射角度や焦点位置
を適当に調整すればよい。例えば、第５図に示したよう
な、上方から下方へと光硬化層40が張り出している傾斜
面とは逆に、上方に積層するにしたがって光硬化層40が
張り出してくるような負の勾配を有する場合には、第４
図において、除去用光ビーム39が、硬化用光ビーム３の
左側から照射されるようにしておけばよい。
光硬化層40を硬化させるとともに、光硬化層40の端縁で
は、除去用光ビーム39を照射することによって、硬化形
成された光硬化層40の一部、すなわち上方の角部46を分
解もしくは融解して除去してしまう。除去用光ビーム39
によって除去する範囲は、光硬化層40を積層したときに
段差を生じる個所であり、具体的な三次元形状によって
除去範囲は変わってくる。除去範囲を設定するには、前
述したように、除去用光ビーム39の照射角度や焦点位置
を適当に調整すればよい。例えば、第５図に示したよう
な、上方から下方へと光硬化層40が張り出している傾斜
面とは逆に、上方に積層するにしたがって光硬化層40が
張り出してくるような負の勾配を有する場合には、第４
図において、除去用光ビーム39が、硬化用光ビーム３の
左側から照射されるようにしておけばよい。
このようにして、光硬化層40を積層したときに段差に
なる端縁の角部46を除去用光ビーム39によって除去して
おけば、形成された三次元形状は、光硬化層40の段差が
解消されて滑らかな外表面を有するものとなる。
なる端縁の角部46を除去用光ビーム39によって除去して
おけば、形成された三次元形状は、光硬化層40の段差が
解消されて滑らかな外表面を有するものとなる。
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、積層された光硬化層の端
縁に生じる段差を、光硬化性樹脂液で埋めて硬化させる
ことによって解消することができ、三次元形状の外表面
側方部分が滑らかな成形品を得ることができる。
次元形状の形成方法によれば、積層された光硬化層の端
縁に生じる段差を、光硬化性樹脂液で埋めて硬化させる
ことによって解消することができ、三次元形状の外表面
側方部分が滑らかな成形品を得ることができる。
請求項２記載の三次元形状の形成装置によれば、上記
請求項１記載の発明方法を、通常の三次元形状の形成装
置に、光硬化性樹脂液の供給機構と、この光硬化層に付
着した光硬化性樹脂液を硬化させる光照射機構を備える
だけで、簡単に実施することができる。
請求項１記載の発明方法を、通常の三次元形状の形成装
置に、光硬化性樹脂液の供給機構と、この光硬化層に付
着した光硬化性樹脂液を硬化させる光照射機構を備える
だけで、簡単に実施することができる。
請求項３記載の三次元形状の形成方法によれば、光硬
化層を積層したときに段差となる端縁の角部を除去して
おくことによって、段差を解消することができ、三次元
形状の外表面側方部分が滑らかな成形品を得ることがで
きる。
化層を積層したときに段差となる端縁の角部を除去して
おくことによって、段差を解消することができ、三次元
形状の外表面側方部分が滑らかな成形品を得ることがで
きる。
請求項４記載の三次元形状の形成装置によれば、上記
請求項３記載の発明方法を、通常の三次元形状の形成装
置に、積層された光硬化層の端縁の角部に光を照射して
光硬化層の角部を除去する除去用の光ビーム照射機構を
備えるだけで、簡単に能率良く実施することができる。
請求項３記載の発明方法を、通常の三次元形状の形成装
置に、積層された光硬化層の端縁の角部に光を照射して
光硬化層の角部を除去する除去用の光ビーム照射機構を
備えるだけで、簡単に能率良く実施することができる。
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図は形成方法を工程順に示す説明
図、第３図は別の実施例を示す装置全体の構造図、第４
図はレンズ部分の構成図、第５図は使用状態を示す断面
図、第６図は従来例の概略構成図である。 １……樹脂液槽、２……光硬化性樹脂液、３……硬化用
光ビーム、30……集光レンズ、35……拡散レンズ、37…
…拡散光、39……除去用光ビーム、４……成形品、40…
…光硬化層、43……付着した樹脂液、46……角部、５…
…成形台、70……樹脂液ポッド、71……供給ノズル
の全体構造図、第２図は形成方法を工程順に示す説明
図、第３図は別の実施例を示す装置全体の構造図、第４
図はレンズ部分の構成図、第５図は使用状態を示す断面
図、第６図は従来例の概略構成図である。 １……樹脂液槽、２……光硬化性樹脂液、３……硬化用
光ビーム、30……集光レンズ、35……拡散レンズ、37…
…拡散光、39……除去用光ビーム、４……成形品、40…
…光硬化層、43……付着した樹脂液、46……角部、５…
…成形台、70……樹脂液ポッド、71……供給ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 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２−24122（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−80430（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】光硬化性樹脂に光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、 光発生装置で発生させた光を集光光学系に通し、集光さ
れた光ビームを光硬化性樹脂液に照射して光硬化層を形
成する工程と、 積層された光硬化層の端縁に生じる誤差を光硬化性樹脂
液で埋める工程と、 前記光発生装置で発生させた光を拡散光学系に通し、得
られた拡散光を前記段差を埋めた光硬化性樹脂液を含む
積層された光硬化層の全体に照射して前記光硬化性樹脂
液を硬化させる工程と を含む三次元形状の形成方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の三次元形状の形成方法を
実施する装置であって、 光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽と、樹脂液槽内およ
びその上方を昇降自在な成形台と、光硬化性樹脂液を硬
化させる光を照射する光照射機構とを備えた三次元形状
の形成装置において、 成形台の上で積層形成された光硬化層の端縁に生じた段
差に、樹脂液外で光硬化性樹脂液を付着させる樹脂液供
給機構を備え、 前記光照射機構が、光発生装置と、光発生装置で発生し
た光の通過経路に選択的に配置される集光光学系および
拡散光学系とを備える ことを特徴とする三次元形状の形成装置。 - 【請求項３】光硬化性樹脂に光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、形成された光硬化層の端
縁の角部を光照射によって除去することを特徴とする三
次元形状の形成方法。 - 【請求項４】光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽と、樹
脂液槽を昇降自在な成形台と、樹脂液槽の液面付近に光
ビームを照射する硬化用の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、前記硬化用の光ビーム照
射機構とは別に、積層された光硬化層の端縁の角部に光
を照射して光硬化層の角部を除去する除去用の光ビーム
照射機構を備えてなることを特徴とする三次元形状の形
成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63248560A JP2617532B2 (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP63248560A JP2617532B2 (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 三次元形状の形成方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295831A JPH0295831A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2617532B2 true JP2617532B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17179971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63248560A Expired - Lifetime JP2617532B2 (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 三次元形状の形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617532B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999184A (en) * | 1990-10-30 | 1999-12-07 | 3D Systems, Inc. | Simultaneous multiple layer curing in stereolithography |
| US5597520A (en) * | 1990-10-30 | 1997-01-28 | Smalley; Dennis R. | Simultaneous multiple layer curing in stereolithography |
| JP3558095B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2004-08-25 | Ｊｓｒ株式会社 | 光造形方法 |
| JPH09234798A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Toyoda Mach Works Ltd | 薄膜積層体およびその製造方法 |
| US5902538A (en) * | 1997-08-29 | 1999-05-11 | 3D Systems, Inc. | Simplified stereolithographic object formation methods of overcoming minimum recoating depth limitations |
| US6649113B1 (en) | 2000-08-11 | 2003-11-18 | Chris R. Manners | Method to reduce differential shrinkage in three-dimensional stereolithographic objects |
| RU2345888C2 (ru) | 2002-04-17 | 2009-02-10 | Стратасис, Инк. | Способ выравнивания при моделировании методом наслоения |
| JP6397293B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-09-26 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 立体造形装置および立体造形物の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224122A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 光学的造形体の透明化処理方法 |
-
1988
- 1988-10-01 JP JP63248560A patent/JP2617532B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0295831A (ja) | 1990-04-06 |
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