JP2861321B2 - 立体形状物の形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する
立体形状物の形成方法に関し、 光硬化性樹脂を層状に積層した立体形状物を短時間で
形成できる立体形状物の形成方法の提供を目的とし、 硬化させた光硬化性樹脂の表面に未硬化で液状の光硬
化性樹脂の被着と、 光の照射による未硬化の光硬化性樹脂の硬化とを交互
に繰り返し、 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する
立体形状物の形成方法において、 前記光を、未硬化の前記光硬化性樹脂を感光して硬化
する紫外線を含む光に、光硬化性樹脂を照射して加熱す
る赤外線を含む光を重畳して構成する。
立体形状物の形成方法に関し、 光硬化性樹脂を層状に積層した立体形状物を短時間で
形成できる立体形状物の形成方法の提供を目的とし、 硬化させた光硬化性樹脂の表面に未硬化で液状の光硬
化性樹脂の被着と、 光の照射による未硬化の光硬化性樹脂の硬化とを交互
に繰り返し、 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する
立体形状物の形成方法において、 前記光を、未硬化の前記光硬化性樹脂を感光して硬化
する紫外線を含む光に、光硬化性樹脂を照射して加熱す
る赤外線を含む光を重畳して構成する。
本発明は、立体形状物の形成方法、特に光硬化性樹脂
を層状に積層した立体形状物を短時間で形成できる立体
形状物の形成方法に関する。
を層状に積層した立体形状物を短時間で形成できる立体
形状物の形成方法に関する。
近年の商品開発期間の短縮、商品デザインの多様化等
の要求から、商品開発段階において数多くの商品モデル
を短期間で作成することが益々重要となっている。
の要求から、商品開発段階において数多くの商品モデル
を短期間で作成することが益々重要となっている。
このような商品モデルを形成するための方法として、
硬化させた光硬化性樹脂の表面に、例えば0.1〜0.5mm程
度の厚さで未硬化で液状の光硬化性樹脂の被着と、 光軸に垂直な断面の直径が0.5〜5mm程度のビーム状の
光、例えばレーザ光を前記未硬化で液状の光硬化性樹脂
に照射して硬化することを交互に何百回も繰り返し、 光硬化性樹脂を何百層にも積層して立体形状物を形成
する立体形状物の形成方法がある。
硬化させた光硬化性樹脂の表面に、例えば0.1〜0.5mm程
度の厚さで未硬化で液状の光硬化性樹脂の被着と、 光軸に垂直な断面の直径が0.5〜5mm程度のビーム状の
光、例えばレーザ光を前記未硬化で液状の光硬化性樹脂
に照射して硬化することを交互に何百回も繰り返し、 光硬化性樹脂を何百層にも積層して立体形状物を形成
する立体形状物の形成方法がある。
なお、未硬化で液状の光硬化性樹脂へのレーザ光の照
射領域は、三次元CAD（computer−aideddesign）により
得られた三次元座標データよりなる商品モデルを高さ方
向に所定間隔、例えば0.1〜0.5mm程度の厚さでスライス
した際に、それぞれのスライス片の輪郭線内、即ち商品
モデルの中実部と対応するものである。
射領域は、三次元CAD（computer−aideddesign）により
得られた三次元座標データよりなる商品モデルを高さ方
向に所定間隔、例えば0.1〜0.5mm程度の厚さでスライス
した際に、それぞれのスライス片の輪郭線内、即ち商品
モデルの中実部と対応するものである。
次に、従来の立体形状物の形成方法について、第２図
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
第２図は、従来の立体形状物の形成方法を説明するた
めの図で、同図（ａ）は工程順側断面図、同図（ｂ）は
Ｂ−Ｂ線断面図である。
めの図で、同図（ａ）は工程順側断面図、同図（ｂ）は
Ｂ−Ｂ線断面図である。
尚、同じ部品・材料に対しては全図を通して同じ記号
を付与してある。
を付与してある。
従来の形成方法により、立体形状物11を形成するに
は、 まず、同図（ａ）の（イ）に示すように、先端にテー
ブル13を水平にして固定した昇降装置の昇降シャフト15
aを矢印Ｄに移動し、テーブル13を容器12内に入れた未
硬化で液状の光硬化性樹脂10の中にゆっくりと沈める。
は、 まず、同図（ａ）の（イ）に示すように、先端にテー
ブル13を水平にして固定した昇降装置の昇降シャフト15
aを矢印Ｄに移動し、テーブル13を容器12内に入れた未
硬化で液状の光硬化性樹脂10の中にゆっくりと沈める。
そして、テーブル13の表面の光硬化性樹脂10の液面10
a間の距離が、ΔＺ（例えば、ΔＺは通常0.1〜0.5mmの
間のある一定の値に設定される）沈んだら昇降シャフト
15aの移動を一時的に停止する。
a間の距離が、ΔＺ（例えば、ΔＺは通常0.1〜0.5mmの
間のある一定の値に設定される）沈んだら昇降シャフト
15aの移動を一時的に停止する。
次いで、光硬化性樹脂10を硬化することのできる紫外
線を含んだ光、例えば325ナノメータの波長の光を含むH
e−Cdレーザ発振器（図示せず）が発生するレーザ光16a
を、同図（ｂ）の点線で示す領域Ａ内を隅無く照射し、
この領域Ａ内の光硬化性樹脂10を感光して硬化し、テー
ブル13上に一層目のスライス片S1を形成する。
線を含んだ光、例えば325ナノメータの波長の光を含むH
e−Cdレーザ発振器（図示せず）が発生するレーザ光16a
を、同図（ｂ）の点線で示す領域Ａ内を隅無く照射し、
この領域Ａ内の光硬化性樹脂10を感光して硬化し、テー
ブル13上に一層目のスライス片S1を形成する。
この後、再び昇降シャフト15aを矢印Ｄ方向に更にΔ
Ｚだけ移動し、前記の要領に従いレーザ光16aを光硬化
性樹脂10に照射して硬化し、スライス片S1上にスライス
片S2を積層して形成する。
Ｚだけ移動し、前記の要領に従いレーザ光16aを光硬化
性樹脂10に照射して硬化し、スライス片S1上にスライス
片S2を積層して形成する。
かかる昇降シャフト15aを矢印Ｄ方向へのΔＺ単位の
移動とレーザ光16aの光硬化性樹脂10への照射とを交互
にｎ回、例えば数100回程度繰り返すことにより、同図
（ａ）の（ロ）に示す光硬化性樹脂10′のスライス片
S1,S2,S3,・・・,Snよりなる立体形状物11が形成され
る。
移動とレーザ光16aの光硬化性樹脂10への照射とを交互
にｎ回、例えば数100回程度繰り返すことにより、同図
（ａ）の（ロ）に示す光硬化性樹脂10′のスライス片
S1,S2,S3,・・・,Snよりなる立体形状物11が形成され
る。
従来の立体形状物の形成方法は、前述した如く細いビ
ーム状のレーザ光、例えば光軸に垂直な断面の直径が0.
1〜5mm程度のレーザ光16aにより同図（ｂ）に示すよう
に広い面積を有する領域Ａ中の全域を塗り潰すが如く
に、レーザ光16aを光硬化性樹脂10の領域Ａに照射して
いた。
ーム状のレーザ光、例えば光軸に垂直な断面の直径が0.
1〜5mm程度のレーザ光16aにより同図（ｂ）に示すよう
に広い面積を有する領域Ａ中の全域を塗り潰すが如く
に、レーザ光16aを光硬化性樹脂10の領域Ａに照射して
いた。
かかるレーザ光16aによる光硬化性樹脂10の硬化の進
む度合は、光硬化性樹脂10の温度により異なり、光硬化
性樹脂10の温度が高くなるとともに、その硬化の程度も
進むこととなる。
む度合は、光硬化性樹脂10の温度により異なり、光硬化
性樹脂10の温度が高くなるとともに、その硬化の程度も
進むこととなる。
従って、立体形状物を短時間で形成するには、光硬化
性樹脂10の温度を高くすることが一つの手段となる。
性樹脂10の温度を高くすることが一つの手段となる。
ところが、光硬化性樹脂10には何種類かの添加剤が添
加されているために、光硬化性樹脂10は、その温度が高
くなるに従い使用可能期間も短くなることとなる。
加されているために、光硬化性樹脂10は、その温度が高
くなるに従い使用可能期間も短くなることとなる。
斯くして、光硬化性樹脂10の温度を高くし、立体形状
物を形成する時間を短縮するにも自ずと限度があった。
物を形成する時間を短縮するにも自ずと限度があった。
本発明は、かかる問題を解消するためになされたもの
で、その目的は光硬化性樹脂の使用可能期間を短くする
ことなく、短時間で立体形状物を形成できる立体形状物
の形成方法の提供にある。
で、その目的は光硬化性樹脂の使用可能期間を短くする
ことなく、短時間で立体形状物を形成できる立体形状物
の形成方法の提供にある。
前記目的は、第１図に示すように硬化させた光硬化性
樹脂の表面に未硬化で液状の光硬化性樹脂の被着と、 光の照射による未硬化の前記光硬化性樹脂の硬化とを
交互に繰り返し、 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する
立体形状物の形成方法において、 前記光は、未硬化の前記光硬化性樹脂を感光して硬化
する紫外線を含む光と、当該光硬化性樹脂を照射して加
熱する赤外線を含む光とが重畳されて構成されているこ
とを特徴とする立体形状物の形成方法により達成され
る。
樹脂の表面に未硬化で液状の光硬化性樹脂の被着と、 光の照射による未硬化の前記光硬化性樹脂の硬化とを
交互に繰り返し、 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する
立体形状物の形成方法において、 前記光は、未硬化の前記光硬化性樹脂を感光して硬化
する紫外線を含む光と、当該光硬化性樹脂を照射して加
熱する赤外線を含む光とが重畳されて構成されているこ
とを特徴とする立体形状物の形成方法により達成され
る。
本発明の立体形状物の形成方法における光硬化性樹脂
を感光して硬化する光は、未硬化の光硬化性樹脂を感光
して硬化する紫外線を含む光と光硬化性樹脂を照射して
加熱する赤外線を含む光とを重畳して構成されている。
を感光して硬化する光は、未硬化の光硬化性樹脂を感光
して硬化する紫外線を含む光と光硬化性樹脂を照射して
加熱する赤外線を含む光とを重畳して構成されている。
従って、紫外線を含む光と赤外線を含む光とを重畳し
て構成した本発明に係る光は、光硬化性樹脂の温度を上
昇させながら当該光硬化性樹脂を感光し硬化する。
て構成した本発明に係る光は、光硬化性樹脂の温度を上
昇させながら当該光硬化性樹脂を感光し硬化する。
この結果、本発明に係る光は、光硬化性樹脂を短時間
で硬化することとなる。
で硬化することとなる。
また、本発明に係る光は、光硬化性樹脂の硬化すべき
領域だけに照射されるために、それ以外の領域の光硬化
性樹脂の温度は上昇しない。
領域だけに照射されるために、それ以外の領域の光硬化
性樹脂の温度は上昇しない。
従って、本発明の立体形状物の形成方法は、光硬化性
樹脂の使用可能期間を短縮することなく立体形状物を短
時間で形成することを可能にする。
樹脂の使用可能期間を短縮することなく立体形状物を短
時間で形成することを可能にする。
以下、本発明の一実施例の“立体形状物の形成装置”
を、第１図を参照しながら説明する。
を、第１図を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の一実施例の立体形状物の形成装置
の模式的側断面図である。
の模式的側断面図である。
本発明の一実施例の立体形状物の形成装置は、 未硬化で液状の光硬化性樹脂10と立体形状物11の基台
となるテーブル13とを入れる容器12と、 形成すべき立体形状物11を、高さ方向、即ちＺ軸（テ
ーブル13の表面であるXY平面と垂直方向）方向に一定間
隔ΔＺでｎ個のスライス片（最下端のスライス片から
S1,S2,・・・,Snとする）に切断した際に、それぞれの
スライス片の輪郭線の座標値である三次元座標データ
を、スライス片S1,S2,・・,Snに対応させるとともに、
スライス片S1,S2,・・,Snの順に格納した制御装置14
と、 制御装置14により制御されて、容器12内に収容したテ
ーブル13をＺ軸方向に精度よく昇降する昇降装置15と、 光硬化性樹脂10を感光して硬化する紫外線、例えば波
長が325ナノメータの光を含んだレーザ光16aを発生する
He−Cdレーザ発振器16と、 面方向を第１図の紙面に垂直且つレーザ光16aが表面
を入射角45度で照射するような状態で当該レーザ光16a
の光路に配設され、レーザ光16aの一部を透過するハー
フミラー16bと、 光硬化性樹脂10を照射して加熱する赤外線、例えば波
長1060ナノメータのレーザ光17aを、He−Cdレーザ発振
器16が発生するレーザ光16aと平行且つ離隔且つ直上に
位置するようにして発生するYAGレーザ発振器17と、 反射面をレーザ光17aと対向するとともに、反射面を
ハーフミラー16bの表面と平行、且つハーフミラー16bの
直上位置に、ハーフミラー16bと離隔して配設され、上
記反射面に入射して進行方向を直角に変更したレーザ光
17aをハーフミラー16Bで反射しレーザ光16aに重畳する
ミラー17bと、 制御装置14により制御されて、レーザ光16aとレーザ
光17aとが重畳したレーザ光18の通過と遮断とを交互的
に行うシャッター19と、 シャッター19を通過したレーザ光18を集光し、光ファ
ィバー21に入射する集光レンズ20と、 光ファィバー21内を通過し、光ファィバー21の他端か
ら空中に放射されたレーザ光18を集光し、光硬化性樹脂
10に照射する照射レンズ22と、 制御装置14により制御されて、照射レンズ22とともに
光ファィバー21をXY平面、すなわちテーブル13の平面と
平行な平面内で自在に移動するXY移動装置23（一部だけ
を図示）とを含んで構成したものである。
となるテーブル13とを入れる容器12と、 形成すべき立体形状物11を、高さ方向、即ちＺ軸（テ
ーブル13の表面であるXY平面と垂直方向）方向に一定間
隔ΔＺでｎ個のスライス片（最下端のスライス片から
S1,S2,・・・,Snとする）に切断した際に、それぞれの
スライス片の輪郭線の座標値である三次元座標データ
を、スライス片S1,S2,・・,Snに対応させるとともに、
スライス片S1,S2,・・,Snの順に格納した制御装置14
と、 制御装置14により制御されて、容器12内に収容したテ
ーブル13をＺ軸方向に精度よく昇降する昇降装置15と、 光硬化性樹脂10を感光して硬化する紫外線、例えば波
長が325ナノメータの光を含んだレーザ光16aを発生する
He−Cdレーザ発振器16と、 面方向を第１図の紙面に垂直且つレーザ光16aが表面
を入射角45度で照射するような状態で当該レーザ光16a
の光路に配設され、レーザ光16aの一部を透過するハー
フミラー16bと、 光硬化性樹脂10を照射して加熱する赤外線、例えば波
長1060ナノメータのレーザ光17aを、He−Cdレーザ発振
器16が発生するレーザ光16aと平行且つ離隔且つ直上に
位置するようにして発生するYAGレーザ発振器17と、 反射面をレーザ光17aと対向するとともに、反射面を
ハーフミラー16bの表面と平行、且つハーフミラー16bの
直上位置に、ハーフミラー16bと離隔して配設され、上
記反射面に入射して進行方向を直角に変更したレーザ光
17aをハーフミラー16Bで反射しレーザ光16aに重畳する
ミラー17bと、 制御装置14により制御されて、レーザ光16aとレーザ
光17aとが重畳したレーザ光18の通過と遮断とを交互的
に行うシャッター19と、 シャッター19を通過したレーザ光18を集光し、光ファ
ィバー21に入射する集光レンズ20と、 光ファィバー21内を通過し、光ファィバー21の他端か
ら空中に放射されたレーザ光18を集光し、光硬化性樹脂
10に照射する照射レンズ22と、 制御装置14により制御されて、照射レンズ22とともに
光ファィバー21をXY平面、すなわちテーブル13の平面と
平行な平面内で自在に移動するXY移動装置23（一部だけ
を図示）とを含んで構成したものである。
次に、斯かる構成をした本発明の一実施例の立体形状
物の形成装置により立体形状物11を容器12内のテーブル
13上に形成する手順を説明する。
物の形成装置により立体形状物11を容器12内のテーブル
13上に形成する手順を説明する。
立体形状物の形成装置を起動すると、制御装置14によ
り制御された昇降装置15は、テーブル13を未硬化の光硬
化性樹脂10の中に徐々に沈め、テーブル13の表面と光硬
化性樹脂10の液面10aとの距離が前記ΔＺ、例えば0.5mm
となった時点でテーブル13の降下を一時的に停止する。
り制御された昇降装置15は、テーブル13を未硬化の光硬
化性樹脂10の中に徐々に沈め、テーブル13の表面と光硬
化性樹脂10の液面10aとの距離が前記ΔＺ、例えば0.5mm
となった時点でテーブル13の降下を一時的に停止する。
次いで、制御装置14は、シャッター19と、XY移動装置
23とを制御し、照射レンズ22により集光されて光硬化性
樹脂10の液面10a上で結像しているレーザ光18を、スラ
イス片S1の輪郭線内、すなわち，スライス片S1の中実部
に対応する光硬化性樹脂10の液面10aを塗り潰す如く走
査し、光硬化性樹脂10を硬化し、スライス片S1をテーブ
ル13上に形成する。
23とを制御し、照射レンズ22により集光されて光硬化性
樹脂10の液面10a上で結像しているレーザ光18を、スラ
イス片S1の輪郭線内、すなわち，スライス片S1の中実部
に対応する光硬化性樹脂10の液面10aを塗り潰す如く走
査し、光硬化性樹脂10を硬化し、スライス片S1をテーブ
ル13上に形成する。
この後、制御装置14により制御された昇降装置15は、
テーブル13を下降し、スライス片S1の表面と光硬化性樹
脂10の液面10aとの距離がΔＺとなった位置でテーブル1
3の下降を停止する。
テーブル13を下降し、スライス片S1の表面と光硬化性樹
脂10の液面10aとの距離がΔＺとなった位置でテーブル1
3の下降を停止する。
そして、この後は前記した手順に従って、未硬化の光
硬化性樹脂10を硬化することによりスライス片S1上にス
ライス片S2が積層された状態で形成される。
硬化性樹脂10を硬化することによりスライス片S1上にス
ライス片S2が積層された状態で形成される。
かかる方法をｎ回繰り返して実行することで、ｎ個の
スライス片、即ちテーブル13上に硬化した光硬化性樹脂
10′のスライス片S1,S2,・・・,Snよりなる立体形状物1
1が完成することとなる。
スライス片、即ちテーブル13上に硬化した光硬化性樹脂
10′のスライス片S1,S2,・・・,Snよりなる立体形状物1
1が完成することとなる。
従って、本発明の立体形状物の形成方法の一実施例の
立体形状物の形成装置は、光硬化性樹脂を感光して硬化
するレーザ光と光硬化性樹脂を照射して加熱するレーザ
光とを重畳したレーザ光を光硬化性樹脂に照射するため
に、未硬化の光硬化性樹脂の使用可能期間を短縮するこ
となく、光硬化性樹脂よりなる立体形状物を極めて短時
間で完成させることが可能となる。
立体形状物の形成装置は、光硬化性樹脂を感光して硬化
するレーザ光と光硬化性樹脂を照射して加熱するレーザ
光とを重畳したレーザ光を光硬化性樹脂に照射するため
に、未硬化の光硬化性樹脂の使用可能期間を短縮するこ
となく、光硬化性樹脂よりなる立体形状物を極めて短時
間で完成させることが可能となる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、未硬
化の光硬化性樹脂の使用可能期間を短縮することなく、
光硬化性樹脂を層状に積層した立体形状物を短時間で形
成できる。
化の光硬化性樹脂の使用可能期間を短縮することなく、
光硬化性樹脂を層状に積層した立体形状物を短時間で形
成できる。
従って、本発明の立体形状物の形成方法により立体形
状物の形成装置を導入することにより新商（製）品の開
発を短期間で行うことが可能となり、今後益々熾烈とな
る新商（製）品の開発競争を優位に進めることができる
こととなる。
状物の形成装置を導入することにより新商（製）品の開
発を短期間で行うことが可能となり、今後益々熾烈とな
る新商（製）品の開発競争を優位に進めることができる
こととなる。
第１図は、本発明の一実施例の立体形状物の形成装置の
模式的側断面図、 第２図は、従来の立体形状物の形成方法を説明するため
の図である。 図において、 10は未硬化の光硬化性樹脂、 10′は硬化済の光硬化性樹脂、 11は立体形状物、 12は容器、 13はテーブル、 14は制御装置、 15は昇降装置、 16はHe−Cdレーザ発振器、 17はYAGレーザ発振器、 18はレーザ光、 19はシャッター、 20は集光レンズ、 21は光ファイバー、 22は照射レンズ、 23はXY移動装置をそれぞれ示す。
模式的側断面図、 第２図は、従来の立体形状物の形成方法を説明するため
の図である。 図において、 10は未硬化の光硬化性樹脂、 10′は硬化済の光硬化性樹脂、 11は立体形状物、 12は容器、 13はテーブル、 14は制御装置、 15は昇降装置、 16はHe−Cdレーザ発振器、 17はYAGレーザ発振器、 18はレーザ光、 19はシャッター、 20は集光レンズ、 21は光ファイバー、 22は照射レンズ、 23はXY移動装置をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−111530（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14133（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 67/00
Claims (1)
- 【請求項１】硬化させた光硬化性樹脂の表面に未硬化で
液状の光硬化性樹脂の被着と、 光の照射による未硬化の前記光硬化性樹脂の硬化とを交
互に繰り返し、 光硬化性樹脂を層状に積層して立体形状物を形成する立
体形状物の形成方法において、 前記光は、未硬化の前記光硬化性樹脂を感光して硬化す
る紫外線を含む光に、当該光硬化性樹脂を照射して加熱
する赤外線を含む光が重畳されて構成されていることを
特徴とする立体形状物の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2208399A JP2861321B2 (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 立体形状物の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2208399A JP2861321B2 (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 立体形状物の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491928A JPH0491928A (ja) | 1992-03-25 |
| JP2861321B2 true JP2861321B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=16555611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2208399A Expired - Lifetime JP2861321B2 (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 立体形状物の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861321B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000117838A (ja) * | 1998-10-19 | 2000-04-25 | Toyota Motor Corp | 光源装置及びそれを用いる積層造形方法 |
| EP1429325A4 (en) * | 2001-09-13 | 2006-05-31 | Tdk Corp | METHOD OF MANUFACTURING AN OPTICAL RECORDING MEDIUM |
| WO2006109355A1 (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Japan Science And Technology Agency | 異波長レーザー光を用いた多光束微小構造物光造形方法及び装置 |
-
1990
- 1990-08-06 JP JP2208399A patent/JP2861321B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0491928A (ja) | 1992-03-25 |
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