JP2920329B2 - レーザーリソグラフィを用いた模型の造形装置 - Google Patents
レーザーリソグラフィを用いた模型の造形装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自由液面法を用いた
レーザーリソグラフィを実施するに際し、自由液面の凹
凸を考慮することなく、レーザー光を照射することがで
きるようにしたレーザーリソグラフィを用いた模型の造
形装置に関するものである。
レーザーリソグラフィを実施するに際し、自由液面の凹
凸を考慮することなく、レーザー光を照射することがで
きるようにしたレーザーリソグラフィを用いた模型の造
形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自由液面法を用いたレーザーリソグラフ
ィによるＸＹプロッタータイプの立体造形装置は、レー
ザービームを空中から光硬化型の樹脂液表面に向かって
照射して光硬化型樹脂液表面を硬化させ、生成した薄層
状の造形物を順次積層させて立体を形成するものであ
る。
ィによるＸＹプロッタータイプの立体造形装置は、レー
ザービームを空中から光硬化型の樹脂液表面に向かって
照射して光硬化型樹脂液表面を硬化させ、生成した薄層
状の造形物を順次積層させて立体を形成するものであ
る。
【０００３】ここでリソグラフィーとは立体の断面形状
を積層して立体の形状を作りあげる方法をいい、レーザ
ーリソグラフィは、予めコンピュータで立体の断面形状
を計算しておき、レーザービームを断面形状にそって光
硬化型樹脂に照射し、立体の断面形状の膜状樹脂硬化物
を作らせ、さらにこの樹脂硬化物を樹脂液中の昇降テー
ブルに載せて、順次上記光硬化型樹脂を硬化させながら
前層樹脂硬化物に接着・積層させることにより立体形状
の樹脂成形品を得ようとするものである。
を積層して立体の形状を作りあげる方法をいい、レーザ
ーリソグラフィは、予めコンピュータで立体の断面形状
を計算しておき、レーザービームを断面形状にそって光
硬化型樹脂に照射し、立体の断面形状の膜状樹脂硬化物
を作らせ、さらにこの樹脂硬化物を樹脂液中の昇降テー
ブルに載せて、順次上記光硬化型樹脂を硬化させながら
前層樹脂硬化物に接着・積層させることにより立体形状
の樹脂成形品を得ようとするものである。
【０００４】上記レーザーリソグラフィの代表的な例を
図４から図８に基いて説明する。図４は自由液面による
液面上昇法を示すもので、ベースプレート３１上の光硬
化型樹脂液の液面にレーザー光３２を露光させながら液
位３３を上昇させることにより、順次樹脂硬化物３４を
上方に積層してゆくものである。
図４から図８に基いて説明する。図４は自由液面による
液面上昇法を示すもので、ベースプレート３１上の光硬
化型樹脂液の液面にレーザー光３２を露光させながら液
位３３を上昇させることにより、順次樹脂硬化物３４を
上方に積層してゆくものである。
【０００５】図５は自由液面によるワーク沈下法を示す
もので、昇降自在のベースプレート４１を液中に沈め、
ベースプレート４１上の液面にレーザー光４２を露光さ
せながらベースプレート４１を降下させることにより、
順次樹脂硬化物４３を下方に積層してゆくものである。
もので、昇降自在のベースプレート４１を液中に沈め、
ベースプレート４１上の液面にレーザー光４２を露光さ
せながらベースプレート４１を降下させることにより、
順次樹脂硬化物４３を下方に積層してゆくものである。
【０００６】図６は規制液面によるワーク沈下法を示す
もので、昇降自在のベースプレート５１上の液中に透明
プレート５２を所定の間隔で保持し、透明プレート５２
上からレーザー光５３を露光させながらベースプレート
５１を降下させることにより、順次樹脂硬化物５４を下
方に積層してゆくものである。
もので、昇降自在のベースプレート５１上の液中に透明
プレート５２を所定の間隔で保持し、透明プレート５２
上からレーザー光５３を露光させながらベースプレート
５１を降下させることにより、順次樹脂硬化物５４を下
方に積層してゆくものである。
【０００７】図７は規制液面によるワーク上昇法を示す
もので、液中で昇降自在としたベースプレート６１の下
部に透明プレート６２を所定の間隔で保持し、透明プレ
ート６２の下面からレーザー光６３を露光させながらベ
ースプレート６１を上昇させることにより、順次樹脂硬
化物６４を上方に積層してゆくものである。
もので、液中で昇降自在としたベースプレート６１の下
部に透明プレート６２を所定の間隔で保持し、透明プレ
ート６２の下面からレーザー光６３を露光させながらベ
ースプレート６１を上昇させることにより、順次樹脂硬
化物６４を上方に積層してゆくものである。
【０００８】図８は規制液面による薄液層法を示すもの
で、昇降自在のベースプレート７１の下部に透明プレー
ト７２を所定の間隔で保持し、薄膜状に張った透明プレ
ート７２の下面からレーザー光７３を露光させながらベ
ースプレート７１を上昇させることにより、順次樹脂硬
化物７４を上方に積層してゆくものである。
で、昇降自在のベースプレート７１の下部に透明プレー
ト７２を所定の間隔で保持し、薄膜状に張った透明プレ
ート７２の下面からレーザー光７３を露光させながらベ
ースプレート７１を上昇させることにより、順次樹脂硬
化物７４を上方に積層してゆくものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自由液
面法を用いたレーザーリソグラフィによる立体造形装置
においては、積層を行なうためにステージを降下させる
必要があり、このとき樹脂液面に凹凸状の乱れが生ずる
ので、平滑な薄層を得るためには液面が安定するまでレ
ーザー光の照射を待たねばならず、作業能率が悪い欠点
があった。
面法を用いたレーザーリソグラフィによる立体造形装置
においては、積層を行なうためにステージを降下させる
必要があり、このとき樹脂液面に凹凸状の乱れが生ずる
ので、平滑な薄層を得るためには液面が安定するまでレ
ーザー光の照射を待たねばならず、作業能率が悪い欠点
があった。
【００１０】また樹脂の表面張力により、特に立体物の
先端部分で加工精度か低下し易く、さらにＸＹステージ
の水平度や振動による液面の揺らぎ等による、ビームの
焦点ズレの影響を防ぐことが難しいという欠点もあっ
た。
先端部分で加工精度か低下し易く、さらにＸＹステージ
の水平度や振動による液面の揺らぎ等による、ビームの
焦点ズレの影響を防ぐことが難しいという欠点もあっ
た。
【００１１】次に規制液面法を用いたレーザーリソグラ
フィによる立体造形装置においては、透明プレートの操
作が面倒であって装置が大型化し、さらにレーザー光を
透明プレート越しに照射するためレーザー光の反射や散
乱による悪影響が出るという欠点があった。
フィによる立体造形装置においては、透明プレートの操
作が面倒であって装置が大型化し、さらにレーザー光を
透明プレート越しに照射するためレーザー光の反射や散
乱による悪影響が出るという欠点があった。
【００１２】さらに、レーザーリソグラフィでは、原理
上積層による段差が生じ、造形物の表面あらさと加工精
度を上げることが困難である。
上積層による段差が生じ、造形物の表面あらさと加工精
度を上げることが困難である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は以上の欠点を
解決するためになされたもので、次の（１）〜（５）の
請求項により構成されている。 （１）レーザー光照射器のハウジング先端の照射口を光
硬化型樹脂液中もしくは液表面に接触配置し、樹脂液面
の高さが常にハウジングの最下位置になるようにハウジ
ングの内圧を調整しつつ、光硬化型樹脂液中もしくは液
表面からレーザー光を照射して液中の光硬化型樹脂を硬
化させることを特徴とするレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。 （２）レーザー光照射器のハウジング先端の照射口付近
を、光硬化型樹脂が接着し難い材質で形成したことを特
徴とする請求項１に記載のレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。 （３）レーザー光照射器のハウジング内に、レーザー光
の絞り装置、焦点距離およびピント調節装置を内蔵した
ことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の造
形装置。 （４）レーザー光照射器を傾けて造形物の表面の法線方
向からの照射を可能にしたことを特徴とする上記（１）
乃至（３）の何れかに記載のレーザーリソグラフィを用
いた模型の造形装置。 （５）ベースプレートを傾けて造形物の表面の法線方向
からの照射を可能にしたことを特徴とする上記（１）乃
至（３）の何れかに記載のレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。
解決するためになされたもので、次の（１）〜（５）の
請求項により構成されている。 （１）レーザー光照射器のハウジング先端の照射口を光
硬化型樹脂液中もしくは液表面に接触配置し、樹脂液面
の高さが常にハウジングの最下位置になるようにハウジ
ングの内圧を調整しつつ、光硬化型樹脂液中もしくは液
表面からレーザー光を照射して液中の光硬化型樹脂を硬
化させることを特徴とするレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。 （２）レーザー光照射器のハウジング先端の照射口付近
を、光硬化型樹脂が接着し難い材質で形成したことを特
徴とする請求項１に記載のレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。 （３）レーザー光照射器のハウジング内に、レーザー光
の絞り装置、焦点距離およびピント調節装置を内蔵した
ことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の造
形装置。 （４）レーザー光照射器を傾けて造形物の表面の法線方
向からの照射を可能にしたことを特徴とする上記（１）
乃至（３）の何れかに記載のレーザーリソグラフィを用
いた模型の造形装置。 （５）ベースプレートを傾けて造形物の表面の法線方向
からの照射を可能にしたことを特徴とする上記（１）乃
至（３）の何れかに記載のレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置。
【００１４】
【作用】この発明を以上のように構成した理由は、光照
射部を光硬化型樹脂液中に沈めることにより液面の揺ら
ぎや、表面張力の影響を全く受けずにレーザー光の照射
ができるようにするためである。
射部を光硬化型樹脂液中に沈めることにより液面の揺ら
ぎや、表面張力の影響を全く受けずにレーザー光の照射
ができるようにするためである。
【００１５】またレーザー光の照射器を光硬化型樹脂液
の中に挿入して使用するため、照射器の照射口付近を光
硬化型樹脂が接着し難い材質で形成し、場合により超音
波などの振動を加え照射器に樹脂が付着することを防止
するとともに、レーザー光の絞り装置、焦点距離および
ピント調節装置を内蔵させ、光密度を部分的に変えるこ
とができるようにして、光照射口付近での樹脂硬化物の
密着を防ぎ、適切な成形品形状を形成できるようにして
ある。
の中に挿入して使用するため、照射器の照射口付近を光
硬化型樹脂が接着し難い材質で形成し、場合により超音
波などの振動を加え照射器に樹脂が付着することを防止
するとともに、レーザー光の絞り装置、焦点距離および
ピント調節装置を内蔵させ、光密度を部分的に変えるこ
とができるようにして、光照射口付近での樹脂硬化物の
密着を防ぎ、適切な成形品形状を形成できるようにして
ある。
【００１６】このように構成することにより、樹脂液面
の揺らぎや表面張力の影響を受けないので液面が安定す
るまでの無駄な待ち時間を必要とせず、安定した品質の
樹脂硬化物が得られる。
の揺らぎや表面張力の影響を受けないので液面が安定す
るまでの無駄な待ち時間を必要とせず、安定した品質の
樹脂硬化物が得られる。
【００１７】また造形物の表面の法線方向からレーザー
光の照射を行なうことにより、積層の段差がなくなり造
形物の表面あらさと加工精度を向上させることができ
る。
光の照射を行なうことにより、積層の段差がなくなり造
形物の表面あらさと加工精度を向上させることができ
る。
【００１８】
【実施例】次にこの発明のレーザーリソグラフィを用い
た模型の造形装置の一実施例を図面に基いて述べる。
た模型の造形装置の一実施例を図面に基いて述べる。
【００１９】図１は光硬化型樹脂液中に内蔵する光照射
器を示すものである。図において１は光ファイバーで、
光源（図示せず）からのレーザー光を伝送するためのも
のであり、光照射器のハウジング２に挿入されている。
この光照射器のハウジング２には、光硬化型樹脂が接着
しないようにするためのシリコンゴムによるコーティン
グ材４が貼着されている。３はハウジング２内にセット
されたビームを絞るためのレンズである。このレンズ３
は、移動機構を設けられていて焦点距離やピント位置を
調節することにより樹脂の硬化物形状を変化させること
もできる。５は照射口付近に添着した光硬化型樹脂に対
する剥離性のよいポリプロピレンフィルムであり、６は
照射されたレーザー光、７は光の拡散を防いで光照射口
付近の樹脂の密着を防ぐピンホールである。
器を示すものである。図において１は光ファイバーで、
光源（図示せず）からのレーザー光を伝送するためのも
のであり、光照射器のハウジング２に挿入されている。
この光照射器のハウジング２には、光硬化型樹脂が接着
しないようにするためのシリコンゴムによるコーティン
グ材４が貼着されている。３はハウジング２内にセット
されたビームを絞るためのレンズである。このレンズ３
は、移動機構を設けられていて焦点距離やピント位置を
調節することにより樹脂の硬化物形状を変化させること
もできる。５は照射口付近に添着した光硬化型樹脂に対
する剥離性のよいポリプロピレンフィルムであり、６は
照射されたレーザー光、７は光の拡散を防いで光照射口
付近の樹脂の密着を防ぐピンホールである。
【００２０】図２は本発明のレーザーリソグラフィを用
いた模型の造形装置による造形方法を示すもので、昇降
自在のベースプレート１２上の光硬化型樹脂１３の液中
に図示しないレーザー照射角度可変機構によりレーザー
光照射器１１を首振自在に保持し、レーザー光１４を露
光させながらベースプレート１２を降下させることによ
り、順次樹脂硬化物１５を下方に積層してゆくものであ
る。
いた模型の造形装置による造形方法を示すもので、昇降
自在のベースプレート１２上の光硬化型樹脂１３の液中
に図示しないレーザー照射角度可変機構によりレーザー
光照射器１１を首振自在に保持し、レーザー光１４を露
光させながらベースプレート１２を降下させることによ
り、順次樹脂硬化物１５を下方に積層してゆくものであ
る。
【００２１】図３はこの発明の他の実施例を示すもので
ある。
ある。
【００２２】すなわち照射部分を光硬化型樹脂液中に位
置させた光照射器を示している。図において２１は光源
（図示せず）からミラー（図示せず）を反射して垂直に
ハウジング２２内に入射するようにしたレーザー光であ
る。レンズ２３によりビームを絞り光硬化型樹脂に照射
する。レンズ２３は、移動機構を設け、焦点距離やピン
ト位置を調節することにより樹脂の硬化物形状を変化さ
せることもできる。レーザー光２１の照射位置はハウジ
ング２２内の樹脂液面の高さで決まるが、常にハウジン
グ２２の最下位置になるようにハウジング２２の内圧を
窒素ガスの自動供給により調整する。この光照射器のハ
ウジング２２には、光硬化型樹脂が接着しないようにす
るためのシリコンゴムによるコーティング材２４が貼着
されている。造形装置による造形方法については上記と
同様である。
置させた光照射器を示している。図において２１は光源
（図示せず）からミラー（図示せず）を反射して垂直に
ハウジング２２内に入射するようにしたレーザー光であ
る。レンズ２３によりビームを絞り光硬化型樹脂に照射
する。レンズ２３は、移動機構を設け、焦点距離やピン
ト位置を調節することにより樹脂の硬化物形状を変化さ
せることもできる。レーザー光２１の照射位置はハウジ
ング２２内の樹脂液面の高さで決まるが、常にハウジン
グ２２の最下位置になるようにハウジング２２の内圧を
窒素ガスの自動供給により調整する。この光照射器のハ
ウジング２２には、光硬化型樹脂が接着しないようにす
るためのシリコンゴムによるコーティング材２４が貼着
されている。造形装置による造形方法については上記と
同様である。
【００２３】
【発明の効果】この発明に係るレーザーリソグラフィを
用いた模型の造形装置は以上のように構成したので、液
面の揺らぎや、表面張力の影響を全く受けずにレーザー
光の照射ができるという効果を有する。
用いた模型の造形装置は以上のように構成したので、液
面の揺らぎや、表面張力の影響を全く受けずにレーザー
光の照射ができるという効果を有する。
【００２４】またレーザー光の照射器を光硬化型樹脂液
の中に挿入して使用するため、照射器の照射口付近を光
硬化型樹脂が接着し難い材質で形成し、照射器に樹脂が
付着することを防止するとともに、レーザー光の絞り装
置、焦点距離およびピント調節装置等を内蔵させ、光密
度を部分的に変えることができるようにして、光照射口
付近での樹脂硬化物の密着を防ぎ、適切な成形品形状を
形成できるようにしてある。
の中に挿入して使用するため、照射器の照射口付近を光
硬化型樹脂が接着し難い材質で形成し、照射器に樹脂が
付着することを防止するとともに、レーザー光の絞り装
置、焦点距離およびピント調節装置等を内蔵させ、光密
度を部分的に変えることができるようにして、光照射口
付近での樹脂硬化物の密着を防ぎ、適切な成形品形状を
形成できるようにしてある。
【００２５】このように構成することにより、樹脂液面
の揺らぎや表面張力の影響を受けないので液面が安定す
るまでの無駄な待ち時間を必要とせず、安定した品質の
樹脂硬化物が得られる。
の揺らぎや表面張力の影響を受けないので液面が安定す
るまでの無駄な待ち時間を必要とせず、安定した品質の
樹脂硬化物が得られる。
【００２６】また、造形物の表面の法線方向からレーザ
ー光の照射を行なうことにより、積層の段差がなくな
り、造形物の表面あらさと加工精度を上げることができ
る。
ー光の照射を行なうことにより、積層の段差がなくな
り、造形物の表面あらさと加工精度を上げることができ
る。
【図１】この発明において使用される光照射器の断面図
である。
である。
【図２】この発明のレーザーリソグラフィを用いた模型
の造形装置の概略図である。
の造形装置の概略図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す光照射器の概略図
である。
である。
【図４】従来のレーザーリソグラフィを用いた模型の造
形方法の概略図である。
形方法の概略図である。
【図５】従来の別のレーザーリソグラフィを用いた模型
の造形方法の概略図である。
の造形方法の概略図である。
【図６】従来の別のレーザーリソグラフィを用いた模型
の造形装置の概略図である。
の造形装置の概略図である。
【図７】従来の別のレーザーリソグラフィを用いた模型
の造形方法の概略図である。
の造形方法の概略図である。
【図８】従来の別のレーザーリソグラフィを用いた模型
の造形方法の概略図である。
の造形方法の概略図である。
１ 光ファイバー ２ ハウジング ３ レンズ ４ コーティング材 ５ ポリプロピレンフィルム ６ レーザー光 ７ ピンホール １１ 光照射器 １２ ベースプレート １３ 光硬化型樹脂 １４ レーザー光 １５ 樹脂硬化物 ２１ レーザー光 ２２ ハウジング ２３ レンズ ２４ コーティング材
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザー光照射器のハウジング先端の照
射口を光硬化型樹脂液中もしくは液表面に接触配置し、
樹脂液面の高さが常にハウジングの最下位置になるよう
にハウジングの内圧を調整しつつ、光硬化型樹脂液中も
しくは液表面からレーザー光を照射して液中の光硬化型
樹脂を硬化させることを特徴とするレーザーリソグラフ
ィを用いた模型の造形装置。 - 【請求項２】 レーザー光照射器のハウジング先端の照
射口付近を、光硬化型樹脂が接着し難い材質で形成した
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザーリソグラフ
ィを用いた模型の造形装置。 - 【請求項３】 レーザー光照射器のハウジング内に、レ
ーザー光の絞り装置、焦点距離およびピント調節装置を
内蔵したことを特徴とする、請求項１または２に記載の
造形装置。 - 【請求項４】 レーザー光照射器を傾けて造形物の表面
の法線方向からの照射を可能にしたことを特徴とする請
求項１ないし３の何れかに記載のレーザーリソグラフィ
を用いた模型の造形装置。 - 【請求項５】 ベースプレートを傾けて造形物の表面の
法線方向からの照射を可能にしたことを特徴とする請求
項１ないし３の何れかに記載のレーザーリソグラフィを
用いた模型の造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100279A JP2920329B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | レーザーリソグラフィを用いた模型の造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100279A JP2920329B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | レーザーリソグラフィを用いた模型の造形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04307226A JPH04307226A (ja) | 1992-10-29 |
| JP2920329B2 true JP2920329B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=14269763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100279A Expired - Lifetime JP2920329B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | レーザーリソグラフィを用いた模型の造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920329B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5632699B2 (ja) * | 2010-10-18 | 2014-11-26 | ローランドディー．ジー．株式会社 | 光造形装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247515A (ja) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Oosakafu | 光学的造形法 |
| 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 |
| JP2665258B2 (ja) * | 1989-07-24 | 1997-10-22 | 松下電工株式会社 | 三次元形状の形成方法 |
| JPH07119064B2 (ja) * | 1990-02-19 | 1995-12-20 | 三菱商事株式会社 | 立体モデル製造法 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP3100279A patent/JP2920329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04307226A (ja) | 1992-10-29 |
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| JPH0514839Y2 (ja) |
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