JP3167821B2

JP3167821B2 - 光造形装置

Info

Publication number: JP3167821B2
Application number: JP03771993A
Authority: JP
Inventors: 寿智大西
Original assignee: 帝人製機株式会社
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH06246839A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光造形装置、特に光硬
化樹脂を含む流動性素材を光により選択的に固化させて
立体物を造る光造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、未硬化又は半硬化の光硬化樹脂
（光硬化性の樹脂）を露光して硬化層を形成するととも
に、該硬化層を順次積層して３次元物体にする光造形装
置が開発されている。この種の光造形装置としては、例
えば特開平３−２２７２２２号公報に記載されたものが
あり、この装置では、未硬化樹脂液を貯留した造形槽の
液面に対して紫外線領域のコヒーレントな光（レーザ
光）を走査し、その液面近傍の光硬化樹脂を所定形状に
硬化させて１層の硬化層を形成するようになっており、
その硬化層を造形槽中に沈めた後、次の断面層をその上
に接着しつつ積層するようになっている。

【０００３】このような光造形装置は、３次元ＣＡＤ等
の技術を利用して各層断面形状のデータを作成し、その
データに基づいて光硬化樹脂の硬化層を順次積層硬化さ
せることで、製品開発時の雛型や模型等のような複雑な
３次元物体を容易に造形することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光造形装置にあっては、光硬化樹脂を所望の
パターン形状に硬化させるために、紫外線領域に主要帯
域を有する高出力のレーザを使用して露光作業を行なう
必要があり、この紫外線レーザが高価なために装置コス
トが高くなっていた。また、高出力の紫外線レーザを用
いるためには、大型の冷却手段が必要になり、装置全体
が大きくならざるを得なかった。

【０００５】そこで、本発明は、紫外線レーザを用いる
ことなく露光作業可能な小型、低コストの光造形装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明に係る光造形装置は、光硬化樹脂を含
む流動性素材の被露光面のほぼ全域に向かって光を放出
する露光用光源と、該光源と流動性素材の間に設けら
れ、所定条件で加熱されることにより該加熱された部分
で前記露光用光源からの光の一部が流動性素材の被露光
面に達するよう光を透過させる液晶光学素子と、液晶光
学素子を前記所定条件で局部的に加熱するとともに該加
熱部分を２次元走査する加熱走査手段と、を備え、前記
加熱部分の走査により前記露光用光源からの光を前記流
動性素材の被露光面に選択的に照射して流動性素材の硬
化層を形成し、該硬化層を順次積層して３次元物体を造
形することを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２記載の発明に係る光造形装
置は、光硬化樹脂を含む流動性素材の被露光面と平行な
所定直線方向に延在し、被露光面の一部の領域に向かっ
て光を放出する露光用光源と、該光源と流動性素材の間
に設けられ、所定条件で加熱されることにより該加熱さ
れた部分で前記露光用光源からの光の一部が流動性素材
の被露光面に達するよう該光を透過させる液晶光学素子
と、液晶光学素子を前記所定条件で局部的に加熱すると
ともに該加熱部分を２次元走査する加熱走査手段と、前
記流動性素材と前記露光用光源および液晶光学素子と
を、前記流動性素材の被露光面に沿い前記直線方向に対
して直交する方向に相対移動させる相対移動手段と、を
備え、前記加熱部分の走査と前記相対移動とにより前記
露光用光源からの光を前記流動性素材の被露光面に選択
的に照射して流動性素材の硬化層を形成し、該硬化層を
順次積層して３次元物体を造形することを特徴とするも
のである。

【０００８】請求項３記載の発明に係る光造形装置は、
光硬化樹脂を含む流動性素材の被露光面上の小領域に向
かって光を放出するとともに、前記小領域を２次元走査
可能なように前記光放出方向を可変とした露光用光源
と、該光源と流動性素材の間に設けられ、所定条件で選
択的に加熱されることにより該加熱された部分で前記露
光用光源からの光の一部が流動性素材の被露光面に達す
るよう該光を透過させる液晶光学素子と、液晶光学素子
を前記所定条件で局部的に加熱するとともに該加熱部分
を２次元走査する加熱走査手段と、を備え、前記露光用
光源の光放出方向の変更と前記加熱部分の走査とにより
前記露光用光源からの光を前記流動性素材の被露光面に
選択的に照射して流動性素材の硬化層を形成し、該硬化
層を順次積層して３次元物体を造形することを特徴とす
るものである。

【０００９】さらに、請求項４記載の発明は、前記加熱
走査手段が、赤外線レーザと該レーザから出射されたレ
ーザ光を偏向走査する走査光学系とを有することを特徴
とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明では、流動性素材の被露光
面のほぼ全域に向かって露光用光源から光が放出され、
該光源と流動性素材の間に設けられた液晶光学素子が加
熱走査手段によって局部的に加熱されると、該加熱され
た部分で露光用光源からの光の一部が液晶光学素子を透
過して流動性素材の被露光面に達する。また、加熱走査
手段によって前記加熱部分が２次元走査されることで、
露光用光源からの光が流動性素材の被露光面に選択的に
所定パターンで照射されることになり、これによって光
硬化樹脂を含む流動性素材が所定パターンの硬化層を形
成する。すなわち、紫外線レーザを用いることなく、露
光用光源からの光を液晶光学素子により整形しつつ走査
して露光作業できる。したがって、低コストの光造形装
置となる。また、加熱走査手段は液晶光学素子の微小範
囲内でに光を透過に足る加熱を行なえば良く、走査光学
系の精度低下を防ぐために大型の冷却手段を用いるよう
な必要がないし、露光用光源の発熱は走査精度にあまり
影響しないから、装置全体の小型化が可能になる。

【００１１】請求項２記載の発明では、流動性素材の被
露光面と平行な所定直線方向に延在する露光用光源から
被露光面の一部の領域に向かって光が放出され、該光源
と流動性素材の間に設けられた液晶光学素子が加熱走査
手段によって局部的に加熱されると、該加熱された部分
で露光用光源からの光の一部が液晶光学素子を透過して
流動性素材の被露光面の一部の領域に達する。また、加
熱走査手段によって前記加熱部分が２次元走査されるこ
とで、露光用光源からの光が流動性素材の被露光面に選
択的に所定パターンで照射されることになり、これによ
って光硬化樹脂を含む流動性素材が所定パターンの硬化
層を形成する。さらに、相対移動手段の作動により流動
性素材と露光用光源および液晶光学素子とが所定方向に
相対移動すると、前記一部の領域が被露光面に沿い前記
直線方向に対して直交する方向に移動し、該領域内で前
記加熱部分が走査されると、露光用光源からの光によっ
て次の硬化層が形成される。すなわち、紫外線レーザを
用いることなく、露光用光源からの光を液晶光学素子に
より整形しつつ走査し、更に液晶光学素子と被露光面を
相対移動させることで、該相対移動方向の広い範囲に亙
って露光ムラなく露光作業できる光造形装置となる。

【００１２】請求項３記載の発明では、流動性素材の被
露光面上の小領域に向かって露光用光源から光が放出さ
れ、該光源と流動性素材の間に設けられた液晶光学素子
が加熱走査手段によって局部的に加熱されると、該加熱
された部分で露光用光源からの光の一部が液晶光学素子
を透過して流動性素材の被露光面の一部の領域に達す
る。また、前記小領域を２次元走査するよう露光用光源
の光の放出方向が変更されるとともに、加熱走査手段に
よって前記加熱部分が２次元走査されることで、露光用
光源からの光が流動性素材の被露光面に選択的に所定パ
ターンで照射されることになり、これによって光硬化樹
脂を含む流動性素材が所定パターンの硬化層を形成す
る。すなわち、紫外線レーザを用いることなく、露光用
光源の光放出方向を適宜変更するとともに、その露光用
光源からの光を液晶光学素子により細く整形しつつ走査
することで、広い範囲に亙って露光ムラなく露光作業で
きる光造形装置となる。

【００１３】さらに、請求項４記載の発明では、加熱走
査手段が、赤外線レーザと該レーザから出射されたレー
ザ光を偏向走査する走査光学系とを有するから、集光性
に優れ、制御の容易な赤外線レーザを用いて効率の良い
造形作業を行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１および図２は請求項１、４記載の発
明に係る光造形装置の一実施例を示す図であり、図１は
その全体構成図を、図２はその紫外光照射領域形状をそ
れぞれ示している。

【００１５】まず、その構成を説明する。図１、図２に
おいて、１は所定発光出力の露光用ランプ（露光用光
源）、２は露光用ランプ１の上方に設けられた反射鏡で
ある。露光用ランプ１から放出される光は例えば紫外線
領域の光（可視光であってもよい）で、この光は反射鏡
２によって図中下方に反射され、レンズ３を通して平行
光線化される。レンズ３の下方には上部を開放した樹脂
タンク４が設けられており、この樹脂タンク４内には露
光用ランプ１からの光に反応する公知の光硬化樹脂５の
未硬化液が流動性素材として貯留されている。この光硬
化樹脂５の未硬化液の液面５ａは露光用ランプ１からの
光によって露光される被露光面となっており、露光用ラ
ンプ１は光硬化樹脂５を硬化させるに足る強さ（光強
度）の光を、その液面５ａのほぼ全域に向かって同時に
放出する。なお、樹脂タンク４内には造形棚であるエレ
ベータ６が昇降可能に設けられており、光硬化樹脂５は
このエレベータ６上に積層硬化して３次元物体となる。

【００１６】露光用ランプ１と光硬化樹脂５の間には液
晶光学素子７が設けられている。液晶光学素子７は、高
分子樹脂中に液晶分子を滴状あるいは３次元網目状に分
散させた高分子分散型の液晶セルで、例えばポリエチレ
ンテレフタレートフィルムからなる透明基板を有してい
る。この液晶光学素子７は所定条件で加熱、例えば点加
熱されるとき、その加熱点７ａ（加熱された部分）にお
いて露光用ランプ１からの光の一部を透過させるように
なっており、この透過作用によって露光用ランプ１から
の光の一部を略ビーム化して光硬化樹脂５の液面５ａに
照射させる。なお、液晶光学素子７の加熱点７ａ以外の
部分においては、露光用ランプ１からの光の残部が散乱
状態（不透明状態）となっている液晶光学素子７によっ
て遮光されることになる。

【００１７】10は加熱走査手段である。この加熱走査手
段10は、赤外線レーザ11と、その赤外線レーザ11から出
射されたレーザ光を集光するレンズ12と、レンズ12を通
過したレーザ光を偏向走査する走査光学系13（図１中に
は詳細を図示していないが、例えばレーザ光を偏向走査
する一対の反射鏡とこれらの偏向角制御ユニットとを含
んで構成される）とを有しており、液晶光学素子７を前
記所定条件で局部的に加熱するとともにその加熱部分を
直交する２つの走査方向（以下、Ｘ方向およびＹ方向と
いう）に走査できるようになっている。

【００１８】また、この加熱点７ａの走査は、露光用ラ
ンプ１からの光を選択的に透過させて光硬化樹脂５の液
面５ａに対し所定パターンの光照射を行なう（露光す
る）ためのもので、この光照射によってエレベータ６上
に所定形状の硬化層８を形成する。すなわち、加熱点７
ａの走査パターンは、造形物を複数の硬化層８（各層パ
ターン形状が同一でも異なってもよい）の積層体である
３次元物体としたとき、硬化層８のそれぞれの形状に対
応するものであり、造形槽10内の未硬化の光硬化樹脂５
がこの走査パターンに対応して選択的に露光され硬化す
ることで、必要形状の硬化層８が順次形成される。ま
た、硬化層８は最下層形成時にエレベータ６に接着さ
れ、それより上層の硬化層８は硬化するのと同時に下層
に接着される。

【００１９】なお、詳細を図示しないが、本実施例にお
いては、露光用ランプ１、エレベータ６および加熱走査
手段10を制御する制御装置が設けられており、この制御
装置には公知の３次元ＣＡＤ（computer aided desig
n）システムが接続されている。この３次元ＣＡＤシス
テムは、設計された３次元物体について微小間隔を隔て
た複数の断面形状のデータを作成することができ、各断
面形状データを硬化層８のそれぞれの描画パターンデー
タとし、その断面の間隔を硬化層８の層厚データとして
制御装置に送信するようになっている。制御装置はこの
３次元ＣＡＤシステムから送信されてきた断面形状デー
タに基づき、加熱走査手段10による加熱点７ａの走査、
並びにエレベータ６の昇降駆動のためのデータを作成し
てこれらを制御するようになっている。

【００２０】次に、作用を説明する。まず、前記３次元
ＣＡＤシステムによって予め３次元物体の設計がされる
と、この３次元ＣＡＤシステムにより、造形する物体に
ついて微小間隔を隔てた複数の断面形状データ等が作成
され、造形時にはそのデータが複数の硬化層８の描画パ
ターンおよび層厚のデータとして制御装置に送られる。

【００２１】一方、制御装置では、送られてきた描画パ
ターンデータおよび層厚データ等に基づいて、赤外線レ
ーザ11の駆動信号、走査光学系13をＸ、Ｙ方向に走査駆
動する信号、層厚データに対応するエレベータ６の駆動
信号等が生成され、これらの信号がそれぞれ所定のタイ
ミングで出力される。この状態においては、樹脂タンク
４内の光硬化樹脂５の液面５ａのほぼ全域に向かって同
時に露光用ランプ１から紫外光が放出され、この紫外光
が露光用ランプ１および反射鏡２による液晶光学素子７
上へ紫外光照射領域Ｅ₁にあたっている。また、赤外線
レーザ11から連続的にあるいは前記駆動信号に応じて断
続的にレーザ光が出射され、走査光学系13により偏向・
走査されて液晶光学素子７に照射されると、液晶光学素
子７が局部的に加熱される。そして、その加熱点７ａに
おいて、露光用ランプ１からの紫外光の一部が図１中下
方に透過され、光硬化樹脂５の液面５ａに達する。

【００２２】また、液晶光学素子７の加熱点７ａは、紫
外光照射領域Ｅ₁内において加熱走査手段10によりＸ、
Ｙ両方向に走査されるから、加熱点７ａの走査に対応し
て光硬化樹脂５の液面５ａに達する紫外光のスポットが
移動する。したがって、加熱点７ａの走査により光硬化
樹脂５の液面５内で所定描画パターンの選択的露光がな
され、エレベータ６上の光硬化樹脂５が必要パターン形
状の硬化層８に硬化する。この硬化層８が最下層である
ときは、硬化層８は硬化と同時にエレベータ６に接着さ
れる。

【００２３】なお、加熱点７ａの走査時には、レーザ光
の照射スポットが通過（加熱が終了）した後でもその被
加熱部分が所定時間だけ熱保持し、その間にも紫外光を
透過させるから、赤外線レーザ11からのレーザ光を高速
走査しても加熱点７ａが不透明になる（閉まる）までの
時間を利用して露光量を十分に確保することができ、露
光作業を高速化できる。

【００２４】このような１回の露光動作が終了し、エレ
ベータ６上に所定形状の１層の硬化層８が形成される
と、エレベータ６が硬化層８の層厚分だけ下降され、エ
レベータ６上に次の１層分の光硬化樹脂５（未硬化液）
が供給され、上層の混合硬化層８の形成作業が開始され
る。そして、これ以後、最上層の硬化層８まで同様な作
業が繰り返され、上層の硬化層８が下層の硬化層８上に
順次積層されることで、複数の硬化層８からなる３次元
物体が造形される。

【００２５】このように本実施例では、光硬化樹脂５の
液面５ａのほぼ全域に向かって露光用ランプ１から光を
放出し、その露光用ランプ１と光硬化樹脂５の間に設け
た液晶光学素子７の加熱点７ａを２次元走査することに
より、露光用ランプ１を用いて光硬化樹脂５の液面５ａ
に所定パターンの選択的露光を行なって硬化層８を形成
する。したがって、従来のように、高価な大出力の紫外
線レーザを用いることなく、集光性の良くない安価な紫
外線ランプを用いつつ、そのランプからの紫外光を精度
良く略ビーム化して露光作業を行なうことができ、低コ
ストの光造形装置を提供することができる。また、赤外
線レーザ11を用いる加熱走査手段10は、液晶光学素子の
微小範囲内でに光を透過に足る加熱を行なえば良く、走
査光学系の精度低下を防ぐために大型の冷却手段を用い
るような必要がないし、露光用ランプ１の発熱は走査精
度にあまり影響しない。したがって、装置全体の小型化
が可能になる。さらに、赤外線レーザは安価で集光性に
優れ、しかもその制御は容易であるから、制御装置を簡
素化しつつ所望精度の造形作業を効率良く行なうことが
できる。

【００２６】図３は請求項２記載の発明に係る光造形装
置の一実施例の説明図である。なお、以下の実施例にお
いて上述例と同一又はそれに相当する部材には同一符号
を付して説明し、重複する説明は省略する。この実施例
は、光硬化樹脂５の液面５ａと平行な所定直線方向に延
在する細長いランプあるいは前記直線方向に配列された
複数のランプとこれらを覆って同方向に延在する反射鏡
２とからなる露光用光源を備えており、この露光用光源
は光硬化樹脂５の液面５ａの一部の領域に向かって光を
放出する。図中のＥ₂はこの露光用光源によって液晶光
学素子７上に紫外光（又は可視光）が照射される領域を
示しており、液晶光学素子７はこの光照射領域Ｅ₂に相
似する略長方形に形成されている。また、露光用光源お
よび液晶光学素子７は、図示しないスライドフレームに
よって図中Ｘ方向に移動可能に支持されており、これに
連結する駆動系（例えばワイヤ、プーリおよびモータ等
からなる）によってＸ方向に移動される。これらスライ
ドフレームおよび駆動系は相対移動手段を構成してお
り、相対移動手段は樹脂タンク４内の光硬化樹脂５と露
光用光源および液晶光学素子７とを、液面５ａに沿い露
光用光源の延在方向（図中Ｙ）に対して直交するＸ方向
に相対移動させるようになっている。

【００２７】そして、光硬化樹脂５の液面５ａと平行な
所定直線方向（図中Ｙ方向）に延在する露光用光源から
液面５ａの一部の領域に向かって紫外光が放出され、そ
の露光用光源と光硬化樹脂５の間に設けられた液晶光学
素子７が加熱走査手段10によって局部的に加熱される
と、その加熱点７ａにおいて露光用光源からの紫外光の
一部が液晶光学素子７を透過し、光硬化樹脂５の液面５
ａの一部の領域に達する。また、加熱走査手段10によっ
て加熱点７ａがＸ、Ｙ方向に走査されることで、露光用
光源からの光が光硬化樹脂５の液面５ａに選択的に所定
パターンで照射されることになり、これによって光硬化
樹脂５が所定パターンの硬化層８を形成する。さらに、
前記相対移動手段の作動により光硬化樹脂５と露光用光
源および液晶光学素子７とがＸ方向に相対移動すると、
前記一部の領域が液面５ａに沿い前記所定直線方向に対
して直交する方向（図中Ｘ方向）に移動し、その領域内
で加熱点７ａが走査されると、露光用光源からの光によ
って残りの硬化層８の一部又は全部が形成される。した
がって、前記相対移動と加熱点７ａの走査とによってＸ
方向の広い範囲に亙る１層の硬化層８が形成され、この
硬化層８を順次積層することで長尺の３次元物体が造形
される。

【００２８】このように本実施例でも、高価な大出力の
紫外線レーザを用いることなく、安価なランプを用いつ
つ、そのランプからの紫外光を精度良く略ビーム化して
露光作業を行なうことができ、小型、低コストの光造形
装置を提供することができ、上述例と同様な効果を得る
ことができる。また、露光用光源が細長い光照射領域Ｅ
₂を形成するものであるから、照射ムラをきわめて少な
くすることができるとともに、露光エネルギーを効率的
に使用できる。さらに、その露光用光源と光硬化樹脂５
をＸ方向に相対移動させるから、きわめて長尺な３次元
物体であっても容易に造形できる。

【００２９】図４は請求項３記載の発明に係る光造形装
置の一実施例の説明図である。本実施例は、光硬化樹脂
５の液面５ａ上の小領域（スポット）に向かって光を放
出するとともに、その小領域を２次元走査可能なように
紫外光の放出方向を可変とした露光用光源（図示してい
ない）を備えている。この露光用光源は、紫外線ランプ
と、その光を集光して所定スポット径（加熱点７ａの直
径より十分大きい径）のスポット光に整形する公知の整
形手段と、整形されたスポット光をＸ、Ｙ方向に偏向・
走査する公知の走査光学系とを有するものである。ま
た、図中のＥ₃はこの露光用光源によって液晶光学素子
７上に紫外光（又は可視光）が照射される前記小領域を
示している。この光源と光硬化樹脂５の間には図１、２
に示した例と同様な液晶光学素子７が設けられており、
この液晶光学素子７は加熱走査手段10により局部的に加
熱される。

【００３０】そして、光硬化樹脂５の液面５ａ上の小領
域に向かって前記露光用光源からスポット光が放出さ
れ、この光源と光硬化樹脂５の間に設けられた液晶光学
素子７が加熱走査手段10によって局部的に加熱される
と、その加熱点７ａにおいて露光用光源からの光の一部
が液晶光学素子７を透過して光硬化樹脂５の液面５ａの
一部の領域に達する。また、前記小領域を２次元走査す
るよう露光用光源のスポット光の放出方向が変更され、
加熱走査手段10によって加熱点７ａが２次元走査される
と、露光用光源からのスポット光が光硬化樹脂５の液面
５ａに選択的に所定パターンで照射され、硬化層８が形
成されて、その硬化層８を順次積層することで３次元物
体が造形される。

【００３１】このように本実施例でも、高価な大出力の
紫外線レーザを用いることなく、安価なランプを用いつ
つ、そのランプからの紫外光を精度良く略ビーム化して
露光作業を行なうことができ、小型、低コストの光造形
装置を提供することができ、上述例と同様な効果を得る
ことができる。また、露光用光源がスポット露光を行な
うもので、その光放出方向（投光方向）の変更により光
照射領域Ｅ₃をＸ、Ｙ方向に走査可能な構成であるか
ら、照射ムラをきわめて少なくすることができるととも
に、小物からきわめて大物の３次元物体までサイズに拘
らず容易に造形できる。

【００３２】なお、上述の各実施例では、流動性素材が
光硬化樹脂の未硬化液であったが、これに代えて、例え
ばゲル状に半硬化させた光硬化樹脂を用いたり、光硬化
樹脂と非収縮の球体（ビーズ等）を混合した複合材料を
用いたりしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、流動性素
材の被露光面のほぼ全域に向かって露光用光源から光を
放出し、該光源と流動性素材の間に設けた液晶光学素子
を加熱走査手段により局部的に加熱してその加熱された
部分で露光用光源からの光の一部を透過させ、前記加熱
部分を２次元走査することで露光用光源からの光を流動
性素材の被露光面に所定パターンで照射するようにして
いるので、高価な大出力の紫外線レーザを用いることな
く、安価な紫外線ランプを用いつつ、そのランプからの
紫外光を精度良く略ビーム化して露光作業を行なうこと
ができ、小型、低コストで造形精度の高い光造形装置を
提供することができる。

【００３４】請求項２記載の発明では、流動性素材の被
露光面と平行な所定直線方向に延在する露光用光源から
被露光面の一部の領域に向かって光を放出し、該光源と
流動性素材の間に設けた液晶光学素子を加熱走査手段に
より局部的に加熱してその加熱された部分で露光用光源
からの光の一部を透過させ、前記加熱部分を２次元走査
するとともに、流動性素材と露光用光源および液晶光学
素子とを所定方向に相対移動させることで、露光用光源
からの光を流動性素材の被露光面に所定パターンで照射
するようにしているので、高価な大出力の紫外線レーザ
を用いることなく、安価な紫外線ランプを用いつつ、そ
のランプからの紫外光を精度良く略ビーム化して露光作
業を行なうことができ、小型、低コストで造形精度の高
い光造形装置を提供することができる。さらに、露光用
光源の照射ムラをきわめて少なくすることができ、その
露光用光源と流動性素材を相対移動させるからきわめて
長尺な３次元物体であっても容易に造形できる。

【００３５】請求項３記載の発明では、流動性素材の被
露光面上の小領域に向かって露光用光源から光を放出
し、該光源と流動性素材の間に設けられた液晶光学素子
を加熱走査手段により局部的に加熱して該加熱された部
分で露光用光源からの光の一部を透過させ、前記小領域
を２次元走査するよう露光用光源の光の放出方向を変更
するとともに前記加熱部分を２次元走査して露光用光源
からの光を流動性素材の被露光面に所定パターンで照射
するようにしているので、高価な大出力の紫外線レーザ
を用いることなく、安価なランプを用いつつそのランプ
からの光を精度良く略ビーム化して露光作業を行なうこ
とができ、小型、低コストの光造形装置を提供すること
ができる。また、露光用光源により所謂点露光を行なう
ことで、照射ムラをきわめて少なくすることができると
ともに、その光放出方向の変更により光照射領域を走査
して小物からきわめて大物の３次元物体までサイズに拘
らず容易に造形できる。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、加熱走査手
段を、赤外線レーザと該レーザから出射されたレーザ光
を偏向走査する走査光学系とを有する構成したので、集
光性に優れ、制御の容易な赤外線レーザを用いて効率の
良い造形作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明に係る光造形装置の一実施
例の全体構成図である。

【図２】その露光用光源の光照射領域と加熱部走査との
関係を示す説明図である。

【図３】請求項２記載の発明に係る光造形装置の一実施
例を示すその露光用光源の光照射領域と加熱部走査との
関係を示す説明図である。

【図４】請求項３記載の発明に係る光造形装置の一実施
例を示すその露光用光源の光照射領域と加熱部走査との
関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１露光用ランプ（露光用光源）２反射鏡３レンズ４樹脂タンク５光硬化樹脂（流動性素材）５ａ液面（被露光面）６エレベータ７液晶光学素子７ａ加熱点（加熱された部分、加熱部分）８硬化層 10 加熱走査手段 11 赤外線レーザ 12 レンズ 13 走査光学系

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光硬化樹脂を含む流動性素材(５)の被露光
面(５ａ)のほぼ全域に向かって光を放出する露光用光源
(１)と、該光源(１)と流動性素材(５)の間に設けられ、所定条件
で加熱されることにより該加熱された部分(７ａ)で前記
露光用光源(１)からの光の一部が流動性素材 (５)の被
露光面(５ａ)に達するよう光を透過させる液晶光学素子
(７)と、液晶光学素子(７)を前記所定条件で局部的に加熱すると
ともに該加熱部分(７ａ)を２次元走査する加熱走査手段
(10)と、を備え、前記加熱部分(７ａ)の走査により前記露光用光源(１)か
らの光を前記流動性素材(１)の被露光面(５ａ)に選択的
に照射して流動性素材(５)の硬化層(８)を形成し、該硬
化層(８)を順次積層して３次元物体を造形することを特
徴とする光造形装置。
【請求項２】光硬化樹脂を含む流動性素材(５)の被露光
面(５ａ)と平行な所定直線方向(Ｙ)に延在し、被露光面
(５ａ)の一部の領域に向かって光を放出する露光用光源
と、該光源と流動性素材(５)の間に設けられ、所定条件で加
熱されることにより該加熱された部分(７ａ)で前記露光
用光源からの光の一部が流動性素材(５)の被露光面(５
ａ)に達するよう該光を透過させる液晶光学素子(７)
と、液晶光学素子(７)を前記所定条件で局部的に加熱すると
ともに該加熱部分(７ａ)を２次元走査する加熱走査手段
(10)と、前記流動性素材(５)と前記露光用光源および液晶光学素
子(７)とを、前記流動性素材(５)の被露光面(５ａ)に沿
い前記直線方向(Ｙ)に対して直交する方向(Ｘ)に相対移
動させる相対移動手段と、を備え、前記加熱部分(７ａ)の走査と前記相対移動とにより前記
露光用光源からの光を前記流動性素材(５)の被露光面
(５ａ)に選択的に照射して流動性素材(５)の硬化層(８)
を形成し、該硬化層(８)を順次積層して３次元物体を造
形することを特徴とする光造形装置。
【請求項３】光硬化樹脂を含む流動性素材(５)の被露光
面(５ａ)上の小領域に向かって光を放出するとともに、
前記小領域を２次元走査可能なように前記光放出方向を
可変とした露光用光源と、該光源と流動性素材(５)の間に設けられ、所定条件で選
択的に加熱されることにより該加熱された部分(７ａ)で
前記露光用光源からの光の一部が流動性素材(５)の被露
光面(５ａ)に達するよう該光を透過させる液晶光学素子
(７)と、液晶光学素子(７)を前記所定条件で局部的に加熱すると
ともに該加熱部分(７ａ)を２次元走査する加熱走査手段
(10)と、を備え、前記露光用光源の光放出方向の変更と前記加熱部分(７
ａ)の走査とにより前記露光用光源からの光を前記流動
性素材(５)の被露光面(５ａ)に選択的に照射して流動性
素材(５)の硬化層(８)を形成し、該硬化層(８)を順次積
層して３次元物体を造形することを特徴とする光造形装
置。
【請求項４】前記加熱走査手段(10)が、赤外線レーザ(1
1)と該レーザ(11)から出射されたレーザ光を偏向走査す
る走査光学系(13)とを有することを特徴とする請求項
１、２又は３記載の光造形装置。