JP3218769B2 - 光学的造形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば紫外線硬化性樹
脂などの光硬化性樹脂に光線を走査して照射することに
より所望の樹脂モデルを造形する光学的造形方法と光学
的造形装置に関する。特に、ある走査硬化層を生成する
にあたり、隣接する走査線上を硬化走査せずに所定数の
走査線を飛び越して間引き走査したのち、この間引き走
査された走査線の間を硬化走査する処理を順次繰り返
し、結果的に全面走査することにより、光硬化性樹脂の
収縮による変形を抑止するようにした光学的造形方法と
光学的造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、紫外線硬化性樹脂液を収容した
槽の表面に対して、紫外線レーザをＯＮ／ＯＦＦしなが
ら走査し、これにより硬化した走査硬化層を順次積み上
げることにより、所望の樹脂モデルを造形することが試
みられている。かかる樹脂モデルは、例えば製品のマス
ターモデルとして利用されることから、造形するにあた
っては造形精度、層間接着性、および造形効率などを高
める必要がある。

【０００３】従来の光学的造形方法は、紫外線レーザか
ら紫外線を発生させ、ガルバノミラーおよびシャッター
などを有する光学系によって紫外線レーザのＯＮ／ＯＦ
Ｆと光線の走査方向を制御しながら、紫外線硬化性樹脂
液を収容した槽の表面に対して照射する。槽内には紫外
線レーザを遮断するとともに昇降可能なエレベータが設
けられており、樹脂液表面とエレベータとの間に介在す
る樹脂液が紫外線レーザによって硬化するようになって
いる。

【０００４】そして、造形工程の第１段階においてはエ
レベータを上昇させておき、樹脂液表面とエレベータと
の間に介在する樹脂液を紫外線レーザによって硬化させ
て第１層目の走査硬化層を形成したのち、エレベータを
１層分だけ下降させて、第１層目と同様の手順で第２層
目の走査硬化層を第１層目の走査硬化層の上に形成す
る。以下同様にして、順次走査硬化層を積層（以下、堆
積ともいう）し、最終層目の走査硬化層の形成が終了す
るとエレベータを上昇させて、樹脂液からモデルを取り
出したのち、さらに最終的な硬化を行うために、図８に
示す如く、紫外線ランプ５０などを用いてモデルＷ全体
に対して紫外線を長時間照射する。

【０００５】以下、本明細書においては、上述したエレ
ベータの同一移動ピッチ内における平面を「等高断面」
と称するが、図９は、この一つの等高断面を示す平面図
であり、目的とするモデルＷに応じて、「５１」は樹脂
液を硬化させる領域（以下、スパンともいう）、「５
２」は樹脂液を硬化させない領域を示している。すなわ
ち、図８における横断面を観察した状態が図９である。

【０００６】また、図９および図１０に示すように、紫
外線レーザ発振器から発生する紫外線ビーム５３は、光
学系により図示する走査方向ＤＬに沿って走査され、こ
のとき、樹脂液を硬化させる領域５１では紫外線レーザ
がＯＮ（実際にはシャッターＡＯＭが開）、樹脂液を硬
化させない領域５２では紫外線レーザがＯＦＦ（実際に
はシャッターＡＯＭが閉）となる。一つの走査線Ｌの走
査が終了すると、光学系を制御して走査ピッチＰ分だけ
位相させ、再び走査方向ＤＬに沿って同様の走査が行わ
れる。

【０００７】なお、紫外線ビーム５３が樹脂液内に照射
されると、樹脂液によって光エネルギーが徐々に減少す
ることから、微視的には、図１０に示すように、先端鋭
利な照射領域（すなわち、走査硬化層）５４を形成する
ことになる。

【０００８】このようにして、等高断面の走査硬化層５
４が形成されるが、走査硬化層を順次積層するにあたっ
ては、上層の走査硬化層を形成する際に、紫外線ビーム
５３を下層にも照射されるような光線強度、すなわち、
その等高断面における硬化深さＤを積層厚Ｔ（図１８参
照）より大きく制御し、各層間の接着性を高めるように
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一つの等高
断面における走査硬化層を形成するにあたり、従来で
は、ある走査線上のスパンの光線走査を終了すると、次
にこの走査線に隣接する走査線上のスパンを走査してい
た。例えば、一つの等高断面における走査硬化層が図１
１（ａ）に示すような走査対象である場合には、図示す
るようなラスター走査を実施していた。

【００１０】しかしながら、光硬化性樹脂液は、紫外線
などの光が照射されてから徐々に硬化を開始し、硬化を
完了するまでにかなりの時間を必要とする。また、光硬
化性樹脂液は、図１０に示すように照射領域５４が先端
鋭利な状態であるため、硬化する際に走査方向ＤＬに収
縮する特性がある。

【００１１】そのため、例えば図１１（ｂ）に示す第１
の走査線に沿う照射領域５４ａが硬化する場合には、該
第１の走査線の収縮力以外にも、隣接する第２の走査線
に沿う照射領域５４ｂの収縮力、および第３の走査線に
沿う照射領域５４ｃの収縮力も作用することになり、結
局、第ｎの走査線の照射を行うと、第１の走査線には、
それまで照射されたｎ本の走査線の収縮力が多かれ少な
かれ合力として働くことになる。

【００１２】その結果、最初に走査した走査線と最後に
走査した走査線に沿う照射領域５４の収縮度が相違する
ことになり、特に最初に走査した走査線の照射領域が過
度に変形するという問題があった。かかる問題は、自由
液面上、すなわち、下層に造形済みの層が存在しない液
面上にモデルを造形する場合において、特に顕著に現わ
れることになった。

【００１３】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、走査線の走査方法を考慮す
ることにより、得られる樹脂モデルの硬化変形を防止す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的造形方法は、光硬化性樹脂液面上に
光線を走査し、硬化した走査硬化層を順次積み上げて立
体樹脂モデルを得る光学的造形方法であって、前記立体
樹脂モデルの立体造形情報に含まれる等高断面データと
走査ピッチから、当該等高断面データに対して走査ピッ
チの整数倍となる走査線との交点を演算し、スパンデー
タとしてスパンデータファイルに記憶するステップと、
前記スパンデータファイルに所定の手順でアクセスし、
別のスパンデータファイルにアクセスしたスパンデータ
を書き移すステップと、前記他のスパンデータファイル
を順次読み出して造形を実行するステップとを有し、前
記スパンデータを書き移すステップは、前記等高断面デ
ータと交差する仮想的な走査線の数を、等高断面内の実
際に走査を行う領域である副走査区間を分割するための
分割数で除して得られる走査線間隔を求める第１のステ
ップと、前記走査線間隔が実際の走査線間隔よりも大き
いか否かを判断する第２のステップと、前記第２のステ
ップで、前記走査線間隔が実際の走査線間隔よりも大き
いと判断した場合に、前記副走査区間の走査開始端から
走査終了端に向けて前記走査線間隔だけ離れた位置の走
査線を選択する第３のステップと、前記第３のステップ
で選択した走査線が前記副走査区間内に位置するか否か
を判断する第４のステップと、前記第４のステップで、
選択した走査線が前記副走査区間内に位置すると判断し
た場合に、当該走査線が既に選択されたものか否かを判
断する第５のステップと、前記第５のステップで、未選
択と判断した場合に、選択した走査線上のスパンデータ
を他のスパンデータファイルに書き移す第６のステップ
と、前記第６のステップの処理の後、または、前記第５
のステップで選択した走査線が既選択と判断した場合
に、選択した走査線の位置に前記走査線間隔を加算して
新たに選択する走査線の位置を決定し、前記第４のステ
ップを再び実行する第７のステップと、前記第２のステ
ップで前記走査線間隔が実際の走査線間隔よりも小さい
と判断した場合に、未選択の走査線上のスパンデータを
全て前記別のスパンデータファイルに書き移す第８のス
テップと、前記第４のステップにおいて、選択した走査
線が前記副走査区間内に位置しないと判断した場合に、
前記分割数を２倍し、前記第１のステップの処理を再び
行う第９のステップとを有する。

【００１５】好適には、本発明の光学的造形方法は、前
記光硬化性樹脂液面上に光線をラスター走査する。

【００１６】本発明の光学的造形装置は、光硬化性樹脂
液を入れた光硬化性樹脂液槽と、前記光硬化性樹脂液を
硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、該光線
を走査させる光走査手段と、前記光硬化性樹脂液の表面
に光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を昇降
させる昇降手段と、前記光走査手段と前記昇降手段とを
制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記立
体樹脂モデルの立体造形情報に含まれる等高断面データ
と走査ピッチから、当該等高断面データに対して走査ピ
ッチの整数倍となる走査線との交点を演算し、スパンデ
ータファイルとして記憶するメモリと、前記メモリに記
憶されたスパンデータファイルを所定の手順で前記メモ
リ上の別のスパンデータファイルに書き直す手段と、書
き直された別のスパンデータファイルのスパンデータを
前記メモリから順次読み出して造形を実行する手段と、
を有し、前記メモリのスパンデータを所定の手順で書き
直す手段は、前記等高断面データと交差する仮想的な走
査線の数を、等高断面内において実際に走査を行う領域
である副走査区間を分割するための分割数で除して得ら
れる走査線間隔を求める第１の手段と、前記走査線間隔
が実際の走査線間隔よりも大きいか否かを判断する第２
の手段と、前記第２の手段が、前記走査線間隔が実際の
走査線間隔よりも大きいと判断された場合に、前記副走
査区間の走査開始端から走査終了端に向けて前記走査線
間隔だけ離れた位置の走査線を選択する第３の手段と、
前記第３の手段が選択した走査線が前記副走査区間内に
位置するか否かを判断する第４の手段と、前記第４の手
段が、選択した走査線が前記副走査区間内に位置すると
判断した場合に、当該走査線が既に選択されたものか否
かを判断する第５の手段と、前記第５の手段が、未選択
と判断した場合に、選択した走査線上のスパンデータを
読み込み、前記メモリ上の別のスパンデータファイルに
記憶する第６の手段と、前記第６の手段による処理の
後、または、前記第５の手段が選択した走査線が既選択
と判断した場合に、選択した走査線の位置に前記走査線
間隔を加算して新たに選択する走査線の位置を決定し、
前記第４の手段による処理を再び実行させる第７の手段
と、前記第２の手段が、前記走査線間隔が実際の走査線
間隔よりも小さいと判断した場合に、未選択の走査線上
のスパンデータを全て前記別のスパンデータファイルに
書き移す第８の手段と、前記第４の手段が、選択した走
査線が前記副走査区間内に位置しないと判断した場合
に、前記分割数を２倍し、前記第１の手段による処理を
再び実行させる第９の手段とを有する。

【００１７】

【作用】本発明では、ある一つの等高断面において光線
を走査して光硬化性樹脂を硬化させるにあたり、従来の
ように隣接する走査線上を走査するのではなく、所定数
の走査線を飛び越して、いわゆる間引き走査したのち、
この間引き走査された走査線の間を走査し、このような
手順で順次走査してゆくことにより、結果的に走査効果
層の全面を走査する。

【００１８】従来のように隣接する走査線上を走査する
のではなく、所定数の走査線を飛び越して、いわゆる間
引き走査を実施する。ついで、この間引き走査された走
査線の間を走査し、このような手順で順次走査してゆく
ことにより、結果的に走査効果層の全面を走査する。こ
れにより、一つの走査硬化層が硬化する際、これに隣接
する領域が未硬化の領域となっているため、自己の収縮
力以外の外力を受けることがなくなる。さらに、間引き
走査するのに、具体的には、第１〜第９のステップによ
り、走査する順序を最大限分散させているため、等高断
面全体においても硬化度の分布の偏りの発生が抑制され
る。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず最初に、図１を参照しながら本発明の一実
施例に係る光学的造形装置の構成について説明する。図
１は本発明の光学的造形装置の基本構成を示すブロック
図である。

【００２３】本実施例の光学的造形装置は、光硬化性樹
脂液槽２を有しており、この槽内に収容される光硬化性
樹脂液１は光を照射することにより付加重合を生じて硬
化する材料である。例えば、スチレン、メタクリル酸メ
チル、酢酸ビニルなどのビニル単量体は、光照射によっ
て、光重合の開始剤が存在しなくとも、あるいは紫外線
を吸収する増感剤や色素の存在下で、重合を起す。

【００２４】ただし、本発明で用いられる光硬化性樹脂
液１の種類は特に限定されず、未硬化では液体状であっ
て硬化することにより固化する樹脂であればよい。ま
た、照射する光ＬＢについても特に限定されず、紫外線
の他にも、用いられる光硬化性樹脂１に応じた光を選択
すればよい。

【００２５】光硬化性樹脂液槽２内には、光線を遮断す
るとともに硬化させた樹脂を載置する台座を有するエレ
ベータ４ａが設けられており、このエレベータ４ａは、
昇降器４ｂにより光硬化性樹脂液槽２内を昇降可能とな
っている。昇降器４ｂは、機械的にエレベータ４ａを昇
降させる機能と、この昇降動作の制御を司る制御機能と
を備えている。昇降器４ｂに対する指令信号は、制御手
段５の一般制御部５ａから与えられるが、光走査手段３
への、あるいは光走査手段３からの情報に基づいて、一
般制御部５ａは昇降器４ｂに指令信号を出力する。

【００２６】例えば、一つの等高断面における走査が終
了したことを光走査手段３から検知すると、次の等高断
面の走査に移行するために、一般制御部５ａから昇降器
４ｂに対して指令信号を出力し、これにより昇降器４ｂ
はエレベータ４ａを所定のピッチ（すなわち、このピッ
チがその等高断面における積層厚Ｔとなる）だけ下降さ
せる。

【００２７】一方、本実施例に係る光走査手段３は、紫
外線レーザなどの光線を発生させるレーザ発振器３ａ
と、このレーザ発振器３ａで発生した光線を光硬化性樹
脂液の表面に対し所定の軌跡にしたがって走査させるた
めの光学系３ｂと、この光学系３ｂを制御するための光
学系コントローラ３ｃから構成されている。光学系３ｂ
には、例えば光線を通過／遮断するためのシャッター器
（ＡＯＭ）や光線の方向を変動させるための電圧印加器
およびガルバノミラーなどが設けられており、光線のＯ
Ｎ／ＯＦＦ、光線強度の変更、光路の変更、光線の走査
速度の制御などを行う機能を有している。そして、この
光学系３ｂに対して、光学系コントローラ３ｃからは予
め教示された軌跡に応じた光走査条件に関する指令信号
が出力される。

【００２８】なお、本発明における光走査手段３の動作
は、基本的には一般制御部５ａに予め入力された基本軌
跡データに基づくが、後述する立体造形情報記憶部５
ｂ、走査硬化層情報抽出部５ｃ、走査線情報記憶部５ｄ
を介して光学系コントローラ３ｃに指令信号が出力さ
れ、細部の光走査条件が変更される。

【００２９】本実施例に係る制御手段５は、目的とする
樹脂モデルに応じて、予め入力されたデータに基づい
て、昇降手段４と光走査手段３とを相互に関連付けなが
ら制御する一般制御部５ａを有している。また、一般制
御部５ａ以外に、立体造形情報記憶部５ｂ、走査硬化層
情報抽出部５ｃ、走査線情報記憶部５ｄが設けられてい
る。

【００３０】なお、本実施例では、昇降器４ｂ、光学系
コントローラ３ｃ、および制御手段５などの情報処理装
置は、それぞれ別体に構成した具体例として図１に表わ
しているが、これは、それぞれの機能を容易に理解する
ために記載したものであって、上述した各機能を備えて
いる限り、これらを任意の組み合せで組み合わせて情報
処理装置を構成してもよいことは勿論である。

【００３１】次に、本発明に係る立体造形情報記憶部５
ｂ、走査硬化層情報抽出部５ｃ、走査線情報記憶部５ｄ
における各処理手順について説明するが、この処理手順
の基本的考え方の理解を容易にするために、図２に示す
ように、ある一つの等高断面内においてラスター走査を
実施する具体例を挙げて本発明を説明する。

【００３２】まず、立体造形情報記憶部５ｂは、造形す
べきモデルＷの立体形状に関する情報が格納されたメモ
リであり、モデルＷの立体形状に関する全ての情報ある
いは、少なくとも造形領域が輪郭線で囲まれる全ての等
高断面の立体形状に関する情報が記憶されている。

【００３３】また、造形すべきモデルの立体造形情報を
記憶させるにあたり、本発明では「スパン」なる概念を
導入している。本発明にいう「スパン」とは、等高断面
内における多角形と光線の走査線との交わりをいい、こ
のスパン領域に光線を照射する。

【００３４】このスパンデータは、Ｙ_i を水平走査（Ｘ
方向）時の同一走査線におけるｙ値と垂直走査（Ｙ方
向）時の同一走査線におけるｘ値、Ｘ_i:j を水平走査時
の走査線と多角形との交点のｘ値と垂直走査時の走査線
と多角形との交点のｙ値としたときに、 Ｙ_i Ｘ_i:0 Ｘ_i:1 Ｘ_i:2 …… Ｘ_i:n Ｄ Ｙ_i+1 Ｘ_i+1:0
…… Ｄ なる情報フォーマットで表わすことができる。

【００３５】走査硬化層情報抽出部５ｃでは、立体造形
情報記憶部５ｂに記憶されている立体情報のうち、ある
一つの等高断面における造形領域である走査硬化層に関
する情報のみを抽出する。つまり、一般制御部５ａで
は、一つの等高断面における硬化領域と非硬化領域とを
識別して、これにより光学系における光のＯＮ／ＯＦＦ
を制御するが、走査硬化層情報抽出部５ｃでは、硬化領
域に関する情報のみを選択して読み出し、これを以下の
造形方法の基礎情報とする。

【００３６】走査線情報記憶部５ｄは、上述した走査硬
化層情報抽出部５ｃより得られる走査硬化層情報に対し
て、一連の番号、例えば連続数字や連続文字などを対応
させて記憶するメモリである。特に、一つの等高断面の
走査を実施する場合には、この走査線情報記憶部５ｄに
記憶された走査線情報に基づいて行なわれ、一の走査線
情報に基づいた走査が終了すると、次の走査は、事前に
読み取られた走査線情報に付された番号に対して連続し
ない番号の走査線情報を抽出し、この走査線情報に基づ
いて走査が実施される。

【００３７】次に作用を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）
は本発明の光学的造形方法を示す平面図であり、図２
（ｄ）に示すようなある一つの等高断面における造形領
域５１を硬化させる場合、まず第１の走査を行って走査
硬化層５４ａを形成し、次に直前に走査した走査硬化層
５４ａに隣接しない走査線を選択して第２の走査を行
い、走査硬化層５４ｂを形成する。

【００３８】このようにすると図２（ｂ）に示す状態に
なるが、さらに第３の走査を行って走査硬化層５４ｃを
形成する際には、図２（ｃ）に示すように、第１の走査
および第２の走査により硬化中の走査硬化層５４ａ，５
４ｂに隣接しない走査線を選択する。

【００３９】このような手順で順次走査を繰り返し、未
硬化であって隣接しない走査線を選択して走査を行い、
結果として全走査線を走査する。

【００４０】かかる本発明の造形方法によれば、順次走
査されて硬化してゆく走査硬化層の両側は未硬化の樹脂
液であるため、硬化時に生じる収縮は、その走査硬化層
のみによって決定される。したがって、従来のように走
査硬化層の、既に走査されて硬化しつつある他の部分の
収縮による影響を受けることがなく、均一な収縮挙動と
なる。

【００４１】また、このような走査を実行してゆくと、
最終的には図２（ｄ）に示すように、隣接しない走査線
を選択することができなくなるが、このときには既に隣
接する走査線の走査硬化層が硬化を終了しており、その
結果、この硬化した走査硬化層の剛性によって最終の走
査によって硬化する走査硬化層の収縮が抑制されること
になって、該等高断面における硬化変形を防止すること
ができる。

【００４２】上述した、いわゆる間引き走査を行う手法
として、具体的には、図１に示す光学的造形装置の制御
手段５において以下の手順で処理が行われる。図３は本
発明に係る制御手段５における処理手順を示すフローチ
ャート、図４および図５は図３に示すステップ４のサブ
ルーチンを示すフローチャートである。また、図６は本
発明の一実施例に係る分割数、走査ピッチ、デルタの関
係を説明する平面図、図７は同実施例に係る光学的造形
装置の分解能と走査ピッチ、走査線、スパンの関係を示
す平面図である。

【００４３】まず、モデルの立体造形情報を記憶した立
体造形情報記憶部５ｂから、等高断面データと、造形に
関するパラメータ（例えば、走査ピッチなど）を走査硬
化層情報抽出部５ｃに読み込む（ステップ１，２）。つ
いで、読み込まれた等高断面データと走査ピッチのデー
タから、等高断面データに対して、走査ピッチの整数倍
となる走査線との交点を演算し、走査線情報記憶部５ｄ
に格納する（ステップ３）。

【００４４】次に、この走査線情報記憶部５ｄに格納さ
れた情報を図４および図５に示す手順で書き直す（ステ
ップ４）。まず、初期化を実施したのち（ステップ４
ａ）、等高断面と交差する仮想的な走査線の数noofscan
lineを求める（ステップ４ｂ）。ちなみに、この走査線
の数noofscanlineは仮想的なものであってスパンの総数
ではなく、スパンの総数は後述する実際に設定される走
査ピッチによる。

【００４５】副走査区間を分割する初期値として、例え
ば denominator＝２を設定し（ステップ４ｃ）、実際に
走査を行う走査線の間隔を求める（ステップ４ｄ）。

【００４６】次に、現在の副走査区間の分割数 denomin
atorに対応する走査線の間隔deltaを、 delta＝noofscanline／ denominator に基づいて演算し（ステップ４ｅ）、これにより求めら
れた走査線の間隔deltaが走査ピッチより大きいときは
（ステップ４ｆ）、副走査区間の下端（走査を開始する
側）から走査線の間隔deltaだけ離れた走査線上のスパ
ンを現在の走査線とする（ステップ４ｇ）。

【００４７】そして、現在の走査線が副走査区間の上端
（走査を終了する側）でなければ（ステップ４ｈ）、現
在の走査線に対する情報を読み込み（ステップ４ｉ）、
該現在の走査線上にスパンが存在するかどうかを判断す
る（ステップ４ｊ）。ファイルポジションが「正」であ
る場合には、その走査線上の実際のスパンデータを読み
込んで記憶する（ステップ４ｋ）。同時に、現在の走査
線に対するファイルポジションを「負」に書き換えてス
パンデータの移動が終了したことを示すようにする（ス
テップ４ｌ）。

【００４８】次に処理を行う走査線を現在の走査線に走
査線間隔deltaを加算した値とし（ステップ４ｍ）、現
在の走査線が副走査区間の上端に達するまで、ステップ
４ｉ〜ステップ４ｌの処理を繰り返す。

【００４９】現在の走査線が、副走査区間の上端まで達
すると（ステップ４ｈ）、副走査区間の分割数 denomin
atorを２倍にしたのち（ステップ４ｎ）、ステップ４ｅ
〜ステップ４ｍの処理を繰り返す。

【００５０】このような手順で処理を行ったデータを走
査線情報記憶部５ｄに書き直したのち、図３に示すよう
に、等高断面の造形領域を塗りつぶすための造形情報を
光学系コントローラ３ｃに出力する（ステップ５）。そ
して、走査線情報記憶部５ｄに書き直されたスパンデー
タを順番に読みだして、光学系コントローラ３ｃに出力
し、レーザ発振器３ａおよび光学系３ｂを用いて造形を
実行する（ステップ６）。図６は、このような手順で走
査を行った場合の走査順序を示す平面図であり、副走査
区間の分割数 denominator（＝２，４，８，…）が小さ
い方が最初に走査される走査硬化層である。

【００５１】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、これら
の発明を限定するために記載されたものではない。した
がって、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の
技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣
旨である。例えば、隣接しない走査線を選択する手法
は、図３〜図７に示す実施例にのみ限定されることな
く、他の手法で行うこともできる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、光線を
走査して光硬化性樹脂を硬化させるにあたり、等高断面
層の造形領域の硬化では隣接しない走査線を順次走査し
て硬化させたのち、未硬化であって隣接しない走査線を
順次走査して硬化させ、結果として全走査線を走査する
ように構成しているので、一つの走査硬化層が硬化して
収縮する際に外部からの力を受けることがない。その結
果、一つの等高断面における収縮率が均一となり、造形
すべきモデルの変形が抑止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的造形装置の基本構成を示すブロ
ック図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光学的造形方法を示
す平面図である。

【図３】本発明に係る制御手段における処理手順を示す
フローチャートである。

【図４】図３に示すステップ４のサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図５】図３に示すステップ４のサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図６】本発明の一実施例に係る分割数、走査ピッチ、
デルタの関係を説明する平面図である。

【図７】同実施例に係る光学的造形装置の分解能と走査
ピッチ、走査線、スパンの関係を示す平面図である。

【図８】従来の光学的造形方法であって、走査硬化層を
積層したのち最終の硬化を行う工程を示す側面図であ
る。

【図９】従来の光学的造形方法であって、一つの等高断
面における硬化領域と非硬化領域、および光線の走査方
向を示す平面図である。

【図１０】同じく従来の光学的造形方法であって、一つ
の等高断面における光線の走査方向および硬化深さを示
す斜視図である。

【図１１】同じく従来の光学的造形方法であって、各走
査線の硬化状況を説明する平面図である。

【符号の説明】

１…光硬化性樹脂液 ２…光硬化性樹脂液槽 ３…光走査手段 ３ａ…レーザ発振器 ３ｂ…光学系 ３ｃ…光学系コントローラ ４…昇降手段 ４ａ…エレベータ ４ｂ…昇降器 ５…制御手段 ５ａ…立体造形情報記憶部 ５ｂ…走査硬化層情報抽出部 ５ｃ…一般制御部 ５ｄ…走査線情報記憶部 ５４…走査硬化層 ＬＢ…光線 Ｔ…積層厚 Ｄ…硬化深さ Ｐ…走査ピッチ Ｌ…走査線

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光硬化性樹脂液面上に光線を走査し、硬化
   した走査硬化層を順次積み上げて立体樹脂モデルを得る
   光学的造形方法であって、 前記立体樹脂モデルの立体造形情報に含まれる等高断面
   データと走査ピッチから、当該等高断面データに対して
   走査ピッチの整数倍となる走査線との交点を演算し、ス
   パンデータとしてスパンデータファイルに記憶するステ
   ップと、 前記スパンデータファイルに所定の手順でアクセスし、
   別のスパンデータファイルにアクセスしたスパンデータ
   を書き移すステップと、 前記他のスパンデータファイルを順次読み出して造形を
   実行するステップとを有し、 前記スパンデータを書き移すステップは、 前記等高断面データと交差する仮想的な走査線の数を、
   等高断面内の実際に走査を行う領域である副走査区間を
   分割するための分割数で除して得られる走査線間隔を求
   める第１のステップと、 前記走査線間隔が実際の走査線間隔よりも大きいか否か
   を判断する第２のステップと、 前記第２のステップで、前記走査線間隔が実際の走査線
   間隔よりも大きいと判断した場合に、前記副走査区間の
   走査開始端から走査終了端に向けて前記走査線間隔だけ
   離れた位置の走査線を選択する第３のステップと、 前記第３のステップで選択した走査線が前記副走査区間
   内に位置するか否かを判断する第４のステップと、 前記第４のステップで、選択した走査線が前記副走査区
   間内に位置すると判断した場合に、当該走査線が既に選
   択されたものか否かを判断する第５のステップと、 前記第５のステップで、未選択と判断した場合に、選択
   した走査線上のスパンデータを他のスパンデータファイ
   ルに書き移す第６のステップと、 前記第６のステップの処理の後、または、前記第５のス
   テップで選択した走査線が既選択と判断した場合に、選
   択した走査線の位置に前記走査線間隔を加算して新たに
   選択する走査線の位置を決定し、前記第４のステップを
   再び実行する第７のステップと、 前記第２のステップで前記走査線間隔が実際の走査線間
   隔よりも小さいと判断した場合に、未選択の走査線上の
   スパンデータを全て前記別のスパンデータファイルに書
   き移す第８のステップと、 前記第４のステップにおいて、選択した走査線が前記副
   走査区間内に位置しないと判断した場合に、前記分割数
   を２倍し、前記第１のステップの処理を再び行う第９の
   ステップとを有する光学的造形方法。
2. 【請求項２】前記光硬化性樹脂液面上に光線をラスター
   走査する請求項１に記載の光学的造形方法。
3. 【請求項３】光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂液槽
   と、 前記光硬化性樹脂液を硬化させるのに適当な波長を含む
   光線を発生し、該光線を走査させる光走査手段と、 前記光硬化性樹脂液の表面に光線が照射されたことによ
   り生成する硬化樹脂を昇降させる昇降手段と、前記光走
   査手段と前記昇降手段とを制御する制御手段と、を備
   え、 前記制御手段は、立体樹脂モデルの立体造形情報に含ま
   れる等高断面データと走査ピッチから、当該等高断面デ
   ータに対して走査ピッチの整数倍となる走査線との交点
   を演算し、スパンデータファイルとして記憶するメモリ
   と、 前記メモリに記憶されたスパンデータファイルを所定の
   手順で前記メモリ上の別のスパンデータファイルに書き
   直す手段と、 書き直された別のスパンデータファイルのスパンデータ
   を前記メモリから順次読み出して造形を実行する手段
   と、を有し、 前記メモリのスパンデータを所定の手順で書き直す手段
   は、 前記等高断面データと交差する仮想的な走査線の数を、
   等高断面内において実際に走査を行う領域である副走査
   区間を分割するための分割数で除して得られる走査線間
   隔を求める第１の手段と、 前記走査線間隔が実際の走査線間隔よりも大きいか否か
   を判断する第２の手段と、 前記第２の手段が、前記走査線間隔が実際の走査線間隔
   よりも大きいと判断された場合に、前記副走査区間の走
   査開始端から走査終了端に向けて前記走査線間隔だけ離
   れた位置の走査線を選択する第３の手段と、 前記第３の手段が選択した走査線が前記副走査区間内に
   位置するか否かを判断する第４の手段と、 前記第４の手段が、選択した走査線が前記副走査区間内
   に位置すると判断した場合に、当該走査線が既に選択さ
   れたものか否かを判断する第５の手段と、 前記第５の手段が、未選択と判断した場合に、選択した
   走査線上のスパンデータを読み込み、前記メモリ上の別
   のスパンデータファイルに記憶する第６の手段と、 前記第６の手段による処理の後、または、前記第５の手
   段が選択した走査線が既選択と判断した場合に、選択し
   た走査線の位置に前記走査線間隔を加算して新たに選択
   する走査線の位置を決定し、前記第４の手段による処理
   を再び実行させる第７の手段と、 前記第２の手段が、前記走査線間隔が実際の走査線間隔
   よりも小さいと判断した場合に、未選択の走査線上のス
   パンデータを全て前記別のスパンデータファイルに書き
   移す第８の手段と、 前記第４の手段が、選択した走査線が前記副走査区間内
   に位置しないと判断した場合に、前記分割数を２倍し、
   前記第１の手段による処理を再び実行させる第９の手段
   とを有する光学的造形装置。