JP4519275B2 - An optical shaping apparatus and optical shaping method - Google Patents

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、マスクを作成し、マスクパターンに従って光硬化性樹脂を面露光して、光造形を行う光造形装置および光造形方法に関する。 The present invention creates a mask, the photocuring resin and the surface exposed in accordance with the mask pattern, an optical shaping apparatus and optical shaping method for performing optical shaping.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
一般に、光造形に関するデータを出力する三次元CAD等の制御手段を備え、この制御手段からのデータに従って、光硬化性樹脂を半導体レーザ等のレーザ光で露光して、光造形を行う光造形装置が知られている。 In general, a control means such as a three-dimensional CAD for outputting data relating to stereolithography, according to the data from the control means, by exposing the photocurable resin in the laser light of the semiconductor laser or the like, the optical shaping apparatus for performing optical shaping It has been known.
【0003】 [0003]
この種のものは、一層分の樹脂の露光及び硬化に要する時間が長くなるため、近年、高速造形を目的としてマスクを作成し、このマスクパターンに従ってUVランプにより光硬化性樹脂を面露光するものが提案されている。 This kind of thing, because the longer the time required for further minute resin exposure and curing, in recent years, which creates a mask for the purpose of high-speed molding, and surface exposure of the photocurable resin by UV lamp in accordance with the mask pattern There has been proposed.
【0004】 [0004]
この面露光装置は、光透過性部材に静電トナーを用いてマスクを形成し、これを未硬化樹脂層の上に重ねて、マスク越しに紫外光を照射して光硬化性樹脂を一度に面露光するものである。 The surface exposure apparatus, using an electrostatic toner to the light transmitting member to form a mask, overlapping it on top of the uncured resin layer is irradiated with ultraviolet light through the mask at a time photocurable resin it is intended to surface exposure.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、従来の構成では、マスクを未硬化樹脂層の上に重ねて、マスク越しに紫外光を照射するので、その光は平行光としなければならない。 However, in the conventional configuration, overlying the mask the uncured resin layer, since irradiating ultraviolet light through the mask, the light is to be taken as parallel light.
【0006】 [0006]
この平行光をつくりだすため、従来、グリッドの使用が提案されているが、このグリッドを使用した場合、光量が10%程度ダウンするため、硬化時間が10倍程度に長くなるという問題がある。 For creating a parallel light, conventionally, the use of the grid is proposed, when using this grid, since the light amount is down about 10%, the curing time is a problem that a long about 10 times.
【0007】 [0007]
また、光源の出力を大きくすれば、硬化時間を短くできるが、この場合、使用電力が増し、ランニングコストが増すという問題がある。 Further, by increasing the output of the light source, it can be shortened curing time, in this case, there is a problem that increases the electric power used, running cost is increased.
【0008】 [0008]
この光源には、水銀ランプ、メタルハライドランプ、或いは紫外線蛍光灯等が一般的に使用されるが、この光源を用いた場合、光源は常時点灯し、シャッターを用いて露光、遮光制御することが行われる。 The light source, a mercury lamp, a metal halide lamp, or ultraviolet radiation such as fluorescent lamps are generally used, the use of this light source, the light source is constantly turned, exposure, be controlled shading lines with shutters divide.
【0009】 [0009]
しかしながら、上記光源の発熱量は大きく、本装置の周囲温度を著しく上昇させるため、冷却装置が必要になると共に、特にこの熱により上記シャッターが変形して、その動作不良が発生する等の問題がある。 However, the heating value of the light source is large, in order to significantly increase the ambient temperature of the device, the cooling device is required, especially the shutter is deformed by the heat, problems such as the malfunction occurs is there.
【0010】 [0010]
さらに、従来の構成では、光硬化性樹脂を一括面露光する場合、この光硬化性樹脂の硬化収縮による歪みが発生し、レーザ光でいわば線状露光するものに比べて、造形精度が低下するという問題がある。 Furthermore, in the conventional configuration, if the bulk surface exposing the photocurable resin, the distortion is generated due to curing shrinkage of the photocurable resin, as compared to those that were, line exposure by a laser beam, shaping accuracy decreases there is a problem in that.
【0011】 [0011]
そこで、本発明の目的は、従来技術が有する課題を解消し、グリッド等を使用することなく、簡単な構成で面露光を行うことができ、光源の発熱量を抑制することができ、しかも造形精度が低下することのない光造形装置および光造形方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problem of the prior art has, without using a grid or the like, can be performed surface exposure with a simple configuration, it is possible to suppress the heat generation amount of the light source, moreover shaped accuracy is to provide an optical shaping apparatus and optical shaping method that does not decrease.
【0012】 [0012]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
請求項1記載の発明は、造形に関する1層分のデータに従って面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作を繰り返すことにより光造形する光造形装置において、 露光用光源、レンズ、フレネルレンズ、作成した上記マスク、プロジェクションレンズおよび上記未硬化樹脂層の順に配置し、前記レンズで前記露光用光源の光を前記マスクの全域に広げる光学系を形成し、この光学系を用いてマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を露光し、上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 各マスクパターンを前記マスクに作成するごとに前記露光用光源の光を照射し、複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層分のデータに従う面露光を実行することを特徴とす First aspect of the present invention to create a mask that is subjected to surface-wise exposed one layer of data relating to shaping, the uncured resin layer of the photocurable resin to a surface exposed to the mask over, the surface exposure operation in the optical shaping apparatus for optical molding by repeating an exposure light source, a lens, a Fresnel lens, the mask was created, arranged in the order of the projection lens and the uncured resin layer, said mask light of the exposure light source in the lens the optical system is formed to spread over the entire exposes the uncured resin layer of the photocurable resin through the mask by using the optical system, the mask includes a plurality of mask patterns, create each mask pattern on the mask the light of the exposure light source was irradiated each time, it is characterized by a plurality of times to perform the surface exposure according to the data of one layer described above using a plurality of mask patterns .
【0020】 [0020]
請求項記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、上記マスクが液晶素子で構成され、この液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパターンを順次作成することを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, there is provided a connector described in claim 1, said mask is a liquid crystal element, by controlling the liquid crystal element, characterized by sequentially creating a plurality of mask patterns.
【0021】 [0021]
請求項記載の発明は、請求項1または2に記載のものにおいて、上記露光用光源がストロボであることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, there is provided a connector described in claim 1 or 2, characterized in that said exposure light source is strobe.
【0023】 [0023]
請求項記載の発明は、光造形に関する1層分のデータに従って面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作を繰り返すことにより光造形する光造形方法であって、 露光用光源、レンズ、フレネルレンズ、作成した上記マスク、プロジェクションレンズおよび上記未硬化樹脂層の順に配置し、前記レンズで前記露光用光源の光を前記マスクの全域に広げ、前記マスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を投影露光させる光学系を形成し、上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 各マスクパターンを前記マスクに作成するごとに前記露光用光源の光を照射し、複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層分のデータに従う面露光を実行することを特徴とする。 Fourth aspect of the present invention, to create a mask that is subjected to surface exposure according to the data of one layer of an optical shaping, the uncured resin layer of the photocurable resin to a surface exposed to the mask over, the surface exposure operation an optical shaping method for an optical shaping by repeating, exposure light source, a lens, a Fresnel lens, the mask was created, arranged in the order of the projection lens and the uncured resin layer, the light of the exposure light source in the lens the spread over the entire area of the mask, the uncured resin layer of the photocurable resin to form an optical system for projection exposure on the mask over, the mask includes a plurality of mask patterns, to create each mask pattern on the mask the light of the exposure light source was irradiated on each, a plurality of times and to execute the surface exposure according to the data of one layer described above using a plurality of mask patterns.
【0024】 [0024]
請求項記載の発明は、請求項記載のものにおいて、上記マスクが液晶素子で構成され、この液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパターンを順次作成することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the invention, in what according to claim 3, wherein said mask is a liquid crystal element, by controlling the liquid crystal element, characterized by sequentially creating a plurality of mask patterns.
【0025】 [0025]
請求項記載の発明は、請求項4または5に記載のものにおいて、上記露光用光源がストロボであることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the invention, there is provided a connector described in claim 4 or 5, characterized in that said exposure light source is strobe.
【0026】 [0026]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【0027】 [0027]
図1において、1は光造形装置を示している。 In Figure 1, 1 denotes an optical shaping apparatus. この光造形装置1は装置の下段に配置された造形ステージAと、装置の上段に配置されたマスク作成ステージBと、造形ステージAの図中左方に配置された光硬化性樹脂の供給ステージCとを備えて構成されている。 And the optical modeling apparatus 1 includes the modeling stage A arranged in the lower stage of the apparatus, the mask preparation stage B disposed in the upper unit, the modeling stage drawing left on the supply stage arranged photocurable resin A It is constituted by a C.
【0028】 [0028]
この光造形装置1は、三次元CAD等からなる制御手段(図示せず)を備えている。 The optical modeling apparatus 1 is provided with a control means comprising a three-dimensional CAD or the like (not shown). 装置上段のマスク作成ステージBでは、この制御手段からの光造形に関する1層分のデータに従って、光透過性部材(ガラス)にマスクを作成する。 In the device the upper mask preparation stage B, in accordance with one layer of the data for the stereolithography from the control means, to create a mask on the light transmissive member (glass). また、供給ステージCでは、樹脂供給用のユニットDを備え、このユニットDは造形ステージAに移動して、そこに位置する造形物上に1層分の光硬化性樹脂を塗布し、そこに未硬化樹脂層を形成する。 Further, the supply stage C, provided with a unit D for resin supply, the unit D is moved in the modeling stage A, the one layer of the photocurable resin onto the molded product located therein is coated, there to form an uncured resin layer.
【0029】 [0029]
この造形ステージAとマスク作成ステージB(後述する露光ステージF)との間は所定距離離れており、後述するプロジェクタの光学系を用いてマスク越しに装置下段の未硬化樹脂層を面露光して、光造形が行われる。 Between the modeling stage A and mask preparation stage B (described later exposure stage F) are separated by a predetermined distance, and surface exposure of the uncured resin layer of the device lower part through the mask using an optical system of a projector to be described later , optical modeling is carried out.
【0030】 [0030]
上記の造形ステージAは、図2に示すように、造形テーブル3を備えている。 Modeling stage A described above, as shown in FIG. 2, and a molding table 3. この造形テーブル3は、略X字状の2つの伸縮リンク4を重ねて基礎5上に連結され、この伸縮リンク4にはサーボモータ6の出力軸が連結されている。 The molding table 3 is connected on the basis 5 overlapping the two telescopic link 4 of a substantially X-shaped, the output shaft of the servo motor 6 is connected to the telescopic link 4. そして、サーボモータ6の駆動によって伸縮リンク4を収縮させて、造形テーブル3を一層分毎に降下・制御自在に構成されている。 Then, the telescopic link 4 is contracted by the drive of the servo motor 6 is lowered and controlled freely configured more per minute molding table 3.
【0031】 [0031]
上記の造形テーブル3の上面には、ステンレス板が貼られ、後述する一層目の未硬化樹脂層はこの上面に直接塗布される。 The upper surface of the molding table 3 above, stainless steel plate is attached, the uncured resin layer of the first layer will be described later is applied directly to the top surface.
【0032】 [0032]
この造形テーブル3上には造形物が光造形される。 On the molding table 3 is modeled object is stereolithography. この光造形の手順として、まず、供給ステージCに位置するユニットDを駆動して、造形テーブル3(或いは造形物)の上に一層分の未硬化樹脂層が形成される。 This as the procedure of stereolithography, first, by driving the unit D located supply stage C, molding table 3 (or shaped article) one layer of the uncured resin layer on are formed.
【0033】 [0033]
このユニットDは、タイミングベルト7に連結されている。 The unit D is connected to a timing belt 7. このタイミングベルト7は一対のスプロケット8,9間に掛け渡されており、一方のスプロケット9には、ほかのタイミングベルト10が掛けられ、このタイミングベルト10は駆動モータ11のスプロケット12に掛け渡されている。 The timing belt 7 are stretched between a pair of sprockets 8 and 9, the one of the sprocket 9, in addition to the timing belt 10 is hung, the timing belt 10 is passed over the sprocket 12 of the drive motor 11 ing.
【0034】 [0034]
従って、駆動モータ11を正逆回転させることにより、ユニットDが、タイミングベルト7に沿って図中を左右に移送される。 Therefore, by the driving motor 11 is rotated normally and reversely, unit D is transported to in the figure to the left and right along the timing belt 7.
【0035】 [0035]
ユニットDには、光硬化性樹脂を貯留して、層形成時に樹脂を供給するための樹脂供給ディッパ14、塗布した樹脂の液面を平坦にならすためのコーティングブレード15、及び光透過性を有するポリエステル・フィルム17を樹脂層から剥がしたり、樹脂層に張り付けたりするための剥がし・張付ローラ16が設けられている。 The unit D, have to store the photocurable resin, the resin supply dipper 14 for supplying resin upon the layer formation, a coating blade 15, and optical transparency for leveling flat liquid surface of the applied resin or peeled polyester film 17 from the resin layer, peeled-pinning roller 16 to or affixed to the resin layer is provided. 上記のポリエステル・フィルム17は、造形テーブル3を挟んでその一端3aから他端3bに向けて張設されている。 The above polyester film 17 is stretched toward the one end 3a to the other end 3b across the molding table 3. 造形テーブル3の一端3aの外側にはトルクリミッタ付きのローラ19が設置され、フィルム17の一端17aは、このローラ19に巻回されている。 The outer end 3a of the molding table 3 is installed roller 19 with the torque limiter, one end 17a of the film 17 is wound the roller 19 wound. このフィルム17の他端17bは、ローラ21、剥がし張付ローラ16、さらにローラ22を経た後、フィルム張替モータ23のローラ23aに巻回されている。 The other end 17b of the film 17, roller 21, peeling Chozuke roller 16, after further through the roller 22, is wound around the roller 23a of the film Chokawa motor 23. 24はテンションローラであり、このテンションローラ24は、エアーシリンダ25のロッドに連結され、フィルム17にテンションを掛ける方向に付勢されている。 24 is a tension roller, the tension roller 24 is connected to a rod of the air cylinder 25, it is urged in a direction to apply tension to the film 17.
【0036】 [0036]
つぎに、ユニットDの動作を説明する。 Next, the operation of the unit D.
【0037】 [0037]
図2中で右上の駆動モータ11が正回転駆動されると、タイミングベルト7に沿って、ユニットDが、図2から図3の位置に向けて移送される。 When the upper right of the drive motor 11 in FIG. 2 is normally rotated, along with the timing belt 7, unit D is transported toward the position of FIG. 3 from FIG.
【0038】 [0038]
この移送の過程では、まず、剥がし・張付ローラ16でフィルム17を押さえながら、当該フィルム17が樹脂層から剥がされる。 In the course of this transfer, first, while holding the film 17 in peeling-pinning roller 16, the film 17 is peeled from the resin layer. このようにフィルム17を剥がし・張付ローラ16で抑えながら剥がすので、フィルム17に張り付いた樹脂層が造形テーブル3から一緒に剥がされることがない。 Since peeled while thus suppressing film 17 peeled-pinning roller 16, never resin layer sticks to the film 17 is peeled off together from molding table 3. このフィルム17が剥がされた場合、このフィルム17の下面に若干の樹脂が張り付くことがある。 If the film 17 is peeled, there may be a slight resin on the lower surface of the film 17 from sticking. この樹脂はユニットDに設けられたブレード20によって除去される。 The resin is removed by a blade 20 provided on the unit D.
【0039】 [0039]
フィルム17が剥がされると同時に、造形物の上に、樹脂供給ディッパ14から新しい樹脂が供給され、新しい未硬化樹脂層が形成される。 At the same time the film 17 is peeled, onto the shaped object, the new resin is supplied from the resin supply dipper 14, new uncured resin layer is formed.
【0040】 [0040]
ユニットDが、タイミングベルト7で移送されて、図中で右端に達すると、造形テーブル3が樹脂一層の厚さ分だけ下げられる。 Unit D is being transported by the timing belt 7, and reaches the right end in the drawing, molding table 3 is lowered by greater the thickness of the resin.
【0041】 [0041]
ついで、駆動モータ11が逆回転駆動され、ユニットDが、タイミングベルト7に沿って、図3から図2の位置に向けて戻される。 Then, the drive motor 11 is driven reversely rotated, unit D is, along with the timing belt 7, and returned toward the position of FIG. 2 from FIG. この逆移送の過程では、まず、コーティングブレード15が余分な樹脂を取り除いて、樹脂液面の高さを均一に平坦化して、その上に、剥がし・張付ローラ16で押さえながら、フィルム17が張り付けられる。 In the course of the reverse transfer, first, to remove the extra resin coating blade 15, by uniformly flattening the height of the resin liquid surface thereon, while holding at peeling-pinning roller 16, the film 17 It is crucified. これによれば、樹脂液面は所定高さに保持され、フィルム17が張り付けられた後、樹脂は、その位置に保持される。 According to this, the resin liquid level is kept at a predetermined height, after the film 17 has been pasted, the resin is held in that position.
【0042】 [0042]
要するに、このフィルム17は、樹脂を保持するために張られる。 In short, the film 17 is stretched to hold the resin. 従って、その機能を維持するものであれば、フィルム17に限定されるものではなく、例えば、光透過性を有するシート状のものであってもよい。 Therefore, as long as it maintains its function, is not limited to the film 17, for example, it may be in sheet form having optical transparency.
【0043】 [0043]
上記の過程で、フィルム17は損傷する。 In the above process, the film 17 is damaged. 例えば、造形テーブル3上における樹脂形成層の厚さが薄いときに、フィルム17が造形テーブル3の隅部に接触して、それによって損傷する。 For example, when the thickness of the resin layer on the molding table 3 is thin, the film 17 is in contact with the corner portion of the molding table 3, thereby damaging. そこで、フィルム17が損傷した場合、図2の左端に位置する張り替えモータ23が駆動されて、トルクリミッタ付きのローラ19に巻かれているフィルム17が繰り出され、これによって当該フィルム17の使用領域が変更される。 Therefore, if the film 17 is damaged, the motor 23 replacement positioned at the left end of FIG. 2 is driven, the film 17 wound around the roller 19 with the torque limiter is fed, whereby the used area of ​​the film 17 Be changed.
【0044】 [0044]
ユニットDの移動範囲においては、樹脂供給ディッパ14から供給される樹脂が垂れる可能性がある。 In the movement range of the unit D, there is a possibility that drips resin supplied from the resin supply dipper 14.
【0045】 [0045]
この樹脂を回収するため、ユニットDの移動範囲の下方略全域をカバーするように、タンク27,28,29が設置され、これらタンク27,28,29で回収された樹脂はリターンタンク30に回収される。 To recover the resin, so as to cover the lower substantially entire area of ​​the moving range of the unit D, tank 27, 28, and 29 are installed, the recovered resin in these tanks 27, 28 and 29 are collected into the return tank 30 It is. このリターンタンク30には樹脂が貯留され、この樹脂は、必要に応じて、図示を省略した供給系を通じて、樹脂供給ディッパ14に供給される。 The resin is stored in the return tank 30, the resin, optionally through the supply system (not shown), it is supplied to the resin supply dipper 14.
【0046】 [0046]
この造形ステージAでは、未硬化樹脂層の上にフィルム17が張られると、その上に、押し付けガラス108(図1)が密着・配置される。 In the modeling stage A, the film 17 on the uncured resin layer is stretched, on which the pressing glass 108 (FIG. 1) is contact-disposed.
【0047】 [0047]
上記のマスク作成ステージBでは、図1に示すように、マスク作成手段41を備え、このマスク作成手段41を用いて、光透過性部材(ガラス)31にトナーを用いたマスクが作成される。 In the mask creation stage B, as shown in FIG. 1, it includes a mask forming means 41, using the mask creation unit 41, a mask using the toner is prepared in the light transmissive member (glass) 31.
【0048】 [0048]
このマスク作成手段41は、消磁ヘッド42、トナースクレーパ43、帯電ヘッド44及び現像器45を備え、この帯電ヘッド44は、図示を省略した制御手段から出力される1層分のデータに従って制御される。 The mask forming means 41, demagnetization head 42 includes a Tonasukurepa 43, charging head 44 and the developing unit 45, the charging head 44 is controlled in accordance with one layer of the data output from the control means, not shown . このマスク作成手段41は架台46に載置され、この架台46はピン46aで装置の固定部にヒンジ結合され、このマスク作成手段41は、ピン46aを支点にして、架台46毎昇降自在である。 The mask forming means 41 is mounted to the frame 46, the frame 46 is hinged to the fixed part of the apparatus by a pin 46a, the mask making unit 41, and a pin 46a as the fulcrum, is freely each frame 46 lifting . トナースクレーパ43はカバー47で覆われ、このカバー47にはトナー吸引ホース48が接続されている。 Tonasukurepa 43 is covered with a cover 47, the toner suction hose 48 is connected to the cover 47.
【0049】 [0049]
ここでのトナーにはUV吸収材料として、酸化珪素、酸化アルミ、酸化チタン等を混入することが望ましい。 As UV absorbing material in the toner of this case, silicon oxide, aluminum oxide, it is desirable to incorporate titanium oxide. UV吸収率は、10%以上、好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上である。 UV absorption rate of 10% or more, preferably 30% or more, further preferably 50% or more.
【0050】 [0050]
マスク作成ステージBの測方には、光透過性部材待機ステージEが設けられ、上記のガラス31は、光透過性部材待機ステージE、マスク作成ステージB及び露光テーブルF間をその順に往復動する。 The measuring how mask preparation stage B, provided a light transmitting member standby stage E, the glass 31 of the reciprocates light transmitting member standby stage E, the inter-mask preparation stage B and the exposure table F in that order .
【0051】 [0051]
すなわち、光透過性部材待機ステージE、マスク作成ステージB及び露光テーブルF間には、回転駆動される一対のベルト33が2列に亘って延在する。 That is, the light transmitting member standby stage E, the inter-mask preparation stage B and the exposure table F, the pair of belts 33 which are rotated to extend over two rows. このベルト33はプーリ34,35間に掛け渡され、一方のプーリ35にはベルト36を介して駆動モータ37のプーリ37aが連結されている。 The belt 33 is stretched between the pulleys 34 and 35, the pulley 37a of the drive motor 37 via a belt 36 to one pulley 35 is coupled.
【0052】 [0052]
上記のベルト33には、ガラス31の下面の突起(図示せず)が引っ掛けられ、従って、駆動モータ37を正逆回転させると、ベルト33が正逆方向に移動し、これによってガラス31が各ステージ間を往復動する。 The above belt 33, hooked lower surface of the protrusion of the glass 31 (not shown), therefore, when the driving motor 37 is rotated normally and reversely, the belt 33 is moved in forward and reverse directions, whereby the glass 31 each It reciprocates between the stages.
【0053】 [0053]
上記の各ステージE、B、F間に跨って、一本の作動バー38が設置されている。 Additional stages E, B, across between F, one of the operating bar 38 is installed. この作動バー38の両端部には、ストッパ39,40が固定されている。 At both ends of the operating bar 38, a stopper 39 is fixed. 上記のガラス31が、光透過性部材待機ステージEに入って、ストッパ40に当接した時(図1における図示の状態)、ガラス31に押されて作動バー38が図中右方に移動する。 Glass 31 described above, it enters the light transmitting member standby stage E, when in contact with the stopper 40 (shown in Figure 1 state), operating bar 38 is pushed by the glass 31 is moved to the right in FIG. . そうすると、この作動バー38の途中に固定されたカム部材51が、作動バー38と一体に図中右方に移動し、このカム部材51の傾斜したカム面51aによって、上記のマスク作成手段41が、ピン46aを支点にして、矢印Xの方向に架台46毎跳ね上げられる。 Then, the cam member 51 fixed in the middle of the operating bar 38 is moved to the right in the drawing together with the operating bar 38, the inclined cam surfaces 51a of the cam member 51, the mask creating unit 41 described above , and a pin 46a as the fulcrum, is flipped each pedestal 46 in the direction of the arrow X.
【0054】 [0054]
一方、上記のガラス31が、露光ステージFに入って、ストッパ39に当接した時、ガラス31に押されて作動バー38が図中左方(矢印Z方向)に移動する。 On the other hand, the glass 31 described above, enters the exposure stage F, when in contact with the stopper 39, operating bar 38 is pushed by the glass 31 is moved to the left in the figure (arrow Z direction). そうすると、この作動バー38の途中に固定されたカム部材51が、作動バー38と一体に図中左方に移動し、このカム部材51の傾斜したカム面51aに沿って、上記のマスク作成手段41が、ピン46aを支点にして矢印Yの方向にマスク作成位置まで架台46毎降下する。 Then, the cam member 51 fixed in the middle of the operating bar 38 is moved in the drawing the left integrally with the operating bar 38, along the inclined cam surfaces 51a of the cam member 51, the mask forming means 41 drops per gantry 46 pins 46a to mask creation position in the direction of the fulcrum arrow Y.
【0055】 [0055]
つぎに、ガラス31へのマスク作成の動作を説明する。 Next, the operation of the mask creation of the glass 31.
【0056】 [0056]
このマスクは、ガラス31が、露光ステージFから光透過性部材待機ステージE側に送られる過程で作成される。 The mask glass 31 is created in a process that is sent to the light transmitting member standby stage E side from the exposure stage F. この場合、上述したように、マスク作成手段41はマスク作成位置に降下している。 In this case, as described above, mask making means 41 is lowered to the mask making position.
【0057】 [0057]
このガラス31が、マスク作成ステージBに入ると、まず、ガラス31の表面が消磁ヘッド42で消磁され、トナースクレーパ43で前回分のトナーが除去される。 The glass 31, enters the mask preparation stage B, first, the surface of the glass 31 is demagnetized by the demagnetizing head 42, the toner of the previous content in Tonasukurepa 43 is removed. ついで、帯電ヘッド44が、図示を省略した制御手段から出力される1層分のデータに従って制御され、ガラス31の表面が、その1層分のデータに従って帯電される。 Then, the charging head 44 is controlled in accordance with one layer of the data output from the control means not shown, the surface of the glass 31 is charged in accordance with data of the one layer. そして、現像器45でトナーがのせられ、ガラス表面にマスクが作成された後、光透過性部材待機ステージEに送られる。 The toner is put in the developing device 45, after the mask has been created on the glass surface, it is sent to the light transmitting member standby stage E.
【0058】 [0058]
ガラス31が、光透過性部材待機ステージEに送られると、上述のようにマスク作成手段41が跳ね上げられてその下に隙間ができる。 Glass 31 and is sent to the light transmitting member standby stage E, a gap is formed thereunder mask making unit 41 is splashed as described above. このマスクの作成されたガラス31が、透過性部材待機ステージEから露光ステージFに送られる場合、上記の隙間を通って送られる。 Glass 31 created in this mask, if sent from transmitting member standby stage E the exposure stage F, fed through said gap. そして、ガラス31が、露光ステージFに送られて、ストッパ39に当接すると、上述のように、マスク作成手段41がマスク作成位置に降下し、そこに待機する。 Then, the glass 31 is sent to the exposure stage F, when brought into contact with the stopper 39, as described above, the mask forming means 41 is lowered to the mask making position, it waits there.
【0059】 [0059]
この露光ステージFの上方には、図1に示すように、ガラス31のマスク越しに光硬化性樹脂を面露光する露光装置(照明器具)53が設けられている。 The Above the exposure stage F, as shown in FIG. 1, the exposure apparatus (luminaire) 53 for surface exposure of the photocurable resin through the mask glass 31 is provided. この露光装置53は、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、或いは紫外線蛍光灯等からなる光源を収容している。 The exposure device 53 is, for example, a mercury lamp, and accommodates the light source consisting of a metal halide lamp, or an ultraviolet fluorescent lamp or the like.
【0060】 [0060]
この露光装置53からの光は、ガラス31を透過し、露光ステージFの下方に延びる固定の覆い部材54の内部を進行し、シャッター99および後述するプロジェクトレンズ101、および固定フード伸縮自在なフード55の内部を経て、押し付けガラス108を透過して光硬化性樹脂を面露光する。 Light from the exposure device 53 is transmitted through the glass 31, travels through the inside of the fixation of the cover member 54 extending downwardly of the exposure stage F, the shutter 99 and will be described later projects the lens 101 and the fixed hood retractable hood 55, through the interior of passes through the pressing glass 108 faces exposing the photocurable resin.
【0061】 [0061]
このフード55は、図4に示すように、ワイヤ56で吊り下げられ、このワイヤ56は固定の滑車57を経て、巻き上げプーリ58に連結されている。 The hood 55, as shown in FIG. 4, suspended by wires 56, the wire 56 through the fixed pulley 57, is coupled to the hoisting pulley 58. この巻き上げプーリ58には、ベルト59が掛けられ、このベルト59はモータ60の出力軸に固定されたプーリ61に掛けられている。 The hoisting pulley 58, is multiplied by the belt 59, the belt 59 is hung on a pulley 61 fixed to an output shaft of the motor 60.
【0062】 [0062]
この実施形態では、上記モータ60を正逆回転させることによって、図4および図5に示すように、フード55を昇降させることができる。 In this embodiment, by forward and reverse rotating the motor 60, as shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to raise and lower the hood 55.
【0063】 [0063]
このフード55が降下して、図5に示すように、フード55が押し付けガラス108および樹脂を覆った時、造形ステージAでは、後述するように、フード55と押し付けガラス108とが位置決めされる。 The hood 55 is lowered, as shown in FIG. 5, when the hood 55 covers the pressed glass 108 and the resin, in the modeling stage A, as described later, the glass 108 pressing the hood 55 is positioned. なお、図4〜図5において、符号63はガイドポストである。 Note that in Figures 4-5, reference numeral 63 is a guide post.
【0064】 [0064]
図4を参照して、造形テーブル3の下には一対のシリンダ71,72が配置されている。 Referring to FIG. 4, a pair of cylinders 71, 72 is disposed below the molding table 3. 各シリンダ71,72のロッドには水平バー73が連結され、この水平バー73の両端には、鉛直上方に延びる一対の操作ロッド74,75が軸線廻りを回転自在に連結されている。 The rods of the cylinders 71 and 72 is connected a horizontal bar 73, the both ends of the horizontal bar 73, a pair of operating rods 74 and 75 extending vertically upward are rotatably connected to the axis around. 各操作ロッド74,75の外周にはスリーブ76が固定され、このスリーブ76の外周にはリード溝76aが形成されている。 The outer periphery of the operating rod 74 the sleeve 76 is fixed, the lead groove 76a is formed on the outer periphery of the sleeve 76. このリード溝76aは螺旋状に延び、このリード溝76aには、固定部材78に固定されたピン77が嵌合されている。 The lead groove 76a extends helically, this lead groove 76a, a pin 77 which is fixed is fitted to the stationary member 78.
【0065】 [0065]
押し付けガラス108は、案内レール67に保持されて、図4に示す矢印Xの方向から造形テーブル3上に搬入される。 Pressing the glass 108 is held in the guide rail 67, it is carried onto molding table 3 in the direction of the arrow X shown in FIG. この押し付けガラス108がフィルム17の上に重ねられると、造形テーブル3が一層分だけ下降制御され、ついで図5に示すように、フード55が降下される。 When the pressing glass 108 is overlaid on the film 17 is only lowered controlled more is molding table 3 min, then as shown in FIG. 5, the hood 55 is lowered.
【0066】 [0066]
このフード55の下端55aが押し付けガラス108に当接すると、図5に示すように、シリンダ71,72のロッドが伸張し、水平バー73が押し下げられ、一対の操作ロッド74,75が一体的に降下する。 When the lower end 55a of the hood 55 comes into contact with the glass 108 pressed, as shown in FIG. 5, the rod of the cylinder 71 and 72 extends, depressed horizontal bar 73, a pair of operating rods 74, 75 integrally It drops.
【0067】 [0067]
この降下の過程では、リード溝76aの形状に沿って、操作ロッド74,75が軸廻りに回転し、操作ロッド74,75の上端の固定子74a,75aが、図4から図5に示す位置に向きを変え、固定子74a,75aの突起103が、フード55の下端55bを押し下げて固定する。 This drop process, along the shape of the lead groove 76a, the operating rod 74 is rotated around the axis, the upper end of the stator 74a of the operating rod 74, 75a is, the position shown in FIG. 5. FIG 4 changing the orientation, the stator 74a, projecting 103 75a secures depress the lower end 55b of the hood 55.
【0068】 [0068]
造形ステージAでの一層分の光造形が終了すると、ガラス31は、上述したように、マスク作成ステージBに送られる。 When one layer of stereolithography in modeling stage A is terminated, the glass 31, as described above, is sent to the mask preparation stage B.
【0069】 [0069]
この実施形態では、図6に示すように、光透過性部材31と未硬化樹脂層96とが所定距離L1離間して配置され、マスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層96を投影露光させる光学系90が設けられる。 In this embodiment, as shown in FIG. 6, a light transmitting member 31 and an uncured resin layer 96 is spaced a predetermined distance L1, the projection exposure uncured resin layer 96 of the photocurable resin through the mask optical system 90 is provided to. この光学系90が、反射鏡91と、メタルハライドランプ(照明器具)92と、このメタルハライドランプ92からの光をガラス31の全域に広げるためのレンズ93と、フレネルレンズ94と、ガラス31と、シャッター99と、プロジェクションレンズ101と、未硬化樹脂層96の順に配置して構成される。 The optical system 90, a reflecting mirror 91, a metal halide lamp (lighting equipment) 92, the light from the metal halide lamp 92 and the lens 93 for expanding the whole area of ​​the glass 31, a Fresnel lens 94, a glass 31, the shutter 99, a projection lens 101, constructed and arranged in the order of the uncured resin layer 96. この未硬化樹脂層96は、上述したように、造形テーブル3の上に順次形成される光硬化性樹脂からなる樹脂層である。 The uncured resin layer 96, as described above, a resin layer made of a light curing resin are sequentially formed on the molding table 3. なお、フレネルレンズ94は省略が可能である。 Incidentally, the Fresnel lens 94 may be omitted.
【0070】 [0070]
この装置による光造形の手順を説明すると、まず、図1を参照して、3次元CADによる制御手段(図示せず)からのデータに従ってガラス31にトナーマスクが形成され、このガラス31が露光ステージFに搬入されると共に、造形テーブル3の上に未硬化樹脂層96が形成される。 When the procedure of the optical shaping by the device, first, with reference to FIG. 1, the toner mask glass 31 is formed according to the data from the control unit by 3D CAD (not shown), the glass 31 is the exposure stage while being carried into the F, unhardened resin layer 96 is formed on the molding table 3.
【0071】 [0071]
また、図6を参照して、メタルハライドランプ92は常時点灯である。 Further, referring to FIG. 6, a metal halide lamp 92 is always turned on. このメタルハライドランプ92からの光はレンズ93に入り、このレンズ93によってフレネルレンズ94及びガラス31の全域に広げられる。 The light from the metal halide lamp 92 enters the lens 93 is spread over the entire area of ​​the Fresnel lens 94 and the glass 31 by the lens 93. このフレネルレンズ94は集光効率を向上させている。 The Fresnel lens 94 is to improve the light collection efficiency.
【0072】 [0072]
ついで、シャッター99が開かれると、メタルハライドランプ92からの光がプロジェクションレンズ(焦点合わせ手段)101に入り、このプロジェクションレンズ101を介して焦点合わせが行われ、この焦点が合った状態で、マスク以外の部分を透過した光によって未硬化樹脂層96が露光される。 Then, the shutter 99 is opened, enters the light projection lens (focusing means) 101 from the metal halide lamp 92, focusing is performed through the projection lens 101, in a condition in which the focus suits, other than the mask unhardened resin layer 96 is exposed to the portion by the light transmitted. 上記露光操作が繰り返されて光造形が実行される。 Stereolithography is performed the exposure operation is repeated.
【0073】 [0073]
この実施形態では、従来の構成と異なって平行光をつくりだすためのグリッドが不要になるので、未硬化樹脂層96に到達する光量が減少することはなく、硬化時間の短縮化が図られる。 In this embodiment, since the grid for creating a parallel light differs from the conventional configuration is not required, the amount of light reaching the unhardened resin layer 96 is not able to be decreased, shortening the curing time can be reduced.
【0074】 [0074]
図7は、光学系の別の実施形態を示す。 Figure 7 shows another embodiment of an optical system.
【0075】 [0075]
この実施形態では、光透過性部材31と未硬化樹脂層96とが所定距離L2離間して配置され、マスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層96を投影露光させる光学系80が設けられる。 In this embodiment, the light-transmissive member 31 and an uncured resin layer 96 is spaced a predetermined distance L2, the optical system 80 is provided to the projection exposure uncured resin layer 96 of the photocurable resin through the mask . この光学系80が、反射鏡81と、メタルハライドランプ(照明器具)82と、このメタルハライドランプ82からの光を広げるためのレンズ83と、シャッター89と、フレネルレンズ84と、ガラス31と、未硬化樹脂層96の順に配置して構成される。 The optical system 80 is a reflecting mirror 81, a metal halide lamp (lighting equipment) 82, a lens 83 for expanding the light from the metal halide lamp 82, a shutter 89, a Fresnel lens 84, a glass 31, the uncured constructed by arranging the order of the resin layer 96.
【0076】 [0076]
この未硬化樹脂層96は、上述したように、造形テーブル3の上に順次形成される光硬化性樹脂からなる樹脂層である。 The uncured resin layer 96, as described above, a resin layer made of a light curing resin are sequentially formed on the molding table 3.
【0077】 [0077]
メタルハライドランプ82は常時点灯である。 Metal halide lamp 82 is always turned on. このメタルハライドランプ82からの光はシャッター89が開かれるとレンズ83に入り、このレンズ83によってフレネルレンズ84の全域に広げられる。 The light from the metal halide lamp 82 when the shutter 89 is opened enters the lens 83 is spread over the entire area of ​​the Fresnel lens 84 by the lens 83. このフレネルレンズ84は平行光を形成し、このフレネルレンズ84を経た平行光は、ガラス31のマスク越しに未硬化樹脂層96を面露光する。 The Fresnel lens 84 forms a parallel light, the parallel light passing through the Fresnel lens 84, the uncured resin layer 96 surface exposure through the mask glass 31.
【0078】 [0078]
これらのレンズ83、84は平行光形成用部材を構成するが、この構成に限定されるものではなく、例えばミラー等の組み合わせによって、平行光を形成してもよいことは明らかである。 These lenses 83 and 84 constitute a parallel light forming member, but is not limited to this configuration, a combination of for example mirror or the like, it is clear that may form a parallel light.
【0079】 [0079]
この実施形態では、従来の構成と異なって平行光をつくりだすためのグリッドが不要になるので、未硬化樹脂層96に到達する光量が減少することはなく、硬化時間の短縮化が図られる。 In this embodiment, since the grid for creating a parallel light differs from the conventional configuration is not required, the amount of light reaching the unhardened resin layer 96 is not able to be decreased, shortening the curing time can be reduced.
【0080】 [0080]
つぎに、マスクの作成時に行われるデータ補正について説明する。 Next, a description will be given of the data correction performed when creating the mask.
【0081】 [0081]
上記光学系を用いて投影露光する場合、図8aに示すように、例えば正規の四角形を得たいとして、そのデータのまま投影露光すると、図8bに示すように、歪曲収差が生じ、特に四辺部周辺形状に歪みがでる。 If projection exposure using the above optical system, as shown in FIG. 8a, for example, want to get a regular square, when leaving the projection exposure of the data, as shown in FIG. 8b, distortion occurs, particularly four sides distortion in peripheral shape comes out.
【0082】 [0082]
そこで、マスクの作成時に用いられるデータを、図8cに示すように、四辺部凸湾曲させてあらかじめ補正しておけば、補正後のデータに基づいて投影露光することにより、図8dに示すように、未硬化樹脂層96上に、本来の正規の四角形状が得られる。 Therefore, data used when creating the mask, As shown in FIG. 8c, it is previously corrected by four sides convexly curved, by projection exposure on the basis of the data after the correction, as shown in Figure 8d , on the uncured resin layer 96, the square shape of the original regular obtained.
【0083】 [0083]
これを図9の処理フローに従い説明すると、まず、図8aに相当する輪郭形状データを求め(S1)、このデータから座標(X1,Y1)(X2,Y2)の割り出しを行う(S2)。 This will be described in accordance with the process flow of FIG. 9, first, obtains the contour shape data corresponding to FIG. 8a (S1), performs indexing of coordinates (X1, Y1) (X2, Y2) from the data (S2). この割り出した座標に、あらかじめ補正位置データベースに記憶させておいた、図8bに示す補正値(X1',Y1')(X2',Y2')を割り付け(S3)、図8cに示す補正形状データ(X1”,Y1”)(X2”,Y2”)を求める(S4)。 This indexing coordinates, or may be stored in advance in the correction location database, the correction value shown in FIG. 8b (X1 ', Y1') (X2 ', Y2') allocates (S3), the correction shape data shown in FIG. 8c (X1 ", Y1") (X2 ", Y2") seek (S4).
【0084】 [0084]
ついで、別のデータがあるか否かを見て(S5)、それがある限りS1〜S4を繰り返して行い、別のデータがなくなったならば、この輪郭で囲まれた部分の塗りつぶしを行う(S6)。 Then, look at whether there is another data (S5), performed repeatedly S1~S4 as long as it is, if another data is lost, performs filling of the portion surrounded by the contour ( S6). このようにして得た補正後のデータに基づいて投影露光することにより、図8dに示すように、未硬化樹脂層96上に、本来の正規の四角形状が得られる。 By projection exposure On the basis of the data after correction obtained, as shown in FIG. 8d, on the uncured resin layer 96, the square shape of the original regular obtained.
【0085】 [0085]
図10は別の実施形態による処理フローを示す。 Figure 10 shows a process flow according to another embodiment. 図9に示す処理が、輪郭形状を求めて、これらで囲まれた枠内を塗りつぶしてデータを得ていたのに対し、本実施形態では、ビットマップで処理が行われる。 The processing shown in FIG. 9, seeking contour, whereas had received data fills these enclosed by the framework, in this embodiment, the bitmap processing is performed. 図8aに相当する形状データを点群データで求め(S11)、このデータから座標(X1,Y1)(X2,Y2)の割り出しを行う(S12)。 The shape data corresponding to FIG. 8a obtained in the point group data (S11), coordinates from the data (X1, Y1) (X2, Y2) performs indexing of (S12). この割り出した座標に、あらかじめ補正位置データベースに記憶させておいた、図8bに示す補正値(X1',Y1')(X2',Y2')を割り付け(S13)、図8cに示す補正形状データ(X1”,Y1”)(X2”,Y2”)を求める(S14)。 This indexing coordinates, or may be stored in advance in the correction location database, the correction value shown in FIG. 8b (X1 ', Y1') (X2 ', Y2') allocates (S13), the correction shape data shown in FIG. 8c (X1 ", Y1") (X2 ", Y2") seek (S14).
【0086】 [0086]
ついで、別のデータがあるか否かを見て(S15)、それがなくなるまで、S11〜S14が繰り返して行われる。 Then, look at whether there is another data (S15), until it disappears, it is performed repeatedly S11 to S14.
【0087】 [0087]
これによれば、S11〜S14のステップを、点群で行う分だけ処理時間がかかるものの、上記実施形態と同様に、このようにして得た補正後のデータに基づいて投影露光することにより、図8dに示すように、未硬化樹脂層96上に、正規の四角形状を得ることができる。 According to this, the steps S11 to S14, but takes only the processing time correspondingly performed in point group, as in the above embodiment, by projection exposure on the basis of the data after correction obtained in this way, as shown in FIG. 8d, on the uncured resin layer 96, it is possible to obtain a regular square shape.
【0088】 [0088]
図11は、別の実施形態を示す。 Figure 11 shows another embodiment.
【0089】 [0089]
この実施形態では、図6に示した装置と比較した場合、まず第一に、光源192がストロボで構成される点で相違する。 In this embodiment, when compared with the apparatus shown in FIG. 6, first of all, the light source 192 are different in the point constituted by the flash. 第二に、光透過性部材からなるマスクが液晶マスク131で構成される点で相違する。 Secondly, mask made of a light transmitting member are different in the point is constituted by a liquid crystal mask 131. ただし、この液晶マスク131を使用した場合、図1に示したものとは異なり、このマスク131が上記露光テーブルF上に固定されることになる。 However, when using this liquid crystal mask 131, unlike that shown in FIG. 1, the mask 131 is to be fixed on the exposure table F.
【0090】 [0090]
図11では、マスク131と未硬化樹脂層96とが所定距離L1離間して配置され、マスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層96を投影露光させる光学系90を備える。 In Figure 11, includes a mask 131 and an uncured resin layer 96 is spaced a predetermined distance L1, the optical system 90 for projecting exposure uncured resin layer 96 of the photocurable resin through the mask. この光学系90が、反射鏡91と、ストロボ光源(照明器具)92と、このストロボ光源92からの光をガラス31の全域に広げるためのレンズ93と、フレネルレンズ94と、マスク131と、プロジェクションレンズ101と、未硬化樹脂層96の順に配置して構成される。 The optical system 90, a reflecting mirror 91, a strobe light source (lighting equipment) 92, the light from the strobe light source 92 and lens 93 for expanding the whole area of ​​the glass 31, a Fresnel lens 94, a mask 131, projection a lens 101, constructed and arranged in the order of the uncured resin layer 96.
【0091】 [0091]
この場合、図6で使用したシャッターが不要になる。 In this case, the shutter used in FIG. 6 becomes unnecessary. 192Aは充放電装置、123は液晶マスクを制御する制御装置である。 192A is rechargeable device 123 is a control device for controlling the liquid crystal mask. 上記未硬化樹脂層96は、造形テーブル3の上に順次形成される光硬化性樹脂からなる樹脂層である。 The uncured resin layer 96 is a resin layer made of a light curing resin are sequentially formed on the molding table 3. なお、フレネルレンズ94は省略が可能である。 Incidentally, the Fresnel lens 94 may be omitted.
【0092】 [0092]
本実施形態では、ストロボ光源192が使用されるため、シャッターが不要になると共に、この光源192の発熱量が抑制される。 In the present embodiment, since the strobe light source 192 is used, the shutter with is not required, the heating value of the light source 192 is suppressed. 従って、それほど大きな冷却装置が必要なくなると共に、当然に、シャッターが変形してその動作不良が発生する等の問題が解消される。 Therefore, the so large cooling device eliminates the need, naturally, the malfunction is eliminated problems arising in the shutter deformation. また、光源192の発熱量が小さくなるため、未硬化樹脂層96に与える熱影響が解消される。 Moreover, since the heating value of the light source 192 is reduced, the heat influence on the unhardened resin layer 96 is eliminated.
【0093】 [0093]
なお、図示は省略したが、図7に相当する装置に対しても、上記ストロボ光源及び液晶マスクを採用可能なことはいうまでもない。 Although not shown, even to the device corresponding to FIG. 7, it can be adopted the strobe light source and the liquid crystal mask is needless to say.
【0094】 [0094]
本実施形態では、図11に示すように、液晶マスク131に接続された制御装置123を有する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, it has a control device 123 connected to the liquid crystal mask 131. この制御装置123は三次元CAD等を含み、造形すべき立体モデルを例えば水平方向に薄くスライスした1層分の断面データを出力すると共に、この出力データに基づいてマスクを作成する。 The control unit 123 includes a three-dimensional CAD or the like, a three-dimensional model to be shaped for example and outputs the section data of one layer which is thinly sliced ​​in the horizontal direction, to create a mask on the basis of the output data.
【0095】 [0095]
この制御装置123が動作すると、マスク131を構成する液晶素子に対し1層分のデータに従う所定の電圧が印加される。 When the control device 123 is operated, a predetermined voltage according to one layer of data is applied to the liquid crystal device constituting the mask 131.
【0096】 [0096]
このマスク131を構成する液晶素子は、図12において、例えば、X方向およびY方向に延びる図示を省略した複数の電極を有し、光を透過遮断制御する画素部が、このX、Y電極の交点で形成される。 A liquid crystal element constituting the mask 131 in FIG. 12, for example, a plurality of electrodes (not shown) extending in the X direction and the Y direction, the pixel unit which controls transmitting blocks the light, the X, Y electrodes It is formed at the intersection.
【0097】 [0097]
本実施形態では、上記1層分のデータが、図12において、縦L1、横L2の矩形を表す断面データである場合、図12a、図12bに示す2種類のマスクパターンに従って、2回に分けて面露光することにより、当該矩形を表す断面データに従う樹脂の硬化が実行される。 In this embodiment, the one layer of the data, in FIG. 12, when the vertical L1, a cross-sectional data representing the rectangular transverse L2, FIG. 12a, according to the two types of mask patterns shown in FIG. 12b, two portions by surface exposure Te, curing of the resin according to the cross-sectional data representing the rectangle is executed. 図12では、斜線が、光を遮蔽する部分100を示し、白抜きが、光を透過する部分200を示す。 In Figure 12, diagonal lines indicates a portion 100 for shielding light, white indicates a portion 200 which transmits light.
【0098】 [0098]
すなわち、制御装置123が動作し、複数の電極へ印加される電圧が制御されて、まず、図12aに示すように、中央部分に光を透過する部分200が形成され、その周囲に光を遮蔽する部分100が形成される。 That is, the control device 123 is operated, the voltage applied to the plurality of electrodes is controlled, first, as shown in FIG. 12a, part 200 that transmits light in the central portion is formed, blocking the light around it portion 100 is formed.
【0099】 [0099]
この状態で、ストロボ光源192が点灯される。 In this state, the strobe light source 192 is turned on. すると、光を透過する部分200を通じて、中央部分の未硬化樹脂層96に光が到達して、この部分200に相当する未硬化樹脂層96が硬化する。 Then, through part 200 which transmits light, the uncured resin layer 96 of the central portion of light reaches, unhardened resin layer 96 is cured corresponding to the portion 200.
【0100】 [0100]
ついで、制御装置123が動作し、図12bに示すように、中央部分に光を遮蔽する部分100が形成され、その周囲に光を透過する部分200が形成される。 Next, the control unit 123 operates, as shown in Figure 12b, the portion 100 for shielding the light in the central portion is formed, the portion 200 that transmits light to the surroundings is formed. この状態で、ストロボ光源192が点灯される。 In this state, the strobe light source 192 is turned on. すると、光を透過する部分200を通じて、周辺部分の未硬化樹脂層96に光が到達して、この部分200に相当する未硬化樹脂層96が硬化する。 Then, through part 200 which transmits light, the uncured resin layer 96 of the peripheral portion of light reaches, unhardened resin layer 96 is cured corresponding to the portion 200.
【0101】 [0101]
図12a、図12bに示す光透過部分200を重ね合わせると、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致する。 Figure 12a, when superimposing the light transmitting portion 200 shown in FIG. 12b, the vertical L1, consistent with exposure range according sectional data representing a rectangular transverse L2.
【0102】 [0102]
上記構成では、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従って、未硬化樹脂層96を硬化する場合、図12a、図12bに示す2種類のマスクパターンに従って、2回に分けて面露光するため、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従う未硬化樹脂層96を一度に面露光する場合に比べて、光硬化性樹脂の硬化収縮による歪みの発生が抑制される。 In the above arrangement, the vertical L1, according to cross-sectional data representing the rectangular transverse L2, when curing the uncured resin layer 96, FIG. 12a, according to the two types of mask patterns shown in FIG. 12b, for surface exposure in two vertical L1, an uncured resin layer 96 according to sectional data representing a rectangular transverse L2 compared with the case of surface exposure at one time, occurrence of distortion due to hardening shrinkage of the photocurable resin is inhibited.
【0103】 [0103]
従って、例えば、レーザ光で露光する従来のものとほぼ同程度に、造形精度を維持することができる。 Thus, for example, approximately the same as the conventional one is exposed with laser light, it is possible to maintain the molding accuracy.
【0104】 [0104]
上記マスクパターンには種々のものが提案される。 The above mask pattern is proposed various ones. 例えば、図13a、図13bに示すように、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従う露光範囲が設定される場合、上記マスクパターンは、光を遮蔽する部分100と、光を透過する部分200とが市松模様状に形成される。 For example, as shown in Figure 13a, Figure 13b, the vertical L1, when the exposure range according sectional data representing a rectangular transverse L2 is set, the mask pattern includes a portion 100 for shielding light, portions that transmit light It is formed on the 200 checkered pattern. 図14a、図14bに示すマスクパターンは、光を遮蔽する部分100と、光を透過する部分200とが短冊模様状に形成される。 Figure 14a, a mask pattern shown in FIG. 14b is a portion 100 for shielding light and a portion 200 which transmits light is formed in a strip pattern. これらの場合も、各図に示す光透過部分200を重ね合わせると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致する。 In these cases, the superposed light transmitting portion 200 shown in each figure, consistent with exposure range according sectional data representing the rectangle.
【0105】 [0105]
図15a〜図15cに示すマスクパターンを用いた場合には、3回に分けて面露光する。 When using the mask pattern shown in FIG 15a~ Figure 15c is a surface exposed in three portions. 図15aでは、まず、十文字状の光透過部分200を用いて露光し、図15bでは、残りの部分の内、4隅を除いた形状の光透過部分200を用いて露光し、図15cでは、上記4隅の光透過部分200を用いて露光する。 In Figure 15a, first, it exposed using a cross-shaped light transmission portion 200, in FIG. 15b, among the rest, and exposed with a light transmitting portion 200 having a shape excluding the four corners, in Fig. 15c, It exposed using the four corners of the light transmitting portion 200.
【0106】 [0106]
図16a〜図16dに示すマスクパターンを用いた場合には、4回に分けて面露光する。 When using the mask pattern shown in FIG 16a~ Figure 16d is surface exposed in four. この場合、図16aでは、まず、中央の四角形状の光透過部分200を用いて露光し、図16b以降では、既に露光した部分を除いて、四角形状を徐々に広げた光透過部分200を用いて露光する。 In this case, in FIG. 16a, first, exposed using a central rectangular light-transmitting portion 200, and later Fig. 16b, already except where exposed, using a light-transmissive portion 200 which widened gradually quadrangular to exposure Te. また、図17a〜図17dに示すマスクパターンを用いた場合、4回に分けて面露光し、図18a〜図18hに示すパターンを用いた場合、8回に分けて面露光し、図19a〜図19cに示すパターンを用いた場合、3回に分けて面露光する。 In the case of using the mask pattern shown in FIG 17a~ Figure 17d, and surface exposure in four portions, in the case of using the pattern shown in FIG 18a~ Figure 18h, and surface exposure is divided into eight, FIG 19a~ when using the pattern shown in FIG. 19c, surfaces exposed three times.
【0107】 [0107]
いずれの場合も、各図に示す光透過部分200を重ね合わせると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致する。 In either case, when superimposing the light transmitting portion 200 shown in each figure, consistent with exposure range according sectional data representing the rectangle.
【0108】 [0108]
図20a〜図20dに示すマスクパターンを用いた場合、4回に分けて面露光する。 When using the mask pattern shown in FIG 20a~ Figure 20d, surfaces exposed in four. この場合、図20a、図20bに示す光透過部分200を重ね合わせると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致し、図20c、図20dに示す光透過部分200を重ね合わせると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致する。 In this case, FIG. 20a, the superimposed light transmitting portion 200 shown in FIG. 20b, consistent with exposure range according sectional data representing the rectangular, FIG. 20c, the superposed light transmitting portion 200 shown in FIG. 20d, the rectangular consistent with exposure range according sectional data representing the. これによれば、本来の露光範囲を2回に亘って露光することになるため、1回の露光時間が半分の露光時間とされる。 According to this, since that would be exposed over the original exposure range twice, one exposure time is half of the exposure time.
【0109】 [0109]
図12〜図19において、例えば、各マスクパターンを用いた露光時間が3〜5秒に設定されれば、図20においては、各マスクパターンを用いた露光時間が1.5〜2.5秒に設定される。 In 12 to 19, for example, be set to the exposure time is 3-5 seconds using each mask pattern, in FIG. 20, the exposure time with each mask pattern is 1.5 to 2.5 seconds It is set to.
【0110】 [0110]
いずれの実施形態においても、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従って、未硬化樹脂層96を硬化する場合、複数種類のマスクパターンに従って、複数回に分けて、部分的或いは段階的に面露光するため、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従う未硬化樹脂層96を一度に面露光する場合に比べ、光硬化性樹脂の硬化収縮による歪みの発生が抑制される。 In either embodiment, the vertical L1, according to cross-sectional data representing the rectangular transverse L2, when curing the uncured resin layer 96, in accordance with a plurality of types of mask patterns, a plurality of times, partial or stepwise surface for exposing vertical L1, compared with a case where an uncured resin layer 96 according to sectional data representing a rectangular transverse L2 faces exposed at once, occurrence of distortion due to hardening shrinkage of the photocurable resin is inhibited.
【0111】 [0111]
従って、上述したように、レーザ光で露光する従来のものとほぼ同程度に、造形精度を維持することができる。 Therefore, as described above, substantially the same degree as that of the conventional exposing a laser beam, it is possible to maintain the molding accuracy.
【0112】 [0112]
図21は、上記マスクパターンの作成フローを示す。 Figure 21 is the generation flowchart of the mask pattern.
【0113】 [0113]
S1〜S3は、上記1層分の断面データの作成手順である。 S1~S3 is a procedure for creating cross-section data of the one layer. 三次元CAD等からのデータを読み込み(S1)、このデータをスライスして上記断面データを作成する(S2)。 It reads data from the three-dimensional CAD or the like (S1), to create the cross-sectional data by slicing this data (S2). そして、この断面データにサポート(造形中に造形物を支持する部材)に関するデータを付与する(S3)。 Then, it imparts data for support to the cross-sectional data (member for supporting the shaped object in shaping) (S3).
【0114】 [0114]
ついで、造形物(モデル)の積層数が終了したか否かを判断し(S4)、終了していない場合、モデル及びサポートの塗りつぶしデータ(上記1層分の断面データ)を計算し、記憶する(S5)。 Then, shaped article to determine whether the number of stacked (model) has been completed (S4), if not finished, calculates the model and support the fill data (cross-sectional data for one layer above), and stores (S5). つぎに、一つ目の上記マスクパターン(例えば、図12a)を用いた場合の、塗りつぶしパターンを計算し、記憶し(S6)、モデル及びサポートとマスクパターンの論理積を算出し、マスク作成をおこない(S7)、そして、露光する(S8)。 Then, first one of the mask pattern (e.g., FIG. 12a) in the case of using a fill pattern is calculated, stored (S6), calculates the logical product of the model and support and the mask pattern, the mask creation done (S7), and is exposed (S8).
【0115】 [0115]
さらに、マスクパターンが終了したか否かを判断し(S9)、終了していない場合、S6に移行し、二つ目の上記マスクパターン(例えば、図12b)を用いた場合の、塗りつぶしパターンを計算し、これに基づいてマスク作成をおこない、そして、露光する(S8)。 Further, it is determined whether the mask pattern is finished (S9), if not finished, the process proceeds to S6, second of the mask pattern (e.g., FIG. 12b) when using the fill pattern calculated performs mask created based on this, and exposed (S8).
【0116】 [0116]
上記S9で、マスクパターンが終了した場合、S4に移行して、次の層のマスクを作成し、露光を実行する。 In the S9, when the mask pattern is completed, the process proceeds to S4, to create a mask for the next layer, and exposure is carried out.
【0117】 [0117]
これらの処理が進み、上記S4で、モデルの積層数が終了した場合、S10に移行して、光造形を終了する。 These process proceeds, in the S4, if the number of stacked model has been completed, the process proceeds to S10, and ends the stereolithography.
【0118】 [0118]
本実施形態によれば、複数回に分けて、部分的或いは段階的に面露光するため、従来のように、一度に面露光する場合に比べて、光硬化性樹脂の硬化収縮による歪みの発生を抑制することができる。 According to this embodiment, a plurality of times, for partially or stepwise surface exposure, as in the prior art, in comparison with the case of surface exposure at one time, distortion due to the curing shrinkage of the photocurable resin generation it is possible to suppress.
【0119】 [0119]
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。 Having described the present invention in accordance with one embodiment, the present invention is obviously not limited thereto.
【0120】 [0120]
例えば、上記実施形態では、造形物を上下に積層・造形する光造形について説明したが、造形物が大型化した場合には、上下に積層せずに、横方向に積層して光造形することが可能である。 For example, in the above embodiment has described an optical molding to laminate-molding the molding material up and down, when the molded object is enlarged, without vertically stacked, to optical molding laminated in the lateral direction it is possible. この場合、光学系も同様に横向きに配置されることはいうまでもない。 In this case, it goes without saying that the optical system is also arranged laterally as well.
【0121】 [0121]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、樹脂露光面に対して効率よく、精度よく、しかも安価に光エネルギを到達させることができる。 According to the present invention, the efficiency with respect to the resin exposed surface well, accurately, yet inexpensively light energy can reach. また、光源の発熱量を抑制でき、且つ造形精度を向上させることができる。 Further, it is possible to suppress heat generation amount of the light source, it is possible to and improve the molding accuracy.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明による光造形装置の一実施形態を示す正面図である。 Is a front view showing an embodiment of the optical shaping apparatus according to the invention; FIG.
【図2】造形ステージを示す正面図である。 FIG. 2 is a front view of the modeling stage.
【図3】ユニットの移動を示す正面図である。 3 is a front view showing the movement of the unit.
【図4】造形ステージでの位置決めを示す正面図である。 FIG. 4 is a front view showing the positioning in the modeling stage.
【図5】照明装置のフードを降下させた正面図である。 5 is a front view of lowering the hood of the lighting device.
【図6】光学系を示す斜視図である。 6 is a perspective view showing an optical system.
【図7】光学系の別の実施形態を示す斜視図である。 7 is a perspective view showing another embodiment of an optical system.
【図8】データ補正を説明する図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a data correction.
【図9】一実施形態のフローチャートである。 9 is a flow chart of an embodiment.
【図10】別の実施形態のフローチャートである。 10 is a flow chart of another embodiment.
【図11】別の実施形態を示す図6相当図である。 11 is a diagram 6 corresponds diagram showing a different embodiment.
【図12】a、bはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [12] a, b is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図13】a、bはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [13] a, b is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図14】a、bはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [14] a, b is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図15】a〜cはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [15] a~c is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図16】a〜dはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [16] a~d is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図17】a〜dはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [Figure 17] a~d is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図18】a〜hはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [Figure 18] a~h is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図19】a〜cはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [Figure 19] a~c is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図20】a〜dはそれぞれマスクパターンを示す図である。 [Figure 20] a~d is a diagram illustrating a mask pattern, respectively.
【図21】マスク作成手順を示すフローチャートである。 21 is a flowchart showing a mask production procedure.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 光造形装置3 造形テーブル14 樹脂供給ディッパ31 ガラス41 マスク作成手段53 露光装置80,90 光学系81,91 反射鏡82,92 メタルハライドランプ(照明器具) 1 optical shaping apparatus 3 modeling table 14 the resin supply dipper 31 glass 41 mask making unit 53 exposure device 80, 90 optical system 81 and 91 reflectors 82 and 92 metal halide lamp (luminaire)
84,94 フレネルレンズ96 未硬化樹脂層89,99 シャッター101 プロジェクションレンズ131 液晶マスク123 制御装置192 ストロボ光源192A 充放電装置 84, 94 a Fresnel lens 96 uncured resin layer 89,99 shutter 101 projection lens 131 liquid crystal mask 123 controller 192 strobe light source 192A rechargeable device

Claims (6)

  1. 光造形に関する1層分のデータに従って面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作を繰り返すことにより光造形する光造形装置において、 Create a mask that is subjected to surface exposure according to the data of one layer of an optical shaping, the uncured resin layer of the photocurable resin to a surface exposed to the mask over to the stereolithography by repeating this surface exposure operation light in the molding apparatus,
    露光用光源、レンズ、フレネルレンズ、作成した上記マスク、プロジェクションレンズおよび上記未硬化樹脂層の順に配置し、前記レンズで前記露光用光源の光を前記マスクの全域に広げる光学系を形成し、 The exposure light source, a lens, a Fresnel lens, the mask was created, arranged in the order of the projection lens and the uncured resin layer, the light of the exposure light source in the lens to form an optical system to expand the entire of the mask,
    この光学系を用いてマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を露光し、 Exposing the uncured resin layer of the photocurable resin through the mask by using the optical system,
    上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 各マスクパターンを前記マスクに作成するごとに前記露光用光源の光を照射し、複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層分のデータに従う面露光を実行することを特徴とする光造形装置。 The mask includes a plurality of mask patterns, each mask pattern is irradiated with light of the exposure light source each time create the mask, according to the data of one layer above a plurality of times using a plurality of mask patterns optical shaping apparatus characterized by performing a surface exposure.
  2. 上記マスクが液晶素子で構成され、この液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパターンを順次作成することを特徴とする請求項1に記載の光造形装置。 The mask is a liquid crystal element, by controlling the liquid crystal element, an optical modeling apparatus according to claim 1, characterized in that to create a plurality of mask patterns successively.
  3. 上記露光用光源がストロボであることを特徴とする請求項1または2に記載の光造形装置。 Optical shaping apparatus according to claim 1 or 2, wherein said exposure light source is strobe.
  4. 光造形に関する1層分のデータに従って面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作を繰り返すことにより光造形する光造形方法であって、 Create a mask that is subjected to surface exposure according to the data of one layer of an optical shaping, the uncured resin layer of the photocurable resin to a surface exposed to the mask over to the stereolithography by repeating this surface exposure operation light a molding method,
    露光用光源、レンズ、フレネルレンズ、作成した上記マスク、プロジェクションレンズおよび上記未硬化樹脂層の順に配置し、前記レンズで前記露光用光源の光を前記マスクの全域に広げ、前記マスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を投影露光させる光学系を形成し、 The exposure light source, lenses, Fresnel lenses, created the mask, arranged in the order of the projection lens and the uncured resin layer, spread the light of the exposure light source to the entire area of the mask in the lens, the light-curing the mask over the uncured resin layer of rESIN to form an optical system for projecting exposure,
    上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 各マスクパターンを前記マスクに作成するごとに前記露光用光源の光を照射し、複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層分のデータに従う面露光を実行することを特徴とする光造形方法。 The mask includes a plurality of mask patterns, each mask pattern is irradiated with light of the exposure light source each time create the mask, according to the data of one layer above a plurality of times using a plurality of mask patterns optical molding method characterized by performing a surface exposure.
  5. 上記マスクが液晶素子で構成され、この液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパターンを順次作成することを特徴とする請求項4に記載の光造形方法。 The mask is a liquid crystal element, by controlling the liquid crystal element, the stereolithography method according to claim 4, characterized by sequentially creating a plurality of mask patterns.
  6. 上記露光用光源がストロボであることを特徴とする請求項4または5に記載の光造形方法。 Optical modeling method according to claim 4 or 5, wherein said exposure light source is strobe.
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