JP5018076B2 - 光造形装置及び光造形方法 - Google Patents
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Description
Claims (17)
- 光硬化性樹脂上に光を照射して硬化層を順次形成することにより所望の形状の造形物を形成する光造形装置において、
上記光硬化性樹脂上を描画するための光ビームを放射する第1の光源と、
上記第1の光源から放射された光ビームを上記光硬化性樹脂上に走査させる走査手段と、
上記光硬化性樹脂上の一定領域毎に照射される光を放射する第2の光源と、
上記第2の光源から放射された光を空間変調して上記光硬化性樹脂上の所定領域を一括露光させる空間光変調手段と、
上記走査手段により走査される光ビームと、上記空間光変調手段により空間変調される光とを合成して上記光硬化性樹脂上に導く光路合成手段とを備え、
上記走査手段により走査される光ビームと、上記空間光変調手段により空間変調される光とにより、上記造形物の各硬化層を形成する光造形装置。 - 上記走査手段により走査される光ビームと、上記空間光変調手段により空間変調される光との両方を同時に照射し、又は少なくとも一方を照射することにより、上記造形物の各硬化層を形成する請求項1記載の光造形装置。
- 上記走査手段は、入射した光ビームを偏向して、上記第1の光源から放射された光ビームを上記光硬化性樹脂の表面に平行な面内の第1の方向に走査させる第1のガルバノミラーと、
上記第1のガルバノミラーからの光ビームを偏向して、上記第1の方向に略直交する上記面内の第2の方向に走査させる第2のガルバノミラーと、
上記第2のガルバノミラーからの光ビームを集光する対物レンズとを有する請求項1記載の光造形装置。 - 上記対物レンズは、焦点距離と入射角との積が像高となるような関係を有するfθレンズであり、
上記対物レンズは、上記第2のガルバノミラーからの光ビームを集光するとともに、上記第1及び第2のガルバノミラーで偏向された光ビームを上記光硬化性樹脂上に等速度で走査させる請求項3記載の光造形装置。 - 上記対物レンズは、上記光路合成手段と、上記光硬化性樹脂との間に配置され、
上記走査手段は、上記第1のガルバノミラーと上記第2のガルバノミラーとの間に設けられる第1のリレーレンズと、
上記第2のガルバノミラーと上記光路合成手段との間に設けられる第2のリレーレンズとを有し、
上記第2のリレーレンズは、上記第2のガルバノミラーで偏向された光ビームが上記対物レンズの前焦点位置を通過させるように導き、
上記第1のリレーレンズは、上記第1のガルバノミラーで偏向された光ビームが上記第2のガルバノミラー及び上記第2のリレーレンズを介して上記対物レンズの前焦点位置を通過させるように導く請求項3記載の光造形装置。 - 上記空間光変調手段と上記光路合成手段との間に設けられ、上記空間光変調手段により空間変調された光を上記対物レンズとともに上記光硬化性樹脂上に結像させる集光レンズとを備える請求項3記載の光造形装置。
- 上記集光レンズは、上記空間光変調手段からの光が上記対物レンズを通過したときのディストーションを相殺する請求項6記載の光造形装置。
- 上記空間光変調手段は、透過型液晶素子である請求項1記載の光造形装置。
- 上記硬化層を載置するとともに少なくとも上記光硬化性樹脂の表面に対して直交する方向に移動される移動架台と、少なくとも上記第1の光源、上記走査手段、上記第2の光源及び上記空間光変調手段からなる光学系との何れか一方を、上記表面に平行な平面内で移動させることで上記移動架台と上記光学系との相対的な位置を変化させる移動手段とを備え、
上記光ビーム及び上記光を照射することにより所定の領域の硬化層を形成し、上記移動手段により順次上記移動架台と上記光学系との相対的な位置を変化させることにより上記所望の形状の造形物の各硬化層を形成する請求項1記載の光造形装置。 - 入力された3次元形状データに基づいて、各層毎の2次元形状データを生成するとともに、上記各層毎の2次元形状データに基づいて、上記各層を上記表面に平行な平面内で分割した複数の分割領域毎の分割領域形状データを生成する処理部を備え、
上記分割領域形状データに基づいて上記光ビーム及び上記光を照射することにより各分割領域の硬化層を形成し、上記移動手段により順次上記移動架台と上記光学系との相対的な位置を変化させることにより上記所望の形状の造形物の各硬化層を形成する請求項9記載の光造形装置。 - 上記空間光変調手段により空間変調された光により、上記所望の形状の造形物を得るための各層毎の所望の形状より内側の部分の粗描画を行うことで上記光硬化性樹脂の硬化層の一括描画部分を形成し、
上記走査手段により走査された光ビームにより、上記各層毎の所望の形状の境界部と、上記粗描画された部分と上記境界部との間の隙間部分との微細描画を行うことで上記光硬化性樹脂の硬化層の微細部分を形成する請求項1記載の光造形装置。 - 上記走査手段は、入射した光ビームを偏向して、上記第1の光源から出射された光ビームを上記光硬化性樹脂の表面に平行な面内の第1の方向に走査させる第1のガルバノミラーと、
上記第1のガルバノミラーからの光ビームを偏向して、上記第1の方向に略直交する上記面内の第2の方向に走査させる第2のガルバノミラーと、
通過する光ビームを高速偏向する高速偏向素子とを有し、
上記走査手段は、上記第1のガルバノミラーと上記第2のガルバノミラーとにより上記境界部をベクタースキャンするとともに、上記高速偏向素子により上記隙間部分をラスタースキャンすることにより上記硬化層の微細部分を形成する請求項11記載の光造形装置。 - 上記走査手段は、上記光硬化性樹脂に照射されて反射された光ビームを検出する反射光検出手段を有し、少なくとも上記各硬化層毎又は上記所定の領域毎にフォーカス補正を行う請求項1又は請求項9記載の光造形装置。
- 上記走査手段は、上記光硬化性樹脂に照射されて反射された光ビームを検出する反射光検出手段を有し、上記光硬化性樹脂の硬化部と未硬化部とを検出する請求項1記載の光造形装置。
- 上記光硬化性樹脂は、液状の紫外線硬化樹脂である請求項1記載の光造形装置。
- 入力手段により入力された3次元形状データに基づいて、光硬化性樹脂上に光を照射して硬化層を順次形成することにより所望の形状の造形物を形成する光造形方法において、
入力手段により3次元形状データを入力するステップと、
入力された上記3次元形状データに基づいて、各層毎の2次元形状データを生成するステップと、
上記2次元形状データに基づいて、空間光変調手段により上記光硬化性樹脂上に一括露光させて硬化層の所定領域を形成するための第1のデータと、走査手段により上記光硬化性樹脂上に光ビームを走査することにより硬化層の残りの領域を形成するための第2のデータとを生成するステップと、
上記第1のデータに基づいて、上記空間光変調手段により光を空間変調して上記光硬化性樹脂上の所定の領域を一括露光するとともに、上記第2のデータに基づいて、上記走査手段により光ビームを上記光硬化性樹脂上に走査することにより硬化層を順次形成するステップとを有する光造形方法。 - 入力手段により入力された3次元形状データに基づいて、光硬化性樹脂上に光を照射して硬化層を順次形成することにより、上記光硬化性樹脂に浸漬され少なくとも光硬化性樹脂の表面に対して直交する方向に移動される移動架台上に所望の形状の造形物を形成する光造形方法において、
入力手段により3次元形状データを入力するステップと、
入力された上記3次元形状データに基づいて、各層毎の2次元形状データを生成するステップと、
上記各層毎の2次元形状データに基づいて、上記各層を上記表面に平行な平面内で分割した複数の分割領域毎の分割領域形状データを生成するステップと、
上記分割領域形状データに基づいて、空間光変調手段により上記光硬化性樹脂上に一括露光させて硬化層の分割領域の所定領域を形成するための第1のデータと、走査手段により上記光硬化性樹脂上に光ビームを走査することにより硬化層の分割領域の残りの領域を形成するための第2のデータとを生成するステップと、
上記第1のデータに基づいて、上記空間光変調手段により光を空間変調して上記光硬化性樹脂上の所定の領域を一括露光し、上記第2のデータに基づいて、上記走査手段により光ビームを上記光硬化性樹脂上に走査することにより各分割領域を形成するとともに、順次上記空間光変調手段及び上記走査手段と、上記移動架台との上記表面に平行な平面内での位置関係を変化させることにより得られる硬化層を順次形成するステップとを有する光造形方法。
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