JPH0369343A - 三次元物体の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は三次元物体の形成方法に係り、特に光硬化性
樹脂を用いて大型の三次元物体を得る方法に関する。

（ロ）　従来の技術 光硬化性樹脂に光線を照射し、三次元物体を形成する技
術が実用化されている。

特開昭６２−３５９６６号公報には光源から発射された
光線のスポットを、鏡その他の光学的又は機械的な素子
の移動によって所定の面積内に移動できるようにした露
光装置を用いて、三次元物体の断面を表すパターンに基
づいて走査し、これを積層することによって三次元物体
を形成する方法が示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 この先行技術の場合、第４図に示すように、平面上に照
射されるビームの照射角θが０度の中央部と、照射角θ
が最大の端部とではビームスポットの形状及び焦点のず
れ量Ｓがそれぞれ異なり、中央部から端部に行くに従っ
てスポット形状は真円形から次第にはずれて長円形とな
っていくと共に、焦点のずれ量ＳはＯから次第に最大値
Ｓへと大きくなっていく。このように真円形から長円形
へとビームの形状が歪むことに加え、焦点のボケによる
影響が原因となって、形成される三次元物体の実用上の
大きさが制限されることになる。

そこで、より大きい三次元物体を精度良く形成するため
には、露光装置の光源から照射平面までの距離りを大き
くすることが考えられるが、このようにすると、一般に
装置の高さが大きくなり、平面上に到達する光のエネル
ギーは小さくなるため、より大型の光源が必要になるな
どの理由によって装置が著しく大型になるという欠点が
ある。

本発明は上記した従来の三次元物体形成方法に見られた
欠点を解消するためになされたものであって、少なくと
も高さの低い小型の装置によって、大型の三次元物体を
形成する方法を提供することを目的とする。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この問題を解決するための本発明は、光硬化性樹脂を収
容した容器上に三次元物体形成装置の露光装置を位置さ
せて所定の面積内をパターン走査して部分的な露光、形
成を行い、次に露光装置と容器とを相対的に所定距離だ
け移動させ、該当する部分のパターン走査を行うことを
繰り返して大きい面積のパターンを形成し、これを順次
積層することにより、大型の三次元物体を形成すること
を要旨とする。すなわち、光源から発射される光ビーム
を鏡その他の光学的又は機械的な素子の移動によって所
定の面積内を走査するようにした露光装置を、光硬化性
樹脂を収容した容器上に位置させて前記の所定の面積内
をパターン走査して部分的な露光、形成を行い、次に露
光装置と容器とを相対的に所定距離だけ移動させ、該当
する部分のパターン走査を行うことを繰り返して大きい
面積のパターンを形成し、これを順次積層することによ
って、大型の三次元物体を形成することを特徴とする三
次元物体の形成方法である。

（ホ）　作用 形成しようとする三次元物体の最も大きい断面積部分の
パターンを所定の面積で区画し、まず、光硬化性樹脂を
収容した容器内の第１の区画に相当する位置に露光装置
を位置させる。容器内の作業台を例えば最も上昇した位
置に位置させ、最低面のパターンの該当する区画部分の
露光を行い、露光された部分の樹脂を硬化させる。次に
、この第１の区画に隣接する第２の区画内に露光装置又
は容器を移動させる。該当する区画部分のパターンの露
光を行い、以後同様な移動、露光を繰り返して全体の最
低面のパターンを露光し底面を形成させる。次に容器内
の作業台を１段下げ、同様に下から２段目のパターンの
相当する部分を露光し、硬化させる。このような操作を
繰り返して大型の三次元物体を形成することになる。な
お、上記の説明ではまず、最低面のパターン全体を形成
してから２段目に進むようにしたが、例えば、第１の区
画において最低面から最上面までの断面のパターン露光
を行ってから、すなわち、第１の区画内の各パターンの
積層を完成させてから、第２・の区画へ移動し、同様の
操作を繰り返すようにしてもよい。

（へ）　実施例 以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳細に
説明する。まず、この方法を適用する装置の例について
第１ないし３図を用いて説明する。

三次元物体形成装置１０の露光袋ｇＬ１２としては、光
源から発射される光ビームを２つのミラーで反射させ、
一方のミラーで平面上のＸ方向を走査可能とし、他方の
ミラーで平面上のＸ方向と直交するＹ方向を走査可能と
し、所定の面積内を走査する方式のものとする。なお、
光ビームが所定の面積内を走査できるものであれば、上
記のミラー以外の光学的又は機械的な素子を用いても差
支えない。

三次元物体２の最大部分の断面４の面積は露光装置１２
が単独で描画可能な面積すなわち、基準露光面積６より
も大きいものであるとする。露光装置１２はＸＹテーブ
ル装置１６によって一平面内を横方向及び縦方向に移動
可能である。これにより露光装置１２は断面４の全面積
をカバーすることができるようになっている。

光硬化性樹脂を収容した容器１４は少なくとも三次元物
体２を収容可能な容積のものを準備する。

なお、容器１４内には三次元物体２を形成させる作業台
１８が設けられており、この作業台１８は昇降装置２０
によって容器１４内を垂直方向に移動することが可能で
ある。

次に、この装置を用いて本発明の三次元物体２を形成す
る方法を説明する。あらかじめ、最も大きい断面積部分
のパターンを表す断面４を、所定の面積、すなわち基準
露光面積６を用いて区画する。これにより縦方向に例え
ばＡからＮまで区画される。また、横方向に例えば１か
らｍまで区画される。任意の区画はＮｍと表示される。

まず、断面４の第１の区画Ａ１に対応する容器１４の上
方の所定位置に露光装置１２を位置させる。図示しない
制御装置から露光装置１２に指令信号が送られ、区画Ａ
１のパターンが走査され、薄い板状の三次元物体２の一
部が形成される。次に、ＸＹテーブル装置１６を駆動し
て例えば区画Ａ２に露光装置１２を移動させる。区画Ａ
２のパターンが走査され、以下同様の走査を繰り返して
区画Ｎｍのパターンを走査して断面４の全体の形成が行
われる。次に、昇降装置２０を駆動して作業台１８を液
面２２から所定距離だけ沈ませ、断面４の次の断面部分
のパターン走査を行わせ、このような走査を繰り返して
最終的に三次元物体２を完成させる。

以上の説明では露光装置１２を移動するようにしたが、
容器１４側を移動するようにしても差支えない。

（ト）　　発明の効果 以上述べたように本発明の三次元物体形成方法によれば
、比較的小型の装置を用いて大型の三次元物体を形成す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するために用いられる装置
の概略図であり、第２図は三次元物体の立体図、第３図
は三次元物体の断面パターンと、その区画状況を説明す
る平面図、第４図は照射角度によるビームの説明図であ
る。 ２・・・三次元物体、４・・・断面、６・・・基準露光
面積、１０・・・三次元物体形成装置、１２・・・露光
装置、１４・・・容器、１６・・・ＸＹテーブル装置、
１８・・・作業台、２０・・・昇降装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源から発射される光ビームを、鏡その他の光学的又
   は機械的な素子の移動によって、所定の面積内を走査す
   るようにした露光装置を、光硬化性樹脂を収容した容器
   上に位置させて前記の所定の面積内をパターン走査して
   部分的な露光、形成を行い、次に露光装置と容器とを相
   対的に所定距離だけ移動させ、該当する部分のパターン
   走査を行うことを繰り返して大きい面積のパターンを形
   成し、これを順次積層することによって、大型の三次元
   物体を形成することを特徴とする三次元物体の形成方法
   。