JPH04156325A - Shaping method using non-light emitting type display device and apparatus therefor - Google Patents
Shaping method using non-light emitting type display device and apparatus thereforInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業」−の利用分野〉
本発明は、非発光形表示デバイスよりなる露光マスクを
用いる造形方法および造形装置、詳しくは、透過形液晶
パネルデイプレイなどの非発光形表示デバイスを露光マ
スクとし“C用い光照射によって薄い未硬化液状樹脂層
を固化して所要形状の薄板状切片を積層して3次元物体
を造形する造形方法および造形装置に関する。Detailed Description of the Invention <Field of Application in Industry> The present invention relates to a modeling method and a modeling apparatus using an exposure mask made of a non-emissive type display device, and more specifically, to a non-emissive type display device such as a transmissive liquid crystal panel display. The present invention relates to a method and apparatus for modeling a three-dimensional object by solidifying a thin uncured liquid resin layer by irradiation with light using a display device as an exposure mask and stacking thin plate-like sections of a desired shape.
〈従来の技術〉
従来より、機械部品、自動車などの工業製品や住宅、ビ
ル、ポールなと建築物や橋梁、)−ンネル、高速道路な
どの建造物なとの設泪の確認のために、予め、3次元実
体モデル、すなわち縮小または拡大立体模型や実寸の立
体模型が製作されCいる。<Conventional technology> Conventionally, it has been used to confirm the construction of mechanical parts, industrial products such as automobiles, houses, buildings, pole structures, bridges, tunnels, highways, etc. A three-dimensional solid model, that is, a reduced or enlarged three-dimensional model or an actual-sized three-dimensional model is manufactured in advance.
最近の工業製品や建築物においては、曲面を多用したデ
サインか用いられ、部品や設備の実装密度も非常に高く
なっているため、CADシステムによる設計が普及して
いる一方、模型による確認も強く要求されている。 こ
れに伴ない、CADデータを直接用いて機械的に3次元
実体モデルを製作する技術か強く求められている。In recent industrial products and buildings, designs with many curved surfaces are used, and the mounting density of parts and equipment has become extremely high.While designs using CAD systems are becoming popular, confirmation using models is also strongly recommended. requested. Along with this, there is a strong demand for a technology that mechanically produces three-dimensional physical models using CAD data directly.
ところで、従来機械部品等の3次元物体の機械的加工に
は、不要部分を除去する数値制御(NC)フライス加工
やレーザ加工なとかあるが、現実には裏面や側面の切削
加工か困難であり、また除去深さか制御てきないなとの
問題かあり、上述のような設Rイの確認のための完全な
3次元模型を製作することはできなかった。By the way, conventional mechanical processing of three-dimensional objects such as mechanical parts includes numerical control (NC) milling and laser processing to remove unnecessary parts, but in reality, it is difficult to cut the back or side surfaces. Also, there was the problem of not being able to control the removal depth, and it was not possible to produce a complete three-dimensional model for confirming the above-mentioned design.
このため、不要部分を除去する代りに必要部分な付加す
る方法として、炭酸ガスレーザーによって所要形状に切
断した多数の金属平板や樹脂平板を積層する方法、1層
分の粉末を積層し、必要部分を赤外線レーザによって、
焼結または溶融・固化する方法、バインダーと粉末とを
ノズルから押し出しつつ、赤外線レーザて焼結または溶
融・固化する方法などがある。 これらの方法はレーザ
を用いることがてきるのでCADデータを直接用いるこ
とかできるが、設謂確認のための変形や寸法誤差が小さ
く、完成度の高い3次元模型を得るためには多大な手間
がかかるという問題がある。Therefore, instead of removing unnecessary parts, we can add the necessary parts by stacking a large number of metal flat plates or resin flat plates cut into the desired shape with a carbon dioxide laser, or by laminating one layer of powder and adding the necessary parts. by infrared laser,
There are methods of sintering, melting and solidifying, and methods of extruding the binder and powder from a nozzle and sintering or melting and solidifying with an infrared laser. These methods can use a laser, so CAD data can be used directly, but it takes a lot of effort to obtain a highly complete three-dimensional model with small deformation and dimensional errors for so-called confirmation. There is a problem that it takes
これに対し、近年液状の光硬化性樹脂を像様に露光して
平板状に硬化し、積層して3次元物体を造形する試みが
なされている。 これは、目的とする3次元物体を所定
間隔でスライスした断面形状を予め求め、この断面形状
に液状光硬化性別脂層を露光して薄板状切片を得、こわ
を積層して3次元物体とするもので、」−述の種々力t
1工方法に比べ、比較的変形や寸法誤差の小さい3次元
物体を極めて容易に得ることかできるという特徴を有し
ている。In response to this, in recent years attempts have been made to imagewise expose liquid photocurable resins to harden them into a flat plate, and then stack them to form a three-dimensional object. This involves obtaining a cross-sectional shape in advance by slicing the target three-dimensional object at predetermined intervals, exposing the cross-sectional shape to light with a liquid photocurable fat layer to obtain a thin plate-like section, and laminating the stiffness to create a three-dimensional object. The various forces mentioned above
Compared to the single manufacturing method, this method has the advantage of being able to extremely easily obtain a three-dimensional object with relatively small deformation and dimensional errors.
この3次元造形方法には、2つの露光方式があった。This three-dimensional modeling method had two exposure methods.
その一つは、第7図に示す造形装置100のように積層
すべき断面形状の像を焼きイ」けたフォトマスク102
を多数用意しておき、断面形状ごとにフォトマスク10
2を変え、光源104から射出され、フォトマスク10
2を透過した投影光により液状の未硬化光硬化性樹脂1
06の表面を露光して投影像状に硬化させ、これを基板
108をZ移動装置109により所定量下方に移動させ
つつくり返し、順次薄板状切片110を積層して3次元
物体112を造形するものである。One of them is a photomask 102 in which an image of the cross-sectional shape to be laminated is burned, as shown in the modeling apparatus 100 shown in FIG.
Prepare a large number of photomasks and apply 10 photomasks for each cross-sectional shape.
2, the light is emitted from the light source 104, and the photomask 10
Liquid uncured photocurable resin 1 is formed by the projection light transmitted through 2.
The surface of 06 is exposed to light and cured in the shape of a projected image, and this is repeated while the substrate 108 is moved downward by a predetermined amount by the Z moving device 109, and the thin plate-like sections 110 are sequentially stacked to form a three-dimensional object 112. It is.
他の一つば、第8図に示す造形装置120のように積層
ずへき断面形状ことに光源104から射出され、レンズ
122により収束させた光で未硬化光硬化性樹脂106
の表面をX−Y移動装置124により像状に走査して硬
化させ、基板108をZ S動装置109により所定量
下方に移動させ、順次薄板状切片110を積層して、3
次元物体112を造形するものである。Another method is to use the uncured photocurable resin 106 with light emitted from the light source 104 and converged by the lens 122 in a non-laminated cross-sectional shape as shown in the modeling apparatus 120 shown in FIG.
The surface of the substrate 108 is imagewise scanned and cured by the X-Y moving device 124, and the substrate 108 is moved downward by a predetermined amount by the ZS moving device 109, and the thin plate-shaped sections 110 are sequentially stacked.
This is for modeling a dimensional object 112.
後者は、第8図に示すようにCADシステムを用いて設
計した3次元物体のデータ126を直接的に用いること
が可能で、これらのデータ126を直接コンピュータ1
28などのNC(数値制御)装置に人力して、光源10
4とレンズ122との間の光路に挿入されたシャッタ1
30と、光硬化性樹脂106を満たしたタンク132お
よび3次元物体110を支持する基板108のZ移動装
置109を載置した台134を2次元方向に移動するX
−Y移動装置124とを連動して駆動するように制御し
て、1層分の薄板状切片110を形成するとともにZ
B動装置109を制御して、この切片110を積層する
ことにより、従来よりは極めて容易に精度よく3次元物
体を製作できる。The latter can directly use data 126 of a three-dimensional object designed using a CAD system, as shown in FIG.
The light source 10 is manually controlled by an NC (numerical control) device such as 28.
Shutter 1 inserted in the optical path between 4 and lens 122
30, a tank 132 filled with photocurable resin 106, and a table 134 on which a Z moving device 109 for a substrate 108 that supports a three-dimensional object 110 is mounted, are moved in two-dimensional directions.
- The Y moving device 124 is controlled to be driven in conjunction with the Y moving device 124 to form one layer of the thin plate-like section 110, and also to drive the Z moving device 124 in conjunction with the Y moving device 124.
By controlling the B motion device 109 and stacking the sections 110, a three-dimensional object can be manufactured with greater precision and ease than in the past.
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、上述の光硬化性樹脂の露光をフォトマスク1
02で行う造形装置100は、安価で極めて簡便な装置
であるが、断面形状の像を有する写真フィルムなどのフ
ォトマスク102が多数必要であり、積層ごとにフォト
マスク102を取り換えなければならず、手間がかかる
ばかりでなく、その位置合わせなども面倒であるという
問題があった。<Problems to be Solved by the Invention> By the way, the exposure of the above-mentioned photocurable resin is carried out using a photomask 1.
The modeling apparatus 100 used in 02 is an inexpensive and extremely simple apparatus, but it requires a large number of photomasks 102 such as photographic films having cross-sectional images, and the photomasks 102 must be replaced every time the layers are stacked. There is a problem in that not only is it time-consuming, but also the positioning is troublesome.
もう一つ収束光で露光する方式の造形装置120は、C
ADデータなどを直接利用することができるが、収束光
を移動するにしても基板108を移動するにしてもNC
テーブル等の高価な2次元的に位置精度よ〈移動可能な
X−Y移動装置124が必要であるばかりか、光源10
4として光量の十分なレーザ例えばUVレーザの他に、
レーザ光学系を構成する高精度シャッタ130やレンズ
122が必要であり、ざらにX−Y移動装置124およ
びシャッタ130を制御するためのそれぞれのコントロ
ーラが必要であり、高価であるばかりか、装置構成が大
型になるという問題があった。Another type of modeling apparatus 120 that uses convergent light is C.
Although AD data etc. can be used directly, whether the convergent light is moved or the substrate 108 is moved, the NC
In addition to requiring a movable X-Y moving device 124, the light source 10
4. In addition to a laser with sufficient light intensity, such as a UV laser,
A high-precision shutter 130 and a lens 122 that constitute the laser optical system are required, and respective controllers are required to roughly control the X-Y moving device 124 and shutter 130, which is not only expensive but also difficult to configure. The problem was that it became large.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、液晶
パネルデイスプレィなどの非発光形表示デバイスからな
る露光マスクを用いて容易に光照射により硬化する樹脂
を露光し、硬化させ、この硬化物を積層することにより
、CADデータを直接用いることができ、簡単な装置構
成で簡便かつ庶偏に3次元物体を得ることのできる非発
光形表示デバイスを用いた造形方法および造形装置を提
供するにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to expose and cure a resin that is easily hardened by light irradiation using an exposure mask made of a non-emissive display device such as a liquid crystal panel display, and to cure the resin. Provides a molding method and a molding apparatus using a non-emissive display device that can directly use CAD data by laminating cured products and easily and generally obtain three-dimensional objects with a simple device configuration. There is something to do.
〈課題を解決するための手段〉
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、光
照射によって硬化する液状の樹脂を所要厚さおよび形状
の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片を積層し
て3次元物体を造形するに際し、
前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として前記3次
元物体を支持する基板またはすでに硬化した薄板状切片
の上または下に形成し、所要形状のマスクを形成するよ
うに制御された非発光形表示デバイスからなる露光マス
クを通して前記未硬化樹脂層に光照射し、この未硬化樹
脂層を硬化させて薄板状切片を得ることを特徴とする非
発光形表示デバイスを用いる造形方法を提供するもので
ある。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to cure a liquid resin that is cured by light irradiation into a thin plate-like section having a desired thickness and shape, and When building a three-dimensional object by stacking shaped sections, the resin is formed as a liquid uncured resin layer of a predetermined thickness on or below a substrate supporting the three-dimensional object or an already hardened thin plate-like section, The uncured resin layer is irradiated with light through an exposure mask made of a non-emissive display device controlled to form a mask of a desired shape, and the uncured resin layer is cured to obtain a thin plate-like section. The present invention provides a manufacturing method using a non-emissive display device.
本発明の第2の態様は、光照射によりて硬化する液状の
樹脂を所要厚さおよび形状の薄板状切片として硬化させ
、この薄板状切片を積層して3次元物体を造形する造形
装置であって、前記積層薄板状切片を支持する基板と、
前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として形成する
ために、前記基板またはすでに硬化した薄板状切片と未
硬化樹脂の液面とを相対的に移動する手段と、
前記未硬化樹脂層に光照射するための光源前記未硬化樹
脂層と光源との間に配設され、所要形状のマスクを形成
する非発光形表示デバイスからなる露光マスクと、
前記相対昼勤手段の穆動量および前記露光マスクのマス
ク形状を制御する制御装置とを有することを特徴とする
非発光形表示デバイスを用いる造形装置を提供するもの
である。A second aspect of the present invention is a modeling device that hardens a liquid resin that hardens by light irradiation into thin plate-like sections of a desired thickness and shape, and forms a three-dimensional object by laminating the thin plate-like sections. a substrate supporting the laminated thin plate-shaped section;
in order to form the resin as a liquid uncured resin layer with a predetermined thickness, means for relatively moving the substrate or the already hardened thin plate-like section and the liquid level of the uncured resin; a light source for irradiating light; an exposure mask comprising a non-emissive display device disposed between the uncured resin layer and the light source and forming a mask of a desired shape; and the amount of movement of the relative day shift means and the exposure. The present invention provides a modeling apparatus using a non-emissive display device characterized by having a control device for controlling the shape of a mask.
上記各態様において、前記非発光形表示デバイスからな
る露光マスクは、透過型液晶マスクであるのが々了まし
し)。In each of the above embodiments, the exposure mask made of the non-emissive display device is preferably a transmissive liquid crystal mask).
また、前記光照射によって硬化する液状樹脂(J光硬化
性樹脂であるのが好ましい。Moreover, a liquid resin (J photocurable resin is preferable) that is cured by the light irradiation.
また、前記相対移動手段は、前記基板な上−■動させる
上下移動装置であるのが好ましい。Preferably, the relative moving means is a vertical moving device that moves the substrate up and down.
また、前記未硬化樹脂は、タンク内に保持されるのが好
ましい。Moreover, it is preferable that the uncured resin is held in a tank.
〈発明の作用〉
本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光マスクを用
いる造形力法は、CADシステムや、種々の画像処理装
置などから直接あるいは、他の画像処理装置で画像処理
した後、得られた、目的とする3次元物体の所定間隔勿
のスライス形状に関する画像データを透過型の液晶デイ
スプレィなどの非発光形表示デバイスに出力し、これを
露光マスクとして用い、この露光マスクを介して基板ま
たはすてに硬化した薄板状切片のトまたは下に形成され
た所定の厚さの光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂の薄い液体
層に光を照射して画像状に硬化さ−Uることにより薄板
状切片を積層し、3次元物体を造形するものである。<Operation of the Invention> The modeling force method using an exposure mask made of the non-emissive display device of the present invention can be applied directly from a CAD system or various image processing devices, or after image processing with another image processing device. The image data regarding the shape of slices of the target three-dimensional object at predetermined intervals is output to a non-emissive display device such as a transmissive liquid crystal display, and this is used as an exposure mask. Alternatively, a thin liquid layer of photocurable resin or thermosetting resin of a predetermined thickness formed on or below a thin plate-like section that has already been cured is irradiated with light to be cured into an image. In this method, thin plate-like sections are stacked to form a three-dimensional object.
また、この造形方法を実施するために、本発明の造形装
置は、画素毎にオン−オフ可能な透過型液晶マスクなど
の非発光形表示デバイスからなる露光マスクを制御装置
により所定のマスク形状となるように制御し、一方、液
面移動手段または基板移動装置を前記制御装置により制
御して、前記樹脂の液面を前記基板または積層薄板状切
片の上または下に所定厚さの未硬化樹脂層を形成するよ
うに調整し、前記露光マスクを介して露光光源から射出
された光で所定形状に露光硬化を行うことを繰り返すよ
うに制御している。In addition, in order to carry out this modeling method, the modeling apparatus of the present invention uses a control device to shape an exposure mask made of a non-emissive display device such as a transmissive liquid crystal mask that can be turned on and off for each pixel into a predetermined mask shape. On the other hand, the liquid level moving means or the substrate moving device is controlled by the control device to control the liquid level of the resin so that the uncured resin has a predetermined thickness above or below the substrate or the laminated thin plate-like section. Control is performed so that a layer is formed, and exposure and curing is repeated into a predetermined shape using light emitted from an exposure light source through the exposure mask.
従って、従来の3次元造形方法に比べ、極めて簡単に比
較的寸法精度のよい3次元物体を造形できる。 特に、
従来、薄い光硬化性樹脂層を多数の写真フィルムなどの
フォトマスクを用いて露光する方法に比べ、これらのフ
ォトマスクを多数用意する必要もないし、積層する毎に
これらの)才]・マスクを交換する必要もない。 一方
、レーザ光などの収束光を用いて走査露光する方法に比
へ、高価なNC2次元移動装首を必要としない。Therefore, compared to conventional three-dimensional modeling methods, a three-dimensional object can be created with relatively high dimensional accuracy very easily. especially,
Compared to the conventional method of exposing a thin photocurable resin layer to light using a large number of photomasks such as photographic film, there is no need to prepare a large number of these photomasks, and each time the layer is laminated, it is necessary to There's no need to replace it. On the other hand, compared to a scanning exposure method using convergent light such as a laser beam, an expensive NC two-dimensional moving head is not required.
このため、本発明の造形装置は、小型、コンパクトであ
り、かつ廉価であるばかりか、3次元物体を全自動で造
形することも可能で、3次元物体を極めて容易に得るこ
とかできるばかりか、得られた3次元物体も廉価なもの
とすることがてきる。Therefore, the modeling apparatus of the present invention is not only small, compact, and inexpensive, but also capable of fully automatic modeling of three-dimensional objects, making it extremely easy to obtain three-dimensional objects. , the obtained three-dimensional object can also be made inexpensive.
〈実施態様〉
本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる造形方法お
よびこれを実施する本発明の非発光形表示デバイスを用
いる造形装置を添付の図面に示す好適実施例に基づいて
詳細に説明する。<Embodiments> A molding method using a non-emissive display device according to the present invention and a molding apparatus using a non-emissive display device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. .
本発明に用いられる非発光形表示デバイスからなる露光
マスクは、電気信号化されている画像データに応して画
素毎に光の透過量をオンオフてきる構造を有するマトリ
ックス駆動可能な露光マスつてあれば、どのような構造
のものでもよく、またどのような非発光形表示デバイス
を用いるものてもよい。The exposure mask made of a non-emissive display device used in the present invention is an exposure mask that can be driven in a matrix and has a structure that turns on and off the amount of light transmitted for each pixel according to image data that is converted into an electrical signal. For example, it may have any structure and may use any non-emissive display device.
非発光形表示デバイスとしては、光学的異方性、特に偏
光面の回転を利用する液晶表示デバイス(LCD)、電
気化学的酸化還元による発消色を利用するエレクトロク
ロミック表示デバイス(ECD)、コロイド粒子の電気
泳動を利用する電気泳動表示、およびカー効果やポッケ
ルス効果などの電気光学効果を利用する強銹電性セラミ
ック表示デバイスなどを用いることができる。Non-emissive display devices include liquid crystal display devices (LCDs) that utilize optical anisotropy, particularly rotation of the plane of polarization, electrochromic display devices (ECDs) that utilize color development and fading by electrochemical redox, and colloids. An electrophoretic display that utilizes particle electrophoresis, and a highly galvanic ceramic display device that utilizes electro-optic effects such as the Kerr effect and Pockels effect can be used.
以下、代表的に液晶表示デバイス(液晶パネルデイスプ
レィ)を露光マスクとして用いる液晶マスクを非発光形
表示デバイスからなる露光マスクの例として説明する。Hereinafter, a liquid crystal mask that typically uses a liquid crystal display device (liquid crystal panel display) as an exposure mask will be described as an example of an exposure mask made of a non-emissive display device.
第1図は、本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光
マスクとして液晶マスクを用いる造形装置の一実施例の
断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a modeling apparatus that uses a liquid crystal mask as an exposure mask made of a non-emissive display device of the present invention.
同図において、本発明の液晶マスクを用いる造形装置1
0は、光源12と、拡散板14と、液晶マスク16と、
光照射によって硬化する液状の樹脂18を満たすタンク
2oと、タンク20内で硬化薄板状切片22を支持する
基板24と、基板24を上下に駆動させる移動装置26
と、データ供給源28から目的とする3次元物体の画像
データを受けて液晶マスク16および移動装置26を制
御する制御装置3oとを有する。In the figure, a modeling apparatus 1 using a liquid crystal mask of the present invention is shown.
0 includes a light source 12, a diffusion plate 14, a liquid crystal mask 16,
A tank 2o filled with liquid resin 18 that is cured by light irradiation, a substrate 24 that supports the cured thin plate-like section 22 within the tank 20, and a moving device 26 that drives the substrate 24 up and down.
and a control device 3o that receives image data of a target three-dimensional object from a data supply source 28 and controls the liquid crystal mask 16 and the moving device 26.
なお、図示例の装置10においては、樹脂18の液面1
9との間の基板24の位置制御が正確になされるように
、タンク20と移動装置26とは同一の基台32に載置
されている。Note that in the illustrated apparatus 10, the liquid level 1 of the resin 18 is
The tank 20 and the moving device 26 are placed on the same base 32 so that the position of the substrate 24 between the tank 20 and the moving device 26 can be accurately controlled.
光源12は、所要面積の面露光であっても樹脂18の硬
化か可能な光量の光を発するものであれば、特に制限的
でなく樹脂18に応して最適な公知の光源が利用可能で
ある。 例えば、樹脂18として紫外線によって硬化す
る性質を有する光硬化性樹脂を用いる場合は石英水銀灯
、炭素アーク灯などの紫外線ランプ、樹脂18として赤
外線によりて硬化する熱硬化性樹脂を用いる場合はグロ
ーバー、タングステンランプ、高圧水銀灯などの赤外線
ランプ、可視光線によって硬化する場合には、ハロゲン
ランプ等を用いることができる。The light source 12 is not particularly limited as long as it emits an amount of light that can cure the resin 18 even in surface exposure of the required area, and any known light source that is optimal for the resin 18 can be used. be. For example, when using a photocurable resin that hardens with ultraviolet light as the resin 18, use an ultraviolet lamp such as a quartz mercury lamp or a carbon arc lamp, or use a glow bar or tungsten lamp when using a thermosetting resin that hardens with infrared light as the resin 18. A lamp, an infrared lamp such as a high-pressure mercury lamp, or a halogen lamp when curing with visible light can be used.
拡散板14は、必ずしも必要ではないが、所要面積の液
晶マスク16の露光面に均一な光を照射するためには設
けるのが好ましい。Although the diffusion plate 14 is not necessarily required, it is preferable to provide it in order to irradiate uniform light onto the exposure surface of the liquid crystal mask 16 having a required area.
液晶マスク16は、画像が表示可能な透過型液晶デイス
プレィ、例えばマトリックス表示方式の液晶デイスプレ
ィであって、光シャッタとして機能するものであればど
のようなものでもよい。The liquid crystal mask 16 may be any type of transmissive liquid crystal display capable of displaying images, such as a matrix display type liquid crystal display, as long as it functions as an optical shutter.
液晶マスク16の一実施例を第2a図に示す。 液晶マ
スク16は、ネマチック液晶、コレステリックY夜晶、
スメクティック?!晶などの液晶34を2枚のガラス基
板36.37の間に入れ、ガラス基板36.37が互い
に接触しないように適当の厚さの薄い絶縁性のスペーサ
38.39を挟んで封入し、ガラス基板36.37の内
側表面に透明導電膜などからなる透明電極40.41を
付けた液晶セル42と、この液晶セル42の前後に配さ
れる2枚の偏光板44.45からなる。One embodiment of the liquid crystal mask 16 is shown in FIG. 2a. The liquid crystal mask 16 is made of nematic liquid crystal, cholesteric Y crystal,
Smectic? ! A liquid crystal 34 such as a crystal is placed between two glass substrates 36.37, and a thin insulating spacer 38.39 of an appropriate thickness is sandwiched between the glass substrates 36.37 to prevent them from touching each other. It consists of a liquid crystal cell 42 in which transparent electrodes 40,41 made of a transparent conductive film or the like are attached to the inner surface of a substrate 36,37, and two polarizing plates 44,45 arranged before and after this liquid crystal cell 42.
ここで第2b図に示すように、一方の透明電極40を所
定の方向(X軸方向)に多数の帯状の透明電極を多数平
行に配列したものとし、対向する他方の透明電極41を
これと直交する方向(Y軸方向)に多数の帯状透明電極
を平行に配列した構造としてマトリックス駆動を可能と
し、帯状電極の数により、所要の画素数例えば、640
X400画素程度の液晶マスク16を構成することかで
きる。Here, as shown in FIG. 2b, one transparent electrode 40 is made up of a large number of strip-shaped transparent electrodes arranged in parallel in a predetermined direction (X-axis direction), and the other transparent electrode 41 that faces this is arranged in parallel. Matrix driving is possible with a structure in which a large number of band-shaped transparent electrodes are arranged in parallel in the orthogonal direction (Y-axis direction), and the required number of pixels, for example, 640, is determined by the number of band-shaped electrodes.
A liquid crystal mask 16 having approximately 400 pixels can be constructed.
2枚の偏光板44.45の偏光方向を直交させて配置し
たものでは、液晶マスク16に入射した光は一方の、例
えは偏光板44を通るので、一方向に振動する光たけが
通過し、液晶セル42に入射する。 ここで透明電極4
0.41に電圧を印加しないと、液晶セル42に入射し
た光は液晶34のなかで90°回転して、液晶セル42
を出射し、もう一つの偏光板45に入用する。 ここで
偏光板45の偏光方向は、偏光板44と直交しているの
で、人肘先は偏光板45を透過でざる。 これに対し、
透明電極40.41に十分な電圧を印加すると、液晶セ
ル42内の液晶34は入射光の振動方向を回転せず、そ
のまま通過させるので、偏光板45を通過てきない。When two polarizing plates 44 and 45 are arranged with their polarization directions orthogonal to each other, the light incident on the liquid crystal mask 16 passes through one of the polarizing plates 44, for example, so that only a beam of light vibrating in one direction passes through. , enters the liquid crystal cell 42. Here, transparent electrode 4
If no voltage is applied to the liquid crystal cell 42, the light incident on the liquid crystal cell 42 will rotate 90 degrees within the liquid crystal 34 and
is emitted and input into another polarizing plate 45. Here, since the polarization direction of the polarizing plate 45 is perpendicular to that of the polarizing plate 44, the tip of the human elbow cannot pass through the polarizing plate 45. On the other hand,
When a sufficient voltage is applied to the transparent electrodes 40 and 41, the liquid crystal 34 in the liquid crystal cell 42 does not rotate the direction of vibration of the incident light and allows the incident light to pass through as it is, so that the incident light does not pass through the polarizing plate 45.
これに対し、2枚の偏光板44.45の偏光方向を平行
させて配置したものでは、液晶セル42の透明電極40
.41に電圧を印加したいとき、光を遮断し、電圧を印
加したとぎ光を透過する。On the other hand, in the case where the two polarizing plates 44 and 45 are arranged with their polarization directions parallel to each other, the transparent electrode 40 of the liquid crystal cell 42
.. When it is desired to apply a voltage to 41, it blocks light and transmits the light after voltage is applied.
本発明に用いられる液晶マスク16としては、いずれの
構成の液晶ティスプレィを用いてもよい。As the liquid crystal mask 16 used in the present invention, a liquid crystal display having any configuration may be used.
本発明に用いられる光照射によって硬化する液状の樹脂
18は、紫外線、可視光線、赤外線などの照射によって
照射部分のみか硬化し、硬化によって得られる固化物の
硬度および剛性が目的とする3次元物体を形成するのに
十分である樹脂であればどのようなものでもよい。The liquid resin 18 that is cured by light irradiation used in the present invention is cured only in the irradiated portion by irradiation with ultraviolet rays, visible light, infrared rays, etc., and the hardness and rigidity of the solidified product obtained by curing are such that the hardness and rigidity of the solidified product are the same as those of the three-dimensional object. Any resin that is sufficient to form the resin may be used.
例えば、光重合反応により硬化する光硬化性樹脂や熱線
により熱硬化する熱硬化性樹脂などかあげられるが、以
下のような性質を具備するものが好ましい。Examples include photocurable resins that are cured by photopolymerization reactions and thermosetting resins that are thermosetted by heat rays, but those having the following properties are preferred.
a、光照射前の液体状態では、透明で粘度か低いこと。a. In the liquid state before irradiation with light, it should be transparent and have a low viscosity.
b、光照射時において、光または光熱線に対する感度が
高く、硬化速度が速く、光照射部分以外への硬化の伝播
が少なく、硬化時の体積収縮が小さいこと。b. High sensitivity to light or photothermal rays, fast curing speed, little propagation of curing to areas other than the light irradiated area, and small volumetric shrinkage during curing.
C硬化によって得られた固化物において、硬度や剛性が
部分にあること。C: Hardness and rigidity are present in some parts of the solidified product obtained by curing.
本発明に用いられる光硬化性樹脂としては、紫外線や可
視光線の照IJを受り、直接または光重合開始剤の分解
によって重合を開始し、ラジカル反応またはイオン反応
により重合硬化するものであればどのようなものてもよ
く、例えば、スチレン系樹脂、メタクリ系樹脂、アクリ
ル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などのビニル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ポリエステル系イΔJ脂、ヒスフェノール
A形ポリカーボネートなどを挙げることができる。The photocurable resin used in the present invention is one that receives irradiation with ultraviolet rays or visible light, initiates polymerization directly or by decomposition of a photoinitiator, and cures by radical reaction or ionic reaction. Any material may be used, and examples thereof include styrene resins, methacrylic resins, acrylic resins, vinyl resins such as vinyl acetate resins, epoxy resins, polyester ΔJ resins, and hisphenol A type polycarbonate. be able to.
ラジカル反応によって光重合する光硬化性樹脂としては
、一般に上述の樹脂の光重舎利プレポリマー(オリゴマ
ー)、光重合性モノマー(千ツマ−)および光重合開始
剤の混合物からなり、さらに、増感剤、消泡剤、安定剤
などを必要に応じて含んでいてもよい。A photocurable resin that photopolymerizes by a radical reaction generally consists of a mixture of a photopolymerized prepolymer (oligomer) of the above-mentioned resin, a photopolymerizable monomer (thousands), and a photopolymerization initiator. The composition may contain agents, antifoaming agents, stabilizers, etc. as necessary.
ここで、オリゴマーは硬化生成物の特性を決定する主成
分であるが、粘度か非常に高い。Here, the oligomer is the main component that determines the properties of the cured product, but it has a very high viscosity.
モノマーは、オリゴマーの粘度を下げる希釈剤として混
入されている。The monomer is incorporated as a diluent to reduce the viscosity of the oligomer.
千ツマ−は、光重合反応するので、多量である硬化収縮
が生じる。 従って、希釈剤として千ツマ−の代りに非
反応性の希釈剤を添加するものであってもよいし、プラ
スチックビーズ等の充填剤を添加して千ツマ−の比率を
下げたものであってもよい。Since Chitsuma undergoes a photopolymerization reaction, a large amount of curing shrinkage occurs. Therefore, a non-reactive diluent may be added instead of 100% as a diluent, or a filler such as plastic beads may be added to lower the 1000% ratio. Good too.
樹脂タンク20は、液状樹脂18を収容するタンクであ
って、目標とする3次元物体を基板24にffi!置し
たまま収容できる深さと大ぎさを有していればどのよう
なものでもよい。The resin tank 20 is a tank that accommodates the liquid resin 18, and is used to transfer a target three-dimensional object onto the substrate 24! Any material may be used as long as it has the depth and size to accommodate the container while it is left in place.
基板24は目標とする3次元物体を支持する強度を有し
、硬化樹脂からなる薄板状切片22の積層体23を載置
するものであればどのようなものでもよいが、図示例で
は、樹脂タンク20の底部と平行にタンク20の一方の
端から端まで延在し、一方の端部にはこの平行部分24
aに垂直上方に腕24bを有し、腕24bは移動装置2
6のトラヘリングナラ]−268に固着されている。
平行部分24aおよび腕24bの形状および長さは3次
元物体の形状、大きさおよび高さに応じて予め適宜定め
ておけばよい。 特に、積層体23の積層か進んでも平
行部分24aが撓むことなく平行に移動で参るたり強度
を有している必要がある。The substrate 24 may be of any type as long as it has the strength to support the target three-dimensional object and on which the laminate 23 of the thin plate-like sections 22 made of cured resin is placed. The parallel portion 24 extends parallel to the bottom of the tank 20 from one end of the tank 20 to the other end.
It has an arm 24b vertically above a, and the arm 24b is connected to the moving device 2.
6's Trahering Nara]-268.
The shape and length of the parallel portion 24a and the arm 24b may be appropriately determined in advance depending on the shape, size, and height of the three-dimensional object. In particular, the parallel portions 24a must be strong enough to move parallel to each other without being bent even as the lamination of the laminate 23 progresses.
移動装置26は、l−ラベリングナラt−26aと、こ
れに噛合するドライブスクリュー26bと、ドライブス
クリュー261)を回転する千−タ26cとからなり、
基板24または積層体23の上側に正確に所定厚さの樹
脂層を形成するために、所定量基板24を移動するため
のものである。 モータ26cとししては、正確にドラ
イブスクリュー26bを所定の回転量たけ回転させつる
ものであればよく、例えば、ステッピング千−夕、AC
ザーホ′モータ、DCサーボモータなどを用いることが
できる。 また、移動手段としては、トラベリングナツ
ト26aとドライブスクリュー26bとによるものには
限定されず、ラックアンドビニオン、ベルトとプーリー
、チェーンとスプロケットなどおよびこれらを組み合わ
せた往復移動手段を用いることができる。The moving device 26 consists of an l-labeling screw 26a, a drive screw 26b that meshes with the l-labeling screw 26a, and a feeder 26c that rotates the drive screw 261).
This is for moving the substrate 24 by a predetermined amount in order to accurately form a resin layer of a predetermined thickness on the upper side of the substrate 24 or the laminate 23. The motor 26c may be any motor that accurately rotates the drive screw 26b by a predetermined amount of rotation, such as a stepping motor, an AC motor, etc.
A servo motor, a DC servo motor, etc. can be used. Further, the moving means is not limited to the one using the traveling nut 26a and the drive screw 26b, but a rack and binion, a belt and pulley, a chain and sprocket, or a reciprocating means using a combination of these can be used.
データ供給源28は、CADデータなどの設計データか
ら適当な間隔で水平切断されたスライス形状データなど
を記憶し、制御装置30に伝送するものであり、記憶装
置からなりていてもよいし、コンピュータであってもよ
い。The data supply source 28 stores slice shape data obtained by cutting horizontally at appropriate intervals from design data such as CAD data, and transmits it to the control device 30, and may be composed of a storage device or a computer. It may be.
ここに記憶されているデータは、CADまたは他の手段
から人力された設計データでもよいがこの場合には制御
装置30内でスライス形状データとしてもよいし、図示
しない別のコンピュータによりスライス形状データとし
てもよい。The data stored here may be design data manually generated from CAD or other means, but in this case, it may be stored as slice shape data within the control device 30, or may be stored as slice shape data by another computer (not shown). Good too.
本発明におけるスライス形状の画像データは、目標とす
る3次元物体を水平切断する間隔は、一定であってもよ
いし、可変、例えば、形状変化が大ぎい部分では小さく
、形状変化が小さい部分では大きく変化するものであっ
てもよいが、制御の簡単さから一定間隔のほうが好まし
い。In the slice-shaped image data of the present invention, the interval at which the target three-dimensional object is horizontally cut may be constant or variable; Although it may vary greatly, fixed intervals are preferable for ease of control.
制御装置30は、液晶マスク16および移動装置26の
そ一タ26cに接続され、スライス形状データからなる
画像データに応じて液晶マスク16の各画素のオン−オ
フを制御するマスクコントローラと、モータ26cの回
転量を制御して基板24の移動量を制御する移動コント
ローラと、これらのコントローラによる液晶マスク16
のオン・オフのタイミングおよび基板24の移動のタイ
ミング等やその他各種の制御を行うコンピュータからな
る。The control device 30 is connected to the liquid crystal mask 16 and the motor 26c of the moving device 26, and includes a mask controller that controls on/off of each pixel of the liquid crystal mask 16 according to image data consisting of slice shape data, and a motor 26c. A movement controller that controls the amount of rotation of the substrate 24 to control the amount of movement of the substrate 24, and a liquid crystal mask 16 controlled by these controllers.
It is composed of a computer that performs various controls such as on/off timing of the board 24 and movement timing of the board 24.
本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光マスクとし
て液晶マスクを用いる造形方法は、基本的に以上のよう
に構成される造形装置10によって、以下のように行わ
れる。A manufacturing method using a liquid crystal mask as an exposure mask made of a non-emissive display device of the present invention is performed as follows using the manufacturing apparatus 10 basically configured as described above.
予め、樹脂タンクに、液状樹脂18が満たされ、光源1
2は点灯され、データ供給源28にはスライス形状の画
像データ群が記憶され、制御装置30へ伝送可能の状態
にある。The resin tank is filled with liquid resin 18 in advance, and the light source 1
2 is lit, a slice-shaped image data group is stored in the data supply source 28, and is ready to be transmitted to the control device 30.
まず、基板24を、移動装置26により最も上方に移動
して、基板24の上側にスライス形状データの間隔に応
じた厚さの液体樹脂層を形成する。First, the substrate 24 is moved to the uppermost position by the moving device 26, and a liquid resin layer having a thickness corresponding to the interval of the slice shape data is formed on the upper side of the substrate 24.
次に、制御装置30はデータ供給源28から取り込んだ
目標とする3次元物体の最底部の画像データに応じて液
晶マスク16をオン・オフ制御し、光源12から射出さ
れ、拡散板14によって均一化された光を像様に透過さ
せ、この透過光により前記液体樹脂層を所定時間面露光
して、この樹脂18を前記透過光の照射部分のみ像様に
硬化させて、固化した薄板状切片22を基板24上に形
成する。Next, the control device 30 controls the liquid crystal mask 16 on and off according to the image data of the bottommost part of the target three-dimensional object taken in from the data supply source 28, so that the light is emitted from the light source 12 and is uniformly distributed by the diffuser plate 14. The liquid resin layer is surface-exposed for a predetermined period of time by the transmitted light, and the resin 18 is imagewise cured only in the area irradiated with the transmitted light, thereby producing a solidified thin plate-like section. 22 is formed on a substrate 24.
こうして、3次元物体の最底部の第1層が形成される。In this way, the bottom first layer of the three-dimensional object is formed.
次に、制御装置30は、移動装置26のモータ26cを
所定回転量回転させ、基板24を所定量下降させ、3次
元物体の第2層の間隔に相当する厚さの液体樹脂層を第
1層上に形成する。Next, the control device 30 rotates the motor 26c of the moving device 26 by a predetermined amount of rotation, lowers the substrate 24 by a predetermined amount, and deposits a liquid resin layer with a thickness corresponding to the interval between the second layers of the three-dimensional object into the first layer. Form on the layer.
この後上述と同様な方法で第2層の断面形状を液晶マス
ク16を介して露光して、第1層上に第2層目を硬化し
、薄板状切片22を積層する。Thereafter, the cross-sectional shape of the second layer is exposed to light through the liquid crystal mask 16 in the same manner as described above to harden the second layer on the first layer, and the thin plate-like sections 22 are laminated.
上述の手順をスライス形状の画像データをその順序に従
って変えながら、積層体23上に薄板状切片22を多数
積層して3次元物体を造形する。A three-dimensional object is formed by stacking a large number of thin plate-like sections 22 on the stacked body 23 while changing the order of slice-shaped image data in the above-described procedure.
本発明の造形方法は、予め硬化して得られた薄板状切片
22上に所定厚さの液状樹脂層を形成し、この樹脂層を
所定の断面形状データに応じて制御された液晶マスク1
6を介して露光硬化して薄板状切片22を積層すること
を繰り返して3次元物体を得ることができるものであれ
ば、上述の造形装置10を用いる方法に限定されず、以
上に示す造形方法を始めとして、種々の方法が可能であ
る。In the modeling method of the present invention, a liquid resin layer of a predetermined thickness is formed on a thin plate-shaped section 22 obtained by curing in advance, and this resin layer is applied to a liquid crystal mask 1 which is controlled according to predetermined cross-sectional shape data.
The modeling method shown above is not limited to the method using the above-mentioned modeling apparatus 10, as long as it is possible to obtain a three-dimensional object by repeatedly exposing and curing the thin plate-like sections 22 through the step 6 and stacking them. Various methods are possible, including:
第3図に示す造形装置50は、積層体23を載置する基
板を移動させず、基板として樹脂タンク20の底部また
は、内部に固定し、基板を下降させて積層体を下降させ
る代りに、樹脂液貯蔵容器52からポンプ54によりバ
イブ56を通し”C樹脂液18を供給し、液面を上昇さ
せて積層体23上に所定厚さの樹脂液層を形成するもの
である。 この樹脂液層の厚さを正確に制御するために
、制御装置3oはポンプ54の駆動量を単に制御するだ
けでなく、樹脂液面を検出する手段57を設り、こねに
よる液面検知信号によって樹脂厚さを制御するようにし
てもよい。The modeling apparatus 50 shown in FIG. 3 does not move the substrate on which the laminate 23 is placed, but fixes it as a substrate at the bottom or inside of the resin tank 20, and instead of lowering the substrate and lowering the laminate, The resin liquid 18 is supplied from a resin liquid storage container 52 by a pump 54 through a vibrator 56, and the liquid level is raised to form a resin liquid layer of a predetermined thickness on the laminate 23. In order to accurately control the thickness of the layer, the control device 3o not only simply controls the drive amount of the pump 54, but also includes a means 57 for detecting the resin liquid level, and detects the resin thickness by the liquid level detection signal generated by kneading. It may also be possible to control the height.
露光方法は第1図に示す例と全く同様なものを用いて全
く同様に行うことがで参るが、好ましくは、少なくども
液晶マスク16を、より好ましくは液晶マスク16、拡
散する14および光源を移動装置58により樹脂液面1
9の上A−に応じて上y−させるのが好ましい。 移動
装置58のは、前述の移動装置26と同様の構成のもの
を用いることが°Cきる。The exposure method can be carried out in exactly the same way as in the example shown in FIG. The resin liquid level 1 is moved by the moving device 58.
It is preferable to make the upper y- according to the upper A- of 9. The moving device 58 may have the same configuration as the moving device 26 described above.
第4図に示す造形装置60も、第3図にボず例と同様に
基板を移動さゼず固定するものである。 図示例では、
基板として樹脂タンク20の底部を用い、樹脂液18中
に液面を規制する透明板62からなる液面規制板を底部
に有する箱体64を樹脂タンク20内に沈めておき、7
↑1体64を移動装置26に取り((けて制御しつつ上
昇させ、透明板62と積層体23との間に所定厚さの樹
脂液層を形成する。 この樹脂液層を透明板62の上側
に直接または間接的に配置された液晶マスク16を介し
°C露光硬化し、上述の例と同様に積層して、3次元物
体を造形しCいる。 ここでも、液晶マスク]6、拡散
板14、光源12を箱体64の移動に付って、移動させ
るのが好ましい。The modeling apparatus 60 shown in FIG. 4 also fixes the substrate without moving it, similar to the example shown in FIG. 3. In the illustrated example,
Using the bottom of the resin tank 20 as a substrate, a box body 64 having a liquid level regulating plate made of a transparent plate 62 for regulating the liquid level in the resin liquid 18 at the bottom is submerged in the resin tank 20.
↑One body 64 is taken to the moving device 26 and raised under control to form a resin liquid layer of a predetermined thickness between the transparent plate 62 and the laminate 23. This resin liquid layer is transferred to the transparent plate 62. The liquid crystal mask 16 placed directly or indirectly on the upper side is exposed to and cured at °C, and layered in the same manner as in the above example to form a three-dimensional object. It is preferable to move the plate 14 and the light source 12 as the box 64 moves.
第5図に示す造形装置70は、基板24の下側に薄板状
切片22を積層するもので、1□(板24を移動装置2
6により所定量−1,yさせ、積層体23と樹脂タック
20との間に樹脂液層を形成し、樹脂タンク20の底部
の所定部分を透明板72で構成し、底部透明板72の裏
側シ二配置された液晶マスク16を介して光源12から
射出され、拡散板14により均一化された光ににり像様
面露光を行うものである。The modeling device 70 shown in FIG.
6 by a predetermined amount -1,y to form a resin liquid layer between the laminate 23 and the resin tack 20, a predetermined portion of the bottom of the resin tank 20 is made of a transparent plate 72, and the back side of the bottom transparent plate 72 is Imagewise exposure is performed using light emitted from a light source 12 through a liquid crystal mask 16 arranged in two directions and made uniform by a diffuser plate 14.
第6図に示す造形装置80は、第5図に示す例と同様に
透明板82の裏側から液晶マスク16を介して露光硬化
して基板24のF側に薄板状切片22を積層するもので
あるが、積層体23と透明板82との間の樹脂液層の形
成を第2図に示す例のように樹脂液貯蔵容器52からポ
ンプ54によりバイブ56を通して供給するものである
。 しかし、第2図に示す例とは異なり、樹脂液18
は、透明板82−トに1層分のの形成される。Similar to the example shown in FIG. 5, the modeling apparatus 80 shown in FIG. 6 is for laminating the thin plate-like sections 22 on the F side of the substrate 24 by exposing and curing them from the back side of the transparent plate 82 through the liquid crystal mask 16. However, to form a resin liquid layer between the laminate 23 and the transparent plate 82, the resin liquid layer is supplied from a resin liquid storage container 52 through a vibrator 56 by a pump 54 as shown in the example shown in FIG. However, unlike the example shown in FIG.
One layer is formed on the transparent plate 82-t.
第4〜6図に示す例では、樹脂液18を透明板62.7
2および82で規制しているのて、硬化した薄板状切片
22と透明板62.72.82とをiU IIl[する
必要がある。 このため、透明板62.72.82を剥
離しやすい材料て構成するか、透明板62.72.82
の樹脂液18側の表面に¥1」離を促進する被膜、例え
ば1摸状に形成てきる¥!I 11m1t剤を被覆して
おくのか良い。In the example shown in FIGS. 4 to 6, the resin liquid 18 is applied to the transparent plate 62.7.
2 and 82, the cured thin plate-like section 22 and the transparent plate 62, 72, 82 need to be heated. For this reason, either the transparent plate 62.72.82 is made of a material that is easily peeled off, or the transparent plate 62.72.82 is
On the surface of the resin liquid 18 side, a coating that promotes separation, for example, 1 inch can be formed in the shape of 1 inch! It is better to cover it with I11mlt agent.
また、第4〜6図に示す例において、透明板62.72
.82と液晶マスク16とを一体的に形成する構成であ
ってもよい。 また、透明板62.72.82を省略し
、液晶マスク16を直接用いるようにしてもよい。In addition, in the examples shown in FIGS. 4 to 6, the transparent plates 62, 72
.. 82 and the liquid crystal mask 16 may be integrally formed. Further, the transparent plates 62, 72, 82 may be omitted and the liquid crystal mask 16 may be used directly.
図示例においては、オΔ1脂液層を像様に露光硬化させ
るための非発光形表示デバイスからなる露光マスクとし
て透過型液晶デイスプレィからなる液晶マスクを例に挙
げて説明したが、本発明はこれに限定されず、エレクト
ロクロミック表示デバイスや弾語電性セラミック表示デ
バイスなどの様々な非発光表示デバイスか使用可能なこ
とは前述した通っである。 例えは、エレク)・ロクロ
ミック表示デバイス(ECD)としては、WO3、Mo
D3.I r (OH)。なとの無機エレク[・ロクロ
ミック材料もしくはブルシアンブルー系化合物、ビオロ
ゲン誘導体、フタロシアニンなどを用いる有機エレクト
ロクロミック材料の薄膜を透明電極に貼り付け、この膜
を内側にして前記透明電極と対向透明電極との間に電解
質を封入した構造のものを挙げることができる。In the illustrated example, a liquid crystal mask made of a transmissive liquid crystal display was used as an example of an exposure mask made of a non-emissive display device for imagewise exposure and curing of the OΔ1 lipid liquid layer, but the present invention is not limited to this. As mentioned above, various non-luminescent display devices such as electrochromic display devices and elastomeric ceramic display devices can be used. For example, WO3, Mo
D3. I r (OH). A thin film of an organic electrochromic material using Nato's inorganic electrochromic material or a Brussian blue compound, a viologen derivative, phthalocyanine, etc. is attached to a transparent electrode, and the transparent electrode and a counter transparent electrode are connected with this film inside. One example is a structure in which an electrolyte is sealed in between.
また、強誘導性セラミック表示デバイ
スからなる露光マスクとしては、GaAs、KH2PO
,+ 、KD2 PO4、LiNbO2、LiTaO3
,PLZTなどの電気光学効果を示す電気光学材料を2
枚の偏光板(例えは、偏光子と検光子)挟んだマトリッ
クス構造もしくはアレイ状構成の光シャッタを露光マス
クとして用いるものを挙げることができる。In addition, as an exposure mask made of a strongly inductive ceramic display device, GaAs, KH2PO
, + , KD2 PO4, LiNbO2, LiTaO3
, PLZT and other electro-optic materials exhibiting electro-optic effects are
Examples include those in which an optical shutter having a matrix structure or an array structure sandwiching two polarizing plates (for example, a polarizer and an analyzer) is used as an exposure mask.
本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる造形方法お
よび造形装置は、基本的に以上のように構成されるが、
本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、印刷
製版用途などのように単に1層のみの硬化層を別の基台
上に形成するものであってもよいなど本発明の要旨を免
税しない範囲において改良および設計の変更か可能なこ
とは勿論である。The molding method and molding apparatus using the non-emissive display device according to the present invention are basically configured as described above.
The present invention is not limited to this, and for example, it may be possible to simply form a single cured layer on a separate base, such as in printing plate-making applications. It goes without saying that improvements and changes in design are possible within the scope.
〈発明の効果〉
以上、詳述したように、本発明の造形方法によれば、所
定厚さの液状樹脂層を液晶マスクなどの非発光形表示デ
バイスよりなる露光マスクを介して面露光して硬化する
ことを繰り返して積層し、3次元物体を得ているので、
従来の多数の写真フィルムをフォトマスクとして使用す
るものに比べて極めて簡単に3次元物体を得ることがで
きるし、また、CADデータや各種処理装酋でIA理さ
れた設計データを直接利用できる。<Effects of the Invention> As described above in detail, according to the modeling method of the present invention, a liquid resin layer of a predetermined thickness is surface-exposed through an exposure mask made of a non-emissive display device such as a liquid crystal mask. By repeating curing and laminating, a three-dimensional object is obtained.
Compared to conventional methods that use a large number of photographic films as photomasks, three-dimensional objects can be obtained much more easily, and CAD data and design data processed by IA using various processing equipment can be directly used.
一方、従来の露光時間か長いレーザスキャン露光による
造形方法に比べて、本発明法は、全面露光により薄板状
切片を硬化させることができるので、露光時間を短縮で
きるし、スキャンを行わないのてX −Y 7J動装置
などが不要で可動部分が少なく装置構成か簡単である。On the other hand, compared to the conventional modeling method using laser scanning exposure, which requires a long exposure time, the method of the present invention can harden a thin plate-like section by exposing the entire surface to light, so the exposure time can be shortened and it can be used without scanning. There is no need for X-Y 7J moving devices, there are few moving parts, and the device configuration is simple.
また、本発明の造形装置によれば、上記本発明法の効果
を具現できるのに加え、高価のX−Y移動装置が不要で
あり、装置構成を小型、コンパクトかつ廉価にすること
かできる。Further, according to the modeling apparatus of the present invention, in addition to realizing the effects of the method of the present invention described above, an expensive X-Y moving device is not required, and the apparatus configuration can be made small, compact, and inexpensive.
従って、本発明装置は、設計現場において、設計の確認
のために、機械部品、自動車などの工業製品、住宅、ビ
ル、ホールなどの建築物、橋梁、トンネル、高速道路な
どの建造物などの3次元実体モデルを容易かつ精度よく
かつ廉価に製作することがてぎる。Therefore, the device of the present invention can be used at a design site to confirm the design of mechanical parts, industrial products such as automobiles, buildings such as houses, buildings, and halls, and structures such as bridges, tunnels, and expressways. It is possible to easily and accurately produce dimensional physical models at low cost.
第1図は、本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる
造形方法を実施する造形装置の一実施例の模式的断面図
である。
第2a図は、本発明に用いられる液晶マスクの一実施例
の断面図、第2b図は、第2a図の液晶マスクを構成す
る液晶セルの構成を示す斜視図である。
第3図、第4図、第5図および第6図は、それぞれ本発
明の非発光形表示デバイスを用いる造形装置の異なる実
施例の模式的断面図である。
第7図および第8図は、それぞれ、従来の3次元造形装
置の模式的断面図である。
符号の説明
10.50.60.70.80
・・・液晶マスクを用いる造形装置、
12・・・光源、
14・・・拡散板、
16・・・7夜晶マスク、
18・・・樹脂、
20・・・樹脂液タンク、
22・・・薄板状切片、
23・・・積層体、
24・・・基板、
26.58・・・移動装置、
28・・・データ供給源、
30・・・制御装置、
34・・・液晶、
36.37・・・透明ガラス板、
38.39・・・スペーサ、
40.41・・・透明電極、
42・・・液晶セル、
44.45・・・偏光板、
52・・・樹脂液貯蔵容器、
54・・・ポンプ、
56・・・バイブ、
62.72.82・・・透明板
特許出願人 富士写真フィルム株式会社代 理 人
弁理士 渡 辺 望 稔FIG、2b
FIG、3
1?。 742
(J(JFIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a modeling apparatus that implements a manufacturing method using a non-emissive display device according to the present invention. FIG. 2a is a sectional view of one embodiment of a liquid crystal mask used in the present invention, and FIG. 2b is a perspective view showing the structure of a liquid crystal cell constituting the liquid crystal mask of FIG. 2a. FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are schematic sectional views of different embodiments of a modeling apparatus using the non-emissive display device of the present invention, respectively. FIGS. 7 and 8 are schematic cross-sectional views of conventional three-dimensional printing apparatuses, respectively. Explanation of symbols 10.50.60.70.80... Molding device using liquid crystal mask, 12... Light source, 14... Diffusion plate, 16...7 Night crystal mask, 18... Resin, 20... Resin liquid tank, 22... Thin plate-like section, 23... Laminated body, 24... Substrate, 26.58... Moving device, 28... Data supply source, 30... Control device, 34...Liquid crystal, 36.37...Transparent glass plate, 38.39...Spacer, 40.41...Transparent electrode, 42...Liquid crystal cell, 44.45...Polarized light Plate, 52... Resin liquid storage container, 54... Pump, 56... Vibrator, 62.72.82... Transparent plate Patent applicant Fuji Photo Film Co., Ltd. Representative Patent attorney Minoru Watanabe FIG, 2b FIG, 3 1? . 742 (J(J
Claims (4)
よび形状の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片
を積層して3次元物体を造形するに際し、 前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として前記3次
元物体を支持する基板またはすでに硬化した薄板状切片
の上または下に形成し、所要形状のマスクを形成するよ
うに制御された非発光形表示デバイスよりなる露光マス
クを通して前記未硬化樹脂層に光照射し、この未硬化樹
脂層を硬化させて薄板状切片を得ることを特徴とする非
発光形表示デバイスを用いる造形方法。(1) When a liquid resin that hardens by light irradiation is cured as a thin plate-like section of a desired thickness and shape, and when a three-dimensional object is formed by stacking the thin plate-like sections, the resin is cured in a liquid form of a predetermined thickness. A cured resin layer is formed on or below a substrate supporting the three-dimensional object or an already cured thin plate-like section, and the above is passed through an exposure mask consisting of a non-emissive display device controlled to form a mask of a desired shape. A manufacturing method using a non-emissive display device, characterized in that a thin plate-like section is obtained by irradiating an uncured resin layer with light and curing the uncured resin layer.
、透過型液晶マスクである請求項1に記載の非発光形表
示デバイスを用いる造形 方法。(2) The manufacturing method using a non-emissive display device according to claim 1, wherein the exposure mask made of the non-emissive display device is a transmissive liquid crystal mask.
よび形状の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片
を積層して3次元物体を造形する造形装置であって、 前記積層薄板状切片を支持する基板と、 前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として形成する
ために、前記基板またはすでに硬化した薄板状切片と未
硬化樹脂の液面とを相対的に移動する手段と、 前記未硬化樹脂層に光照射するための光源と、 前記未硬化樹脂層と光源との間に配設され、所要形状の
マスクを形成する非発光形表示デバイスよりなる露光マ
スクと、 前記相対移動手段の移動量および前記露光マスクのマス
ク形状を制御する制御装置とを有することを特徴とする
非発光形表示デバイスを用いる造形装置。(3) A modeling device that hardens liquid resin that hardens by light irradiation into thin plate-like sections of a desired thickness and shape, and forms a three-dimensional object by laminating the thin plate-like sections, the laminated thin plate-like sections a substrate supporting the resin; means for relatively moving the substrate or the already cured thin plate-like section and the liquid surface of the uncured resin in order to form the resin as a liquid uncured resin layer of a predetermined thickness; a light source for irradiating the uncured resin layer with light; an exposure mask comprising a non-emissive display device disposed between the uncured resin layer and the light source and forming a mask of a desired shape; and the relative movement. 1. A modeling apparatus using a non-emissive display device, comprising a control device for controlling the amount of movement of the means and the shape of the exposure mask.
、透過型液晶マスクである請求項3に記載の非発光形表
示デバイスを用いる造形 装置。(4) A modeling apparatus using a non-emissive display device according to claim 3, wherein the exposure mask made of the non-emissive display device is a transmissive liquid crystal mask.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2281073A JPH04156325A (en) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Shaping method using non-light emitting type display device and apparatus therefor |
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