JPH04247931A - 立体樹脂モデルの製造方法及びその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光硬化による立体樹脂モ
デルの製造方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光硬化による立体樹脂モデルの製
造方法を図４に示す。

【０００３】まず（イ）のように、３次元ＣＡＤ上にデ
ザインされたモデルａを幾層もの薄い断面体にスライス
して等高線状の断面デ−タを作成し、これらデ−タを制
御装置のコンピュ−タ上に保持しておく。

【０００４】次に（ロ）に示すように、光硬化樹脂液３
を満たした液槽１において、最初に、Ｚ方向（上下方向
）に移動可能なワ−クテ−ブル４をその上面を樹脂液３
が覆い隠すように液面３ａ近くに止め、その液面３ａに
、紫外線レ−ザ光線１６を、図示のガルバノミラ−１７
又は図示していないＸＹプロッタから成る光スキャナ１
８により、Ｘ−Ｙ方向に走査しながら照射する。すなわ
ち上記等高線状の断面デ−タに基き光スキャナ１８を制
御することにより、上記立体モデルａの第１層目のスラ
イス断面形状に沿って液面３ａをレ−ザ光線１６で走査
する。レ−ザ光が照射された箇所の樹脂液は硬化し、ワ
−クテ−ブル４上に第１層目のスライス断面形状が固着
形成される。

【０００５】次に、ワ−クテ−ブル４を少し下げると、
樹脂液が回り込んで来て第１層目の硬化した樹脂の上に
薄い液状の樹脂層ができる。これにまたレ−ザ光線１６
を照射し且つ走査して第２層目のスライス断面形状を硬
化させる。

【０００６】この操作を繰り返すと、（ハ），（ニ）に
示すように薄い層が徐々に積層されて立体モデルの積層
ワ−ク部ｂ，ｃが形成されていく。所望の積層ワ−ク部
ｃが出来上がったところで、（ホ）に示すようにワ−ク
テ−ブル４を樹脂液３中から引上げ、完成した積層ワ−
ク（立体樹脂モデル）ｄを得る。

【０００７】このような積層加工による立体樹脂モデル
の光造型方法は、金型加工のような特殊な技術を必要と
せずに、ある一定精度の範囲内であればＣＡＤデ−タか
ら直接立体樹脂モデルが作成できる。したがって、複数
の立体樹脂モデルを作成し最適な形状を確認した上で量
産用などの金型を起こすといったことが可能であり、重
要な技術として確立されつつある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の製
造方法は、立体モデルの１断面を構成する樹脂を硬化さ
せるのに、その硬化すべき断面形状の全面積をスポット
状のレ−ザ光で走査しなければならないためかなりの時
間を要していた。

【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決し、立体
樹脂モデルの製造に要する時間を短縮化し得る製造方法
及び装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る製造方法においては、光硬化樹脂液の液面
の上方に設けた液晶パネルに透明部及び反透明部からな
る立体モデルのスライス断面形状パタ−ンを表示させ、
その液晶パネルをマスクにして上記液面に光を照射する
ようにしたものである。

【００１１】次に、本発明に係る製造装置にあっては、
光硬化樹脂を満たした液槽と、この液槽の液中に浸した
ワ−クテ−ブルを昇降させるテ−ブル駆動装置と、上記
液槽の上方に設けられ透明部及び反透明部からなるパタ
−ンを表示する液晶パネルと、その液晶パネルの上方か
ら上記液槽の液面に光を照射する光源と、３次元デザイ
ンのモデルを幾層もの薄い断面体にスライスした断面デ
−タを保持し、その断面デ−タに基いて上記液晶パネル
の制御及び各層切替え時の上記駆動装置の制御を行う制
御装置とを備えているものである。

【００１２】

【作用】液晶パネルの透明箇所に照射された光はそのま
ま透過し、反透明箇所に照射された光は遮断される。そ
こで、硬化させるべき断面形状のパタ−ンを液晶パネル
上に液晶の透明部で表示しておき、これをマスクにして
所定パタ−ンの光を液面に一括して照射する。光照射に
よって一層分樹脂液が硬化する度にワ−クテ−ブルを少
し下降させ、硬化層上に樹脂液が回り込むのを待って次
の層の光照射を行う。各層毎に液晶パネルの表示パタ−
ンを変化させることにより、薄い層が徐々に積層されて
立体モデルの積層ワ−クが形成されていく。液晶パネル
上に表示させるパタ−ンは通常の液晶ディスプレイ（例
えば液晶テレビの画面、電卓の表示部等）と同様電気的
に瞬時にして変更することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を具体的実施例により説明する。

【００１４】図１に、立体樹脂モデルの高速製造装置を
示す。

【００１５】１は立体樹脂モデル２を製造するための液
槽であり、液槽１は紫外線を照射すると硬化する光硬化
樹脂液３で満たされている。この光硬化樹脂液３中には
ワ−クテ−ブル４が配置されている。ワ−クテ−ブル４
はテ−ブル駆動装置５により昇降可能に支持されている
。液槽１の光硬化樹脂液液面３ａの上方にはワ−クテ−
ブル４とほぼ同じ大きさの液晶パネル６が水平に設けら
れている。液晶パネル６は上記テ−ブル駆動装置５と共
に後述する制御装置１１に接続されている。液晶パネル
６の上方にはコリメ−トレンズ１０が設けられ、さらに
その上方には紫外線光源７が設けられている。

【００１６】コリメ−トレンズ１０は紫外線光源７から
出射された紫外光を平行光９にして液晶パネル６上に垂
直に照射する。

【００１７】液晶パネル６は略全面が液晶表示部で構成
されており、その表示部上に液晶の透明部及び反透明部
からなる任意の断面形状パタ−ンを表示することができ
る。液晶表示部の両面は透明薄板のカバ−（図示せず）
で覆われており、表示部の透明箇所に照射された光はそ
のまま透過し、反透明箇所に照射された光は遮断される
。すなわち液晶パネル６は、硬化させる断面形状のパタ
−ンのみを透明に表示しておくことによりマスクとして
の機能を発揮する。

【００１８】液晶パネル６の制御及び上記テ−ブル駆動
装置５の制御はコンピュ−タを主体とする制御装置１１
によって行われる。制御装置１１は予め用意されたデ−
タに基き、或いはキ−ボ−ド等からの任意の入力により
、液晶パネル６上に立体モデルの所定の断面形状パタ−
ンを表示させる。そしてワ−クテ−ブル４を移動させて
各層の切替えを行うと共に、各層毎に液晶パネル６の表
示パタ−ンを変化させる。

【００１９】上述の製造装置による立体樹脂モデルの製
造方法を図２に示す。

【００２０】図２（Ａ）は立体樹脂モデルの製造工程図
、図２（Ｂ）は（Ａ）の各工程における液晶パネルの表
示パタ−ンを示す図である。尚、図２（Ｂ）において黒
塗りの箇所は液晶の反透明部を、白抜きの箇所は透明部
を示す。

【００２１】まず、図２（Ａ）−（イ）に示すように３
次元ＣＡＤ上にデザインされたモデルａを幾層もの薄い
断面体にスライスして等高線状の断面デ−タを作成し、
制御装置１１のコンピュ−タ上に確保しておく。このと
き、図２（Ｂ）−（ａ）に示すように液晶パネル６には
何も表示されていない（表示部全体が反透明の状態）。

【００２２】次に、図２（Ａ）−（ロ）に示すようにワ
−クテ−ブル４を樹脂液３が薄く覆い隠すように液面３
ａ近くに止め、その液面３ａに液晶パネル６の上方から
平行光９を照射する。このとき液晶パネル６には、第１
層目の断面デ−タに基き、図２（Ｂ）−（ｂ）に示すよ
うに表示部中央に大口径の円形の断面形状パタ−ンが表
示されている。これにより、表示された断面形状パタ−
ンの平行光９が液面３ａに垂直に照射され、ワ−クテ−
ブル４上に大きな円形断面を有する第１層目が硬化する
。

【００２３】第１層目硬化後、ワ−クテ−ブル４を少し
下げ、樹脂液３が硬化層の上に回り込むのを待って、第
２層目の断面デ−タにより液晶パネル６に断面形状パタ
−ン表示させ、第１層目と同様にして光照射を行って樹
脂を硬化させる。

【００２４】第３層目以降も同様の操作を繰り返す。図
２（Ｂ）−（ｃ），（ｄ）に示すように各層毎に液晶パ
ネル６の表示パタ−ンを変化させることにより、図２（
Ａ）−（ハ），（ニ）に示すように薄い層が徐々に積層
されて立体モデルの積層ワ−クｂ，ｃが形成されていく
。所望の積層ワ−クｃが出来上がったところで、図２（
Ａ）−（ホ）に示すようにワ−クテ−ブル４を樹脂液３
中から引上げ、完成した積層ワ−クｄを得る。

【００２５】既に明らかなように、上記製造方法は、レ
−ザ光線を用いず、液晶パネル６をマスクにして所望の
パタ−ンの平行光線９を液面３ａに照射する点で従来と
異なっている。これは、立体モデルの１断面を構成する
樹脂を硬化させる際、従来行っていたスポット状レ−ザ
光による断面形状の走査は必要なく、断面形状の全面積
に一括して光照射が行えることを意味する。したがって
、従来と比較して極めて短時間で立体樹脂モデルを製造
することが可能となる。

【００２６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００２７】先に示した製造装置は、液晶パネル６の大
きさが有限であり且つこれが固定されているため、液面
３ａに照射可能な平行光線９のパタ−ンが必然的に液晶
パネル６の大きさに制約されることになる。そのため、
大型の立体樹脂モデルの製造にはさほど適していない。 　　この問題は、図３に示すように液槽１２及びワ−ク
テ−ブル１３を大型化すると共に、液晶パネル６を含む
光学系１５自体を水平方向に移動可能とすることにより
解消することができる。本実施例においては、光学系１
５は液晶パネル６と共に移動する反射鏡１４を有して構
成され、水平方向から照射される平行光９を反射鏡１４
で反射させて液晶パネル６上に垂直に照射できるように
なっている。平行光９を形成するためのコリメ−トレン
ズ１０を含む光源側は固定されている。

【００２８】この場合、制御装置のコンピュ−タ上には
、立体モデルのスライス断面デ−タの他に、各断面を複
数に分割して得られる分割断面デ−タを確保しておく。 液晶パネル６上には、分割断面デ−タに基いて、一つの
断面を複数に分割して得られる個々の分割パタ−ンを表
示させる。そして、光学系１５を所定時間おきに水平移
動させると共に、その位置に対応する分割パタ−ンを液
晶パネル６に表示させて液面３ａに光照射する。これを
全ての分割パタ−ンに対して行うことにより大きな硬化
層を得る。したがって、液晶パネル６の大きさに制約さ
れることなく大型の立体樹脂モデルを製造することがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、光硬化さ
せるべき所望の断面形状の全面積に一括して光照射する
ことができるので、極めて短時間で立体樹脂モデルを製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】本発明に係る製造方法を示す図であり、（Ａ）
は立体樹脂モデルの製造工程図、（Ｂ）は（Ａ）の各工
程における液晶パネルの表示パタ−ンを示す図である。

【図３】本発明に係る製造装置の他の実施例を示す概略
構成図である。

【図４】従来の製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１　　液槽 ２　　立体樹脂モデル ３　　光硬化樹脂液 ３ａ　　液面 ４　　ワ−クテ−ブル ５　　テ−ブル駆動装置 ６　　液晶パネル ７　　光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光硬化樹脂液の液面の上方に設けた液
   晶パネルに透明部及び反透明部からなる立体モデルのス
   ライス断面形状パタ−ンを表示させ、該液晶パネルをマ
   スクにして上記液面に光を照射するようにしたことを特
   徴とする立体樹脂モデルの製造方法。
2. 【請求項２】　　光硬化樹脂を満たした液槽と、この液
   槽の液中に浸したワ−クテ−ブルを昇降させるテ−ブル
   駆動装置と、上記液槽の上方に設けられ透明部及び反透
   明部からなるパタ−ンを表示する液晶パネルと、該液晶
   パネルの上方から上記液槽の液面に光を照射する光源と
   、３次元デザインのモデルを幾層もの薄い断面体にスラ
   イスした断面デ−タを保持し、該断面デ−タに基いて上
   記液晶パネルの制御及び各層切替え時の上記駆動装置の
   制御を行う制御装置とを備えていることを特徴とする立
   体樹脂モデルの製造装置。