JPH04301431A - 光学的造形物成形装置 - 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、光硬化性樹脂に光を照
射して、所望の形状をもつ造形物に対応する硬化物を形
成する光学的造形物成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の光学的造形物成形装置と
しては、半導体分野でよく知られているフォトリソグラ
フィ技術がある。しかし、かかるフォトリソグラフィ技
術はマスクを用いた成形方法であるので、成形精度は高
いものの、マスクを必要とするため、作製期間を考慮す
ると、短時間で成形することは困難である。特に、３次
元立体物の成形にあたっては、マスクを多数必要とする
ことから、実際に使用することは不可能である。

【０００３】一方、フォトリソグラフィ技術の代わりに
、紫外線レーザを用い、紫外線レーザから出力されるレ
ーザ光をスイッチングする光シャッターと、その光シャ
ッターを透過したレーザ光を光硬化性樹脂に導く光学系
と、ＣＡＤデータがストアされ、３次元ＮＣテーブルお
よび光シャッターを制御する中央処理装置を含む制御装
置、例えばパソコンとから構成される光学的造形物成形
装置がある。しかし、このようにレーザ光を使用した装
置では、紫外線レーザをレンズにより集光してミクロン
オーダの直径の光にして１層分の面形状を走査し光硬化
性樹脂を硬化させているため、１回の走査では薄膜状の
硬化物しか成形できず、広い面積で厚みのあるものを成
形するためには長時間を必要とする欠点があった。

【０００４】また、液晶パネルを光シャッターとして用
いて１層分の面形状を瞬時に硬化させる光学的造形物成
形技術がある（例えば特開平１−２６３０３１号）。し
かし、この液晶パネルを使用した装置では、広い面積に
わたって１層分の面形状を一度に硬化させるためには、
液晶パネルの走査線と信号線の線数を多くして液晶パネ
ルの駆動領域を広げる必要がある。

【０００５】また、駆動領域を広げた液晶パネルを時分
割駆動法で駆動する場合には、走査線の線数の増加と共
に駆動のデューティ比が増加し、１つの線の選択時間が
短くなり、光を透過する選択画素と光を遮断する非選択
画素とのコントラスト比が次第に低下し、光シャッター
としての性能が低下する傾向があり、成形する造形物の
大きさに制約が生じるという欠点がある。

【０００６】しかもまた、液晶パネルが現在では大きい
ものが作成できないので、大きい硬化物を成形できない
。

【０００７】液晶パネルの別の駆動方法としてスタティ
ック駆動法がある。この駆動原理を利用した薄膜トラン
ジスタや薄膜ダイオードからなる能動素子を用いれば駆
動領域を広げた液晶パネルの一つ一つの画素をスイッチ
ングし、走査線数が増加してもシャッター性能が低下し
ないようにすることができる。しかし、このような能動
素子を用いた駆動方法では、各々の画素の周辺に能動素
子を形成するので、画素の開口率が低下し、したがって
得られる造形物の成形精度が低下するという欠点がある
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、紫外
線レーザをレンズで集光し、微小スポットを走査させて
硬化させる方法は、広い面積で厚みのある物を成形する
ためには長時間を要し、他方、液晶パネルを光シャッタ
ーとして用い、１層分の面形状を同時に硬化させる方法
においては、液晶パネルの駆動方法により、成形する造
形物の大きさに制約があったり、得られる造形物の精度
が低下するという問題がある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、広い面積で厚み
のある造形物を精度よく短時間で形成することができる
光学的造形物成形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】このような目的を達成す
るために、本発明は、光硬化性樹脂に光を照射し、当該
光の照射された部分を硬化させて所望形状の造形物を形
成する光学的造形物成形装置において、面光源と、該面
光源からの光を選択的に透過可能であって、前記造形物
の１層分の面形状についての複数個の分割パターンのう
ち一の分割パターンを表わす光を出力する液晶パネルと
、該液晶パネルを移動させて、該液晶パネルを前記造形
物についての前記複数個の分割パターンの各々に対応す
る所定の位置に位置させる移動手段と、前記面光源から
の光による前記液晶パネルからの前記一の分割パターン
を表わす光を前記光硬化性樹脂のうち、前記所定の位置
に対応する部分に照射し、当該所定の部分に光硬化性樹
脂の硬化膜を形成する制御手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１１】

【作用】本発明によれば、光学的造形物の造形精度に対
応した画素寸法で、適正なシャッター性能が得られる走
査線本数を有する液晶パネルを、光シャッターとして用
い、その液晶パネルに面光源からの光を照射して、形成
したい造形物の１層分の面形状の分割パターンを光硬化
性樹脂に照射し、その光硬化性樹脂を選択的に硬化した
後、次に所定の位置に液晶パネルを移動させて、同様に
して、前述の１層分の面形状のうち、前記分割パターン
に連続する分割パターンで再び選択的に光硬化性樹脂を
硬化する。この操作を複数回繰り返すことで広い面積で
厚みのある造形物を短時間で精度よく形成することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示す模式図であ
る。図２は本実施例における液晶パネルの表示例を示す
図である。

【００１４】図１に示す本発明実施例の光学的造形物成
形装置は、ベース１に固定され、図示の矢印で示すＺ軸
方向に昇降自在のＺ軸昇降板２を有する。このＺ軸昇降
板２を、下面は光を透過し側面は光を透過しない容器３
内でＺ軸方向に昇降させる。容器３の中には、光硬化性
樹脂６を収容しておく。この容器３の下部には光シャッ
ターとしての液晶パネル４を配設する。この液晶パネル
４の下方には、光硬化性樹脂６を硬化させるための面光
源５を配置する。符号７は液晶パネル４を矢印で示す方
向に間欠的に移動させるための液晶パネル移動ユニット
７である。符号８は、液晶パネル移動ユニット７によっ
て液晶パネル４を移動した時に、液晶パネル４以外に光
照射が行われないように液晶パネル４と連動して移動す
る遮光板であって、液晶パネル移動ユニット７により矢
印で示す方向の移動が制御される。

【００１５】符号９は、Ｚ軸昇降テーブル２，面光源５
および液晶パネル移動ユニット７を制御し、液晶パネル
４に所望形状の造形物の一層分の面形状についての複数
の分割パターンの各々を順次に表示させるデータを送る
コンピュータである。液晶パネル４は、光学的造形物の
造形精度に対応した画素寸法で、適正なシャッター性能
が得られる走査線本数を有するものである。

【００１６】次に、以上の構成の本発明実施例装置によ
る光学的造形物の成形工程を説明する。

【００１７】まず、Ｚ軸昇降板２を上昇させた状態で、
容器３に光硬化性樹脂６を供給して、Ｚ軸昇降板２と容
器３の内壁下面との間に光硬化性樹脂６の層を形成する
。ついで、Ｚ軸昇降板２を下降させ、容器３の下面内壁
との間に光硬化性樹脂薄層１０を形成する。

【００１８】次に、図２に示すようにコンピュータ９で
計算して求めたＺ軸方向最下面の一層分の面形状のうち
の第１の分割パターン１１ａに対応するデータで液晶パ
ネル４を位置４ａにおいて駆動し、面光源５からの光の
うち硬化させたい部分の光のみを透過させて光硬化性樹
脂薄層１０を選択的に硬化する。このとき、液晶パネル
位置４ｂ，４ｃおよび４ｄの位置では、面光源５の光が
光硬化性樹脂６および光硬化性樹脂薄層１０を照射しな
いように遮光板８で遮光されている。

【００１９】次に、コンピュータ９からの移動制御信号
で液晶パネル移動ユニット７を動作させ、液晶パネル４
を液晶パネル位置４ａから４ｂの位置まで移動させ、そ
の所定位置でコンピュータ９で計算した、分割パターン
１１ａに連続した分割パターン１１ｂに対応するデータ
で、液晶パネル４を駆動し、光硬化性樹脂薄層１０を硬
化する。このときには、液晶パネル位置４ａ，４ｃおよ
び４ｄの位置では、面光源５の光が光硬化性樹脂６およ
び光硬化性樹脂薄層１０を照射しないように遮光板８で
遮光されている。

【００２０】同様に、液晶パネル移動ユニット７を動作
させ、液晶パネル４を液晶パネル位置４ｃ、さらに液晶
パネル位置４ｄの位置に順次移動させ、それに連動して
遮光板８の位置も順次に移動させて、それぞれ、分割パ
ターン１１ｃ、さらに分割パターン１１ｄに対応して光
硬化性樹脂薄層１０を硬化して、１層分の光硬化処理を
完了する。

【００２１】続いて、Ｚ軸昇降板２を１層分上昇させ、
前述の操作を繰り返すことにより、図１に示すように、
Ｚ軸昇降板２の下面上に造形物１２が形成される。

【００２２】以上、液晶パネルを一次元方向に移動させ
る方法について述べたが、一次元方向に移動させる方法
についても同様に実施できる。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したところから明らかなよう
に、本発明の光学的造形物成形装置によれば、面光源と
液晶パネルによる光シャッターを用いて、所望の造形物
の１層分の面形状を分割したパターンを順次に成形し、
それら順次のパターンで光硬化性樹脂を順次に硬化させ
ることにより、広い面積で厚みのある造形物を、短時間
で精度よく形成することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す模式図である。

【図２】本実施例における液晶パネルの移動例を示す図
である。

【符号の説明】

１　　ベース ２　　Ｚ軸昇降板 ３　　容器 ４　　液晶パネルによる光シャッター ５　　面光源 ６　　光硬化性樹脂 ７　　液晶パネル移動ユニット ８　　遮光板 ９　　コンピュータ １０　　光硬化性樹脂薄層 １２　　造形物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光硬化性樹脂に光を照射し、当該光の
   照射された部分を硬化させて所望形状の造形物を形成す
   る光学的造形物成形装置において、面光源と、該面光源
   からの光を選択的に透過可能であって、前記造形物の１
   層分の面形状についての複数個の分割パターンのうち一
   の分割パターンを表わす光を出力する液晶パネルと、該
   液晶パネルを移動させて、該液晶パネルを前記造形物に
   ついての前記複数個の分割パターンの各々に対応する所
   定の位置に位置させる移動手段と、前記面光源からの光
   による前記液晶パネルからの前記一の分割パターンを表
   わす光を前記光硬化性樹脂のうち、前記所定の位置に対
   応する部分に照射し、当該所定の部分に光硬化性樹脂の
   硬化膜を形成する制御手段とを備えたことを特徴とする
   光学的造形物成形装置。