JPH047125A - 光学的立体造形方法 - 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 本発明は、液状光硬化性樹脂に光を照射することにより
、露光硬化を行わせ、３次元立体形状を造形させる光学
的立体造形方法に関する。

（ロ）従来の技術 従来の光学的立体造形方法としては、半導体のリングラ
フィ技術の応用として、光学マスクを用い、各断面毎に
順次露光硬化を繰り返し、積層していくことにより立体
造形を行う方法と、光エネルギを液状光硬化性樹脂表面
上に、各断面毎に断面形状にそって走査させ、選択的に
樹脂硬化を行わせ、積層していくことにより立体造形を
行う方法がある。

光学マスクを用いる方法としては、電子通信学会論文誌
（１９８１，４ｖｏｌ、Ｊ６４−ＣＮｏ、４　Ｐ−２３
７−）に記載された論文で提案されている。これは、ま
ず極めて浅い液状光硬化性樹脂に上方または下方から光
照射するにあたり、得ようとする立体物の水平断面形状
に相当する光透過部分を有した光学マスクを光硬化性樹
脂の手前に配置し、光照射することによって所望断面形
状の薄層硬化部分を得、これに連続する水平断面形状に
ついて、液状光硬化性樹脂の深さを僅かずつ増し、光学
マスクを順次取り換えては、光照射を繰り返すことによ
り、所望の立体形状を得るものである。

一方、光エネルギを走査させる方法は、特開昭６０−２
４７５１５号広報等で開示されているように、液状光硬
化性樹脂を容器内に収容し、光エネルギの作用点を、容
器内において３次元的に相対移動させることができる光
照射手段を設け、この光照射手段による光エネルギの作
用点を、液状光硬化性樹脂に対して、まず水平方向に相
対移動させつつ液状光硬化性樹脂に対して選択的に光エ
ネルギを照射して、平面状の樹脂硬化部分を形成し、次
いで作用点を垂直方向に若干相対移動させた後、または
漸次相対移動させつつ上記と同様に水平方向に相対移動
させて、樹脂硬化部分を積層形成し、これを繰り返すこ
とにより、所望の立体物を造形するものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上述の光学マスクを用いる方法では、得ようとする立体
の各水平断面形状毎の光学マスクを作製しなければなら
ず、これにかなりの手間と時間を特徴とする特に、立体
形状の曲面部分に平滑さを得るためには、立体形状の分
割数を多くする必要があり、これに連れて光学マスクが
多数必要となり、製作時間および費用が膨大となる問題
が発生する。

また、光エネルギを走査させる方法では、光照射手段ま
たは容器を動作させて、作用面積の小さな光エネルギの
作用点を移動させることにより、作用点における液状光
硬化性樹脂を逐次硬化させているので、短時間で造形す
ることができず、特に大型の立体物を造形するのには適
していない。

また、光エネルギの作用点の移動手段は、構造的に複雑
になり、価格的にも高価なものとなってしまう。光照射
光源についても、レーザ等のイニシャルコスト、ランニ
ングコストががかる光源が必要であるという問題がある
。

本発明は、上記問題点に鑑み、光学マスクを立体の水平
断面形状毎に作製せず、がっ作用面積の小さな光エネル
ギの作用点を、水平断面形状に沿って走査させることな
く、短時間で低コストで立体物を造形することを目的と
している。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明では、上記目的を達成するため、容器内の液状光
硬化性樹脂に上方または下方から露光可能な光を照射す
るにあたり、１本から数本のスリット形状をもち、各水
平断面形状に応じてスリットの開口長が連続的に変化す
ることが可能な露光マスクを、光源と液状光硬化性樹脂
との間に配置し、このスリットに対して垂直方向に露光
マスクを移動させることにより、所望断面形状の薄層樹
脂硬化部分を得、これに連続する水平断面形状について
、順次該薄層樹脂硬化部分と該露光マスクとの間に、薄
い光硬化性樹脂を供給できるように液状光硬化性樹脂の
深さを僅かずつ増し、上記の方法を用いて、光照射を繰
り返すことによって、薄層樹脂硬化部分を積層していく
ことにより所望の立体形状を得るものである。

（ホ）作用 本発明は、上記手段を用いるため水平断面形状毎に光学
マスクを製作する手間が省けるうえに、光エネルギを走
査する方法に比べ、広範囲を連続的に露光することがで
きるので、高速かつ安価に３次元立体形状を造形するこ
とができる。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する
。第１図は、本発明方法を実施するための装置の１例を
示している。同図において、液状光硬化性樹脂収容容器
（１）内に紫外線硬化型の液状光硬化性樹脂（２）を適
量収容し、該液状光硬化性樹脂（２ン液面にスリット（
３）を有するスリット移動装置（４）を配置する。この
スリット移動装置（４）はその内部に、液状光硬化性樹
脂（２）を硬化させることが可能な波長を発する例えば
紫外線ランプ等の光源（５）を有するとともに、ガイド
レール（６）に沿って、該液状光硬化性樹脂（２）液面
に対し平行にＸ方向に移動することができるようになっ
ている。即ち、このスリット移動装置（４）は移動式の
露光マスクを構成している。

また、第２図に示すように、スリット移動装置（４）に
は０．０１ｍｍ−０゜５ｍｍ程度の幅のスリット（３）
が設けられており、このスリットの開口長はスリット調
節プレー）　（４ａ）がＹ方向に移動することによって
、自由に変えることが可能になっている。

こうした構成における加工方法は、まず液状硬化性樹脂
（２）内をＺ方向に昇降できる昇降ステージ（７）を、
液状光硬化性樹脂（２）液面より１回の露光時間で硬化
させる厚さ分（例えば１００μ〜１ｍｍ）だけ沈め、装
置コントローラ（８）によって光源（５）から紫外線を
照射させながら、所望立体の断面形状に沿うように、ス
リット移動装置（４）とスリット調節プレート（４ａ）
を同期させながら動作させて、第１層の水平断面形状を
該昇降ステージ（７）上に該厚さ分だけ該液状光硬化性
樹脂（２）を硬化させる。次に、該昇降ステージ（７）
をさらに１回の露光時間で硬化する厚さ分だけ沈め、装
置コントローラ（８）によって光源（５）から紫外線を
照射させながら、所望立体の断面形状に沿うように、ス
リット移動装置（４）とスリット調節プレート（４ａ）
を同期させながら動作させて、第２層目の水平断面形状
を第１層目の硬化樹脂層の上に、該厚さ分だけ該液状光
硬化性樹脂（２）を硬化させる。同様のことを繰り返す
ことにより、硬化樹脂層を何層も積み重ねていくことに
よって、所望の３次元立体造形物（９）が、短時間でか
つ容易に安価で得ることができる。

この装置では、ＣＡＤ装置００で設計された３次元立体
形状が、各水平断面毎に２次元断面形状データに変換さ
れ、各データが、コントローラ（８）に送られる。コン
トローラ（８）は、各水平断面形状データに応じて、ス
リット移動装置（４）とスリット調節プレート（４ａ）
を同時にコントロールすることにより、光源（５）の照
射範囲を変化させ、選択的に液状光硬化性樹脂（２）を
硬化させる。尚、スリット（３）は光の拡散を考慮して
、スリット（３）と液状光硬化性樹脂（２）液面との距
離は、できるだけ小さいほうが望ましい。また、光の拡
散を無くす手法としてスリット（３）と液状光硬化性樹
脂（２）液面との間に、レンズアレイ等を設けて、光拡
散を防ぐ手法も考えられる。

（ト）発明の効果 以上述べた如く本発明の光学的立体造形方法によれば、
各水平断面形状に応じて光学マスクの光透過部が連続的
に変化するため、水平断面形状毎の光学マスクを製作し
毎回取り換えることなく、広範囲を連続的に露光するこ
とが可能となり、短時間でかつ容易に安価に、３次元立
体形状を造形することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係わる光学的立体造形方法えお実施
するための概略構成図、第２図は、第１図におけるスリ
ット移動装置の内部構造の概略構成図である。 （１）・・・容器、（２）・・ ・・・スリット、（４）・ （露光マスク）　、　（５）・ イドレール、（７）・・・ ・コントローラ、（９）・ ＣＡＤ装置。 ・液状光硬化樹脂、（３） ・・スリット移動装置 ・・光源、（６）・・・ガ 昇降ステージ、（８）・・ ・・造形物、ａの・・・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液状光硬化性樹脂を樹脂収容容器に収容し、該液
   状光硬化性樹脂に露光マスクを介して樹脂硬化する光源
   を照射することにより、光硬化性樹脂を選択的に水平断
   面形状に硬化させ、硬化樹脂層を積層することにより、
   立体形状を形成する方法に於て、該マスクが各水平断面
   形状データに応じて開口長が連続的に変化するスリット
   を有し、このマスクを主にスリットに対して垂直方向に
   移動させることにより、所望の立体形状を得ることを特
   徴とする光学的立体造形方法。