JPH0479827B2 - - Google Patents
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- JPH0479827B2 JPH0479827B2 JP63205077A JP20507788A JPH0479827B2 JP H0479827 B2 JPH0479827 B2 JP H0479827B2 JP 63205077 A JP63205077 A JP 63205077A JP 20507788 A JP20507788 A JP 20507788A JP H0479827 B2 JPH0479827 B2 JP H0479827B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光及び光硬化性流動物質を用いて所
望形状の固体を形成する光学的造形法に関する。
望形状の固体を形成する光学的造形法に関する。
従来の技術及びその問題点
従来、鋳型製作時に必要とされる製品形状に対
応する模型、或いは切削加工の倣い制御用又は形
彫放電加工電極用の模型の製作は、手加工によ
り、或いはNCフライス盤等を用いたNC切削加
工により行なわれていた。しかしながら、手加工
による場合は多くの手間と熟練とを要するという
問題が存し、NC切削加工による場合は、刃物の
刃先形状変更のための交換や摩耗等を考慮した複
雑な工作プロクラムを作る必要があると共に、加
工面に生じた段を除くために更に仕上げ加工を必
要とする場合があるという問題が存していた。
応する模型、或いは切削加工の倣い制御用又は形
彫放電加工電極用の模型の製作は、手加工によ
り、或いはNCフライス盤等を用いたNC切削加
工により行なわれていた。しかしながら、手加工
による場合は多くの手間と熟練とを要するという
問題が存し、NC切削加工による場合は、刃物の
刃先形状変更のための交換や摩耗等を考慮した複
雑な工作プロクラムを作る必要があると共に、加
工面に生じた段を除くために更に仕上げ加工を必
要とする場合があるという問題が存していた。
このような問題を解決するものとして本発明者
は、以下に示す光学的造形法を提案している。
は、以下に示す光学的造形法を提案している。
該方法は、光硬化性流動物質Ａを容器（図示せ
ず）内に収容し、支持棒３に支持されたベースプ
レート２を、上方からの光照射により流動物質Ａ
上面からベースプレート２上面に及ぶ連続した硬
化部分が得られる深さとなるように流動物質Ａ中
に沈め（第７図ａ参照）、該流動物質Ａの上方か
ら凸レンズ等の光収束器４を介して選択的に光照
射を行ない、該流動物質Ａ上面からベースプレー
ト２上面に及ぶ硬化部分５を形成し（第７図ｂ参
照）、更に該硬化部分５上において前記深さに相
当する深さをなすよう、ベースプレート２を流動
物質Ａ中に沈降させ（第７図ｃ参照）、該流動物
質Ａの上方から選択的光照射を行なつて硬化部分
５から連続して上方へ延びた硬化部分６を形成し
（第７図ｄ参照）、これらベースプレート２の沈降
及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の固体
を形成するものである（特開昭60−247517号）。
ず）内に収容し、支持棒３に支持されたベースプ
レート２を、上方からの光照射により流動物質Ａ
上面からベースプレート２上面に及ぶ連続した硬
化部分が得られる深さとなるように流動物質Ａ中
に沈め（第７図ａ参照）、該流動物質Ａの上方か
ら凸レンズ等の光収束器４を介して選択的に光照
射を行ない、該流動物質Ａ上面からベースプレー
ト２上面に及ぶ硬化部分５を形成し（第７図ｂ参
照）、更に該硬化部分５上において前記深さに相
当する深さをなすよう、ベースプレート２を流動
物質Ａ中に沈降させ（第７図ｃ参照）、該流動物
質Ａの上方から選択的光照射を行なつて硬化部分
５から連続して上方へ延びた硬化部分６を形成し
（第７図ｄ参照）、これらベースプレート２の沈降
及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の固体
を形成するものである（特開昭60−247517号）。
該提案に係る光学的造形法は、光硬化性流動物
質の深さを調整しつつ光照射を選択的に行なうと
いう簡単な操作により所望形状の固体を形成する
ものであり、前述の如き手加工による場合の手間
と熟練との必要性を排し、NC切削加工による場
合の刃物の交換、複雑な工作プログラムの作成、
及び仕上げ加工の付加の必要性を排す等の効果を
奏するものであつた。
質の深さを調整しつつ光照射を選択的に行なうと
いう簡単な操作により所望形状の固体を形成する
ものであり、前述の如き手加工による場合の手間
と熟練との必要性を排し、NC切削加工による場
合の刃物の交換、複雑な工作プログラムの作成、
及び仕上げ加工の付加の必要性を排す等の効果を
奏するものであつた。
然しながら、光照射を選択的に行なう際に、光
束をレンズ等で収束すれば、例えばレーザ光にお
いては1μm内外の径というように全光エネルギを
集中でき寸法精度良好な固体を得ることができる
が、１度の走査で得られる固体は光束の径に対応
した薄い帯状のものに限られるという問題があつ
た。
束をレンズ等で収束すれば、例えばレーザ光にお
いては1μm内外の径というように全光エネルギを
集中でき寸法精度良好な固体を得ることができる
が、１度の走査で得られる固体は光束の径に対応
した薄い帯状のものに限られるという問題があつ
た。
この問題に対処するため、レーザ光を太い光束
で放出させ、或いはレンズ等により光束の径を拡
げて照射することも考えられるが、レーザ光の強
度は光束断面において、例えば光軸を中心とする
ガウス分布の如く、周辺部へ向けて減衰した状態
となつているため、該周辺部での硬化度合が不安
定となり、得られる固体の寸法精度が悪くなると
いう問題がある。
で放出させ、或いはレンズ等により光束の径を拡
げて照射することも考えられるが、レーザ光の強
度は光束断面において、例えば光軸を中心とする
ガウス分布の如く、周辺部へ向けて減衰した状態
となつているため、該周辺部での硬化度合が不安
定となり、得られる固体の寸法精度が悪くなると
いう問題がある。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、光照射
の１度の走査で比較的太い帯状固体を高い寸法精
度で形成することができ、所望形状の固体を効率
良く形成し得る光学的造形法を提供することにあ
る。
の１度の走査で比較的太い帯状固体を高い寸法精
度で形成することができ、所望形状の固体を効率
良く形成し得る光学的造形法を提供することにあ
る。
問題点を解決するための手段
本発明の上記目的は、光により硬化する光硬化
性流動物質を容器内に収容し、該流動物質中に光
照射を行ないつつ、該照射箇所を前記容器に対し
水平及び垂直方向に造形対象の形状に応じて相対
移動させ、所望形状の固体を形成する光学的造形
法において、前記光照射を行なうにあたり、光軸
に垂直な断面における光量分布が環状の多光量領
域を有するモードで発振されるレーザを前記光と
して使用することを特徴とする光学的造形法によ
り達成される。
性流動物質を容器内に収容し、該流動物質中に光
照射を行ないつつ、該照射箇所を前記容器に対し
水平及び垂直方向に造形対象の形状に応じて相対
移動させ、所望形状の固体を形成する光学的造形
法において、前記光照射を行なうにあたり、光軸
に垂直な断面における光量分布が環状の多光量領
域を有するモードで発振されるレーザを前記光と
して使用することを特徴とする光学的造形法によ
り達成される。
本発明を適用し得る所望形状の固体形成方法と
しては、上に述べた特開昭60−247515号明細書記
載の光学的造形法の外、上下方向に透光性を有す
る中空又は中実の有底体を容器内の前記光硬化性
流動物質中に浸漬することにより該有底体の底面
と前記容器底の上面との間に、上方からの光照射
により前記物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が
得られる深さとなるように前記物質を収容し、前
記有底体の上方から選択的に光照射を行なつて前
記底面及び上面間の前記物質上下面に及ぶ硬化部
分を形成し、その後前記有底体を若干引き上げ、
又は硬化部分を引き下げることにより前記硬化部
分上面と前記有底体底面との間に、前記深さに相
当する深さをなすように前記有底体周囲の流動物
質を付加し、前記有底体の上方から選択的に光照
射を行なつて前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び
硬化部分の形成を繰り返して行なう光学的造形法
を挙げることもでき（特開昭62−101408号）、こ
の方法においては、硬化すべき光硬化性物質の液
面は有底体底面により覆われるので、空気中の成
分や埃等、容器中の雰囲気による影響を防止しう
るという利点が得られる。
しては、上に述べた特開昭60−247515号明細書記
載の光学的造形法の外、上下方向に透光性を有す
る中空又は中実の有底体を容器内の前記光硬化性
流動物質中に浸漬することにより該有底体の底面
と前記容器底の上面との間に、上方からの光照射
により前記物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が
得られる深さとなるように前記物質を収容し、前
記有底体の上方から選択的に光照射を行なつて前
記底面及び上面間の前記物質上下面に及ぶ硬化部
分を形成し、その後前記有底体を若干引き上げ、
又は硬化部分を引き下げることにより前記硬化部
分上面と前記有底体底面との間に、前記深さに相
当する深さをなすように前記有底体周囲の流動物
質を付加し、前記有底体の上方から選択的に光照
射を行なつて前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び
硬化部分の形成を繰り返して行なう光学的造形法
を挙げることもでき（特開昭62−101408号）、こ
の方法においては、硬化すべき光硬化性物質の液
面は有底体底面により覆われるので、空気中の成
分や埃等、容器中の雰囲気による影響を防止しう
るという利点が得られる。
前記光硬化性物質としては、光照射により硬化
する種々の物質を用いることができ、例えば変性
ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルア
クリレート、ウレタンアクリレート、エポキシア
クリレート、感光性ポリイミド、アミノアルキド
を挙げることができる。
する種々の物質を用いることができ、例えば変性
ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルア
クリレート、ウレタンアクリレート、エポキシア
クリレート、感光性ポリイミド、アミノアルキド
を挙げることができる。
該光硬化性流動物質に、予め顔料、セラミツク
ス粉、金属粉等の改質用材料を混入したものを使
用してもよい。
ス粉、金属粉等の改質用材料を混入したものを使
用してもよい。
実施例
以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照し
つつ説明する。
つつ説明する。
第１図は、例えば上述の特開昭60−247515号明
細書、特開昭62−101408号明細書等に記載された
光学的造形法において、光照射を行うにあたり、
照射光として用いるレーザの、光軸に垂直な断面
における光量分布を示す。この第１図に示すレー
ザは、その光軸より該光軸周辺部において多光量
領域を有するモードで発振される、所謂環状レー
ザである。該環状レーザは、レーザ発振器内の共
振ミラーを適宜に選択することにより、周知の方
法で該レーザ発振器から発振され得る。
細書、特開昭62−101408号明細書等に記載された
光学的造形法において、光照射を行うにあたり、
照射光として用いるレーザの、光軸に垂直な断面
における光量分布を示す。この第１図に示すレー
ザは、その光軸より該光軸周辺部において多光量
領域を有するモードで発振される、所謂環状レー
ザである。該環状レーザは、レーザ発振器内の共
振ミラーを適宜に選択することにより、周知の方
法で該レーザ発振器から発振され得る。
上記光硬化性流動物質は、その硬化開始のため
の光量に明確な閾値がなく、十分な光量が与えら
れない場合は、光照射の継続に基づき徐々に硬化
する。前記流動物質が硬化し始める光強度硬化初
期値を第１図ｂで示し、光強度ａ以上の光量で、
前記流動物質が確実に硬化するものとする。従つ
て、図中、光強度ａ及びｂ間における光量の光が
照射された光硬化性流動物質は、短時間の光照射
下においては半硬化状態にある。
の光量に明確な閾値がなく、十分な光量が与えら
れない場合は、光照射の継続に基づき徐々に硬化
する。前記流動物質が硬化し始める光強度硬化初
期値を第１図ｂで示し、光強度ａ以上の光量で、
前記流動物質が確実に硬化するものとする。従つ
て、図中、光強度ａ及びｂ間における光量の光が
照射された光硬化性流動物質は、短時間の光照射
下においては半硬化状態にある。
上記条件の下に、上述の環状レーザを光硬化性
流動物質に照射しつつ一定速度で走査させた場合
の該流動物質硬化部分の幅をX1で示し、半硬化
部分の幅をRx1で示す。なお、環状レーザの光束
の直径をR1とする（第４図参照）。
流動物質に照射しつつ一定速度で走査させた場合
の該流動物質硬化部分の幅をX1で示し、半硬化
部分の幅をRx1で示す。なお、環状レーザの光束
の直径をR1とする（第４図参照）。
上記環状レーザの光硬化性流動物質に対する照
射に対比するため、第２図に示すようなTEMoo
モードの光量分布を光軸に垂直な断面において有
する従来使用のレーザ、及び前記TEMooモード
光量分布のレーザを光拡散器等で拡散したレーザ
（第３図参照）を、各々光硬化性流動物質に照射
しつつ走査させた（第５図及び第６図参照）。そ
の走行速度は、上記環状レーザを走査させた場合
と同じである。なお、上記環状レーザ及び
TEMooモードレーザは、共振ミラーの形状のみ
が異なるレーザ発振器から発振されたものであ
り、該レーザ発振器の入力電力は同じである。
射に対比するため、第２図に示すようなTEMoo
モードの光量分布を光軸に垂直な断面において有
する従来使用のレーザ、及び前記TEMooモード
光量分布のレーザを光拡散器等で拡散したレーザ
（第３図参照）を、各々光硬化性流動物質に照射
しつつ走査させた（第５図及び第６図参照）。そ
の走行速度は、上記環状レーザを走査させた場合
と同じである。なお、上記環状レーザ及び
TEMooモードレーザは、共振ミラーの形状のみ
が異なるレーザ発振器から発振されたものであ
り、該レーザ発振器の入力電力は同じである。
上記TEMooモードレーザ照射の走査後の流動
物質硬化部分幅をX2、半硬化部分幅をRx2、光束
の直径をR2として第５図に示す。該TEMooモー
ドレーザの直径R2は、上記環状レーザの直径R1
と同じである。また、前記TEMooモードレーザ
を拡散させた拡散TEMooモードレーザ（第３図
参照）照射の走査後の流動物質硬化部分幅をX3、
半硬化部分幅をRx3、光束の直径をR3として第６
図に示す。
物質硬化部分幅をX2、半硬化部分幅をRx2、光束
の直径をR2として第５図に示す。該TEMooモー
ドレーザの直径R2は、上記環状レーザの直径R1
と同じである。また、前記TEMooモードレーザ
を拡散させた拡散TEMooモードレーザ（第３図
参照）照射の走査後の流動物質硬化部分幅をX3、
半硬化部分幅をRx3、光束の直径をR3として第６
図に示す。
第４図、第５図及び第６図から判るように、上
記環状レーザ照射に基づく光硬化性流動物質の硬
化部分幅X1は、TEMooモードレーザ照射の硬化
部分幅X2よりかなり大きく、従つて、ガウス関
数で表わされる光量分布を有する従来レーザに比
し、より太い帯状の硬化部分を、上述の環状レー
ザを用いることにより、同じ消費電力量で形成す
ることができる。
記環状レーザ照射に基づく光硬化性流動物質の硬
化部分幅X1は、TEMooモードレーザ照射の硬化
部分幅X2よりかなり大きく、従つて、ガウス関
数で表わされる光量分布を有する従来レーザに比
し、より太い帯状の硬化部分を、上述の環状レー
ザを用いることにより、同じ消費電力量で形成す
ることができる。
また、第３図及び第６図に示した拡散TEMoo
モードレーザ照射の硬化部分幅X3を、環状レー
ザ照射に基づき形成される硬化部分幅X1と同じ
にすることも可能であるが、半硬化部分幅Rx3が
環状レーザ照射の場合の半硬化部分幅Rx1より極
めて大きくなる。従つて、拡散TEMooモードレ
ーザを用いると、該レーザ照射に基づき得られる
帯状硬化部分周縁部の寸法精度の低下を招き、例
えば複雑な形状の固体を形成し得ない。環状レー
ザ使用は、これらの欠点を解消し、該複雑形状固
体を高い寸法精度で効率良く形成することを可能
にするのである。
モードレーザ照射の硬化部分幅X3を、環状レー
ザ照射に基づき形成される硬化部分幅X1と同じ
にすることも可能であるが、半硬化部分幅Rx3が
環状レーザ照射の場合の半硬化部分幅Rx1より極
めて大きくなる。従つて、拡散TEMooモードレ
ーザを用いると、該レーザ照射に基づき得られる
帯状硬化部分周縁部の寸法精度の低下を招き、例
えば複雑な形状の固体を形成し得ない。環状レー
ザ使用は、これらの欠点を解消し、該複雑形状固
体を高い寸法精度で効率良く形成することを可能
にするのである。
発明の効果
以上から明らかなように、本発明によれば、光
硬化性流動物質に対する光照射を行うにあたり、
光軸に垂直な断面における光量分布が環状の多光
量領域を有するモードで発振されるレーザを照射
光として使用するので、該光照射の１度の走査で
比較的太い帯状固体を高い寸法精度で形成するこ
とができ、所望形状の固体を効率良く形成し得る
光学的造形法を提供することができる。
硬化性流動物質に対する光照射を行うにあたり、
光軸に垂直な断面における光量分布が環状の多光
量領域を有するモードで発振されるレーザを照射
光として使用するので、該光照射の１度の走査で
比較的太い帯状固体を高い寸法精度で形成するこ
とができ、所望形状の固体を効率良く形成し得る
光学的造形法を提供することができる。
第１図は本発明方法の実施において光照射を行
うにあたり使用する環状レーザの光軸に垂直な断
面の光量分布の１例を示すグラフ、第２図は従来
使用のTEMooモードレーザの光軸に垂直な断面
の光量分布の１例を示すグラフ、第３図は
TEMooモードレーザを拡散した拡散TEMooモ
ードレーザの光軸に垂直な断面の光量分布の１例
を示すグラフ、第４図は光硬化性流動物質に対す
る環状レーザ照射の走査後の該流動物質硬化部分
を示す平面図、第５図はTEMooモードレーザ照
射の走査後の硬化部分を示す平面図、第６図は拡
散TEMooモードレーザ照射の走査後の硬化部分
を示す平面図、第７図ａ〜ｂは従来の光学的造形
法を概略的に示す説明図である。 X1，X2，X3……硬化部分幅、Rx1，Rx2，Rx3
……半硬化部分幅、R1，R2，R3……レーザ光束
直径。
うにあたり使用する環状レーザの光軸に垂直な断
面の光量分布の１例を示すグラフ、第２図は従来
使用のTEMooモードレーザの光軸に垂直な断面
の光量分布の１例を示すグラフ、第３図は
TEMooモードレーザを拡散した拡散TEMooモ
ードレーザの光軸に垂直な断面の光量分布の１例
を示すグラフ、第４図は光硬化性流動物質に対す
る環状レーザ照射の走査後の該流動物質硬化部分
を示す平面図、第５図はTEMooモードレーザ照
射の走査後の硬化部分を示す平面図、第６図は拡
散TEMooモードレーザ照射の走査後の硬化部分
を示す平面図、第７図ａ〜ｂは従来の光学的造形
法を概略的に示す説明図である。 X1，X2，X3……硬化部分幅、Rx1，Rx2，Rx3
……半硬化部分幅、R1，R2，R3……レーザ光束
直径。
Claims (1)
- １ 光により硬化する光硬化性流動物質を容器内
に収容し、該流動物質中に光照射を行ないつつ、
該照射箇所を前記容器に対し水平及び垂直方向に
造形対象の形状に応じて相対移動させ、所望形状
の固体を形成する光学的造形法において、前記光
照射を行なうにあたり、光軸に垂直な断面におけ
る光量分布が環状の多光量領域を有するモードで
発振されるレーザを前記光として使用することを
特徴とする光学的造形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205077A JPH0252724A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 光学的造形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205077A JPH0252724A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 光学的造形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0252724A JPH0252724A (ja) | 1990-02-22 |
| JPH0479827B2 true JPH0479827B2 (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=16501044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63205077A Granted JPH0252724A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 光学的造形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0252724A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPP446598A0 (en) | 1998-07-03 | 1998-07-30 | Australian National University, The | Planar lightwave circuits |
| AU750878B2 (en) * | 1998-07-03 | 2002-08-01 | Australian National University, The | Laser direct writing of planar lightwave circuits |
| DE10245617A1 (de) * | 2002-09-30 | 2004-04-08 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen Herstellen von dreidimensionalen Objekten |
| JP2017109393A (ja) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | 国立大学法人横浜国立大学 | 樹脂成形体の製造方法 |
| EP3364249A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-22 | Centre National De La Recherche Scientifique | Optical lithography process adapted for a sample comprising at least one fragile light emitter |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247515A (ja) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Oosakafu | 光学的造形法 |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP63205077A patent/JPH0252724A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247515A (ja) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Oosakafu | 光学的造形法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0252724A (ja) | 1990-02-22 |
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