JPH05193009A - 三次元立体造形装置 - Google Patents
三次元立体造形装置Info
- Publication number
- JPH05193009A JPH05193009A JP4026255A JP2625592A JPH05193009A JP H05193009 A JPH05193009 A JP H05193009A JP 4026255 A JP4026255 A JP 4026255A JP 2625592 A JP2625592 A JP 2625592A JP H05193009 A JPH05193009 A JP H05193009A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- dimensional
- droplets
- laser light
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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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
- B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板を用いず光硬化性樹脂を任意の微小なミ
クロンオーダーの形状に組み上げ、光を照射して硬化せ
しめ、任意の立体形状を造形することができる三次元立
体造形装置を提供する。 【構成】 液滴捕捉用のレーザー１と光硬化用レーザー
２を用い、各々のレーザー光をダイクロイックミラー３
を通してビーム合成し、ガルバノミラー４、可動レンズ
５、水浸レンズ６を通してサンプルセル８内の光硬化性
樹脂の微小液滴９をパターン状に捕捉してそのまま硬化
することにより任意の立体形状を作製する。
クロンオーダーの形状に組み上げ、光を照射して硬化せ
しめ、任意の立体形状を造形することができる三次元立
体造形装置を提供する。 【構成】 液滴捕捉用のレーザー１と光硬化用レーザー
２を用い、各々のレーザー光をダイクロイックミラー３
を通してビーム合成し、ガルバノミラー４、可動レンズ
５、水浸レンズ６を通してサンプルセル８内の光硬化性
樹脂の微小液滴９をパターン状に捕捉してそのまま硬化
することにより任意の立体形状を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性樹脂にレーザ
ー光を照射して硬化せしめ立体物を作製する三次元立体
造形装置に関するものである。
ー光を照射して硬化せしめ立体物を作製する三次元立体
造形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液体の光硬化性樹脂膜にＣＡＤにより設
計した立体図形の情報に基づきレーザー光を照射して樹
脂を構成する高分子間に架橋反応を起こさせて樹脂を硬
化させ、さらにまたその上に光硬化性樹脂膜を積層し硬
化させることを繰り返すことにより設計通りの立体を造
形することができる。即ち、液体の光硬化性樹脂に特定
の波長のレーザー光を照射すると樹脂を硬化させること
ができる。液体の樹脂膜の表面にレーザー光を集光して
レーザービームを掃引しコンピューターからの情報に基
づいてレーザー光出力にＯＮ／ＯＦＦの変調をかけると
ＯＮのときのみレーザー光の照射を受けている部分が硬
化する。ついで、液体樹脂に浸して表面に液体樹脂膜を
積層し、再びレーザー光を照射することを繰り返して徐
々に立体モデルを積み上げて行くと、最終的に求める立
体形状を造形することができる。このような方法では、
ＣＡＤにより設計した立体図案の３次元立体モデルを容
易に作製することができる。さらに単にモデルを作製す
るだけでなく出来上がったものを直接、部品として使う
こともできる。
計した立体図形の情報に基づきレーザー光を照射して樹
脂を構成する高分子間に架橋反応を起こさせて樹脂を硬
化させ、さらにまたその上に光硬化性樹脂膜を積層し硬
化させることを繰り返すことにより設計通りの立体を造
形することができる。即ち、液体の光硬化性樹脂に特定
の波長のレーザー光を照射すると樹脂を硬化させること
ができる。液体の樹脂膜の表面にレーザー光を集光して
レーザービームを掃引しコンピューターからの情報に基
づいてレーザー光出力にＯＮ／ＯＦＦの変調をかけると
ＯＮのときのみレーザー光の照射を受けている部分が硬
化する。ついで、液体樹脂に浸して表面に液体樹脂膜を
積層し、再びレーザー光を照射することを繰り返して徐
々に立体モデルを積み上げて行くと、最終的に求める立
体形状を造形することができる。このような方法では、
ＣＡＤにより設計した立体図案の３次元立体モデルを容
易に作製することができる。さらに単にモデルを作製す
るだけでなく出来上がったものを直接、部品として使う
こともできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法で微小なモデルを作製しようとすると、
作製できるものの小ささには限界がある。これはレーザ
ー光が浸透した領域の液状樹脂は全て固化するが、レー
ザー光のビーム径はある程度細く絞ることができても、
浸透度を短く制御することが困難であるためであり、ま
た支持台の上に積み上げて行く方式であるため作製でき
る形状にも制限がある。
うな従来の方法で微小なモデルを作製しようとすると、
作製できるものの小ささには限界がある。これはレーザ
ー光が浸透した領域の液状樹脂は全て固化するが、レー
ザー光のビーム径はある程度細く絞ることができても、
浸透度を短く制御することが困難であるためであり、ま
た支持台の上に積み上げて行く方式であるため作製でき
る形状にも制限がある。
【０００４】本発明は、かかる状況に鑑みてなされたも
ので、基板を用いず光硬化性樹脂を任意の微小なミクロ
ンオーダーの形状に組み上げ、光を照射して硬化せし
め、任意の立体形状を造形することができる三次元立体
造形装置を提供することを目的とする。
ので、基板を用いず光硬化性樹脂を任意の微小なミクロ
ンオーダーの形状に組み上げ、光を照射して硬化せし
め、任意の立体形状を造形することができる三次元立体
造形装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の三次元立体造形装置は、溶媒中に分散し
た光硬化性樹脂の液滴を光硬化させない領域の波長のレ
ーザー光で捕捉しレーザー光の集光位置を掃引すること
により連続した液滴の列により立体形状を作成し、しか
る後に光硬化させる領域の波長のレーザー光を照射して
硬化せしめ任意の立体形状の固形物を作製するものであ
る。
めに、本発明の三次元立体造形装置は、溶媒中に分散し
た光硬化性樹脂の液滴を光硬化させない領域の波長のレ
ーザー光で捕捉しレーザー光の集光位置を掃引すること
により連続した液滴の列により立体形状を作成し、しか
る後に光硬化させる領域の波長のレーザー光を照射して
硬化せしめ任意の立体形状の固形物を作製するものであ
る。
【０００６】
【作用】エポキシアクリレート等の光硬化性樹脂を溶解
しない溶媒に光硬化性樹脂の溶液を投入し超音波照射等
により直径がミクロンオーダーの微小液滴として溶媒中
に分散させる。光硬化性樹脂の屈折率は溶媒の屈折率と
は違っているため微小液滴を透過する光線は溶媒との界
面で屈折する。急角度で絞り込んだレーザービームを微
小液滴に照射すると透過する前にレーザー光が有してい
た運動量ベクトルの総和に較べ透過した後の運動量ベク
トルの総和が変化しているためその差が、運動量保存則
に従い、微小液滴をレーザービーム焦点付近に捕捉する
力として働く。次いで焦点位置を掃引すると隣接した位
置に存在していた微粒子が次々に捕捉される。掃引が一
周する間にブラウン運動等で微小液滴が拡散していなけ
れば微小液滴は再びレーザー光に捕捉される。ビームの
焦点位置を特定の軌跡に沿って掃引すればその軌跡に並
んだ一連のつながった微小液滴の配列が得られる。ま
た、一周する間にレーザー光にＯＮ／ＯＦＦの変調をか
ければ、ＯＦＦの時には液滴は捕捉されない。捕捉光と
光軸を重ね合わせた紫外レーザー光を照射すればその配
列形状を保ったまま紫外線硬化樹脂は硬化する。こうし
て、ビーム焦点位置の掃引の軌跡に従った造形物が得ら
れる。
しない溶媒に光硬化性樹脂の溶液を投入し超音波照射等
により直径がミクロンオーダーの微小液滴として溶媒中
に分散させる。光硬化性樹脂の屈折率は溶媒の屈折率と
は違っているため微小液滴を透過する光線は溶媒との界
面で屈折する。急角度で絞り込んだレーザービームを微
小液滴に照射すると透過する前にレーザー光が有してい
た運動量ベクトルの総和に較べ透過した後の運動量ベク
トルの総和が変化しているためその差が、運動量保存則
に従い、微小液滴をレーザービーム焦点付近に捕捉する
力として働く。次いで焦点位置を掃引すると隣接した位
置に存在していた微粒子が次々に捕捉される。掃引が一
周する間にブラウン運動等で微小液滴が拡散していなけ
れば微小液滴は再びレーザー光に捕捉される。ビームの
焦点位置を特定の軌跡に沿って掃引すればその軌跡に並
んだ一連のつながった微小液滴の配列が得られる。ま
た、一周する間にレーザー光にＯＮ／ＯＦＦの変調をか
ければ、ＯＦＦの時には液滴は捕捉されない。捕捉光と
光軸を重ね合わせた紫外レーザー光を照射すればその配
列形状を保ったまま紫外線硬化樹脂は硬化する。こうし
て、ビーム焦点位置の掃引の軌跡に従った造形物が得ら
れる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例である三次元立体造
形装置を図面を参照して説明する。図１はレーザー光で
微小液滴を次々に捕捉して任意の形状を作り紫外光でそ
の形状を保ったまま硬化させる三次元立体造形装置の模
式図である。図１に示す本実施例装置は、液滴捕捉用の
レーザーとしてＮd:ＹＡＧレーザー１を、紫外線硬化用
として紫外線レーザー２を用い、各々のレーザー光をダ
イクロイックミラー３を通してビーム合成し、ガルバノ
ミラー４、可動レンズ５、水浸レンズ６を通してサンプ
ルセル８中の試料分散液７に導光する系を構成したもの
である。
形装置を図面を参照して説明する。図１はレーザー光で
微小液滴を次々に捕捉して任意の形状を作り紫外光でそ
の形状を保ったまま硬化させる三次元立体造形装置の模
式図である。図１に示す本実施例装置は、液滴捕捉用の
レーザーとしてＮd:ＹＡＧレーザー１を、紫外線硬化用
として紫外線レーザー２を用い、各々のレーザー光をダ
イクロイックミラー３を通してビーム合成し、ガルバノ
ミラー４、可動レンズ５、水浸レンズ６を通してサンプ
ルセル８中の試料分散液７に導光する系を構成したもの
である。
【０００８】ガルバノミラー４ａは水平方向に、ガルバ
ノミラー４ｂは上下方向に、可動レンズ５は光軸上水平
方向に振動し水浸レンズ６で絞った焦点位置を三次元空
間の任意の位置を掃引できるようにする。
ノミラー４ｂは上下方向に、可動レンズ５は光軸上水平
方向に振動し水浸レンズ６で絞った焦点位置を三次元空
間の任意の位置を掃引できるようにする。
【０００９】レーザー光はコンピューターでコントロー
ルしたガルバノミラーと可動レンズにより任意の３次元
図形を描くことができる。まず捕捉用レーザーをＯＮし
ておきサンプルセル内溶媒に分散した紫外線硬化樹脂の
微小液滴９を捕捉する。用いたサンプルはエポキシアク
ルレート系の紫外線硬化樹脂に超音波を照射して溶媒中
に分散したものを用いる。捕捉されずに分散した微小液
滴はブラウン運動をしている。次いで焦点位置を掃引し
て任意の図形を描くと、その図形上に配列した液滴のパ
ターンを作る。レーザー光の集光スポットが通過する形
状に沿って紫外線硬化樹脂の微小液滴は配列する。つぎ
に、紫外線レーザーをＯＮして紫外光を照射し紫外線硬
化樹脂を硬化させることにより連結した形状を得る。
ルしたガルバノミラーと可動レンズにより任意の３次元
図形を描くことができる。まず捕捉用レーザーをＯＮし
ておきサンプルセル内溶媒に分散した紫外線硬化樹脂の
微小液滴９を捕捉する。用いたサンプルはエポキシアク
ルレート系の紫外線硬化樹脂に超音波を照射して溶媒中
に分散したものを用いる。捕捉されずに分散した微小液
滴はブラウン運動をしている。次いで焦点位置を掃引し
て任意の図形を描くと、その図形上に配列した液滴のパ
ターンを作る。レーザー光の集光スポットが通過する形
状に沿って紫外線硬化樹脂の微小液滴は配列する。つぎ
に、紫外線レーザーをＯＮして紫外光を照射し紫外線硬
化樹脂を硬化させることにより連結した形状を得る。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、紫
外線硬化樹脂膜を積層していく従来の方式では困難であ
った微小な構成物の作製を可能にし、マイクロマシーン
の部品作製を実現できる三次元立体造形装置を提供する
ことができる。
外線硬化樹脂膜を積層していく従来の方式では困難であ
った微小な構成物の作製を可能にし、マイクロマシーン
の部品作製を実現できる三次元立体造形装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例である三次元立体造形装置の
模式図である。
模式図である。
１ Ｎd:ＹＡＧレーザー ２ 紫外線レーザー ３ ダイクロイックミラー ４ａ，４ｂ ガルバノミラー ５ 可動レンズ ６ 水浸レンズ ７ 試料分散液 ８ サンプルセル ９ 光硬化性樹脂の微小液滴
Claims (2)
- 【請求項１】 溶媒中に分散した光硬化性樹脂の液滴を
光硬化させない領域の波長のレーザー光で捕捉し、レー
ザー光の集光位置を掃引することにより連続した液滴の
列により立体形状を作製し、しかる後に光硬化させる領
域の波長のレーザー光を照射して硬化せしめ任意の立体
形状の固形物を作製する三次元立体造形装置。 - 【請求項２】 溶媒中に分散した光硬化性樹脂の液滴を
保持する容器と、前記光硬化性樹脂の液滴を光硬化させ
ない領域の波長のレーザー光を発する第１のレーザー源
と、前記光硬化性樹脂の液滴を光硬化させる領域の波長
のレーザー光を発する第２のレーザー源とを備え、前記
第１のレーザー源のレーザー光により前記容器中の前記
液滴を捕捉し、前記レーザー光の集光位置を掃引するこ
とにより連続した液滴の列により立体形状を作製し、前
記第２のレーザー源のレーザー光を照射して前記立体形
状を光硬化させる構成としたことを特徴とする三次元立
体造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4026255A JPH05193009A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 三次元立体造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4026255A JPH05193009A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 三次元立体造形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193009A true JPH05193009A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=12188156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4026255A Withdrawn JPH05193009A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 三次元立体造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05193009A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001158050A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Japan Science & Technology Corp | ２光子マイクロ光造形方法およびその装置、２光子マイクロ光造形法によって形成した部品および可動機構 |
| JP2015112601A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | アンドレーアス，マソルト | フィルター |
| KR102006451B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2019-08-01 | 포항공과대학교 산학협력단 | 광 유도 현상을 이용한 3차원 구조물의 제조 장치 및 방법 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP4026255A patent/JPH05193009A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001158050A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Japan Science & Technology Corp | ２光子マイクロ光造形方法およびその装置、２光子マイクロ光造形法によって形成した部品および可動機構 |
| JP2015112601A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | アンドレーアス，マソルト | フィルター |
| KR102006451B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2019-08-01 | 포항공과대학교 산학협력단 | 광 유도 현상을 이용한 3차원 구조물의 제조 장치 및 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |