JPH05309747A - 光学的造形装置及び造形方法 - Google Patents
光学的造形装置及び造形方法Info
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- JPH05309747A JPH05309747A JP4120139A JP12013992A JPH05309747A JP H05309747 A JPH05309747 A JP H05309747A JP 4120139 A JP4120139 A JP 4120139A JP 12013992 A JP12013992 A JP 12013992A JP H05309747 A JPH05309747 A JP H05309747A
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的造形によって形成された硬化帯部の結
合強度を増大し、変形力を緩和することができ、形成さ
れた立体の寸法精度及び機械的強度を向上させる。 【構成】 光源４から発したレーザ光の光束５を光硬化
型樹脂流体２の表面３に走査するときに、ＡＯＭ７によ
り光束５の光強度を連続的に変化させる。
合強度を増大し、変形力を緩和することができ、形成さ
れた立体の寸法精度及び機械的強度を向上させる。 【構成】 光源４から発したレーザ光の光束５を光硬化
型樹脂流体２の表面３に走査するときに、ＡＯＭ７によ
り光束５の光強度を連続的に変化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光硬化型樹脂流体に光束
を走査して三次元物体を造形する光学的造形装置及び造
形方法に関する。
を走査して三次元物体を造形する光学的造形装置及び造
形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、容器内に充填された光硬化型樹脂
流体に紫外線レーザなどの光束を走査し、樹脂流体の上
面に所定のパターンの硬化層を形成し、前記硬化層を積
層接合して三次元物体を造形する光学的造形装置が開発
されている。このような装置において、従来は走査時に
移動している光束の光強度を変化させることなく露光し
ていた。
流体に紫外線レーザなどの光束を走査し、樹脂流体の上
面に所定のパターンの硬化層を形成し、前記硬化層を積
層接合して三次元物体を造形する光学的造形装置が開発
されている。このような装置において、従来は走査時に
移動している光束の光強度を変化させることなく露光し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
光学的造形装置においては露光中の光強度が一定である
ため、露光による硬化部はほぼ均一に硬化される。また
複数列の硬化帯部が隣接して一断面を形成するときに、
樹脂の硬化時の収縮によりほぼ均一な内部応力が発生す
る。さらに内面各部の弾性率がほぼ均一なために、面内
全体にほぼ均一な歪みが生じ、変形力が大きくなって形
成した立体形状の反りや歪みが発生するという問題があ
った。
光学的造形装置においては露光中の光強度が一定である
ため、露光による硬化部はほぼ均一に硬化される。また
複数列の硬化帯部が隣接して一断面を形成するときに、
樹脂の硬化時の収縮によりほぼ均一な内部応力が発生す
る。さらに内面各部の弾性率がほぼ均一なために、面内
全体にほぼ均一な歪みが生じ、変形力が大きくなって形
成した立体形状の反りや歪みが発生するという問題があ
った。
【０００４】この問題を解決するために、従来から複数
列の硬化帯部を隣接させるときに、隣接ピッチを硬化帯
部の幅よりもある程度大きくし、隣接する硬化帯部間の
結合強度及び硬化度を隣接方向に不連続に変化させる方
法が提案されている。また別の方法として走査時に移動
中の光束の光強度を断続的に増滅させて、走査方向の結
合強度や硬化度を不連続に変化させる方法も提案されて
いる。しかしながらこれらの従来の方法によると、結合
強度や硬化度が不連続に変化するため、形成された立体
全体の機械的強度が低下したり、反りや歪みを減少させ
る適切な条件範囲が狭く、調整が容易でない欠点があっ
た。
列の硬化帯部を隣接させるときに、隣接ピッチを硬化帯
部の幅よりもある程度大きくし、隣接する硬化帯部間の
結合強度及び硬化度を隣接方向に不連続に変化させる方
法が提案されている。また別の方法として走査時に移動
中の光束の光強度を断続的に増滅させて、走査方向の結
合強度や硬化度を不連続に変化させる方法も提案されて
いる。しかしながらこれらの従来の方法によると、結合
強度や硬化度が不連続に変化するため、形成された立体
全体の機械的強度が低下したり、反りや歪みを減少させ
る適切な条件範囲が狭く、調整が容易でない欠点があっ
た。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、硬化帯部の結合強度を増大し変形力を緩和する
ことができ、形成された立体の寸法精度及び機械的強度
を向上することがでる光学的造形装置及び造形方法を提
供することを目的とする。
もので、硬化帯部の結合強度を増大し変形力を緩和する
ことができ、形成された立体の寸法精度及び機械的強度
を向上することがでる光学的造形装置及び造形方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光学的
造形装置は、容器１内に充填された光硬化型樹脂流体２
に光束５を走査し、樹脂流体２の上面３を選択的に照射
して所定のパターンの硬化層を形成し、硬化層を積層接
合して三次元物体３０を造形する光学的造形装置におい
て、光束５の走査時に光束５の露光エネルギとしての光
強度を連続的に変化させる光強度変化手段を設けたこと
を特徴とする。
造形装置は、容器１内に充填された光硬化型樹脂流体２
に光束５を走査し、樹脂流体２の上面３を選択的に照射
して所定のパターンの硬化層を形成し、硬化層を積層接
合して三次元物体３０を造形する光学的造形装置におい
て、光束５の走査時に光束５の露光エネルギとしての光
強度を連続的に変化させる光強度変化手段を設けたこと
を特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の光学的造形装置は、光強
度変化手段が音響光学変調器（ＡＣＭ）７であることを
特徴とする。
度変化手段が音響光学変調器（ＡＣＭ）７であることを
特徴とする。
【０００８】請求項３に記載の光学的造形方法は、容器
１内に充填された光硬化型樹脂流体２に光束を走査し、
樹脂流体２の上面３を選択的に照射して所定のパターン
の硬化層を形成し、硬化層を積層接合して三次元物体３
０を造形する光学的造形装置において、光束５の走査時
に光束５の光強度を連続的に変化させながら、硬化帯部
５１を列状に連続して形成し、硬化帯部５１を複数例並
列して立体の一断面を形成することを特徴とする。
１内に充填された光硬化型樹脂流体２に光束を走査し、
樹脂流体２の上面３を選択的に照射して所定のパターン
の硬化層を形成し、硬化層を積層接合して三次元物体３
０を造形する光学的造形装置において、光束５の走査時
に光束５の光強度を連続的に変化させながら、硬化帯部
５１を列状に連続して形成し、硬化帯部５１を複数例並
列して立体の一断面を形成することを特徴とする。
【０００９】
【作用】請求項１に記載の光学的造形装置においては、
走査時の光束５の光強度を連続的に変化させながら硬化
帯部５１を形成することにより、光の強弱に対応して樹
脂の硬化度、硬化幅、硬化深さを連続的に変化させるこ
とができる。また光束５の進行方向に連続的に弾性率の
増減を生じさせること、及び硬化帯部５１を近接させて
複数列形成し、立体の一断面を形成するときの列方向に
も上記の変化を持たせることにより、前記断面内に適度
な硬度を持たせつつ変形力を緩和することができる。こ
の変形力は面全体における樹脂の硬化時の収縮による内
部応力で発生する歪みに起因するものである。この結果
形成された立体の反りや歪みを抑制することができる。
走査時の光束５の光強度を連続的に変化させながら硬化
帯部５１を形成することにより、光の強弱に対応して樹
脂の硬化度、硬化幅、硬化深さを連続的に変化させるこ
とができる。また光束５の進行方向に連続的に弾性率の
増減を生じさせること、及び硬化帯部５１を近接させて
複数列形成し、立体の一断面を形成するときの列方向に
も上記の変化を持たせることにより、前記断面内に適度
な硬度を持たせつつ変形力を緩和することができる。こ
の変形力は面全体における樹脂の硬化時の収縮による内
部応力で発生する歪みに起因するものである。この結果
形成された立体の反りや歪みを抑制することができる。
【００１０】請求項２に記載の光学的造形装置によれ
ば、光強度変化手段をＡＯＭ７とすることにより、光強
度の制御を容易に行なうことができる。
ば、光強度変化手段をＡＯＭ７とすることにより、光強
度の制御を容易に行なうことができる。
【００１１】請求項３に記載の光学的造形方法において
も、請求項１に記載の光学的造形装置と同様の作用効果
が得られる。
も、請求項１に記載の光学的造形装置と同様の作用効果
が得られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の光学的造形装置及び造形方法
の一実施例を図面を参照して説明する。
の一実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】図１及び図２に第１の発明の光学的造形装
置の一実施例の構成を示す。図１に装置の概略構成を示
す。図１において、容器１内には光硬化型樹脂流体２が
充填されており、流体２の上面３にはレーザ光の光源４
から発する光束５が照射される。光源４から流体２の上
面３に至る光束５の光路上には、光源４側から順次第１
のミラー６、ＡＯＭ７、第２のミラー８、Ｚ方向のフォ
ーカスレンズ９、Ｘ方向のガルバノミラー１０、Ｙ方向
のガルバノミラー１１が配置されている。ＡＯＭ７はＡ
ＯＭ駆動回路１２により駆動され、フォーカスレンズ９
はレンズ駆動部１３によって光軸方向に移動され、ガル
バノミラー１０、１１はそれぞれＸスキャナ１４及びＹ
スキャナ１５によって回動される。さらにＡＯＭ駆動回
路１２、レンズ駆動部１３、Ｘスキャナ１４及びＹスキ
ャナ１５はそれぞれ制御装置１６によって制御される。
置の一実施例の構成を示す。図１に装置の概略構成を示
す。図１において、容器１内には光硬化型樹脂流体２が
充填されており、流体２の上面３にはレーザ光の光源４
から発する光束５が照射される。光源４から流体２の上
面３に至る光束５の光路上には、光源４側から順次第１
のミラー６、ＡＯＭ７、第２のミラー８、Ｚ方向のフォ
ーカスレンズ９、Ｘ方向のガルバノミラー１０、Ｙ方向
のガルバノミラー１１が配置されている。ＡＯＭ７はＡ
ＯＭ駆動回路１２により駆動され、フォーカスレンズ９
はレンズ駆動部１３によって光軸方向に移動され、ガル
バノミラー１０、１１はそれぞれＸスキャナ１４及びＹ
スキャナ１５によって回動される。さらにＡＯＭ駆動回
路１２、レンズ駆動部１３、Ｘスキャナ１４及びＹスキ
ャナ１５はそれぞれ制御装置１６によって制御される。
【００１４】容器１内には昇降台１７が設けられてお
り、送りネジ１８を介してステッピングモータ１９によ
り昇降駆動される。そして昇降台１７の移動量はスケー
ルユニット２０に表示される。
り、送りネジ１８を介してステッピングモータ１９によ
り昇降駆動される。そして昇降台１７の移動量はスケー
ルユニット２０に表示される。
【００１５】図２に図１に示す装置の光路構成を示す。
図２において、図１に示す部分に対応する部分には同一
符号を付してあり、その説明は適宜省略する。ＡＯＭ駆
動回路１２には第１の増幅器２１と第２の増幅器２２と
が直列に接続されて設けられており、第１の増幅器２１
には矩形波状のＯＮ／ＯＦＦ用パルス変調信号２３と交
流電源２４が入力される。また第２の増幅器２２には第
１の増幅器２１からの出力と正弦波状の光強度変化用変
調信号２５とが入力される。そして第２の増幅器２２か
らの出力信号によってＡＯＭ７内に設けられた図示しな
い結晶に印加する超音波の振幅を零にしたり正弦波状に
変化させる。この結果ＡＯＭ７を通る光束５の光強度が
零になったり、正弦波状に変化するようになっている。
図２において、図１に示す部分に対応する部分には同一
符号を付してあり、その説明は適宜省略する。ＡＯＭ駆
動回路１２には第１の増幅器２１と第２の増幅器２２と
が直列に接続されて設けられており、第１の増幅器２１
には矩形波状のＯＮ／ＯＦＦ用パルス変調信号２３と交
流電源２４が入力される。また第２の増幅器２２には第
１の増幅器２１からの出力と正弦波状の光強度変化用変
調信号２５とが入力される。そして第２の増幅器２２か
らの出力信号によってＡＯＭ７内に設けられた図示しな
い結晶に印加する超音波の振幅を零にしたり正弦波状に
変化させる。この結果ＡＯＭ７を通る光束５の光強度が
零になったり、正弦波状に変化するようになっている。
【００１６】なお第１のミラー６とＡＯＭ７との間の光
路５上には、第１のコリメートレンズ２６が設けられて
いる。またＡＯＭ７と第２のミラー８との間の光路５上
には、第２のコリメートレンズ２７と開口窓２８とが設
けられている。さらにフォーカスレンズ９とガルバノミ
ラー１０との間の光路５上には、対物レンズ２９が設け
られている。
路５上には、第１のコリメートレンズ２６が設けられて
いる。またＡＯＭ７と第２のミラー８との間の光路５上
には、第２のコリメートレンズ２７と開口窓２８とが設
けられている。さらにフォーカスレンズ９とガルバノミ
ラー１０との間の光路５上には、対物レンズ２９が設け
られている。
【００１７】上記のように構成された本実施例による光
学的造形装置において、光源４から発したレーザ光の光
束５は第１のミラー６により反射され、ＡＯＭ７により
光束５の光強度が後に詳述するように連続的に変化され
て第２のミラー８によって反射される。さらに第２のミ
ラー８によって反射された光束５はガルバノミラー１
０、１１によってＸ−Ｙ方向に走査され、容器１内の流
体２の上面３上に光のスポットを照射移動する。このと
き光束５はフォーカスレンズ９により流体２の上面３上
に合焦し、Ｘ−Ｙスキャナ１４、１５により所定のパタ
ーンで上面３上を移動し、所定の形状の硬化層が形成さ
れる。
学的造形装置において、光源４から発したレーザ光の光
束５は第１のミラー６により反射され、ＡＯＭ７により
光束５の光強度が後に詳述するように連続的に変化され
て第２のミラー８によって反射される。さらに第２のミ
ラー８によって反射された光束５はガルバノミラー１
０、１１によってＸ−Ｙ方向に走査され、容器１内の流
体２の上面３上に光のスポットを照射移動する。このと
き光束５はフォーカスレンズ９により流体２の上面３上
に合焦し、Ｘ−Ｙスキャナ１４、１５により所定のパタ
ーンで上面３上を移動し、所定の形状の硬化層が形成さ
れる。
【００１８】次に流体２の硬化層は昇降台１７によりそ
の厚さ分だけ下降し、硬化層の上面は流体２によって被
覆される。その後上記の動作をくりかえし各硬化層を積
層接合することにより、任意の形状の三次元物体３０が
形成される。そして三次元物体３０は昇降台１７を上昇
させることにより、容器１外に取り出される。
の厚さ分だけ下降し、硬化層の上面は流体２によって被
覆される。その後上記の動作をくりかえし各硬化層を積
層接合することにより、任意の形状の三次元物体３０が
形成される。そして三次元物体３０は昇降台１７を上昇
させることにより、容器１外に取り出される。
【００１９】上記実施例では光強度変化手段としてＡＯ
Ｍ７を用いた場合について説明したが、図３乃至図９に
示すように他の方法によってもよい。図３に示す方法は
光源４を駆動する駆動電源３１の出力を指令信号３２に
より変化させて、光源３の光強度を変化させる方法であ
る。この方法によると外部に変調器が必要なく簡単な構
成で行なえるが、指令信号が低い周波数である場合にし
か応答せず不安定である。
Ｍ７を用いた場合について説明したが、図３乃至図９に
示すように他の方法によってもよい。図３に示す方法は
光源４を駆動する駆動電源３１の出力を指令信号３２に
より変化させて、光源３の光強度を変化させる方法であ
る。この方法によると外部に変調器が必要なく簡単な構
成で行なえるが、指令信号が低い周波数である場合にし
か応答せず不安定である。
【００２０】図４に示す方法はＡＯＭ７の代わりに電気
光学変調器（ＥＯＭ）３３を用いたものである。ＥＯＭ
３３はＥＯＭ駆動回路３４により駆動され、ＥＯＭ３３
内の結晶に印加する電圧を変化させることにより光路５
の光強度を変化させる方法である。この場合ＥＯＭ３３
の前後の光路５上に偏光子３５と検光子３６とを設け
る。
光学変調器（ＥＯＭ）３３を用いたものである。ＥＯＭ
３３はＥＯＭ駆動回路３４により駆動され、ＥＯＭ３３
内の結晶に印加する電圧を変化させることにより光路５
の光強度を変化させる方法である。この場合ＥＯＭ３３
の前後の光路５上に偏光子３５と検光子３６とを設け
る。
【００２１】図５に示す方法は光路５上に、円周方向に
濃度変化のあるＮＤフィルタを有する円板３７を設け、
円板３７を回転させることにより光路５の光強度を周期
的に変化させる方法である。ＮＤフィルタを図６に示す
ように矩形板３８に直線上に設けて、矩形板３８を平行
移動により揺動させてもよい。また図７に示す方法は光
路５上に偏光子３９と検光子４０とを設けて偏光子３９
により直線偏光をつくり、検光子４０を回転させること
により光強度を変化させる方法である。
濃度変化のあるＮＤフィルタを有する円板３７を設け、
円板３７を回転させることにより光路５の光強度を周期
的に変化させる方法である。ＮＤフィルタを図６に示す
ように矩形板３８に直線上に設けて、矩形板３８を平行
移動により揺動させてもよい。また図７に示す方法は光
路５上に偏光子３９と検光子４０とを設けて偏光子３９
により直線偏光をつくり、検光子４０を回転させること
により光強度を変化させる方法である。
【００２２】さらに図８に示す方法は光路５上に遮光板
４１を設け、遮光板４１を光路５に対して直角の方向に
移動させて遮光量を変化させ、光強度を変化させる方法
である。また遮光板４１の代わりに光路５上に可変絞り
４２を設けてもよい。
４１を設け、遮光板４１を光路５に対して直角の方向に
移動させて遮光量を変化させ、光強度を変化させる方法
である。また遮光板４１の代わりに光路５上に可変絞り
４２を設けてもよい。
【００２３】なお上記の光強度を変化させる各方法を周
波数応答性、安定性、寿命、コストなどの点を考慮し
て、制御が容易で有効な順に並べると、ＡＯＭ７、ＥＯ
Ｍ３３、フィルタ３７，３８、光源４、偏光子３９及び
検光子４０、遮光板４１及び可変絞り４２をそれぞれ用
いたものの順となる。すなわち、光強度変化手段として
はＡＯＭ７が最も好ましい。
波数応答性、安定性、寿命、コストなどの点を考慮し
て、制御が容易で有効な順に並べると、ＡＯＭ７、ＥＯ
Ｍ３３、フィルタ３７，３８、光源４、偏光子３９及び
検光子４０、遮光板４１及び可変絞り４２をそれぞれ用
いたものの順となる。すなわち、光強度変化手段として
はＡＯＭ７が最も好ましい。
【００２４】図１０乃至図２３に第２の発明の光学的造
形方法の一実施による硬化帯部の状態を示す。本実施例
の特徴は図１及び図２に示す光源４から発射された光束
５の光強度をＡＯＭ７などの光強度変化手段によって連
続的に変化させた点にある。光束５の走査により硬化さ
れた流体２の表面３は、例えば図１０に示すように隣接
する硬化帯部５１により所定のパターンに形成される。
このとき光束５の変位に従って図１１に示すように光強
度を正弦波状に変化させることにより、図１２乃至図１
４に示すように硬化帯部５１の各点における樹脂の硬化
度、硬化深さ、硬化幅が変化する。この結果各点におけ
る樹脂の弾性率、硬化による収縮量、内部応力による変
形力が変化する。なお、光強度を三角波状に変化させた
場合も同様である。
形方法の一実施による硬化帯部の状態を示す。本実施例
の特徴は図１及び図２に示す光源４から発射された光束
５の光強度をＡＯＭ７などの光強度変化手段によって連
続的に変化させた点にある。光束５の走査により硬化さ
れた流体２の表面３は、例えば図１０に示すように隣接
する硬化帯部５１により所定のパターンに形成される。
このとき光束５の変位に従って図１１に示すように光強
度を正弦波状に変化させることにより、図１２乃至図１
４に示すように硬化帯部５１の各点における樹脂の硬化
度、硬化深さ、硬化幅が変化する。この結果各点におけ
る樹脂の弾性率、硬化による収縮量、内部応力による変
形力が変化する。なお、光強度を三角波状に変化させた
場合も同様である。
【００２５】また図１５及び図１６に示すように硬化帯
部５１の光強度の強い部分５１ａでは、硬化深さ、硬化
幅、硬化度ともに大きくなるので、下層との結合部５１
ｂも大きく結合強度も大きくなる。また光強度の弱い部
分５１ｃでは硬化深さ、硬化幅、硬化度ともに比較的小
さくなるので、下層に対する結合強度も小さくなる。な
お自由液中では図１７に示すように、硬化帯部５１の下
面は正弦波状となる。また各部の弾性率は下記の式
（１）で表される。
部５１の光強度の強い部分５１ａでは、硬化深さ、硬化
幅、硬化度ともに大きくなるので、下層との結合部５１
ｂも大きく結合強度も大きくなる。また光強度の弱い部
分５１ｃでは硬化深さ、硬化幅、硬化度ともに比較的小
さくなるので、下層に対する結合強度も小さくなる。な
お自由液中では図１７に示すように、硬化帯部５１の下
面は正弦波状となる。また各部の弾性率は下記の式
（１）で表される。
【００２６】 弾性率＝（硬化幅）×（硬化深さ）×（硬化度による弾性係数）・・・（１）
【００２７】従って光強度の強い部分では硬化帯部５１
は固く剛くなり、弱い部分では軟らかくやわくなる。
は固く剛くなり、弱い部分では軟らかくやわくなる。
【００２８】樹脂は硬化することにより体積で約６％収
縮するので、図１８に示すように硬化帯部５１も収縮す
る。また硬化帯部５１の両端が固定されると図１９に示
すように収縮できずに部分的に伸び、内部に引張力が発
生する。従って硬化帯部５１内において光束の進行方向
に発生する硬化による収縮力は、均一な光強度で照射し
露光した場合は全体的に結合が伝搬して大きな引張力と
なるが、露光量を変化させた場合は結合強度の大きい部
分を支持点とし、結合強度の弱い部分で支持点間の引張
力に転換される。さらにこの部分で硬化帯部５１が伸び
ることで、比較的弱い力による結合に変換され、発生力
は小さく抑えられる。
縮するので、図１８に示すように硬化帯部５１も収縮す
る。また硬化帯部５１の両端が固定されると図１９に示
すように収縮できずに部分的に伸び、内部に引張力が発
生する。従って硬化帯部５１内において光束の進行方向
に発生する硬化による収縮力は、均一な光強度で照射し
露光した場合は全体的に結合が伝搬して大きな引張力と
なるが、露光量を変化させた場合は結合強度の大きい部
分を支持点とし、結合強度の弱い部分で支持点間の引張
力に転換される。さらにこの部分で硬化帯部５１が伸び
ることで、比較的弱い力による結合に変換され、発生力
は小さく抑えられる。
【００２９】上記のように部分的な機械的強度変化が発
生するが、この変化が断続的に発生する場合には図２０
に示すように、変化点５１ｄに応力が集中して亀裂が発
生しやすい。しかしながら本実施例では前記の変化が連
続的に発生するため、部分的な応力の集中や伸びが緩和
され、局部的な伸びや亀裂の発生を防ぐことができる。
生するが、この変化が断続的に発生する場合には図２０
に示すように、変化点５１ｄに応力が集中して亀裂が発
生しやすい。しかしながら本実施例では前記の変化が連
続的に発生するため、部分的な応力の集中や伸びが緩和
され、局部的な伸びや亀裂の発生を防ぐことができる。
【００３０】さらに硬化帯部５１を図２１または図２２
に示すように、近接させて複数列状に配置し面を構成す
る場合も、従来のように均一な光強度で照射し露光した
場合の硬化幅と隣接間の間隔のように、ある一定の間隔
とはならずに、隣接する硬化帯部５１の間隔に対して各
点の硬化幅に連続的な変化がある。従って光束５の進行
方向と同様な効果が得られ、結果として面全体の硬化収
縮による発生力を小さく抑えることができる。
に示すように、近接させて複数列状に配置し面を構成す
る場合も、従来のように均一な光強度で照射し露光した
場合の硬化幅と隣接間の間隔のように、ある一定の間隔
とはならずに、隣接する硬化帯部５１の間隔に対して各
点の硬化幅に連続的な変化がある。従って光束５の進行
方向と同様な効果が得られ、結果として面全体の硬化収
縮による発生力を小さく抑えることができる。
【００３１】なお図２１は光強度が同位相で変化した場
合であり、図２２は逆位相で変化した場合である。上記
２例は位相が極端にそろってしまった例で、実際には硬
化帯部５１の各列の位相は少しずつずれながら並ぶ。位
相がそろって不都合な場合は図２３に示すように光強度
を変化させる信号の周波数を変化させて、位相をずらす
ことができる。
合であり、図２２は逆位相で変化した場合である。上記
２例は位相が極端にそろってしまった例で、実際には硬
化帯部５１の各列の位相は少しずつずれながら並ぶ。位
相がそろって不都合な場合は図２３に示すように光強度
を変化させる信号の周波数を変化させて、位相をずらす
ことができる。
【００３２】なお、光強度を変化させる波形としては、
オフセットを加えた正弦波、三角波、方形波や自由波形
などであってもよく、変化の途中に変極点があってもよ
い。また単一波形の繰り返しだけでなく、変化強度、波
形、周波数を変調させてもよい。
オフセットを加えた正弦波、三角波、方形波や自由波形
などであってもよく、変化の途中に変極点があってもよ
い。また単一波形の繰り返しだけでなく、変化強度、波
形、周波数を変調させてもよい。
【００３３】上記実施例では光束５の露光エネルギとし
て光強度を連続的に変化させる場合について説明した
が、各部の部分的な露光量、すなわち単位面積当りの露
光エネルギを変化させればよいので、下記のような方法
でも同様の効果が得られる。すなわち光束５の光強度一
定とし光束５の走査時の移動速度を変化させて、部分的
な露光エネルギを疏密にするか、または光束５のスポッ
トサイズを走査時に変化させて照射面積を変化させても
よい。
て光強度を連続的に変化させる場合について説明した
が、各部の部分的な露光量、すなわち単位面積当りの露
光エネルギを変化させればよいので、下記のような方法
でも同様の効果が得られる。すなわち光束５の光強度一
定とし光束５の走査時の移動速度を変化させて、部分的
な露光エネルギを疏密にするか、または光束５のスポッ
トサイズを走査時に変化させて照射面積を変化させても
よい。
【００３４】また光束５を走査する露光方式でなく、露
光パターンをマスク化して一括露光する場合でも、物点
または像点のいずれか一方の近傍を微細な格子状の遮蔽
物を物点または像点から適度に離してディフォーカスさ
せて、像に連続的に濃淡の変化を持たせるか、物点また
は像点に微細格子状に適度の濃淡を有するフィルタを設
けてもよく、いずれも部分的に露光エネルギを疏密にす
ることができる。
光パターンをマスク化して一括露光する場合でも、物点
または像点のいずれか一方の近傍を微細な格子状の遮蔽
物を物点または像点から適度に離してディフォーカスさ
せて、像に連続的に濃淡の変化を持たせるか、物点また
は像点に微細格子状に適度の濃淡を有するフィルタを設
けてもよく、いずれも部分的に露光エネルギを疏密にす
ることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び３に
記載の光学的造形装置及び造形方法によれば、光束の走
査時に光束の露光エネルギを連続的に変化させるように
したので、硬化帯部の結合強度を増大し変形力を緩和す
ることができ、形成された立体の寸法精度及び機械的強
度を向上することができる。
記載の光学的造形装置及び造形方法によれば、光束の走
査時に光束の露光エネルギを連続的に変化させるように
したので、硬化帯部の結合強度を増大し変形力を緩和す
ることができ、形成された立体の寸法精度及び機械的強
度を向上することができる。
【００３６】また請求項２に記載の光学的造形装置によ
れば、光束の露光エネルギを変化させる手段として、光
強度を連続的に変化させる音響光学変調器を設けたの
で、光強度の制御を容易に行なうことができる。
れば、光束の露光エネルギを変化させる手段として、光
強度を連続的に変化させる音響光学変調器を設けたの
で、光強度の制御を容易に行なうことができる。
【図１】本発明の光学的造形装置の一実施例の概略構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】図１の光路を示すブロック図である。
【図３】光強度を変化させる手段の他の第１の例の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】光強度を変化させる手段の他の第２の例の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】光強度を変化させる手段の他の第３の例の構成
を示す説明斜視図である。
を示す説明斜視図である。
【図６】光強度を変化させる手段の他の第４の例の構成
を示す説明斜視図である。
を示す説明斜視図である。
【図７】光強度を変化させる手段の他の第５の例の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】光強度を変化させる手段の他の第６の例の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】光強度を変化させる手段の他の第７の例の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１０】本発明の光学的造形方法の一実施例により形
成された硬化帯部を示す説明図である。
成された硬化帯部を示す説明図である。
【図１１】本実施例における光強度の変化を示す線図で
ある。
ある。
【図１２】図１０の硬化帯部の形状を示す平面図であ
る。
る。
【図１３】図１２の側面図である。
【図１４】図１２の斜視図である。
【図１５】図１２の硬化帯部の結合部を示す平面図であ
る。
る。
【図１６】図１５の側面図である。
【図１７】図１２の硬化帯部の自由液中における形状を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図１８】硬化帯部の収縮を示す説明図である。
【図１９】両端が固定された硬化帯部の収縮時の形状を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２０】硬化帯部の幅が断続変化したときの形状を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２１】複数列の硬化帯部が同位相で並んだ状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２２】複数列の硬化帯部が逆位相で並んだ状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２３】光強度変化信号の周波数変化を示す線図であ
る。
る。
１ 容器 ２ 光硬化型樹脂流体 ３ 上面 ５ 光束 ７ ＡＣＭ（音響光学変調器） ３０ 三次元物体 ５１ 硬化帯部
Claims (3)
- 【請求項１】 容器内に充填された光硬化型樹脂流体に
光束を走査し、前記樹脂流体の上面を選択的に照射して
所定のパターンの硬化層を形成し、前記硬化層を積層接
合して三次元物体を造形する光学的造形装置において、 前記光束の走査時に前記光束の露光エネルギを連続的に
変化させる露光エネルギ変化手段を設けたことを特徴と
する光学的造形装置。 - 【請求項２】 露光エネルギ変化手段が光強度を連続的
に変化させる音響光学変調器であることを特徴とする請
求項１記載の光学的造形装置。 - 【請求項３】 容器内に充填された光硬化型樹脂流体に
光束を走査し、前記樹脂流体の上面を選択的に照射して
所定のパターンの硬化層を形成し、前記硬化層を積層接
合して三次元物体を造形する光学的造形方法において、
前記光束の走査時に前記光束の露光エネルギを連続的に
変化させながら、硬化帯部を列状に連続して形成し、前
記硬化帯部を複数列並列して立体の一断面を形成するこ
とを特徴とする光学的造形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12013992A JP3166130B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 光学的造形装置及び造形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12013992A JP3166130B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 光学的造形装置及び造形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05309747A true JPH05309747A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3166130B2 JP3166130B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=14778935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12013992A Expired - Lifetime JP3166130B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 光学的造形装置及び造形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166130B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533480A (ja) * | 2003-07-25 | 2007-11-22 | ラフバラ ユニバーシティ エンタープライジズ リミテッド | 粒子材料を結合させるための方法及び装置 |
| WO2014112503A1 (ja) * | 2013-01-15 | 2014-07-24 | シーメット 株式会社 | 光造形装置 |
| WO2015128783A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Ettore Maurizio Costabeber | Improved stereolithography machine |
| CN105599310A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 南京增材制造研究院发展有限公司 | 一种基于投影式光强可调节的光固化三维打印装置及方法 |
| CN107718541A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-02-23 | 佛山科学技术学院 | 一种三维打印机及其实现方法 |
| KR102331715B1 (ko) * | 2020-05-29 | 2021-11-29 | 한국생산기술연구원 | 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법 |
| EP4234134A1 (en) | 2022-02-25 | 2023-08-30 | Ricoh Company, Ltd. | Method of fabricating three-dimensional object and apparatus for fabricating three-dimensional object |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP12013992A patent/JP3166130B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533480A (ja) * | 2003-07-25 | 2007-11-22 | ラフバラ ユニバーシティ エンタープライジズ リミテッド | 粒子材料を結合させるための方法及び装置 |
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| KR20160124137A (ko) * | 2014-02-28 | 2016-10-26 | 에토레 마우리지오 코스타베베르 | 개선된 스테레오리소그래피 머신 |
| RU2661824C2 (ru) * | 2014-02-28 | 2018-07-19 | Этторе Маурицио КОСТАБЕБЕР | Усовершенствованная стереолитографическая машина |
| CN105599310A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 南京增材制造研究院发展有限公司 | 一种基于投影式光强可调节的光固化三维打印装置及方法 |
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| EP4234134A1 (en) | 2022-02-25 | 2023-08-30 | Ricoh Company, Ltd. | Method of fabricating three-dimensional object and apparatus for fabricating three-dimensional object |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3166130B2 (ja) | 2001-05-14 |
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