JPH06198748A - 造形物の光学的製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 液体状の光硬化型樹脂１００を特定波長の樹
脂硬化用光線の照射により硬化させることで造形物を製
造する。その液体状の光硬化型樹脂１００に樹脂硬化用
光線の波長とは異なる波長のカプラー発色用光線に反応
して発色するカプラーを混入する。そのカプラーを混入
した光硬化型樹脂にカプラー発色用光線を照射すること
で造形物を着色する。 【効果】 任意の箇所において着色された造形物を光学
的に製造することができ、造形後に別途着色を行なう必
要がなく労力と時間を軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体状の光硬化型樹脂
に樹脂硬化用光線を照射して硬化させることで造形物を
製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体状の光硬化型樹脂を硬化させる紫外
線レーザ装置と、その液体状の光硬化型樹脂の容器と、
その容器内に配置される造形物の支持テーブルと、その
樹脂硬化用光線の光硬化型樹脂に対する照射位置を制御
する制御装置とを備えた造形物の光学的製造装置が、例
えば地形模型、鋳造用消失鋳型、人体模型等の造形物を
製造するために従来より用いられている。

【０００３】その装置により製造される造形物は、レー
ザ光の一回の照射により硬化する光硬化型樹脂により構
成される単位要素の集合であり、造形しようとする模型
等の３次元形状データに対応する位置の光硬化型樹脂
を、レーザ光の照射により順次硬化させることで製造さ
れものである。具体的には、その容器内の液体状光硬化
型樹脂の液面から造形物の支持テーブルの上面までの深
さを、その単位要素の高さ寸法に一致させ、その液面と
支持テーブル上面との間の光硬化型樹脂に造形物の形状
データに基づき単位要素毎にレーザ光を順次照射し、こ
れにより造形物の最下層を成形する。次に、支持テーブ
ルをその単位要素の高さ寸法だけ下降させ、液体状の光
硬化型樹脂の液面と造形物の最下層の上面との間の光硬
化型樹脂にレーザ光を照射することで造形物の下から２
層目を成形する。これを繰り返すことで造形物を最下層
側から成形していく（特開昭６２‐１０１４０８号公報
参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の造形物の光
学的製造にあっては、完成した造形物の色は光硬化型樹
脂自体の色であるため、例えば地形模型を等高線に応じ
て着色するような場合は造形後に別途着色する必要があ
り、労力と時間を要するものであった。また、従来の光
学的造形では造形物の内部を着色することができないた
め、例えばＣＴスキャンデータに基づき造形した人体の
患部模型の患部や胎児模型を色分けするようなことはで
きなかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる造形物の光学的製造方法および装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本件発明方法の特徴とす
るところは、液体状の光硬化型樹脂を特定波長の樹脂硬
化用光線の照射により硬化させることで造形物を製造す
るに際し、その液体状の光硬化型樹脂に樹脂硬化用光線
の波長とは異なる波長のカプラー発色用光線に反応して
発色するカプラーを混入し、そのカプラーを混入した光
硬化型樹脂にカプラー発色用光線を照射することで着色
された造形物を製造する点にある。その光硬化型樹脂に
混入するカプラーを、互いに異なる波長のカプラー発色
用光線に反応して互いに異なる色に発色する複数の種類
とするのが好ましい。そのカプラー発色用光線の光量を
変化させることで造形物の色に濃度差をつけてもよい。
液体状の光硬化型樹脂にカプラー発色用光線を照射した
後に樹脂硬化用光線を照射することで、カプラーとカプ
ラー発色用光線との反応により生成される色素を分光増
感剤として機能させるのが好ましい。光硬化型樹脂を透
明とし、造形物の内部においてカプラーを発色させても
よい。

【０００７】本件発明装置の特徴とするところは、液体
状の光硬化型樹脂を硬化させる特定波長の樹脂硬化用光
線の照射手段と、その樹脂硬化用光線の波長とは異なる
波長のカプラー発色用光線の照射手段と、液体状の光硬
化型樹脂を収容するための容器と、その容器内に配置さ
れる造形物の支持部材と、その樹脂硬化用光線の光硬化
型樹脂に対する照射位置とカプラー発色用光線の光硬化
型樹脂に対する照射位置とを制御する手段とを備えてい
る点にある。また、互いに異なる波長のカプラー発色用
光線の照射手段を有するのが好ましい。そのカプラー発
色用光線の照射光量の制御手段を有するのが好ましい。

【０００８】

【作用】本件発明装置によれば本件発明方法を実施でき
る。すなわち、容器に供給された液体状の光硬化型樹脂
を特定波長の樹脂硬化用光線の照射により硬化させるこ
とで造形物を製造するに際し、その光硬化型樹脂にカプ
ラー発色用光線を照射してカプラーを発色させることで
造形物を着色できる。また、そのカプラー発色用光線と
樹脂硬化用光線とは波長が異なるため、樹脂硬化用光線
のみを照射した箇所ではカプラーが発色することはな
く、カプラー発色用光線を照射した箇所でのみカプラー
を発色させることができ、これにより造形物を所望箇所
においてのみ着色することができる。

【０００９】そのカプラーを互いに異なる波長のカプラ
ー発色用光線に反応して互いに異なる色に発色する複数
の種類とすることで、造形物を複数の色に着色すること
ができる。

【００１０】そのカプラー発色用光線の照射光量の制御
手段によりカプラー発色用光線の光量を変化させること
で、カプラーがカプラー発色用光線と反応して生成され
る色素量を変化させ、造形物の色に濃度差をつけること
ができる。

【００１１】液体状の光硬化型樹脂にカプラー発色用光
線を照射した後に樹脂硬化用光線を照射することで、カ
プラーとカプラー発色用光線との反応により生成される
色素が分光増感剤として機能し、樹脂硬化用光線に含ま
れるカプラー発色用光線の波長成分を分光し、生成され
る色素量を増加させる。

【００１２】光硬化型樹脂を透明とし、造形物の内部に
おいてカプラーを発色させることで、内部が着色された
造形物を製造することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１に示す造形物Ｍの光学的製造装置１
は、その内部が暗室とされるハウジング２と、このハウ
ジング２に内蔵される容器３と、光源装置４と、その容
器３の上方に配置される光線照射ヘッド５と、その容器
３の内部に配置される造形物支持テーブル７とを備えて
いる。

【００１５】そのハウジング２には造形物Ｍの取り出し
用ドア２ａが設けられ、このドア２ａはロック装置２
ａ′によりロック可能とされている。

【００１６】その容器３は、ハウジング２の外部に設置
されたタンク１０に接続され、そのタンク１０に貯留さ
れる液体状の光硬化型樹脂を容器３に供給および排出す
るためのポンプ１１が設けられている。また、その容器
３内の光硬化型樹脂１００の液面１００′が一定位置に
達すると満水信号を発するセンサ１２が設けられてい
る。その光硬化型樹脂１００は特定波長の樹脂硬化用光
線（本実施例では紫外線）が照射されることで硬化する
透明なものである。なお、その光硬化型樹脂１００は造
形物の用途によっては不透明なものでもよい。

【００１７】その光源装置４は、図２に示すように、樹
脂硬化用紫外線発生装置２０と、赤色（Ｒ）光線発生装
置２１と、緑色（Ｇ）光線発生装置２２と、青色（Ｂ）
光線発生装置２３とを有する。その樹脂硬化用紫外線発
生装置２０として、例えばレーザ媒質としてＨｅ‐Ｃｄ
やＨ₂ 等を用いるガスレーザ装置を用いることができ
る。その赤色光線発生装置２１として、例えばレーザ媒
質としてＫｒ、ＣｄやＨｅ等を用いるガスレーザ装置
や、ルビー等を用いる固体レーザ装置を用いることがで
きる。その緑色光線発生装置２２として、例えばレーザ
媒質としてＡｒ、ＣｄやＨｅ等を用いるガスレーザ装置
を用いることができる。その青色光線発生装置２３とし
て、例えばレーザ媒質とてＡｒやＣｄ等を用いるガスレ
ーザ装置を用いることができる。

【００１８】各光線発生装置２０、２１、２２、２３は
レーザ光出口を開閉するシャッター装置２４、２５、２
６、２７を有し、そのレーザ光の照射タイミングや照射
時間が制御可能とされている。また、各可視光線発生装
置２１、２２、２３は絞り装置２８、２９、３０を有
し、そのレーザ光の光量が調節可能とされている。

【００１９】各光線発生装置２０、２１、２２、２３
は、それぞれ前記ヘッド５に光ファイバー３１、３２、
３３、３４を介し接続されている。そのヘッド５には１
枚の全反射ミラー４０と３枚のハーフミラー４１、４
２、４３とが内蔵され、図２において矢印で示すよう
に、各光線発生装置２０、２１、２２、２３から出射さ
れたレーザ光を図中矢印Ａで示す単一の光路に沿うよう
に屈折させる。これにより、このヘッド５の単一の光線
出口５ａから下向きにレーザ光が出射される。

【００２０】そのヘッド５を駆動するため、ハウジング
２に固定された一対のＸ軸ガイド５０、５１と、各ガイ
ド５０、５１に図面に直交する水平方向（Ｘ軸方向）に
移動可能に取り付けれた移動部材５２、５３と、一方の
移動部材５２の駆動装置５４と、その移動部材５２のＸ
軸方向位置の検知センサ５８と、両移動部材５２、５３
を連結するＹ軸ガイド５５と、このガイド５５にＸ軸方
向に直角な水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に取り付け
られた移動部材５６と、この移動部材５６の駆動装置５
７と、その移動部材５６のＹ軸方向位置の検知センサ５
９とが設けられ、その移動部材５７にヘッド５が取り付
けられている。これにより、そのヘッド５はＸＹ軸方向
に移動可能とされ、また、そのヘッド５のＸ軸座標およ
びＹ軸座標は検知可能とされている。

【００２１】そのテーブル７を駆動するため、ハウジン
グ２に固定されたガイド６０と、このガイド６０に上下
方向（図中Ｚ軸方向）に往復移動可能に取り付けられた
移動部材６１と、この移動部材６１の駆動装置６２と、
その移動部材６１のＺ軸方向位置の検知センサ６３とが
設けられ、その移動部材６１にテーブル７が取り付けら
れている。これにより、そのテーブル７はＺ軸方向に移
動可能とされ、また、そのテーブル７のＺ軸座標は検知
可能とされている。

【００２２】その容器３に供給される液体状の光硬化型
樹脂１００に、樹脂硬化用の紫外線とは異なる波長の光
線に反応して発色するカプラーが混入されている。本実
施例では、Ｂ色波長の発色用光線と反応してイエロー色
（Ｙ）に発色するイエローカプラーと、Ｇ色波長の発色
用光線と反応してマゼンタ色（Ｍ）に発色するマゼンタ
カプラーと、Ｒ色波長の発色用光線と反応してシアン色
（Ｃ）に発色するシアンカプラーとが混入されている。
図３は光硬化型樹脂１００に混入された各カプラーを模
式的に示したもので、三角形によりイエローカプラーＹ
Ｃを示し、四角形によりマゼンタカプラーＭＣを示し、
円形によりシアンカプラーＣＣを示し、内部を塗り潰し
てあるものが発色状態を示す。図３の（１）に示すよう
に、Ｂ色の中心波長λ１の光量が多いカプラー発色用光
線が照射されると、イエローカプラーＹＣの発色量が多
くなり、マゼンタカプラーＭＣとシアンカプラーＣＣの
発色量が少なくなる。図３の（２）に示すように、Ｇ色
の中心波長λ２の光量が多いカプラー発色用光線が照射
されると、マゼンタカプラーＭＣの発色量が多くなり、
イエローカプラーＹＣとシアンカプラーＣＣの発色量が
少なくなる。図３の（３）に示すように、Ｒ色波長λ３
の光量が多いカプラー発色用光線が照射されると、シア
ンカプラーＣＣの発色量が多くなり、イエローカプラー
ＹＣとマゼンタカプラーＭＣの発色量が少なくなる。

【００２３】これにより、カプラー発色用光線を照射し
てカプラーを発色させることで光硬化型樹脂１００を着
色できる。そのカプラー発色用光線と樹脂硬化用光線と
は波長が異なるため、樹脂硬化用光線のみを照射した箇
所ではカプラーが発色することはなく、カプラー発色用
光線を照射した箇所でのみカプラーを発色させることが
できる。そのカプラー発色用光線の光量を変化させるこ
とで、カプラーがカプラー発色用光線と反応して生成さ
れる色素量が変化するので、着色される色に濃度差をつ
けることができる。そのカプラーは互いに異なる波長の
カプラー発色用光線に反応して互いに異なる色に発色す
る複数の種類とされているので、複数の色に着色するこ
とができる。

【００２４】本実施例ではカプラーをＹ、Ｍ、Ｃの３原
色に発色する３種類とし、カプラー発色用光線をＲ、
Ｇ、Ｂの３原色波長を中心波長とする３種類とし、各カ
プラー発色用光線の光量を絞って調節することが可能と
されているので、光硬化型樹脂１００を任意の色に着色
できる。例えば、各カプラー発色用光線の光量を絞り装
置により２５６段階に変化させることで、ヘッド５から
照射されるカプラー発色用光線の色を、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色
の２５６階調の濃度（Ｒ、Ｇ、Ｂ）（Ｒ＝０〜２５５、
Ｇ＝０〜２５５、Ｂ＝０〜２５５）により表わされる１
６７７７２１６色に変化させることができる。これによ
り、カプラーの発色により表される色を、Ｙ、Ｍ、Ｃ各
色の２５６階調の濃度（Ｙ、Ｍ、Ｃ）（Ｙ＝０〜２５
５、Ｍ＝０〜２５５、Ｃ＝０〜２５５）により表わされ
る１６７７７２１６色に変化させることができる。その
光硬化型樹脂として透明なものが用いられているので、
造形物の内部においてカプラーを発色させることで、内
部が着色された造形物を製造することができる。なお、
カプラーは紫外線照射や加熱により発色しなくなるの
で、カプラー発色用光線により露光されなかったカプラ
ーを樹脂硬化用の紫外線を照射することにより定着し、
不慮に発色しないようにできる。

【００２５】上記造形物の光学的製造装置１は、図４に
示すように、中央処理装置７１と記憶装置７２と入出力
インターフェイス７３とを有するコンピュータ７０によ
り制御される。その入出力インターフェイス７３を介し
例えばフロッピーディスク装置等の外部記憶装置７４
と、キーボード式の入力装置７５と、ディスプレイ装置
７６と、前記光線照射用ヘッド５のＸＹ軸方向移動用の
駆動装置５４、５７と、前記造形物支持テーブル７のＺ
軸方向移動用駆動装置６２と、前記位置検知用のセンサ
５８、５９、６３と、前記レーザ光出口開閉用のシャッ
ター装置２４、２５、２６、２７と、前記レーザ光の光
量調節用の絞り装置２８、２９、３０と、前記光硬化型
樹脂１００の液位検知用のセンサ１２と、前記ポンプ１
１の駆動装置１１ａと、前記造形物取り出し用ドア２ａ
のロック装置２ａ′とが接続されている。

【００２６】そのコンピュータ７０による制御手順を図
５に示すフローチャートを参照して説明する。

【００２７】まず、造形物取り出し用ドア２ａをロック
してハウジング２の内部を暗室状態とする（ステップ
１）。

【００２８】次に、容器３内の光硬化型樹脂１００の液
位が満水位置か否かを判断し（ステップ２）、満水位置
でなければポンプ１１を駆動してタンク１０から光硬化
型樹脂を容器３に供給し（ステップ３）、満水位置にな
ればポンプを停止する（ステップ４）。

【００２９】次に、コンピュータ７０の記憶装置７２に
造形用データが記憶されている否かの判断を行なう（ス
テップ５）。データが記憶されていなければデータ入力
を行なう（ステップ６）。その造形用データの数は樹脂
硬化用レーザ光の照射回数に対応し、各造形用データ
は、その樹脂硬化用レーザ光の一回の照射により硬化す
る光硬化型樹脂により構成される造形物の単位要素のＸ
軸座標、Ｙ軸座標、Ｚ軸座標、Ｒ色の２５６階調の濃度
データ、Ｇ色の２５６階調の濃度データ、Ｂ色の２５６
階調の濃度データを含む。そのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標デー
タは造形物の３次元形状データに対応する。そのＲ、
Ｇ、Ｂ色の２５６階調の濃度データは造形物に着けよう
とする色のＹ、Ｍ、Ｃ各色の２５６階調の濃度データに
対応する。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ色からＹ、Ｍ、Ｃ色への変
換は、例えば（Ｙ、Ｍ、Ｃ）＝（２５５−Ｂ、２５５−
Ｇ、２５５−Ｒ）のような変換公式を用いて変換でき
る。この造形用データは、例えばフロッピーディスク等
の記憶媒体に格納されたものを前記外部記憶装置７４か
ら読み込んだり、キーボード７６から入力する。なお、
造形用データのための記憶装置７２の記憶容量は、一つ
の造形用データあたり４バイト確保するのが好ましく、
さらにデータの拡張に対応可能なものとするのが好まし
い。例えば、黒色（Ｋ）色の２５６階調の濃度データの
付加に対応できるように記憶容量を確保してもよい。

【００３０】次に、光線照射用ヘッド５および造形物支
持テーブル７の位置制御を行なう。すなわち、この装置
１により製造される造形物は、レーザ光の一回の照射に
より硬化する光硬化型樹脂により構成される単位要素の
集合であり、その容器３内の液体状光硬化型樹脂１００
の液面１００′から造形物の支持テーブル７の上面まで
の深さを、その単位要素の高さ寸法に一致させ、その液
面１００′と支持テーブル７の上面との間の光硬化型樹
脂に前記造形データの座標データに基づき単位要素毎に
樹脂硬化用レーザ光を順次照射し、これにより造形物の
最下層を成形し、次に、支持テーブル７をその単位要素
の高さ寸法だけ下降させ、液体状の光硬化型樹脂１００
の液面１００′と造形物の最下層の上面との間の光硬化
型樹脂に樹脂硬化用レーザ光を順次照射して造形物の下
から２層目を成形し、これを繰り返すことで造形物を最
下層側から成形していくものである。よって、光硬化型
樹脂により構成される単位要素の一つにレーザ光線を照
射することができるように、前記造形用データの座標デ
ータに基づき、光線照射用ヘッド５をＸ、Ｙ軸方向に移
動させると共に支持テーブル７をＺ軸方向に移動させる
（ステップ７）。

【００３１】次に、光線を照射しようとする光硬化型樹
脂の単位要素に対応する造形用データのＲ、Ｇ、Ｂ色の
２５６階調の濃度データに基づき、各可視光線発生装置
２１、２２、２３の絞り装置２８、２９、３０を作動さ
せ、各可視光線の光量調節を行なう（ステップ８）。す
なわち、高濃度部分では光量を多くし、低濃度部分では
光量を少なくする。

【００３２】次に、各光線発生装置２０、２１、２２、
２３のシャッター装置２５、２６、２７の制御を行なう
（ステップ９）。本実施例では、まず可視光線発生装置
２１、２２、２３のレーザ光出口を開き、その単位要素
に対応する液体状光硬化型樹脂に混入されたカプラーを
発色させる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ色からＹ、Ｍ、Ｃ色へ
の変換を（Ｙ、Ｍ、Ｃ）＝（２５５−Ｂ、２５５−Ｇ、
２５５−Ｒ）の変換公式を用いて変換する場合に、イエ
ローカプラーのみを発色させるには、Ｒ色光線発生装置
２１とＧ色光線発生装置２２のレーザ光出口を開かず、
Ｂ色光線発生装置２３の出口を開く。また、カプラー発
色光線の照射時間が変化すると発色するカプラー量が変
化して色の濃度が変化するため、レーザ光照射時間は一
定とするのが好ましい。しかる後に、樹脂硬化用光線発
生装置２０のレーザ光出口を一定時間開き、樹脂硬化用
紫外線レーザ光を照射する。この際、カプラーとカプラ
ー発色用光線との反応により生成される色素が分光増感
剤として機能し、樹脂硬化用紫外線レーザ光に含まれる
カプラー発色用光線の波長成分を分光し、定着するまで
に生成される色素量を増加させる。

【００３３】次に、造形物の全ての単位要素の造形用デ
ータの処理が終了したが否かの判断が行なわれ（ステッ
プ１０）、終了していなければステップ７に戻り上記動
作を繰り返す。これにより、所望形状を有すると共に所
望位置において所望の色に着色された造形物が製造され
る。

【００３４】次に、ポンプ１１を駆動して容器３から液
体状の光硬化型樹脂をタンク１０に排出し（ステップ１
１）、造形物取り出し用ドア２ａのロックを解除し（ス
テップ１２）、しかる後にハウジング２から完成した造
形物を取り出す。

【００３５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例ではカプラーをＲ、
Ｇ、Ｂ各色の波長の可視光線により発色させ、また、カ
プラーとしてＹ、Ｍ、Ｃ各色に発色する３種類のものを
用いたが、カプラーを発色させるために用いる光線の波
長やカプラーの種類は特に限定されず、例えば単一波長
のカプラー発色用光線により発色する単一のカプラーを
液体状の光硬化型樹脂に混入するものであってもよい。
例えば、下記の構造を有するカプラーを用いることがで
きる。

【００３６】

【化１】

【００３７】上記構造のカプラーはカプラー発色用光線
と反応することで、下記の構造を有するロイコマラカイ
トグリーン色素を生成する。

【００３８】

【化２】

【００３９】また、図６に示す光源装置６０と光線照射
用ヘッド６１とを用いてもよい。その光源装置６０は樹
脂硬化用紫外線発生装置６２と可視光線発生装置６３と
を有する。その樹脂硬化用紫外線発生装置６２は上記実
施例と同様の構成とされている。その可視光線発生装置
６３としては、例えばＮ₂ 等のガスレーザ装置であっ
て、その発振管にＢ色色素である４‐メチルウンベリフ
ェロン、Ｇ色色素であるフルオレッセイン、Ｒ色色素で
あるローダミンＢが混入されたものを用いることができ
る。各光線発生装置６２、６３はレーザ光出口を開閉す
るシャッター装置６４、６５を有し、そのレーザ光の照
射タイミングや照射時間が制御可能とされている。ま
た、可視光線発生装置６３は絞り装置６６を有し、その
レーザ光の光量が調節可能とされている。さらに可視光
線発生装置６３はフィルター装置６７を有する。そのフ
ィルター装置６７は公知のものを用いることができ、例
えばＹ色吸収フィルターとＭ色吸収フィルターとＣ色吸
収フィルターとから構成され、各フィルターが光軸を遮
る量に応じ光線の波長分布を変更可能なように各フィル
ターは移動可能とされている。各光線発生装置６２、６
３はそれぞれヘッド６１に光ファイバー６８ａ、６８ｂ
を介し接続されている。そのヘッド６１には１枚の全反
射ミラー６９ａと１枚のハーフミラー６９ｂとが内蔵さ
れ、図６において矢印で示すように、各光線発生装置６
２、６３から出射されたレーザ光を図中矢印Ａで示す単
一の光路に沿うように屈折させる。これにより、そのヘ
ッド６１の単一の光線出口６１ａから下向きにレーザ光
が出射される。なお、可視光線の光量が変動しないよう
に、フィルターを経時褪色前に定期的に交換したり光量
調節するのが好ましい。

【００４０】また、図７に示す光源装置７０と光線照射
用ヘッド７１とを用いてもよい。その光源装置７０は、
樹脂硬化用紫外線発生装置７２と可視光線発生装置７３
とを有する。その樹脂硬化用紫外線発生装置７２は上記
実施例と同様の構成とされている。その可視光線発生装
置７３は白色光発生ランプ７３ａと、その白色光の反射
鏡７３ｂとを有する。各光線発生装置７２、７３は光線
出口を開閉するシャッター装置７４、７５を有し、その
光線の照射タイミングや照射時間が制御可能とされてい
る。また、可視光線発生装置７３は絞り装置７６を有
し、その可視光の光量が調節可能とされている。さらに
可視光線発生装置７３は前記同様のフィルター装置７７
を有し、出射される白色光の波長を任意の波長に変更可
能とされている。各光線発生装置７２、７３はヘッド７
１に直接連結されている。そのヘッド７１に、可視光線
発生装置７３から出射された光線を散乱させる散乱ボッ
クス７８が内蔵され、光線量の分布を光軸全体に亘り均
一化している。また、そのヘッド７１に、散乱ボックス
７８を通過した可視光線を収束させるレンズ７９が内蔵
されている。また、そのヘッド７１に、１枚の全反射ミ
ラー８０ａと１枚のハーフミラー８０ｂとが内蔵され、
図７において矢印で示すように、各光線発生装置７２、
７３から出射された光線を図中矢印Ａで示す単一の光路
に沿うように屈折させ、光線収束用レンズ８１に導く。
これにより、そのヘッド７１の単一の光線出口７１ａか
ら下向きに光線が出射される。なお、白色光発生ランプ
７３ａの電源電流は照度変化が生じないように直流に整
流されたものを用いるのが好ましく、また、その照度セ
ンサを設けて照度を一定に保つようにフィードバック制
御するのが好ましい。

【００４１】また、上記実施例のヘッド５は全反射ミラ
ー４０と３枚のハーフミラー４１、４２、４３とにより
可視光線と樹脂硬化用光線とを反射させることで単一の
光線出口５ａから光線を出射したが、図８に示すヘッド
８５のように、各光線発生装置２０、２１、２２、２３
から光ファイバー３１、３２、３３、３４を介し出射さ
れる各光線を、互いに異なる光線出口８５ａ、８５ｂ、
８５ｃ、８５ｄから出射するようにしてもよい。これに
より、光線のエネルギーがハーフミラーを通過する際に
減少するのを防止できる。なお、この場合は各可視光線
と樹脂硬化用光線とを同一の光硬化型樹脂の単位要素に
順次照射することができるように、各光線の照射後毎
に、ヘッド８５のＸ軸座標とＹ軸座標とを造形データに
基づき変化させる。

【００４２】また、上記実施例ではヘッド５をＸＹ軸方
向に移動させたが、図９に示すようにヘッド５をハウジ
ング２に固定し、Ｙ軸方向に沿う軸８６中心に揺動可能
な第１揺動部材８７に、Ｘ軸方向に沿う軸８８中心に揺
動可能な第２揺動部材８９を取り付け、その第２揺動部
材８９に光線反射ミラー９０を取り付け、各揺動部材８
６、８７の揺動角度を造形データのＸ軸座標データとＹ
軸座標データとに基づき変化させる駆動装置と制御装置
とを設け、そのミラー９０により可視光線と樹脂硬化用
光線とを反射させて光硬化型樹脂に照射するようにして
もよい。

【００４３】また、図１０に示すようにヘッド５をハウ
ジング２に固定し、容器３の内部において造形物支持テ
ーブル７の下方空間を蛇腹状の可撓部材１１０により覆
い、そのテーブル７の下方空間にＺ軸方向に駆動される
昇降部材１１１を設け、この昇降部材１１１にＸ軸方向
に駆動される一対の移動部材１１２、１１３を取り付
け、この移動部材１１２、１１３に掛け渡されるガイド
１１４にＹ軸方向に駆動される移動部材１１５を取り付
け、この移動部材１１５に造形物支持テーブル７を取り
付けるようにし、そのテーブル７の位置を造形データの
Ｘ軸座標データ、Ｙ軸座標データおよびＺ軸座標データ
に基づき変化させてもよい。

【００４４】また、上記実施例ではカプラー発色用光線
の照射光量を絞り手段により制御したが、照射時間を制
御することで光量を制御するようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、任意の箇所において着
色された造形物を光学的に製造することができ、造形後
に別途着色を行なう必要がなく労力と時間を軽減でき
る。また、造形物を複数の色に着色したり、内部が着色
された造形物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の造形物の製造装置の構成説明
図

【図２】本発明の実施例の光源装置と光線照射用ヘッド
の構成説明図

【図３】本発明の実施例のカプラーの模式図

【図４】本発明の実施例の制御装置の構成を示すブロッ
ク図

【図５】本発明の実施例の造形物の製造装置の制御手順
を示すフローチャート

【図６】光源装置と光線照射用ヘッドの変形例の構成説
明図

【図７】光源装置と光線照射用ヘッドの変形例の構成説
明図

【図８】光源装置と光線照射用ヘッドの変形例の構成説
明図

【図９】造形物の製造装置の変形例の構成説明図

【図１０】造形物の製造装置の変形例の構成説明図

【符号の説明】

３ 容器 ７ 造形物支持テーブル ２０ 樹脂硬化用紫外線発生装置 ２１、２２、２３ カプラー発色用光線発生装置 １００ 光硬化型樹脂

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体状の光硬化型樹脂を特定波長の樹脂
   硬化用光線の照射により硬化させることで造形物を製造
   するに際し、その液体状の光硬化型樹脂に樹脂硬化用光
   線の波長とは異なる波長のカプラー発色用光線に反応し
   て発色するカプラーを混入し、そのカプラーを混入した
   光硬化型樹脂にカプラー発色用光線を照射することで着
   色された造形物を製造することを特徴とする造形物の光
   学的製造方法。
2. 【請求項２】 光硬化型樹脂に混入するカプラーを、互
   いに異なる波長のカプラー発色用光線に反応して互いに
   異なる色に発色する複数の種類とすることを特徴とする
   請求項１に記載の造形物の光学的製造方法。
3. 【請求項３】 カプラー発色用光線の光量を変化させる
   ことで造形物の色に濃度差をつけることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の造形物の光学的製造方
   法。
4. 【請求項４】 液体状の光硬化型樹脂にカプラー発色用
   光線を照射した後に樹脂硬化用光線を照射することで、
   カプラーとカプラー発色用光線との反応により生成され
   る色素を分光増感剤として機能させることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の造形物の光学的製造方
   法。
5. 【請求項５】 光硬化型樹脂を透明とし、造形物の内部
   においてカプラーを発色させる請求項１〜４のいずれか
   に記載の造形物の光学的製造方法。
6. 【請求項６】 液体状の光硬化型樹脂を硬化させる特定
   波長の樹脂硬化用光線の照射手段と、その樹脂硬化用光
   線の波長とは異なる波長のカプラー発色用光線の照射手
   段と、液体状の光硬化型樹脂を収容するための容器と、
   その容器内に配置される造形物の支持部材と、その樹脂
   硬化用光線の光硬化型樹脂に対する照射位置とカプラー
   発色用光線の光硬化型樹脂に対する照射位置とを制御す
   る手段とを備えていることを特徴とする造形物の光学的
   製造装置。
7. 【請求項７】 互いに異なる波長のカプラー発色用光線
   の照射手段を有する請求項６に記載の造形物の光学的製
   造装置。
8. 【請求項８】 カプラー発色用光線の照射光量の制御手
   段を有する請求項６または請求項７に記載の造形物の光
   学的製造装置。