JPH06270265A - 光学的造形方法および光学的造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】輪郭線で囲まれた閉じ領域の変形を防止し、短
時間で造形する。 【構成】輪郭線ＯＬより内側の領域に光線ＬＢを走査し
て光硬化性樹脂１を硬化させるにあたり、中間領域情報
抽出部５ｆの抽出結果に基づいた走査と、内部領域情報
抽出部５ｇの抽出結果に基づいた走査とに分けて行う。
これらの走査は互いにほぼ直交するラスター走査であっ
て、内部領域情報抽出部５ｇの抽出結果に基づいた走査
は高速かつ下層に至らない深さの走査であるのに対し、
中間領域情報抽出部５ｆの抽出結果に基づいた走査は低
速かつ下層に至る深さの走査とする。これらのラスター
走査にあたって、中間領域Ｒ₁ を造形領域の輪郭線ＯＬ
より所定距離ｒ₁ だけ内側の領域とし、内部領域Ｒ₂ を
中間領域を区画する境界線ＯＬ_A よりさらに所定距離ｒ
₂ −ｒ₁ だけ内側の領域として光線を走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば紫外線硬化性樹
脂などの光硬化性樹脂に光線を走査して照射することに
より所望の樹脂モデルを造形する光学的造形方法と光学
的造形装置に関し、特に、樹脂モデルの変形を防止する
と共に造形時間の短縮を図ることができる光学的造形方
法と光学的造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、紫外線硬化性樹脂液を収容した
槽の表面に対して、紫外線レーザをＯＮ／ＯＦＦしなが
ら走査し、これにより硬化した走査硬化層を順次積み上
げることにより、所望の樹脂モデルを造形することが試
みられている。かかる樹脂モデルは、例えば製品のマス
ターモデルとして利用されることから、造形するにあた
っては造形精度、層間接着性、および造形効率などを高
める必要がある。

【０００３】従来の光学的造形方法は、紫外線レーザか
ら紫外線を発生させ、ガルバノミラーおよびシャッター
などを有する光学系によって紫外線レーザのＯＮ／ＯＦ
Ｆと光線の走査方向を制御しながら、紫外線硬化性樹脂
液を収容した槽の表面に対して照射する。槽内には紫外
線レーザを遮断するとともに昇降可能なエレベータが設
けられており、樹脂液表面とエレベータとの間に介在す
る樹脂液が紫外線レーザによって硬化するようになって
いる。

【０００４】そして、造形工程の第１段階においてはエ
レベータを上昇させておき、樹脂液表面とエレベータと
の間に介在する樹脂液を紫外線レーザによって硬化させ
て第１層目の走査硬化層を形成したのち、エレベータを
１層分だけ下降させて、第１層目と同様の手順で第２層
目の走査硬化層を第１層目の走査硬化層の上に形成す
る。以下同様にして、順次走査硬化層を積層（以下、堆
積ともいう）し、最終層目の走査硬化層の形成が終了す
るとエレベータを上昇させて、樹脂液からモデルを取り
出したのち、さらに最終的な硬化を行うために、紫外線
ランプなどを用いてモデル全体に対して紫外線を長時間
照射する。

【０００５】以下、本明細書においては、上述したエレ
ベータの同一移動ピッチ内における平面を「等高断面」
と称するが、この一つの等高断面には、目的とするモデ
ルの立体形状に応じて、樹脂液を硬化させる領域と樹脂
液を硬化させない領域とが存在することになる。

【０００６】そして、紫外線レーザ発振器から発生する
紫外線ビームは、光学系によって走査方向に沿って走査
され、このとき、樹脂液を硬化させる領域では紫外線レ
ーザがＯＮ（実際にはシャッターＡＯＭが開）、樹脂液
を硬化させない領域では紫外線レーザがＯＦＦ（実際に
はシャッターＡＯＭが閉）となる。一つの走査線の走査
が終了すると、光学系を制御して走査ピッチ分だけ位相
させ、再び走査方向に沿って同様の走査が行われる。

【０００７】なお、紫外線ビームが樹脂液内に照射され
ると、樹脂液によって光エネルギーが徐々に減少するこ
とから、微視的には、先端鋭利な照射領域（すなわち、
走査硬化層）を形成することになる。

【０００８】このようにして、等高断面の走査硬化層が
形成されるが、走査硬化層を順次積層するにあたって
は、上層の走査硬化層を形成する際に、紫外線ビームを
下層にも照射されるような光線強度、すなわち、その等
高断面における硬化深さを積層厚より大きく制御し、各
層間の接着性を高めるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一つの等高
断面における走査硬化層の形状が、輪郭線で囲まれた閉
じ領域である場合、従来の造形方法では、まず輪郭線を
認識したのちに、この輪郭線に囲まれた内部領域を、輪
郭線に沿ったベクトル走査を行う領域と、この領域より
も内側の領域であって、互いに直交するラスター走査
（主走査と副走査）を行う領域とにデータ上で分離し、
ラスター走査を行うにあたっては、主走査および副走査
の何れも、同じ走査速度で、しかも同じ硬化深さとなる
ように光学系を制御していた。

【００１０】しかしながら、このような走査方法は、ラ
スター走査の造形精度を確保するために走査速度を比較
的低速に設定していたため、造形に要する時間が長時間
となり、生産効率の点から改善の余地があった。

【００１１】しかも、造形精度の点からも、一つの走査
を低速で行うと一度に硬化する樹脂体積が大きいため硬
化時の変形量も大きくなり、さらに、このような樹脂の
硬化が長時間にわたると、その変形がさらに助長される
という問題があった。特に、造形すべき樹脂モデルが大
きい場合には、かかる問題点が顕著に表れることとなっ
た。

【００１２】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、輪郭線で囲まれた閉じ領域
の変形を防止しながら、かつ短時間で造形することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的造形方法は、光硬化性樹脂液面上に
光線を走査し、硬化した走査硬化層を順次積み上げて立
体樹脂モデルを得る光学的造形方法において、等高断面
層の造形領域を形成するにあたり、前記造形領域の内部
領域を高速かつ下層に至らない深さで前記光線を走査し
たのち、前記内部領域と当該内部領域より予め決められ
た距離だけ外側の領域とを含む中間領域を低速かつ下層
に至る深さで前記光線を走査することを特徴としてい
る。

【００１４】このとき、前記内部領域の光線走査および
前記中間領域の光線走査を行う前、若しくは後に、前記
輪郭線に沿って光線を走査することができる。

【００１５】また、前記中間領域は、前記造形領域の輪
郭線より所定距離（ｒ₁ ）だけ内側の領域であり、前記
内部領域は、前記中間領域を区画する境界線よりさらに
所定距離（ｒ₂ −ｒ₁ ）だけ内側の領域である。

【００１６】上記目的を達成するために、本発明の光学
的造形装置は、 光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂
液槽と、前記光硬化性樹脂液を硬化させるのに適当な波
長を含む光線を発生し、該光線を走査させる光走査手段
と、前記光硬化性樹脂液の表面に光線が照射されたこと
により生成する硬化樹脂を昇降させる昇降手段と、前記
光走査手段と前記昇降手段とを制御する制御手段と、を
備えた光学的造形装置において、前記制御手段は、立体
造形する少なくとも一部の立体造形情報を記憶する立体
造形情報記憶部と、前記昇降手段を動作させない状態で
前記光線を走査照射して形成される走査硬化層に関する
情報を、前記立体造形情報記憶部に記憶されている立体
情報の中から抽出する走査硬化層情報抽出部と、前記走
査硬化層情報抽出部より得られる走査硬化層情報に基づ
いて走査硬化層の輪郭線位置を検出する輪郭線検出部
と、前記輪郭線検出部より得られる輪郭線位置に対し
て、予め決められた距離だけ内側の位置を軌跡情報とし
て演算する輪郭硬化情報抽出部と、前記輪郭線検出部よ
り得られる輪郭線位置に対して、予め決められた距離だ
け内側の閉じた中間領域を抽出する中間領域情報抽出部
と、前記輪郭線検出部より得られる輪郭線位置に対し
て、予め決められた距離だけ内側かつ前記中間領域情報
抽出部より得られる輪郭線位置より内側の閉じた内部領
域を抽出する内部領域情報抽出部と、を有し、前記走査
硬化層の光線走査を、輪郭硬化情報抽出部の抽出結果に
基づいた走査と、前記中間情報抽出部の抽出結果に基づ
いた走査と、前記内部情報抽出部の抽出結果に基づいた
走査とに分けて行うことを特徴としている。

【００１７】この場合、前記中間領域情報抽出部の抽出
結果に基づいた走査と前記内部領域情報抽出部の抽出結
果に基づいた走査は、互いにほぼ直交するラスター走査
であって、前記内部領域情報抽出部の抽出結果に基づい
た走査は、高速かつ下層に至らない深さの走査であり、
前記中間領域情報抽出部の抽出結果に基づいた走査は、
低速かつ下層に至る深さの走査であることが好ましい。

【００１８】

【作用】本発明では、輪郭線より内側の領域に光線を走
査して光硬化性樹脂を硬化させるにあたり、中間領域情
報抽出部の抽出結果に基づいた走査と、内部領域情報抽
出部の抽出結果に基づいた走査とに分けて行うことを特
徴としており、特に、これらの走査は互いにほぼ直交す
るラスター走査であって、内部領域情報抽出部の抽出結
果に基づいた走査は高速かつ下層に至らない深さの走査
であるのに対し、中間領域情報抽出部の抽出結果に基づ
いた走査は低速かつ下層に至る深さの走査としている。
これらのラスター走査にあたって、中間領域を造形領域
の輪郭線より所定距離（ｒ₁ ）だけ内側の領域とし、内
部領域を中間領域を区画する境界線よりさらに所定距離
（ｒ₂ −ｒ₁ ）だけ内側の領域として、光線を走査する
ことが好ましいといえる。

【００１９】すなわち、光走査手段により光硬化性樹脂
液を硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、光
硬化性樹脂液槽に収容された光硬化性樹脂液に対して光
線を走査させる。一つの等高断面における走査を終了す
ると、光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を
昇降手段によって昇降させ、このような手順を繰り返す
ことにより、順次走査硬化層を積層する。

【００２０】このとき、まず最初に、立体造形する少な
くとも一部の立体造形情報を記憶している立体造形情報
記憶部から、昇降手段を動作させない状態で光線を走査
照射して形成される走査硬化層に関する情報を走査硬化
層情報抽出部によって抽出する。

【００２１】ついで、中間領域情報抽出部では、輪郭線
検出部より得られる輪郭線位置に対して所定距離
（ｒ₁ ）だけ内側の閉じた領域に関する情報を抽出する
一方で、内部領域情報抽出部では、輪郭線検出部より得
られる輪郭線位置に対して所定距離（ｒ₂ ）だけ内側の
閉じた領域に関する情報を抽出する。この抽出操作にあ
たってはｒ₁ ＜ｒ₂ と設定する。そして、これらの情報
を光走査手段に出力し、内部領域情報抽出部の抽出結果
に基づいて、内部領域を高速かつ下層に至らない深さで
走査したのち、中間領域情報抽出部の抽出結果に基づい
て、中間領域を低速かつ下層に至る深さで走査する。

【００２２】特に、内部領域を高速かつ下層に至らない
深さで走査するので、造形領域の大部分を短時間で造形
することができる。また、この内部領域を高速で走査す
ることにより一度に硬化する樹脂体積が小さくなり、し
かも、下層に至らない走査であるため硬化時の変形も著
しく抑制されることになる。また、この高速かつ浅い走
査では、下層との接着性や造形精度に問題が生じるた
め、これを解消する意味で、内部領域を走査したのち中
間領域を低速かつ下層に至る深さで走査する。これらの
結果、硬化時の変形を抑制しながら、総合的な造形時間
の短縮が図られることになる。

【００２３】ちなみに、輪郭線近傍の走査については、
走査硬化層情報抽出部より得られる走査硬化層情報に基
づいて、輪郭線検出部によって、走査硬化層の輪郭線位
置を検出したのち、この輪郭線検出部より得られる輪郭
線位置に対して、予め決められた距離だけ内側の位置を
軌跡情報として輪郭硬化情報抽出部にて演算する。この
軌跡情報は光走査手段に出力され、上述した輪郭線に沿
ったベクトル走査が実行されることになるので、光線の
スポット径や走査ピッチを小さくしなくとも輪郭線近傍
の造形精度がきわめて向上する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず最初に、図１を参照しながら本発明の一実
施例に係る光学的造形装置の構成について説明する。図
１は本発明の光学的造形装置の基本構成を示すブロック
図である。

【００２５】本実施例の光学的造形装置は、光硬化性樹
脂液槽２を有しており、この槽内に収容される光硬化性
樹脂液１は光を照射することにより付加重合を生じて硬
化する材料である。例えば、スチレン、メタクリル酸メ
チル、酢酸ビニルなどのビニル単量体は、光照射によっ
て、光重合の開始剤が存在しなくとも、あるいは紫外線
を吸収する増感剤や色素の存在下で、重合を起す。

【００２６】ただし、本発明で用いられる光硬化性樹脂
液１の種類は特に限定されず、未硬化では液体状であっ
て硬化することにより固化する樹脂であればよい。ま
た、照射する光ＬＢについても特に限定されず、紫外線
の他にも、用いられる光硬化性樹脂１に応じた光を選択
すればよい。

【００２７】光硬化性樹脂液槽２内には、光線を遮断す
るとともに硬化させた樹脂を載置する台座を有するエレ
ベータ４ａが設けられており、このエレベータ４ａは、
昇降器４ｂにより光硬化性樹脂液槽２内を昇降可能とな
っている。昇降器４ｂは、機械的にエレベータ４ａを昇
降させる機能と、この昇降動作の制御を司る制御機能と
を備えている。昇降器４ｂに対する指令信号は、制御手
段５の一般制御部５ａから与えられるが、光走査手段３
への、あるいは光走査手段３からの情報に基づいて、一
般制御部５ａは昇降器４ｂに指令信号を出力する。

【００２８】例えば、一つの等高断面における走査が終
了したことを光走査手段３から検知すると、次の等高断
面の走査に移行するために、一般制御部５ａから昇降器
４ｂに対して指令信号を出力し、これにより昇降器４ｂ
はエレベータ４ａを所定のピッチ（すなわち、このピッ
チがその等高断面における積層厚Ｔとなる）だけ下降さ
せる。

【００２９】一方、本実施例に係る光走査手段３は、紫
外線レーザなどの光線を発生させるレーザ発振器３ａ
と、このレーザ発振器３ａで発生した光線を光硬化性樹
脂液の表面に対し所定の軌跡にしたがって走査させるた
めの光学系３ｂと、この光学系３ｂを制御するための光
学系コントローラ３ｃから構成されている。光学系３ｂ
には、例えば光線を通過／遮断するためのシャッター器
（ＡＯＭ）や光線の方向を変動させるための電圧印加器
およびガルバノミラーなどが設けられており、光線のＯ
Ｎ／ＯＦＦ、光線強度の変更、光路の変更、光線の走査
速度の制御などを行う機能を有している。そして、この
光学系３ｂに対して、光学系コントローラ３ｃからは予
め教示された軌跡に応じた光走査条件に関する指令信号
が出力される。

【００３０】なお、本発明における光走査手段３の動作
は、基本的には一般制御部５ａに予め入力された基本軌
跡データに基づくが、後述する立体造形情報記憶部５
ｂ、走査硬化層情報抽出部５ｃ、輪郭線検出部５ｄ、輪
郭硬化情報抽出部５ｅ、中間領域情報抽出部５ｆ、内部
領域情報抽出部５ｇを介して、光学系コントローラ３ｃ
に指令信号が出力され、細部の光走査条件が変更され
る。

【００３１】本実施例に係る制御手段５は、目的とする
樹脂モデルに応じて、予め入力されたデータに基づい
て、昇降手段４と光走査手段３とを相互に関連付けなが
ら制御する一般制御部５ａを有している。また、一般制
御部５ａ以外に、立体造形情報記憶部５ｂ、走査硬化層
情報抽出部５ｃ、輪郭線検出部５ｄ、輪郭硬化情報抽出
部５ｅ、中間領域情報抽出部５ｆ、および内部領域情報
抽出部５ｇが設けられている。

【００３２】なお、本実施例では、昇降器４ｂ、光学系
コントローラ３ｃ、および制御手段５などの情報処理装
置は、それぞれ別体に構成した具体例として図１に表わ
しているが、これは、それぞれの機能を容易に理解する
ために記載したものであって、上述した各機能を備えて
いる限り、これらを任意の組み合せで組み合わせて情報
処理装置を構成してもよいことは勿論である。

【００３３】次に、本発明に係る立体造形情報記憶部５
ｂ、走査硬化層情報抽出部５ｃ、輪郭線検出部５ｄ、輪
郭硬化情報抽出部５ｅ、中間領域情報抽出部５ｆ、内部
領域情報抽出部５ｇにおける各処理手順について説明す
るが、この処理手順の基本的考え方の理解を容易にする
ために、図２に示すように、ある一つの等高断面内にお
いて輪郭線で囲まれた造形領域を造形する具体例にて説
明する。

【００３４】まず、立体造形情報記憶部５ｂは、造形す
べきモデルの立体形状に関する情報が格納されたメモリ
であり、モデルの立体形状に関する全ての情報あるい
は、少なくとも造形領域が輪郭線で囲まれる全ての等高
断面の立体形状に関する情報が記憶されている。

【００３５】走査硬化層情報抽出部５ｃでは、立体造形
情報記憶部５ｂに記憶されている立体情報のうち、ある
一つの等高断面における造形領域である走査硬化層に関
する情報のみを抽出する。つまり、一般制御部５ａで
は、一つの等高断面における硬化領域と非硬化領域とを
識別して、これにより光学系における光のＯＮ／ＯＦＦ
を制御するが、走査硬化層情報抽出部５ｃでは、硬化領
域に関する情報のみを選択して読み出し、これを以下の
造形方法の基礎情報とする。

【００３６】輪郭線検出部５ｄは、走査硬化層情報抽出
部５ｃで抽出された硬化領域のみの情報を読み込んで、
この情報に基づき同一等高断面における硬化領域の輪郭
線ＯＬを認識する。

【００３７】輪郭硬化情報抽出部５ｅは、輪郭線検出部
５ｄで検出された本来の輪郭線ＯＬ以外に、図２に示す
ように、この本来の輪郭線ＯＬから閉じ領域の内側に距
離ｒ ₀ だけ隔てた別の輪郭線ＯＬ₀ を演算して求める。
この別の輪郭線ＯＬ₀ が、後述する輪郭線に沿ったベク
トル走査の中心線を構成することになる。そのため、距
離ｒ₀ は紫外線ビームＬＢの半径（厳密には紫外線ビー
ムによる硬化円の半径）に等しく設定することが好まし
い。

【００３８】さらに、中間領域情報抽出部５ｆでは、輪
郭線検出部５ｄで検出された本来の輪郭線ＯＬおよび輪
郭硬化情報抽出部５ｅで求められた別の輪郭線ＯＬ₀ 以
外に、図３に示すように、本来の輪郭線ＯＬから閉じ領
域の内側に距離ｒ₁ だけ隔てたさらに別の輪郭線ＯＬ_A
を演算して求める。このさらに別の輪郭線ＯＬ_A が、後
述する中間領域Ｒ₁ におけるラスター走査の外縁を構成
することになる。

【００３９】内部領域情報抽出部５ｇでは、輪郭線検出
部５ｄで検出された本来の輪郭線ＯＬ、輪郭硬化情報抽
出部５ｅで求められた別の輪郭線ＯＬ₀ 、および中間領
域情報抽出部５ｆで求められたさらに別の輪郭線ＯＬ_A
以外に、図３に示すように、本来の輪郭線ＯＬから閉じ
領域の内側に距離ｒ₂ だけ隔てたさらに別の輪郭線ＯＬ
_B を演算して求める。このさらに別の輪郭線ＯＬ_B が、
後述する内部領域Ｒ₂におけるラスター走査の外縁を構
成することになる。この場合、中間領域Ｒ₁ と内部領域
Ｒ₂ の相対的な大きさは、内部領域Ｒ₂ を高速で走査し
たときに確保できる走査精度（走査速度や紫外線レーザ
の強度など）に基づいて設定する。例えば、最高速度で
内部領域Ｒ₂ を走査する場合には、その走査される外縁
の造形精度はさほど期待されないため、距離ｒ₂ を大き
く設定しておくことが好ましい。

【００４０】なお、輪郭硬化情報抽出部５ｅで求められ
た輪郭線情報は、光学系コントローラ３ｃに出力される
が、この情報に基づく光ＬＢの走査は、輪郭線（実際に
はＯＬ₀ ）に沿うベクトル走査としている。すなわち、
図６に示すように、始点・終点位置および走査方向につ
いては何ら限定されないが、輪郭線ＯＬ₀ をなぞる走査
としている。

【００４１】一方、中間領域情報抽出部５ｆおよび内部
領域情報抽出部５ｇで求められた中間領域Ｒ₁ および内
部領域Ｒ₂ に関する情報も光学系コントローラ３ｃに出
力されるが、この情報に基づく光ＬＢの走査は、走査座
標のある一つの走査軸に沿う同一方向の走査（単一方向
走査と往復走査の両者を含む意）、いわゆるラスター走
査としている。

【００４２】次に作用を説明する。図２〜図６は本実施
例に係る造形方法を示す平面図、図７は同実施例の制御
手段における処理手順を示すフローチャートである。従
来の光学的造形方法では、閉じ領域の全体を同じ速度お
よび同じ深さでラスター走査していたが、本実施例で
は、内部領域Ｒ₂ を高速かつ浅くラスター走査したの
ち、中間領域Ｒ₁ を低速かつ深くラスター走査してい
る。特に、図２〜図６に示す実施例では、中間領域Ｒ₁
および内部領域Ｒ₂ を本来の輪郭線ＯＬより内側にそれ
ぞれ距離ｒ₁ ，ｒ₂ だけオフセットした別の輪郭線ＯＬ
_A ，ＯＬ_B としている。

【００４３】まず、光走査手段３ａ，３ｂ，３ｃにより
光硬化性樹脂液１を硬化させるのに適当な波長を含む光
線ＬＢを発生し、光硬化性樹脂液槽２に収容された光硬
化性樹脂液１に対して光線ＬＢを走査させる。一つの等
高断面における走査を終了すると、光線ＬＢが照射され
たことにより生成する硬化樹脂６を昇降手段４ａ，４ｂ
によって昇降させ、このような手順を繰り返すことによ
り、順次走査硬化層６を積層する。

【００４４】このとき、まず最初に、立体造形する少な
くとも一部の立体造形情報を記憶している立体造形情報
記憶部５ｂから、エレベータ４ａを動作させない状態で
光線ＬＢを走査照射することにより形成される走査硬化
層６に関する情報を走査硬化層情報抽出部５ｃによって
抽出する。同時に、各領域の走査速度と紫外線レーザの
強度の指定値を読み込み、これに基づいてオフセット量
ｒ₀ ，ｒ₁ ，ｒ₂ を求める（ステップ１，２）。

【００４５】ついで、この走査硬化層情報抽出部５ｃよ
り得られる走査硬化層情報に基づいて、輪郭線検出部５
ｄによって、走査硬化層６の輪郭線位置ＯＬを検出した
のち、この輪郭線検出部５ｄより得られる輪郭線位置Ｏ
Ｌに対して、予め決められた距離ｒ₀ だけ内側の位置Ｏ
Ｌ₀ を軌跡情報として輪郭硬化情報抽出部５ｅにて演算
する（ステップ３、図３）。

【００４６】これと同時に、中間領域情報抽出部５ｆで
は、輪郭線検出部５ｄで検出された本来の輪郭線ＯＬお
よび輪郭硬化情報抽出部５ｅで求められた別の輪郭線Ｏ
Ｌ₀以外に、本来の輪郭線ＯＬから閉じ領域の内側に距
離ｒ₁ だけ隔てたさらに別の輪郭線ＯＬ_A を演算して求
める。また、内部領域情報抽出部５ｇでは、輪郭線検出
部５ｄで検出された本来の輪郭線ＯＬ、輪郭硬化情報抽
出部５ｅで求められた別の輪郭線ＯＬ₀ 、および中間領
域情報抽出部５ｆで求められたさらに別の輪郭線ＯＬ_A
以外に、本来の輪郭線ＯＬから閉じ領域の内側に距離ｒ
₂ だけ隔てたさらに別の輪郭線ＯＬ_B を演算して求める
（ステップ３、図３）。

【００４７】そして、中間領域情報抽出部５ｆおよび内
部領域情報抽出部５ｇでそれぞれ求められた中間領域情
報と内部領域情報がそれぞれ走査線と交わる交点を演算
して求め、スパンデータファイルに書き込む（ステップ
４、５）。ついで、まず内部領域Ｒ₂ に関するスパンデ
ータを読みだして、この情報を光学系コントローラ３ｃ
に出力し（ステップ６）、内部領域Ｒ₂ を高速かつ浅く
走査する（ステップ７、図４）。この工程では、内部領
域Ｒ₂ を高速かつ下層に至らない深さで走査するので、
造形領域の大部分を短時間で造形することができ、しか
も、高速で走査することにより一度に硬化する樹脂体積
が小さくなり、これに加えて、下層に至らない走査であ
るため硬化時の変形も著しく抑制されることになる。

【００４８】その後、中間領域Ｒ₁ に関するスパンデー
タを読みだして、この情報を光学系コントローラ３ｃに
出力し（ステップ８）、中間領域Ｒ₁ を低速かつ深く走
査する（ステップ９、図５）。この工程では、中間領域
Ｒ₁ を低速かつ下層に至る深さで走査するので、高速か
つ浅い走査により造形された内部領域Ｒ₂ に対し、下層
との接着性や造形精度上の問題を解消することができ
る。これらの結果、硬化時の変形を抑制しながら、総合
的な造形時間の短縮が図られることになる。

【００４９】最後に、輪郭硬化情報抽出部５ｅから得ら
れた軌跡情報を光学系コントローラ３ｃに出力し（ステ
ップ１０）、上述した輪郭線ＯＬ₀ に沿ったベクトル走
査を実行すう（ステップ１１、図６）。これにより、光
線のスポット径や走査ピッチを小さくしなくとも輪郭線
近傍の造形精度がきわめて向上する。

【００５０】なお、以上説明した各実施例は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、これ
らの発明を限定するために記載されたものではない。し
たがって、上記の各実施例に開示された各要素は、本発
明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含
む趣旨である。例えば、光照射により硬化する際の体積
収縮率が小さい光硬化性樹脂液に対しては、輪郭線の内
域の中間領域をラスター走査する場合にオフセットｒ₁
を省略することも可能である。また、輪郭線からのオフ
セット量ｒ₀ ，ｒ₁ ，ｒ₂ の値は、上述した実施例にの
み何ら限定されることはなく、また、オフセットする輪
郭線について部位によってオフセット量を変化させるこ
とも可能である。さらに、図７のステップ１０および１
１に示す輪郭領域の走査は、内部領域および中間領域の
走査を行う前に実施してもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、等高断
面層の造形領域を形成するにあたり、中間領域情報抽出
部の抽出結果に基づいた走査と、内部領域情報抽出部の
抽出結果に基づいた走査とに分けて行うことを特徴とし
ており、特に、これらの走査は互いにほぼ直交するラス
ター走査であって、内部領域情報抽出部の抽出結果に基
づいた走査は高速かつ下層に至らない深さの走査である
のに対し、中間領域情報抽出部の抽出結果に基づいた走
査は低速かつ下層に至る深さの走査としているので、造
形時間の短縮を実現できるだけでなく、硬化収縮による
モデルの変形を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的造形装置の基本構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る造形方法の第１工程を
示す平面図である。

【図３】図２と同じく第２工程を示す平面図である。

【図４】図２および図３と同じく第３工程を示す平面図
および断面図である。

【図５】図２〜図４と同じく第４工程を示す平面図およ
び断面図である。

【図６】図２〜図５と同じく第５工程を示す平面図およ
び断面図である。

【図７】同実施例の制御手段における処理手順を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１…光硬化性樹脂液 ２…光硬化性樹脂液槽 ３…光走査手段 ３ａ…レーザ発振器 ３ｂ…光学系 ３ｃ…光学系コントローラ ４…昇降手段 ４ａ…エレベータ ４ｂ…昇降器 ５…制御手段 ５ａ…一般制御部 ５ｂ…立体造形情報記憶部 ５ｃ…走査硬化層情報抽出部 ５ｄ…輪郭線検出部 ５ｅ…輪郭硬化情報抽出部 ５ｆ…中間領域情報抽出部 ５ｇ…内部領域情報抽出部 ６…走査硬化層 ＬＢ…光線 Ｔ…積層厚 Ｒ₁ …中間領域 Ｒ₂ …内部領域 ＯＬ…造形領域の輪郭線 ＯＬ_A …中間領域の輪郭線（境界線） ＯＬ_B …内部領域の輪郭線（境界線）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光硬化性樹脂液面上に光線を走査し、硬化
   した走査硬化層を順次積み上げて立体樹脂モデルを得る
   光学的造形方法において、 等高断面層の造形領域を形成するにあたり、前記造形領
   域の内部領域を高速かつ下層に至らない深さで前記光線
   を走査したのち、前記内部領域と当該内部領域より予め
   決められた距離だけ外側の領域とを含む中間領域を低速
   かつ下層に至る深さで前記光線を走査することを特徴と
   する光学的造形方法。
2. 【請求項２】前記内部領域の光線走査および前記中間領
   域の光線走査を行う前、若しくは後に、前記輪郭線に沿
   って光線を走査することを特徴とする請求項１に記載の
   光学的造形方法。
3. 【請求項３】前記中間領域は、前記造形領域の輪郭線よ
   り所定距離（ｒ₁ ）だけ内側の領域であり、前記内部領
   域は、前記中間領域を区画する境界線よりさらに所定距
   離（ｒ₂ −ｒ₁ ）だけ内側の領域であることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の光学的造形方法。
4. 【請求項４】光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂液槽
   と、 前記光硬化性樹脂液を硬化させるのに適当な波長を含む
   光線を発生し、該光線を走査させる光走査手段と、 前記光硬化性樹脂液の表面に光線が照射されたことによ
   り生成する硬化樹脂を昇降させる昇降手段と、 前記光走査手段と前記昇降手段とを制御する制御手段
   と、を備えた光学的造形装置において、 前記制御手段は、 立体造形する少なくとも一部の立体造形情報を記憶する
   立体造形情報記憶部と、 前記昇降手段を動作させない状態で前記光線を走査照射
   して形成される走査硬化層に関する情報を、前記立体造
   形情報記憶部に記憶されている立体情報の中から抽出す
   る走査硬化層情報抽出部と、 前記走査硬化層情報抽出部より得られる走査硬化層情報
   に基づいて走査硬化層の輪郭線位置を検出する輪郭線検
   出部と、 前記輪郭線検出部より得られる輪郭線位置に対して、予
   め決められた距離だけ内側の位置を軌跡情報として演算
   する輪郭硬化情報抽出部と、 前記輪郭線検出部より得られる輪郭線位置に対して、予
   め決められた距離だけ内側の閉じた中間領域を抽出する
   中間領域情報抽出部と、 前記輪郭線検出部より得られる輪郭線位置に対して、予
   め決められた距離だけ内側かつ前記中間領域情報抽出部
   より得られる輪郭線位置より内側の閉じた内部領域を抽
   出する内部領域情報抽出部と、を有し、 前記走査硬化層の光線走査を、輪郭硬化情報抽出部の抽
   出結果に基づいた走査と、前記中間情報抽出部の抽出結
   果に基づいた走査と、前記内部情報抽出部の抽出結果に
   基づいた走査とに分けて行うことを特徴とする光学的造
   形装置。
5. 【請求項５】前記中間領域情報抽出部の抽出結果に基づ
   いた走査と前記内部領域情報抽出部の抽出結果に基づい
   た走査は、互いにほぼ直交するラスター走査であって、 前記内部領域情報抽出部の抽出結果に基づいた走査は、
   高速かつ下層に至らない深さの走査であり、 前記中間領域情報抽出部の抽出結果に基づいた走査は、
   低速かつ下層に至る深さの走査であることを特徴とする
   請求項４に記載の光学的造形装置。