JPH0669724B2 - 立体形状形成方法 - Google Patents
立体形状形成方法Info
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- JPH0669724B2 JPH0669724B2 JP61287611A JP28761186A JPH0669724B2 JP H0669724 B2 JPH0669724 B2 JP H0669724B2 JP 61287611 A JP61287611 A JP 61287611A JP 28761186 A JP28761186 A JP 28761186A JP H0669724 B2 JPH0669724 B2 JP H0669724B2
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- photocurable resin
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔目 的〕 ・概 要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする問題点 ・問題点を解決するための手段 ・作 用 ・実施例 ・発明の効果 〔概 要〕 本発明は、光硬化性樹脂を露光して硬化物を生成し、該
硬化物を積層し３次元立体情報を表示するための立体形
状を形成する立体形状形成方法に係わり、特に各層の樹
脂供給時に、既に形成されている下層硬化物を完全に未
硬化樹脂中に沈めた後、所定位置に上昇させることによ
り、短時間に樹脂を均一に供給可能としたものである。
硬化物を積層し３次元立体情報を表示するための立体形
状を形成する立体形状形成方法に係わり、特に各層の樹
脂供給時に、既に形成されている下層硬化物を完全に未
硬化樹脂中に沈めた後、所定位置に上昇させることによ
り、短時間に樹脂を均一に供給可能としたものである。
本発明は液状光硬化性樹脂にレーザビーム走査手段を用
いて選択的に露光硬化を行い、３次元立体情報を表示す
る立体模型形状の形成方法に係り、特に光硬化性樹脂に
対する露光・硬化方法の改良に関するものである。
いて選択的に露光硬化を行い、３次元立体情報を表示す
る立体模型形状の形成方法に係り、特に光硬化性樹脂に
対する露光・硬化方法の改良に関するものである。
３次元的な立体情報を表示する方法として、ホログラフ
ィーによる立体視表示、透視図表示、投影図表示及び等
高線表示等が開発され、一般に広く用いられている。こ
れらはホログラフィーを除いて、何れも３次元情報を２
次元情報に変換する手順が含まれており、表示した立体
形状を直感的に把握し、充分に理解し得るには必ずしも
満足し得る技法とは言えない。この点、前記ホログラフ
ィーは視覚的、直感的に上記の技法より極めて有利であ
るが、立体形状を得るのに再生装置が必要であり、又、
実在しない仮想物体を表示することが困難である。
ィーによる立体視表示、透視図表示、投影図表示及び等
高線表示等が開発され、一般に広く用いられている。こ
れらはホログラフィーを除いて、何れも３次元情報を２
次元情報に変換する手順が含まれており、表示した立体
形状を直感的に把握し、充分に理解し得るには必ずしも
満足し得る技法とは言えない。この点、前記ホログラフ
ィーは視覚的、直感的に上記の技法より極めて有利であ
るが、立体形状を得るのに再生装置が必要であり、又、
実在しない仮想物体を表示することが困難である。
このようなことから立体情報を直感的に把握し理解し易
く表示するためには、模型等の立体形状を作成すること
が最善であり、模型的な立体形状を比較的容易に形状す
る方法として、樹脂材収容容器内に液状光硬化性樹脂を
段階的に供給し、該樹脂供給毎にその光硬化性樹脂をレ
ーザビーム照射手段により選択的に光硬化させて複雑な
立体模型形状を積層状に形成する方法が提案されてい
る。
く表示するためには、模型等の立体形状を作成すること
が最善であり、模型的な立体形状を比較的容易に形状す
る方法として、樹脂材収容容器内に液状光硬化性樹脂を
段階的に供給し、該樹脂供給毎にその光硬化性樹脂をレ
ーザビーム照射手段により選択的に光硬化させて複雑な
立体模型形状を積層状に形成する方法が提案されてい
る。
従来、液状光硬化性樹脂を用い、レーザビーム照射手段
によって３次元的な立体情報を表示する模型形状を形成
する方法としては、第３図（ａ）に示すように液状の光
硬化性樹脂３を充満した収容容器１内の昇降ステージ２
を所定寸法分（第１層厚さ分）降下して、該昇降ステー
ジ２上に１層分の液状光硬化性樹脂４をオーバーフロー
させることにより供給する。
によって３次元的な立体情報を表示する模型形状を形成
する方法としては、第３図（ａ）に示すように液状の光
硬化性樹脂３を充満した収容容器１内の昇降ステージ２
を所定寸法分（第１層厚さ分）降下して、該昇降ステー
ジ２上に１層分の液状光硬化性樹脂４をオーバーフロー
させることにより供給する。
しかる後、前記１層分の液状光硬化性樹脂４に対して、
例えば作成すべき模型形状を幾つかの輪切り状に分割し
た断面情報データ信号の内の第１情報データ信号によっ
てレーザビーム５を照射して、選択的に露光硬化せし
め、第１硬化層4aを形成する。
例えば作成すべき模型形状を幾つかの輪切り状に分割し
た断面情報データ信号の内の第１情報データ信号によっ
てレーザビーム５を照射して、選択的に露光硬化せし
め、第１硬化層4aを形成する。
次に第３図（ｂ）に示すように再び前記昇降ステージ２
を第２層の厚さに対応した深さだけ降下し、該昇降ステ
ージ２上の前記第１硬化層4a上に新たな２層目の液状光
硬化性樹脂６を供給する。このとき液状光硬化性樹脂は
図のように昇降ステージ周囲からステージ表面の中心部
に向って移動する。続いて該樹脂６に対して第３図
（ｃ）に示すように第２情報データ信号によってレーザ
ビーム５を照射して、選択的に露光硬化せしめ、第２硬
化層6aを形成する。
を第２層の厚さに対応した深さだけ降下し、該昇降ステ
ージ２上の前記第１硬化層4a上に新たな２層目の液状光
硬化性樹脂６を供給する。このとき液状光硬化性樹脂は
図のように昇降ステージ周囲からステージ表面の中心部
に向って移動する。続いて該樹脂６に対して第３図
（ｃ）に示すように第２情報データ信号によってレーザ
ビーム５を照射して、選択的に露光硬化せしめ、第２硬
化層6aを形成する。
以下同様にして第３図（ｄ）に示すように該第２硬化層
6a上に、更に新たな３層目の液状光硬化性樹脂７を供給
し、該樹脂７に対して第３図（ｅ）に示すように第３情
報データ信号によってレーザビーム５を照射して、選択
的に露光硬化せしめ、第３硬化層7aを形成することによ
り、最終的に前記収容容器１内の液状光硬化性樹脂３中
に積層状の立体硬化樹脂像が形成される。
6a上に、更に新たな３層目の液状光硬化性樹脂７を供給
し、該樹脂７に対して第３図（ｅ）に示すように第３情
報データ信号によってレーザビーム５を照射して、選択
的に露光硬化せしめ、第３硬化層7aを形成することによ
り、最終的に前記収容容器１内の液状光硬化性樹脂３中
に積層状の立体硬化樹脂像が形成される。
この立体硬化樹脂像を液状光硬化性樹脂３中より取り出
し、希アルカリ洗浄溶液等で該液状光硬化性樹脂３を洗
い流すことによって、第３図（ｆ）に示すように所望と
する３次元的な立体情報を表示する模型形状８を作成し
ている。
し、希アルカリ洗浄溶液等で該液状光硬化性樹脂３を洗
い流すことによって、第３図（ｆ）に示すように所望と
する３次元的な立体情報を表示する模型形状８を作成し
ている。
従来の形成方法では、液状光硬化性樹脂を供給する際
に、昇降ステージ２を次層厚さに相当する所定寸法分降
下させ、前記ステージ２上の例えば第１硬化層4a上に新
たな２層目の液状光硬化性樹脂６を供給したが、該液状
光硬化性樹脂の表面張力により層厚が制限された。つま
り、第４図に示すように硬化性61上で該硬化層61の表面
張力γ13、液状光硬化性樹脂62の表面張力γ23、硬化層
61と液状光硬化性樹脂62の界面張力γ12の表面張力は図
示した方向に作用する。上記γ13,γ23,γ12の間には、
平衡が成り立つから、水平方向の力のつり合いを考える
と（１）式が成立する。
に、昇降ステージ２を次層厚さに相当する所定寸法分降
下させ、前記ステージ２上の例えば第１硬化層4a上に新
たな２層目の液状光硬化性樹脂６を供給したが、該液状
光硬化性樹脂の表面張力により層厚が制限された。つま
り、第４図に示すように硬化性61上で該硬化層61の表面
張力γ13、液状光硬化性樹脂62の表面張力γ23、硬化層
61と液状光硬化性樹脂62の界面張力γ12の表面張力は図
示した方向に作用する。上記γ13,γ23,γ12の間には、
平衡が成り立つから、水平方向の力のつり合いを考える
と（１）式が成立する。
γ13＝γ12＋γ23cosθ （１） θは接触角であり、液状光硬化性樹脂65および硬化層61
によって定まる値となる。形状を円弧で近似すると、層
厚ｈと円の半径γ、位置Ｏから層厚ｈとなる位置Ｈまで
の円弧の水平方向の長さｌの関係は（２）式で表わされ
る。
によって定まる値となる。形状を円弧で近似すると、層
厚ｈと円の半径γ、位置Ｏから層厚ｈとなる位置Ｈまで
の円弧の水平方向の長さｌの関係は（２）式で表わされ
る。
接触角が45゜の場合、円弧は（３）式の円の一部とな
る。
る。
l2＋（ｒ−ｈ）２＝r2 （３） したがって、ｌは（４）式で表わされる。
供給層厚ｈを500μｍとすると、ｌは1.2mmとなり、両側
合計で2.4mmの領域までしか樹脂は供給されない。しか
も、同領域も平坦とはならない。
合計で2.4mmの領域までしか樹脂は供給されない。しか
も、同領域も平坦とはならない。
このように表面張力の大きな液状光硬化性樹脂では薄い
層を供給できないという欠点があった。また、供給可能
な層厚に対しても供給時間が長いという欠点があった。
層を供給できないという欠点があった。また、供給可能
な層厚に対しても供給時間が長いという欠点があった。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、表面張力の大きな液状光硬化性樹脂を確実に短時間
で硬化層上に供給可能な立体形状形成方法の提供を目的
とする。
て、表面張力の大きな液状光硬化性樹脂を確実に短時間
で硬化層上に供給可能な立体形状形成方法の提供を目的
とする。
前記目的を達成するため、本発明では液状光硬化性樹脂
に光照射を行なって該液状光硬化性樹脂を位置を選択し
て硬化させた硬化層を形成し、該層を積層することによ
り立体形状を形成する立体形状形成方法において、液状
光硬化性樹脂を満たした容器内に硬化層を形成し、次層
供給時に、前記硬化層表面が完全に前記液状光硬化性樹
脂中に没するまで前記硬化層を降下させた後、所定位置
まで再び上昇させて前記硬化層表面上に所定厚の液状光
硬化性樹脂を供給することを特徴とする立体形状形成方
法を提供する。
に光照射を行なって該液状光硬化性樹脂を位置を選択し
て硬化させた硬化層を形成し、該層を積層することによ
り立体形状を形成する立体形状形成方法において、液状
光硬化性樹脂を満たした容器内に硬化層を形成し、次層
供給時に、前記硬化層表面が完全に前記液状光硬化性樹
脂中に没するまで前記硬化層を降下させた後、所定位置
まで再び上昇させて前記硬化層表面上に所定厚の液状光
硬化性樹脂を供給することを特徴とする立体形状形成方
法を提供する。
本発明の原理について第１図を用いて説明する。第１図
は、既に露光、硬化させた第１硬化層4a上に２層目の液
状光硬化性樹脂６を供給する過程を表わしている。
は、既に露光、硬化させた第１硬化層4a上に２層目の液
状光硬化性樹脂６を供給する過程を表わしている。
第１図（ａ）は、第１硬化層4a形成時を表わしており、
第１硬化層4a表面と未硬化の液状硬化性樹脂４表面は同
じ高さにある。この状態から昇降ステージ２を降下させ
る。２層目の液状光硬化性樹脂６は、接触角θを保った
まま、昇降ステージ２の降下に伴ない、第１硬化層4a上
に供給される。しかし、該液状光硬化性樹脂６の表面張
力が大きい場合には昇降ステージ２を１層分降下させた
だけでは供給不十分となることは前述の通りである（ｂ
図）。気泡を引き込まない適度の速度で昇降ステージ２
を降下させ続けると２層目の液状光硬化性樹脂６の重量
と表面張力の関係から接触角θを保ったまま、第１硬化
層4aの中央部に向かって供給が進む（ｃ図）。やがて、
両側からの樹脂が第１硬化層中央付近で合う。これによ
り、第１硬化層表面は２層目の液状光硬化性樹脂６で一
様に覆われた状態となり、（ｄ図）に示すように表面凹
部が減少し平坦になる。この後、第２層目の層厚に対応
した位置まで昇降ステージ２を上昇させることにより、
従来不可能であった薄い層の供給が可能となる。また、
樹脂の供給は、昇降ステージの降下速度に依存するが、
従来に比べ短時間で行なうことが可能となる。
第１硬化層4a表面と未硬化の液状硬化性樹脂４表面は同
じ高さにある。この状態から昇降ステージ２を降下させ
る。２層目の液状光硬化性樹脂６は、接触角θを保った
まま、昇降ステージ２の降下に伴ない、第１硬化層4a上
に供給される。しかし、該液状光硬化性樹脂６の表面張
力が大きい場合には昇降ステージ２を１層分降下させた
だけでは供給不十分となることは前述の通りである（ｂ
図）。気泡を引き込まない適度の速度で昇降ステージ２
を降下させ続けると２層目の液状光硬化性樹脂６の重量
と表面張力の関係から接触角θを保ったまま、第１硬化
層4aの中央部に向かって供給が進む（ｃ図）。やがて、
両側からの樹脂が第１硬化層中央付近で合う。これによ
り、第１硬化層表面は２層目の液状光硬化性樹脂６で一
様に覆われた状態となり、（ｄ図）に示すように表面凹
部が減少し平坦になる。この後、第２層目の層厚に対応
した位置まで昇降ステージ２を上昇させることにより、
従来不可能であった薄い層の供給が可能となる。また、
樹脂の供給は、昇降ステージの降下速度に依存するが、
従来に比べ短時間で行なうことが可能となる。
第２図に本発明方法を実施するための装置の構成を示
す。図中31はレーザ装置、32はレーザビーム、33は光変
調器である。レーザビーム32は光変調器33により強度変
調されレンズ35,36を経てポリゴン（回転多面鏡）37で
走査され、ｆθレンズ38により走査反射鏡39を経て、液
状光硬化性樹脂３上に照射される。このポリゴン37によ
る主走査と副走査台51による副走査を行ない、１層分の
露光終了後、支持部51を収容容器１の底部付近まで降下
させ、昇降ステージ２上の硬化物53の上面を光硬化性樹
脂３で一様に覆う。その後、前記硬化物53の上面が光硬
化性樹脂３表面から、１層分の深さとなる位置まで昇降
ステージ２を上昇させ、表面が平坦となるのを待つ。表
面平坦化後、副走査台51の移動と、形状データに従い光
変調器33の変調を開始し、次層の露光を行なう。以下同
様の手順を反復し、立体形状体52を液状光硬化性樹脂を
満たした収容容器１内に形成する。この立体形状体52を
取り出して希アルカリ洗浄溶液等で周囲の液状光硬化性
樹脂３を洗い流すことにより、積層状の立体硬化樹脂像
が形成される。
す。図中31はレーザ装置、32はレーザビーム、33は光変
調器である。レーザビーム32は光変調器33により強度変
調されレンズ35,36を経てポリゴン（回転多面鏡）37で
走査され、ｆθレンズ38により走査反射鏡39を経て、液
状光硬化性樹脂３上に照射される。このポリゴン37によ
る主走査と副走査台51による副走査を行ない、１層分の
露光終了後、支持部51を収容容器１の底部付近まで降下
させ、昇降ステージ２上の硬化物53の上面を光硬化性樹
脂３で一様に覆う。その後、前記硬化物53の上面が光硬
化性樹脂３表面から、１層分の深さとなる位置まで昇降
ステージ２を上昇させ、表面が平坦となるのを待つ。表
面平坦化後、副走査台51の移動と、形状データに従い光
変調器33の変調を開始し、次層の露光を行なう。以下同
様の手順を反復し、立体形状体52を液状光硬化性樹脂を
満たした収容容器１内に形成する。この立体形状体52を
取り出して希アルカリ洗浄溶液等で周囲の液状光硬化性
樹脂３を洗い流すことにより、積層状の立体硬化樹脂像
が形成される。
以上説明したように、本発明によれば各層の樹脂供給時
に既に形成されている下層硬化物を未硬化樹脂中に沈め
た後、所定位置に上昇させることにより、従来よりも短
時間に樹脂を供給することができる。また従来では供給
不可能であった薄い樹脂層を均一に供給することも可能
となる。
に既に形成されている下層硬化物を未硬化樹脂中に沈め
た後、所定位置に上昇させることにより、従来よりも短
時間に樹脂を供給することができる。また従来では供給
不可能であった薄い樹脂層を均一に供給することも可能
となる。
第１図は本発明の原理を説明する図、第２図は、本発明
を実施するための装置を示す図、第３図は従来例を説明
する図、第４図は接触角を説明する図である。図におい
て、１は樹脂材の収容容器、２は昇降ステージ3,4,6,7
は液状光硬化性樹脂、4a,6a,7aは硬化層である。
を実施するための装置を示す図、第３図は従来例を説明
する図、第４図は接触角を説明する図である。図におい
て、１は樹脂材の収容容器、２は昇降ステージ3,4,6,7
は液状光硬化性樹脂、4a,6a,7aは硬化層である。
Claims (2)
- 【請求項１】液状光硬化性樹脂（3,4,6,7）に光照射を
行なって該液状光硬化性樹脂を位置を選択して硬化させ
た硬化層（4a,6a,7a）を形成し、該層を積層することに
より立体形状を形成する立体形状形成方法において、液
状光硬化性樹脂を満たした容器（１）内に硬化層を形成
し、次層供給時に、前記硬化層表面が完全に前記液状光
硬化性樹脂中に没するまで前記硬化層を一旦降下させた
後、所定位置まで再び上昇させて前記硬化層表面上に所
定厚の液状光硬化性樹脂を供給することを特徴とする立
体形状形成方法。 - 【請求項２】前記液状光硬化性樹脂は、予め各層形成に
必要な合計量だけ収容容器（１）内に収容され、該収容
容器内に上下移動可能な昇降ステージ（２）を設け、該
昇降ステージを液面から所定深さに配置して液面を露光
することにより第１硬化層を形成し、続いて該第１硬化
層表面が液状硬化性樹脂中に没するまで前記昇降ステー
ジを一旦下降させ続いて前記第１硬化層表面が液面から
所定深さに達するまで前記昇降ステージを上昇させて液
面を露光することにより前記第１硬化層上に第２硬化層
を形成し、続いて該昇降ステージの下降及び上昇動作及
び露光作用を繰返して各層を積層して立体形状体を形成
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の立体
形状形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61287611A JPH0669724B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 立体形状形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61287611A JPH0669724B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 立体形状形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63141724A JPS63141724A (ja) | 1988-06-14 |
| JPH0669724B2 true JPH0669724B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=17719510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61287611A Expired - Lifetime JPH0669724B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 立体形状形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669724B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575330A (en) * | 1984-08-08 | 1986-03-11 | Uvp, Inc. | Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography |
| US5258146A (en) * | 1988-09-26 | 1993-11-02 | 3D Systems, Inc. | Method of and apparatus for measuring and controlling fluid level in stereolithography |
| US5139711A (en) * | 1989-12-25 | 1992-08-18 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Process of and apparatus for making three dimensional objects |
| US5238614A (en) * | 1991-05-28 | 1993-08-24 | Matsushita Electric Words, Ltd., Japan | Process of fabricating three-dimensional objects from a light curable resin liquid |
| JPH0788966A (ja) * | 1993-09-22 | 1995-04-04 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状の形成方法 |
| BR9607005A (pt) * | 1995-02-01 | 1997-10-28 | 3D Systems Inc | Revestímento rápido de objetos tridimensionais formados em uma base transversal seccional |
| US10464241B2 (en) | 2015-01-27 | 2019-11-05 | Ricoh Company, Ltd. | Stereoscopic modeling apparatus, method of manufacturing stereoscopic modeled product, and non-transitory recording medium |
Citations (3)
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| JPS61114817A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Fujitsu Ltd | 立体形状形成装置 |
| JPH0248422A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガラス窯業用攪拌棒 |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP61287611A patent/JPH0669724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
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| JPS6235966A (ja) * | 1984-08-08 | 1987-02-16 | スリーデイー、システムズ、インコーポレーテッド | 三次元の物体を作成する方法と装置 |
| US4575330B1 (ja) * | 1984-08-08 | 1989-12-19 | ||
| JPS61114817A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Fujitsu Ltd | 立体形状形成装置 |
| JPH0248422A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-19 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ガラス窯業用攪拌棒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63141724A (ja) | 1988-06-14 |
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