JPH07195529A - 光造形法およびその装置 - Google Patents
光造形法およびその装置Info
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- JPH07195529A JPH07195529A JP5349341A JP34934193A JPH07195529A JP H07195529 A JPH07195529 A JP H07195529A JP 5349341 A JP5349341 A JP 5349341A JP 34934193 A JP34934193 A JP 34934193A JP H07195529 A JPH07195529 A JP H07195529A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】自由液面法による光造形法およびその装置にお
いて、複雑な可動ベースプレートの制御がなく、また掃
引手段などを用いることなく樹脂の完全被覆や平坦化を
成す光造形法およびその装置を提供することにある。 【構成】自由液面法による光造形法およびその装置にお
いて、光造形法においては自由液面を一定の位置に保持
する工程と、自由液面に定在波を発生する工程と、消滅
させる工程含み、また光造形装置においては自由液面を
一定の位置に保持する光硬化性樹脂供給手段と、自由液
面に定在波を発生・消滅させる定在波制御手を含む。
いて、複雑な可動ベースプレートの制御がなく、また掃
引手段などを用いることなく樹脂の完全被覆や平坦化を
成す光造形法およびその装置を提供することにある。 【構成】自由液面法による光造形法およびその装置にお
いて、光造形法においては自由液面を一定の位置に保持
する工程と、自由液面に定在波を発生する工程と、消滅
させる工程含み、また光造形装置においては自由液面を
一定の位置に保持する光硬化性樹脂供給手段と、自由液
面に定在波を発生・消滅させる定在波制御手を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光造形法に関するも
のであって、特に自由液面法による光造形法およびその
装置に関するものである。
のであって、特に自由液面法による光造形法およびその
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、工業製品は曲面を多用したデザイ
ンが要求され、また部品の実装密度が非常に高くなって
いる。このためコンピュータによって立体形状を取り扱
う技術が発達し、３次元ＣＡＤシステムによる設計が普
及しつつある。これに伴い、３次元物体モデルの加工に
はＣＡＤデータを直接利用した数値制御（ＮＣ）のフラ
イス加工が利用されている。しかし、現実には完全な立
体形状の加工は困難であり、実用上は浮き彫り彫刻程度
のものしか製作できない。とくに内部構造を一体として
ＮＣ工作機で正確に削り出すことは事実上不可能であ
る。
ンが要求され、また部品の実装密度が非常に高くなって
いる。このためコンピュータによって立体形状を取り扱
う技術が発達し、３次元ＣＡＤシステムによる設計が普
及しつつある。これに伴い、３次元物体モデルの加工に
はＣＡＤデータを直接利用した数値制御（ＮＣ）のフラ
イス加工が利用されている。しかし、現実には完全な立
体形状の加工は困難であり、実用上は浮き彫り彫刻程度
のものしか製作できない。とくに内部構造を一体として
ＮＣ工作機で正確に削り出すことは事実上不可能であ
る。
【０００３】上記問題を解決する方法の一つとして、光
硬化性樹脂を利用した光反応成形法がある。これについ
ては例えば「レーザー研究」（第１８巻第７号４４８乃
至４５５ページ）に記載の丸谷の論文に詳細に説明され
ている。以降丸谷に倣い、光硬化性樹脂を利用した光反
応成形法を光造形法と称する。
硬化性樹脂を利用した光反応成形法がある。これについ
ては例えば「レーザー研究」（第１８巻第７号４４８乃
至４５５ページ）に記載の丸谷の論文に詳細に説明され
ている。以降丸谷に倣い、光硬化性樹脂を利用した光反
応成形法を光造形法と称する。
【０００４】光造形法による３次元物体モデルの形成
は、一般的に以下のように行われる。まずコンピュータ
上で定義された数値モデル（ＣＡＤデータまたは３次元
計測データ）を高さ方向に等間隔の水平面で切断し、ス
ライス図形データ群を作成する。次にそれらのデータを
下端から取り出して、その形状に基づいて光硬化性樹脂
に光ビームを照射・走査する。照射部分は縮重合反応を
生じて固化する。照射光は樹脂中で吸収され減衰し、固
化は樹脂表面でのみ発生するので、結果的に薄板状固化
層が形成される。その後、所定の厚さの未硬化樹脂層を
その上に重ね、次のスライス図形データについての露光
・固化を行う。この工程を漸次、上端まで繰り返し、薄
板状固化層を積層することにより任意の３次元物体モデ
ルが形成される。尚、硬化反応時に上下の層は互いに強
固に接合され、結局全体は一体化したプラスチックの立
体モデルとなる。
は、一般的に以下のように行われる。まずコンピュータ
上で定義された数値モデル（ＣＡＤデータまたは３次元
計測データ）を高さ方向に等間隔の水平面で切断し、ス
ライス図形データ群を作成する。次にそれらのデータを
下端から取り出して、その形状に基づいて光硬化性樹脂
に光ビームを照射・走査する。照射部分は縮重合反応を
生じて固化する。照射光は樹脂中で吸収され減衰し、固
化は樹脂表面でのみ発生するので、結果的に薄板状固化
層が形成される。その後、所定の厚さの未硬化樹脂層を
その上に重ね、次のスライス図形データについての露光
・固化を行う。この工程を漸次、上端まで繰り返し、薄
板状固化層を積層することにより任意の３次元物体モデ
ルが形成される。尚、硬化反応時に上下の層は互いに強
固に接合され、結局全体は一体化したプラスチックの立
体モデルとなる。
【０００５】所定の厚さの未硬化樹脂層を薄板状固化層
に積層する方法の一つとして、光を照射すべき樹脂液表
面を重力作用による自由液面とする自由液面法がある。
図２は自由液面法の説明図である。１は例えばラジカル
重合型のアクリレート系樹脂である光硬化性樹脂２を貯
蔵する樹脂槽である。３は上下方向に移動する可動ベー
スプレートであり、この上に３次元物体モデルが形成さ
れる。４は例えばＨｅ−Ｃｄレーザ装置からのビーム光
であり、前述のスライス図形データに基づいて制御され
た不図示のガルバノメータを用いた光学系によって走査
される。
に積層する方法の一つとして、光を照射すべき樹脂液表
面を重力作用による自由液面とする自由液面法がある。
図２は自由液面法の説明図である。１は例えばラジカル
重合型のアクリレート系樹脂である光硬化性樹脂２を貯
蔵する樹脂槽である。３は上下方向に移動する可動ベー
スプレートであり、この上に３次元物体モデルが形成さ
れる。４は例えばＨｅ−Ｃｄレーザ装置からのビーム光
であり、前述のスライス図形データに基づいて制御され
た不図示のガルバノメータを用いた光学系によって走査
される。
【０００６】自由液面法による薄板状固化層の積層は以
下の手順で行われる。まず可動ベースプレート３を樹脂
中に浸漬し上下動させ、樹脂の自由液面１１から所定の
薄板状固化層の深さｄ、例えば約０．１ｍｍの深さの位
置に保持する。そして、ビーム光４をスライス図形デー
タに基づいて走査しながら露光する。この工程により、
薄板状固化層の第１層５が形成され、可動ベースプレー
ト３に固着される。
下の手順で行われる。まず可動ベースプレート３を樹脂
中に浸漬し上下動させ、樹脂の自由液面１１から所定の
薄板状固化層の深さｄ、例えば約０．１ｍｍの深さの位
置に保持する。そして、ビーム光４をスライス図形デー
タに基づいて走査しながら露光する。この工程により、
薄板状固化層の第１層５が形成され、可動ベースプレー
ト３に固着される。
【０００７】次に薄板状固化層の第１層５の上面から光
硬化性樹脂２の自由液面１１までの距離が、前述の薄板
状固化層の一層分の厚さと等しくなるように、可動ベー
スプレート３を下方に移動させ保持する。これにより所
定の厚みを持った未硬化樹脂層６が薄板状固化層５の第
１層の上に形成される。尚、可動ベースプレート３の支
持機構３１は、その光硬化性樹脂２の液中での占有体積
が可動ベースプレート３の移動により都度変化する。よ
ってこの条件を考慮して可動ベースプレート３を前記の
状態となるよう制御する必要がある。そして次のスライ
ス図形データについての露光・固化を行う。以上の工程
を繰り返すことにより、所望の３次元物体モデルが形成
される。
硬化性樹脂２の自由液面１１までの距離が、前述の薄板
状固化層の一層分の厚さと等しくなるように、可動ベー
スプレート３を下方に移動させ保持する。これにより所
定の厚みを持った未硬化樹脂層６が薄板状固化層５の第
１層の上に形成される。尚、可動ベースプレート３の支
持機構３１は、その光硬化性樹脂２の液中での占有体積
が可動ベースプレート３の移動により都度変化する。よ
ってこの条件を考慮して可動ベースプレート３を前記の
状態となるよう制御する必要がある。そして次のスライ
ス図形データについての露光・固化を行う。以上の工程
を繰り返すことにより、所望の３次元物体モデルが形成
される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように自由液面
法は簡便な方法であるが、露光・固化の前には未硬化樹
脂層６をその下層にある固化層上に、完全にかつ一定の
層厚になるよう平坦に被う必要がある。しかしながら光
硬化性樹脂２には一定の表面張力があるので、単に可動
ベースプレート３を前記のように制御して、所定の深さ
だけ下方に移動させ保持するだけでは光硬化性樹脂２を
固化層上に完全に被うことができず、未硬化樹脂層６を
形成することができない。従って、従来は可動ベースプ
レート３を所定の深さ以上沈めて光硬化性樹脂２が固化
層上を完全に被った後、可動ベースプレート３の支持機
構３１の光硬化性樹脂２の液中での占有体積を充分に考
慮して、可動ベースプレート３を所定の位置に上方へ移
動させ保持して未硬化樹脂層６を形成していた。
法は簡便な方法であるが、露光・固化の前には未硬化樹
脂層６をその下層にある固化層上に、完全にかつ一定の
層厚になるよう平坦に被う必要がある。しかしながら光
硬化性樹脂２には一定の表面張力があるので、単に可動
ベースプレート３を前記のように制御して、所定の深さ
だけ下方に移動させ保持するだけでは光硬化性樹脂２を
固化層上に完全に被うことができず、未硬化樹脂層６を
形成することができない。従って、従来は可動ベースプ
レート３を所定の深さ以上沈めて光硬化性樹脂２が固化
層上を完全に被った後、可動ベースプレート３の支持機
構３１の光硬化性樹脂２の液中での占有体積を充分に考
慮して、可動ベースプレート３を所定の位置に上方へ移
動させ保持して未硬化樹脂層６を形成していた。
【０００９】また光硬化性樹脂２には樹脂の種類によっ
てある一定の粘性があるので、固化層上を完全に被った
だけでは未硬化樹脂層６は平坦とはならない。そこで従
来は、前記のように可動ベースプレート３を保持した
後、露光・固化の前に例えばブラシ状の掃引手段で未硬
化樹脂層６を掃引して平坦化している。または特開平５
−９６６３２に開示されているように光硬化性樹脂２に
超音波振動を与えて流動性を高めて、光硬化性樹脂２の
平坦化にかかる時間を短縮している。この光硬化性樹脂
２に超音波振動を与える方法では、前記掃引手段の場合
に比較すれば平坦化にかかる時間を短縮することができ
る。しかしながら、この場合は平坦化を樹脂の流動性に
大きく依存している。よって、樹脂の種類によっては流
動性の向上にも限界があり、平坦化時間の短縮にも限界
がある。以上のように従来の自由液面法による光造形で
は、薄板状固化層５を一層造形後次層の準備の処理に時
間がかかり、また複雑な制御機構を必要とし、さらに平
坦化手段が別途必要なので装置構造も複雑となる欠点を
有する。
てある一定の粘性があるので、固化層上を完全に被った
だけでは未硬化樹脂層６は平坦とはならない。そこで従
来は、前記のように可動ベースプレート３を保持した
後、露光・固化の前に例えばブラシ状の掃引手段で未硬
化樹脂層６を掃引して平坦化している。または特開平５
−９６６３２に開示されているように光硬化性樹脂２に
超音波振動を与えて流動性を高めて、光硬化性樹脂２の
平坦化にかかる時間を短縮している。この光硬化性樹脂
２に超音波振動を与える方法では、前記掃引手段の場合
に比較すれば平坦化にかかる時間を短縮することができ
る。しかしながら、この場合は平坦化を樹脂の流動性に
大きく依存している。よって、樹脂の種類によっては流
動性の向上にも限界があり、平坦化時間の短縮にも限界
がある。以上のように従来の自由液面法による光造形で
は、薄板状固化層５を一層造形後次層の準備の処理に時
間がかかり、また複雑な制御機構を必要とし、さらに平
坦化手段が別途必要なので装置構造も複雑となる欠点を
有する。
【００１０】そこで本発明はかかる事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、自由液面法による光造形法
およびその装置において、可動ベースプレートを単純に
所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで、固
化層上に所定の厚みを持った未硬化樹脂層６を形成し、
その平坦化を前記の掃引手段や光硬化性樹脂２に超音波
振動与える手段を使用することなく実現することのでき
る光造形法およびその装置を提供することにある。
たものであり、その目的は、自由液面法による光造形法
およびその装置において、可動ベースプレートを単純に
所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで、固
化層上に所定の厚みを持った未硬化樹脂層６を形成し、
その平坦化を前記の掃引手段や光硬化性樹脂２に超音波
振動与える手段を使用することなく実現することのでき
る光造形法およびその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、樹脂槽に光硬化性樹脂を収容し、上下
方向に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹脂
の自由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム光
により露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを一
定の距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露光
・固化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モデ
ルを得る光造形法において、前記可動ベースプレートの
移動前に光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位置
を一定にし、前記自由液面に定在波を発生させて前記可
動ベースプレートまたは樹脂固化層を樹脂で完全に被覆
し、定在波を消滅させて樹脂の平坦化を成す。
めに、本発明は、樹脂槽に光硬化性樹脂を収容し、上下
方向に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹脂
の自由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム光
により露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを一
定の距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露光
・固化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モデ
ルを得る光造形法において、前記可動ベースプレートの
移動前に光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位置
を一定にし、前記自由液面に定在波を発生させて前記可
動ベースプレートまたは樹脂固化層を樹脂で完全に被覆
し、定在波を消滅させて樹脂の平坦化を成す。
【００１２】また、樹脂槽に光硬化性樹脂を収容し、上
下方向に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹
脂の自由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム
光により露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを
一定の距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露
光・固化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モ
デルを得る光造形装置において、前記可動ベースプレー
トの位置と光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位
置を一定にする光硬化性樹脂供給手段と、前記自由液面
に定在波を発生させて前記可動ベースプレートまたは樹
脂固化層を樹脂で完全に被覆し、次に定在波を消滅させ
て樹脂の平坦化を成すための定在波制御手段を含む。
下方向に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹
脂の自由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム
光により露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを
一定の距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露
光・固化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モ
デルを得る光造形装置において、前記可動ベースプレー
トの位置と光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位
置を一定にする光硬化性樹脂供給手段と、前記自由液面
に定在波を発生させて前記可動ベースプレートまたは樹
脂固化層を樹脂で完全に被覆し、次に定在波を消滅させ
て樹脂の平坦化を成すための定在波制御手段を含む。
【００１３】
【作用】定在波制御手段により自由液面に適当な振幅お
よび振動数を持った定在波を発生させ、可動ベースプレ
ートを所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げること
により、光硬化性樹脂が固化層上に所定の厚みをもって
完全に被われる。さらに前記定在波制御手段により、瞬
時に定在波を消滅させることによりその平坦化が実現さ
れる。以上により、固化層上に所定の厚みを持った未硬
化樹脂層を形成する。尚、自由液面の位置が一定である
ので、可動ベースプレートは、その支持機構の光硬化性
樹脂液中での占有体積を考慮することなく単純に所定の
薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで所定の位置
に保持される。
よび振動数を持った定在波を発生させ、可動ベースプレ
ートを所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げること
により、光硬化性樹脂が固化層上に所定の厚みをもって
完全に被われる。さらに前記定在波制御手段により、瞬
時に定在波を消滅させることによりその平坦化が実現さ
れる。以上により、固化層上に所定の厚みを持った未硬
化樹脂層を形成する。尚、自由液面の位置が一定である
ので、可動ベースプレートは、その支持機構の光硬化性
樹脂液中での占有体積を考慮することなく単純に所定の
薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで所定の位置
に保持される。
【００１４】
【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいて本発明を
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例である光造
形装置を説明する概略説明図である。１は例えばラジカ
ル重合型のアクリレート系樹脂である光硬化性樹脂２を
貯蔵する樹脂槽である。３は上下方向に移動する可動ベ
ースプレートであり、この上に３次元物体モデルが形成
される。４は例えばＨｅ−Ｃｄレーザ装置からのビーム
光であり、前述のスライス図形データに基づいて制御さ
れた不図示のガルバノメータを用いた光学系によって走
査される。８ａ，８ｂはアクチュエータであり光硬化性
樹脂２の液面１１に定在波を発生させる。また９は樹脂
槽１内の光硬化性樹脂２の液面１１を常に溢れ出す位置
に保持するための光硬化性樹脂供給手段であり、１０は
供給用樹脂槽である。
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例である光造
形装置を説明する概略説明図である。１は例えばラジカ
ル重合型のアクリレート系樹脂である光硬化性樹脂２を
貯蔵する樹脂槽である。３は上下方向に移動する可動ベ
ースプレートであり、この上に３次元物体モデルが形成
される。４は例えばＨｅ−Ｃｄレーザ装置からのビーム
光であり、前述のスライス図形データに基づいて制御さ
れた不図示のガルバノメータを用いた光学系によって走
査される。８ａ，８ｂはアクチュエータであり光硬化性
樹脂２の液面１１に定在波を発生させる。また９は樹脂
槽１内の光硬化性樹脂２の液面１１を常に溢れ出す位置
に保持するための光硬化性樹脂供給手段であり、１０は
供給用樹脂槽である。
【００１５】本実施例における薄板状固化層の積層は以
下の手順で行われる。まず可動ベースプレート３を樹脂
中に浸漬透し上下動させ、樹脂の液面１１から所定の薄
板状固化層の深さ、例えば約０．１ｍｍの深さの位置に
保持する。そして、ビーム光４をスライス図形データに
基づいて走査しながら露光する。この工程により、薄板
状固化層の第１層５が形成され、可動ベースプレート３
に固着される。尚、図では説明上、薄板状固化層の第１
層５が形成された後、さらに可動ベースプレート３を下
方へ距離ｄだけ移動させた状態を示している。
下の手順で行われる。まず可動ベースプレート３を樹脂
中に浸漬透し上下動させ、樹脂の液面１１から所定の薄
板状固化層の深さ、例えば約０．１ｍｍの深さの位置に
保持する。そして、ビーム光４をスライス図形データに
基づいて走査しながら露光する。この工程により、薄板
状固化層の第１層５が形成され、可動ベースプレート３
に固着される。尚、図では説明上、薄板状固化層の第１
層５が形成された後、さらに可動ベースプレート３を下
方へ距離ｄだけ移動させた状態を示している。
【００１６】次に光硬化性樹脂供給手段９によって、樹
脂槽１内の光硬化性樹脂２の液面が溢れ出すまで光硬化
性樹脂２を供給する。そして所定の薄板状固化層の厚み
１層分だけ可動ベースプレート３を下げる。可動ベース
プレート３を下げる前に光硬化性樹脂２の液面が一定位
置にあるので、可動ベースプレート３の支持機構３１の
光硬化性樹脂２の液中における占有体積が可動ベースプ
レート３の移動に伴い都度変化しても、単純に所定の薄
板状固化層の厚み１層分だけ可動ベースプレート３を下
げるだけで薄板状固化層の第１層５の上面から光硬化性
樹脂２の自由液面１１までの距離ｄは、前述の薄板状固
化層の一層分の厚さと等しくなるよう設定される。
脂槽１内の光硬化性樹脂２の液面が溢れ出すまで光硬化
性樹脂２を供給する。そして所定の薄板状固化層の厚み
１層分だけ可動ベースプレート３を下げる。可動ベース
プレート３を下げる前に光硬化性樹脂２の液面が一定位
置にあるので、可動ベースプレート３の支持機構３１の
光硬化性樹脂２の液中における占有体積が可動ベースプ
レート３の移動に伴い都度変化しても、単純に所定の薄
板状固化層の厚み１層分だけ可動ベースプレート３を下
げるだけで薄板状固化層の第１層５の上面から光硬化性
樹脂２の自由液面１１までの距離ｄは、前述の薄板状固
化層の一層分の厚さと等しくなるよう設定される。
【００１７】可動ベースプレート３を移動後、アクチュ
エータ８ａ，８ｂを作動させ液面１１に定在波を発生さ
せる。定在波の振幅を薄板状固化層の一層分の厚さと同
程度になるよう設定すれば、薄板状固化層の第１層５は
光硬化性樹脂２で完全に覆われる。
エータ８ａ，８ｂを作動させ液面１１に定在波を発生さ
せる。定在波の振幅を薄板状固化層の一層分の厚さと同
程度になるよう設定すれば、薄板状固化層の第１層５は
光硬化性樹脂２で完全に覆われる。
【００１８】これは例えば図３に示す制御系によって達
成される。すなわち制御器によって制御された掃引発振
器は、発振周波数が例えば数Ｈｚ乃至数１０Ｈｚの低周
波数であって、ＰＶ値（波における隣り合う山のピーク
と谷のピークの間の距離）が薄板状固化層の深さｄ以上
となる振幅の波が自由液面１１で発生するように、アク
チュエータ８ａ，並びに８ｂにエネルギーを供給する。
成される。すなわち制御器によって制御された掃引発振
器は、発振周波数が例えば数Ｈｚ乃至数１０Ｈｚの低周
波数であって、ＰＶ値（波における隣り合う山のピーク
と谷のピークの間の距離）が薄板状固化層の深さｄ以上
となる振幅の波が自由液面１１で発生するように、アク
チュエータ８ａ，並びに８ｂにエネルギーを供給する。
【００１９】さらに制御器は、アクチュエータ８ａ，並
びに８ｂの振動によりそれぞれ発生する波が、自由液面
１１で最も有効に定在波が発生する位相関係となるよう
に、可変位相器を制御することによって、アクチュエー
タ８ａ並びに８ｂの振動により発生する波のいずれか一
方の位相を制御する。図３に示す例では、アクチュエー
タ８ａの制御系統を制御している。この位相は、樹脂の
種類によって予め予備実験によって求めたものである。
びに８ｂの振動によりそれぞれ発生する波が、自由液面
１１で最も有効に定在波が発生する位相関係となるよう
に、可変位相器を制御することによって、アクチュエー
タ８ａ並びに８ｂの振動により発生する波のいずれか一
方の位相を制御する。図３に示す例では、アクチュエー
タ８ａの制御系統を制御している。この位相は、樹脂の
種類によって予め予備実験によって求めたものである。
【００２０】尚、広帯域電力増幅器１並びに２は、掃引
発振器からの信号をアクチュエータが十分駆動できるよ
うに増幅するためのものである。このようにして発生さ
れた自由液面１１の定在波により、薄板状固化層の第１
層５の表面は光硬化性樹脂２で完全に覆われる。
発振器からの信号をアクチュエータが十分駆動できるよ
うに増幅するためのものである。このようにして発生さ
れた自由液面１１の定在波により、薄板状固化層の第１
層５の表面は光硬化性樹脂２で完全に覆われる。
【００２１】次に薄板状固化層の第１層５の表面が光硬
化性樹脂２で完全に覆われた後、自由液面１１上の定在
波が消滅するように、再度可変位相器は制御器によって
制御され、アクチュエータ８ａの振動により発生する波
の位相を制御する。そして、ごく短時間（例えば１秒程
度）遅れて制御器は、掃引発振器の信号を次段に通過さ
せないように可変減衰器１、２を最大減衰まで連続的に
上昇させ、アクチュエータ８ａ，並びに８ｂの振動を停
止させる。この一連の動作によって、固化層を完全に被
った光硬化性樹脂２の自由液面１１の平坦化が瞬時に実
現される。
化性樹脂２で完全に覆われた後、自由液面１１上の定在
波が消滅するように、再度可変位相器は制御器によって
制御され、アクチュエータ８ａの振動により発生する波
の位相を制御する。そして、ごく短時間（例えば１秒程
度）遅れて制御器は、掃引発振器の信号を次段に通過さ
せないように可変減衰器１、２を最大減衰まで連続的に
上昇させ、アクチュエータ８ａ，並びに８ｂの振動を停
止させる。この一連の動作によって、固化層を完全に被
った光硬化性樹脂２の自由液面１１の平坦化が瞬時に実
現される。
【００２２】尚、固化層を被った光硬化性樹脂２の自由
液面１１は、このままでは厳密には平坦ではない可能性
がある。このことは使用する光硬化性樹脂の粘性に依存
する。つまり粘性の大きい樹脂を使用した場合には、自
由液面１１全体にわたり大きなうねりによる非平坦部が
発生する可能性がある。そこでさらに平坦化を徹底させ
るため、以下の工程を追加してもよい。すなわち前述の
工程後、制御器によって発振周波数が数１０ＫＨｚ乃至
数１００ＫＨｚとなるように掃引発振器を動作させる。
次に自由液面１１が大きく振動することのない振幅の波
を実現するために可変減衰器１、２を動作する。そし
て、自由液面１１全体にわたり周波数が数１０ＫＨｚ乃
至数１００ＫＨｚで小振幅の振動が発生し、十分に伝搬
した後、この振動を前述の方法により停止させる。
液面１１は、このままでは厳密には平坦ではない可能性
がある。このことは使用する光硬化性樹脂の粘性に依存
する。つまり粘性の大きい樹脂を使用した場合には、自
由液面１１全体にわたり大きなうねりによる非平坦部が
発生する可能性がある。そこでさらに平坦化を徹底させ
るため、以下の工程を追加してもよい。すなわち前述の
工程後、制御器によって発振周波数が数１０ＫＨｚ乃至
数１００ＫＨｚとなるように掃引発振器を動作させる。
次に自由液面１１が大きく振動することのない振幅の波
を実現するために可変減衰器１、２を動作する。そし
て、自由液面１１全体にわたり周波数が数１０ＫＨｚ乃
至数１００ＫＨｚで小振幅の振動が発生し、十分に伝搬
した後、この振動を前述の方法により停止させる。
【００２３】また可動ベースプレート３には、不図示の
アクチュエータ８ｃが取りつけられていてもよく、アク
チュエータ８ｃが同時に作動すると、平坦化がよりいっ
そう促進される。
アクチュエータ８ｃが取りつけられていてもよく、アク
チュエータ８ｃが同時に作動すると、平坦化がよりいっ
そう促進される。
【００２４】そして固化層を完全に被った光硬化性樹脂
２の平坦化が実現された後、ビーム光４をスライス図形
データに基づいて走査しながら露光する。以上の工程を
繰り返すことにより、所望の３次元物体モデルが形成さ
れる。
２の平坦化が実現された後、ビーム光４をスライス図形
データに基づいて走査しながら露光する。以上の工程を
繰り返すことにより、所望の３次元物体モデルが形成さ
れる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光造形装
置によれば、定在波制御手段により自由液面に適当な振
幅および振動数を持った定在波を発生させるので、可動
ベースプレートを所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ
下げることにより、固化層上を光硬化性樹脂で完全に被
うことができる。
置によれば、定在波制御手段により自由液面に適当な振
幅および振動数を持った定在波を発生させるので、可動
ベースプレートを所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ
下げることにより、固化層上を光硬化性樹脂で完全に被
うことができる。
【００２６】さらに前記定在波制御手段により瞬時に定
在波を消滅させることができるので、固化層上の光硬化
性樹脂液面の平坦化を実現し、固化層上に所定の厚みを
持った未硬化樹脂層を形成することができる。従って、
薄板状固化層を一層造形後、次層の準備の処理を短時間
に実現でき、また別途平坦化手段が不要なので装置構造
も簡単にできる。
在波を消滅させることができるので、固化層上の光硬化
性樹脂液面の平坦化を実現し、固化層上に所定の厚みを
持った未硬化樹脂層を形成することができる。従って、
薄板状固化層を一層造形後、次層の準備の処理を短時間
に実現でき、また別途平坦化手段が不要なので装置構造
も簡単にできる。
【００２７】尚、自由液面の位置が一定になるよう樹脂
槽に光硬化性樹脂を光硬化性樹脂供給手段によって供給
するので、可動ベースプレートは、その支持機構の光硬
化性樹脂の液中での占有体積を考慮することなく単純に
所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで所定
の位置に保持することができる。
槽に光硬化性樹脂を光硬化性樹脂供給手段によって供給
するので、可動ベースプレートは、その支持機構の光硬
化性樹脂の液中での占有体積を考慮することなく単純に
所定の薄板状固化層の厚み１層分だけ下げるだけで所定
の位置に保持することができる。
【図１】本発明の一実施例である光造形装置を説明する
概略説明図である。
概略説明図である。
【図２】自由液面法の説明図である。
【図３】定在波制御手段の制御系の説明図である。
１ 樹脂槽 ２ 光硬化性樹脂 ３ 可動ベースプレート ３１ 可動ベースプレート３の支持機構 ４ ビーム光 ５ 薄板状固化層の第１層 ６ 未硬化樹脂層 ８ａ，８ｂ アクチュエータ ９ 光硬化性樹脂供給手段 １０ 供給用樹脂槽 １１ 自由液面 ｄ 薄板状固化層の深さ
Claims (4)
- 【請求項１】樹脂槽に光硬化性樹脂を収容し、上下方向
に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹脂の自
由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム光によ
り露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを一定の
距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露光・固
化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モデルを
得る光造形法において、前記可動ベースプレートの移動
前に光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位置を一
定にし、前記自由液面に定在波を発生させて前記可動ベ
ースプレートまたは樹脂固化層を樹脂で完全に被覆し、
次に定在波を消滅させて樹脂の平坦化を成す工程を含む
ことを特徴とする光造形法。 - 【請求項２】定在波を消滅させた後、自由液面全体にわ
たり周波数が数１０ＫＨｚ乃至数１００ＫＨｚで小振幅
の振動を発生させ、前記振動が十分に伝搬した後、この
振動を停止させる工程が追加されてなることを特徴とす
る請求項１記載の光造形法。 - 【請求項３】樹脂槽に光硬化性樹脂を収容し、上下方向
に移動する可動ベースプレートを前記光硬化性樹脂の自
由液面より一定の距離だけ下方に移動し、ビーム光によ
り露光・固化後、順次前記可動ベースプレートを一定の
距離だけ下方に移動する工程とビーム光による露光・固
化固定を繰り返し、最終的に所望の３次元物体モデルを
得る光造形装置において、前記可動ベースプレートの位
置と光硬化性樹脂の供給を制御して自由液面の位置を一
定にする光硬化性樹脂供給手段と、前記自由液面に定在
波を発生させて前記可動ベースプレートまたは樹脂固化
層を樹脂で完全に被覆し、次に定在波を消滅させて樹脂
の平坦化を成すための定在波制御手段とを含むことを特
徴とする光造形装置。 - 【請求項４】前記定在波制御手段に、定在波を消滅させ
た後、自由液面全体にわたり周波数が数１０ＫＨｚ乃至
数１００ＫＨｚで小振幅の振動を発生させ、前記振動が
十分に伝搬した後、この振動を停止させる振動制御手段
を含むことを特徴とする請求項３記載の光造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5349341A JPH07195529A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光造形法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5349341A JPH07195529A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光造形法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07195529A true JPH07195529A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18403122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5349341A Pending JPH07195529A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光造形法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07195529A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09267398A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Teijin Seiki Co Ltd | 光造形装置及び光造形方法 |
| JP2014008423A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Tokyo Electron Ltd | 塗布装置および塗布液充填方法 |
| KR20140147870A (ko) * | 2012-07-27 | 2014-12-30 | 디더블유에스 에스.알.엘. | 스테레오리소그라피 기계를 위한 카트리지, 이 카트리지를 포함하는 스테레오리소그라피 기계 및 카트리지를 제작하기 위한 방법 |
| KR101593488B1 (ko) * | 2015-07-15 | 2016-02-12 | 주식회사 지앤아이솔루션 | 3차원 프린터의 속도를 향상시키는 장치 및 방법 |
| CN106853687A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-16 | 北京彩韵数码科技有限公司 | 一种自动修平的彩色喷墨3d打印方法 |
| EP3330062A1 (de) * | 2016-11-30 | 2018-06-06 | Ivoclar Vivadent AG | Materialbereitstellungsvorrichtung für ein stereolithographiegerät |
| CN110435137A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-12 | 杭州德迪智能科技有限公司 | 一种高频剪切光固化三维成形装置及方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5349341A patent/JPH07195529A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09267398A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Teijin Seiki Co Ltd | 光造形装置及び光造形方法 |
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| KR20140147870A (ko) * | 2012-07-27 | 2014-12-30 | 디더블유에스 에스.알.엘. | 스테레오리소그라피 기계를 위한 카트리지, 이 카트리지를 포함하는 스테레오리소그라피 기계 및 카트리지를 제작하기 위한 방법 |
| KR101593488B1 (ko) * | 2015-07-15 | 2016-02-12 | 주식회사 지앤아이솔루션 | 3차원 프린터의 속도를 향상시키는 장치 및 방법 |
| WO2017010645A1 (ko) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | 주식회사 지앤아이솔루션 | 삼차원 프린터의 속도를 향상시키는 장치 및 방법 |
| EP3330062A1 (de) * | 2016-11-30 | 2018-06-06 | Ivoclar Vivadent AG | Materialbereitstellungsvorrichtung für ein stereolithographiegerät |
| WO2018099951A1 (de) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | Ivoclar Vivadent Ag | Materialbereitstellungsvorrichtung für ein stereolithographiegerät |
| US11433600B2 (en) | 2016-11-30 | 2022-09-06 | Ivoclar Vivadent Ag | Material provision device for a stereolithography apparatus |
| CN106853687A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-16 | 北京彩韵数码科技有限公司 | 一种自动修平的彩色喷墨3d打印方法 |
| CN110435137A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-12 | 杭州德迪智能科技有限公司 | 一种高频剪切光固化三维成形装置及方法 |
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