JPH07323484A - 光造形装置 - Google Patents
光造形装置Info
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- JPH07323484A JPH07323484A JP6120257A JP12025794A JPH07323484A JP H07323484 A JPH07323484 A JP H07323484A JP 6120257 A JP6120257 A JP 6120257A JP 12025794 A JP12025794 A JP 12025794A JP H07323484 A JPH07323484 A JP H07323484A
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
ッタを露光マスクとして使用し、しかも装置として大型
化してしまうことなく、目的立体サイズを精度よく、か
つより短時間で造形することができるようにする。 【構成】 光硬化性樹脂2を収容する容器1の上方に、
光を選択的に透過させる液晶シャッタ5を容器1のほぼ
全面に亘って平面状に配置するとともに、容器1を跨が
って直線状に延びる光源ユニット10を該ユニット10
の幅方向に走行自在に配置し、この光源ユニット10の
内部に、前記液晶シャッタ5の上方に位置して光源ユニ
ット10の長さ方向に延びる線状光源11を収容し、更
に前記光源ユニット10の走行方向の前後面に該ユニッ
ト10の長さ方向に沿って延びて前記光硬化性樹脂2の
表面を平滑化させる平滑板16を上下動自在に取付けた
ことを特徴とする。
Description
光を選択的に照射して、所望の形状を持つ立体モデルを
形成する光造形装置に関する。
光硬化性樹脂の表面にスポット状のレーザ光を平面的に
走査させて目的立体モデルの断面パターンに沿った形状
を描く露光を行って、レーザ光が当たった部分に位置す
る光硬化性樹脂のみを硬化させて薄膜の硬化樹脂層を形
成し、この硬化樹脂層を連続的に幾層にも積層すること
で、立体モデルを形成するようにしたものが一般に知ら
れている。
露光方式を採用した光造形装置の場合、レーザ光での走
査は、一筆書きによる長い線を描くのと同様の工程とな
るため、造形に長時間が必要であった。
いた光造形装置、即ち、平行光の光源と光硬化性樹脂と
の間に液晶シャッタを配置し、この液晶シャッタ上に表
示した立体モデル(目的造形物)の断面パターンをマス
クパターン(露光マスクパターン)として使用して、こ
のマスクパターンを介した平行光による一括露光で高速
に光硬化性樹脂を硬化させるようにしたものが広く知ら
れている(例えば、特開昭62−288844号公報、
特開平3−227222号公報、実開平2−31726
号公報等参照)。
微小ドットエリアの光シャッタを連続的に一列に配置し
て露光マスクを構成し、この露光マスクを光源と一体に
前記光シャッタの配列方向と直交する方向に走査させな
がら、目的立体モデルの断面パターンに応じて前記光シ
ャッタを制御することで、露光領域を前記走査方向に沿
って順次変化させつつ一層の硬化樹脂膜を形成するよう
にしたものが提案されている。
ザ光や平行光による液状の光硬化性樹脂への露光を行う
前に、光硬化性樹脂の液面を平滑化させたり、該樹脂の
積層厚を一定に保つ目的で、例えばスキージ等の平板を
光硬化性樹脂の液面に接触させつつ該樹脂の液面上を移
動させる工程を行うことが一般化している(例えば、特
開昭61−114814号公報参照)。
晶シャッタを用いた従来例の場合、平行光による一括露
光を行うためには、液晶シャッタのサイズと少なくとも
同じだけの面積を照射する照射強度の均一な平行光が必
要となり、液晶シャッタのサイズが大きい程、例えば高
圧水銀ランプ等の光源から均一な平行光を得るために、
大型のレンズや反射板等を使用し、しかも長い光路長が
必要となって、光源、ひいては装置自体が大型化してし
まうばかりでなく、照射エネルギの損失も増大してしま
うといった問題点があった。
スクを構成し、露光領域を露光マスクの走行方向に沿っ
て順次変化させるようにした場合、光シャッタの構成が
かなり複雑で動作の信頼性に欠けるばかりでなく、ドッ
トエリアの微細化にも一定の制限があり、しかも光シャ
ッタの該シャッタ(露光マスク)の走査位置に合わせた
制御がかなり複雑となってしまう。
を行う工程は、光硬化性樹脂の粘度が高い時などに液面
を平滑化させる時間を短縮するために必要であるが、露
光時間に関わらず常に一定の時間を要するため、造形時
間の短縮化の妨げとなっているのが現状であった。
微細化が容易な液晶シャッタを露光マスクとして使用
し、しかも装置として大型化してしまうことなく、目的
立体サイズを精度よく、かつより短時間で造形すること
ができるようにしたものを提供することを目的とする。
め、本発明に係る光造形装置は、液状の光硬化性樹脂に
目的立体モデルの断面パターンに対応する光を選択的に
照射して薄膜の硬化樹脂層を形成し、この硬化樹脂層を
順次積層して立体モデルを形成するようにした光造形装
置において、前記光硬化性樹脂を収容する容器の上方
に、光を選択的に透過させる液晶シャッタを前記容器の
ほぼ全面に亘って平面状に配置するとともに、前記容器
を跨がって直線状に延びる光源ユニットを該ユニットの
幅方向に走行自在に配置し、前記光源ユニットの内部
に、前記液晶シャッタの上方に位置して光源ユニットの
長さ方向に延びる線状光源を収容し、更に前記前記光源
ユニットの走行方向の前後面に該ユニットの長さ方向に
沿って延びて前記光硬化性樹脂の表面を平滑化させる平
滑板を上下動自在に取付けたことを特徴とするものであ
る。
に配置した平面状に延びる液晶シャッタに、目的立体モ
デルの断面パターンを表示させ、この状態で、光源ユニ
ットを走行させることにより、この光源ユニット内の線
状光源によって前記液晶シャッタを透過させつつ光を容
器内に収容した液状の光硬化性樹脂に向けて照射する露
光を行って、前記液晶シャッタを露光マスクとして一層
の硬化樹脂層を形成し、この硬化樹脂層を幾層にも重ね
ることで目的立体モデルに合った形状の造形を行うこと
ができる。
に平滑板を設け、この平滑板のうちの光源ユニットの走
行方向の前方に位置する一方を、この下端が光硬化性樹
脂の液面に接触する位置まで下降させることにより、光
源ユニットの走行に伴って、光硬化性樹脂の液面の平滑
化を行うことができ、これによって、液面の平滑化のた
めの工程を別途設ける必要がなくなる。
する。図において、付番1は、上方に開口した矩形ボッ
クス状の容器(樹脂槽)で、この容器1の内部には、光
が当たると液体から固体に硬化する液状の光硬化性樹脂
2が満たされている。この光硬化性樹脂2は、光エネル
ギによって重合反応を起こして、液体が固体に変化する
という特性を持った樹脂で、例えば光重合ポリマ、光開
始剤、特性改善のための添加剤等を含むことができる。
位置して上下に昇降する平板状のエレベータ3を備えた
位置制御可能なエレベータ昇降機構4が配置され、この
エレベータ3の上に光硬化樹脂2が硬化することによっ
て得られる硬化樹脂層2aが順次積層されるようになっ
ている。
拡がって前記容器1内に収容された光硬化性樹脂2の液
面のほぼ全域を覆う液晶シャッタ5を、その一端におい
て水平に保持する液晶シャッタ保持機構6が立設されて
いる。
断面パターンを透過部と遮断部で表示できるものであれ
ば良く、例えば、STN型液晶パネル、TN型液晶パネ
ル、ポリマ分散型液晶パネル等を使用することができ
る。
には、図3に示すように、レール7上をエアー圧やステ
ッピングモータ等の駆動装置によって走行する支柱8を
備えた位置制御可能な一対の直線移動機構9が平行かつ
水平に配置され、この支柱8の上端に、容器1を跨がっ
て直線状に延びる光源ユニット10の端部が連結されて
いる。そして、前記光源ユニット10の内部には、前記
液晶シャッタ5が挿通する矩形枠状の窓部10aが形成
されている。
の上方に位置し、液晶シャッタ5を挟んだ状態で、直線
移動機構9の駆動に伴う支柱8の互いに同期した移動に
伴って、その幅方向に水平に走行し、しかもこの走行が
液晶シャッタ5によって阻害されないようになってい
る。
て、位置及び速度の制御が比較的容易なエアー圧やステ
ッピングモータ等を使用した例を示しているが、油圧シ
リンダ等、任意のものを使用しても良いことは勿論であ
る。
ャッタ5の上方位置には、この長さ方向に沿ってこのほ
ぼ全長に亘って直線状に延びる線状光源11が前記光硬
化性樹脂2の液面と水平に配置されて収容されている。
を該線状光源11の長さ方向に対して少なくとも80%
以上の照度分布で照射できるものであれば良く、例え
ば、クリプトンロングアークランプ、キセノンロングア
ークランプ、メタルハライドロングアークランプ、水銀
ロングアークランプ等を使用することができる。
源11から出た光を反射して、この反射光を前記液晶シ
ャッタ5上に集光させる円弧状の反射ミラー12が、こ
の反射ミラー12の下方で前記液晶シャッタ10の上方
位置には、前記線状光源11からの熱エネルギや光エネ
ルギによる液晶へのダメージを防止するための熱線吸収
フィルタ13と光の透過と遮光を切り替えるためのメカ
ニカルシャッタ14とが上下に平行に配置されて前記光
源ユニット10内に収容されている。
タ5の下方位置には、光硬化性樹脂2の上方に位置して
前記液晶シャッタ5の透過光を光硬化性樹脂2の液面に
結像する等倍結像素子15が配置されている。
を透過した透過パターン光を効率良く光硬化性樹脂2の
液面に結像できる幅と長さを有するものであれば良く、
例えば、セルホックレンズを列状に並べたセルホックレ
レンズアレー等を使用することができる。
面、即ち幅方向の両側には、光源ユニット10の長さ方
向に沿ってそのほぼ全長に亘って直線状に延びて光硬化
性樹脂2の液面を平滑化する一対の平滑板16が取り付
けられている。
きる昇降機構を介して上下動自在に構成され、前記光源
ユニット10の進行方向の前方側に位置する一方の平滑
板16をこの下端が光硬化性樹脂2の液面に接触するま
で下降させることにより、光源ユニット10の走行に伴
って、光硬化性樹脂2の液面の平滑化を行うようになっ
ている。
9の位置と速度、液晶シャッタ5の表示、メカニカルシ
ャッタ14のオン・オフ、平滑板16の昇降等をそれぞ
れ独立に制御する制御装置としてのコンピュータ17が
備えられ、このコンピュータ(制御装置)17は、目的
立体モデルの断面パターン(造形データ)を格納したデ
ータファイル18に接続されている。
ファイル18から目的立体モデルの断面パターンを呼出
し、この断面パターンを図形として液晶シャッタ5上に
白黒の2階調のマスクパターンで表示させるようになっ
ている。
により、前記エレベータ3の表面に液状の光硬化性樹脂
2が硬化することによって得られる硬化樹脂層2aを順
次積層して、この硬化樹脂層2aからなる立体モデルを
形成するものであるが、これを以下のようにして行う。
て、最上段に位置する硬化樹脂層2a(またはエレベー
タ4の表面)の上に位置する光硬化性樹脂2が所定の深
さΔhになるようにする。
る目的立体モデルの断面パターン(断面形状データ)を
呼び出して、この断面パターンを図形として白黒の2階
調のマスクパターンで前記液晶シャッタ5に表示させ
る。
き、光源ユニット10を一方の端辺から他方の端辺ま
で、直線移動機構9の駆動によって一定の速度で平行移
動させることにより、光源ユニット10内の線状光源1
1から出射され液晶シャッタ5を透過した線状光で光硬
化層樹脂2の液面を照射して、一層の硬化樹脂層2aを
形成する。
2諧調のマスクパターンによって、例えば白色の部分で
光を透過させ、黒色の部分で光を遮断することにより、
液晶シャッタ5に表示されたマスクパターン形状と同様
な形状の硬化樹脂層2aを形成することができる。
ニット10の進行方向の前面側に取り付けられた一方の
平滑板16をこの下端が光硬化性樹脂2の液面に接触す
るよう下降させ、これによって、光源ユニット8の平行
移動に伴って光硬化性樹脂2の液面の平滑化を行い、こ
の平滑化と同時に硬化樹脂層2aを形成することができ
る。
により、所定形状の硬化樹脂層2aを順次積層し、所望
の立体像が得られた時に、これを容器1から取り出し、
洗浄した後、未硬化の光硬化性樹脂を取り除き、しかる
後ポストキュアを施して立体像を完成させる。
構成が比較的簡単で動作が確実であるばかりでなく、液
晶シャッタ上に配置された直線状の光源ユニットを使用
することにより、液晶シャッタ全面に亘って平行光を均
一に照射できるだけの大きな光源やレンズ等が不要とな
るばかりでなく、光源から光硬化性樹脂の照射面までの
光路長を短くして光のロスを少なくすることができ、こ
れによって、装置としての小型化を図り、目的立体サイ
ズを精度よく、かつより短時間で造形することができ
る。
に平滑板を設け、この光源ユニットの走行方向の前方に
位置する一方の平滑板をこの下端を光硬化性樹脂の液面
に接触する位置まで下降させることにより、光源ユニッ
トの走行に伴って、光硬化性樹脂の液面の平滑化を行う
ことができ、これによって、液面の平滑化のための工程
を省略することができる。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】液状の光硬化性樹脂に目的立体モデルの断
面パターンに対応する光を選択的に照射して薄膜の硬化
樹脂層を形成し、この硬化樹脂層を順次積層して立体モ
デルを形成するようにした光造形装置において、前記光
硬化性樹脂を収容する容器の上方に、光を選択的に透過
させる液晶シャッタを前記容器のほぼ全面に亘って平面
状に配置するとともに、前記容器を跨がって直線状に延
びる光源ユニットを該ユニットの幅方向に走行自在に配
置し、前記光源ユニットの内部に、前記液晶シャッタの
上方に位置して光源ユニットの長さ方向に延びる線状光
源を収容し、更に前記光源ユニットの走行方向の前後面
に該ユニットの長さ方向に沿って延びて前記光硬化性樹
脂の表面を平滑化させる平滑板を上下動自在に取付けた
ことを特徴とする光造形装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12025794A JP3417057B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 光造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12025794A JP3417057B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 光造形装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07323484A true JPH07323484A (ja) | 1995-12-12 |
JP3417057B2 JP3417057B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=14781729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12025794A Expired - Lifetime JP3417057B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 光造形装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3417057B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022110477A1 (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 深圳市创想三维科技有限公司 | 光固化3d打印的光源装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0499618A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Fujitsu Ltd | 立体形状物の形成方法 |
JPH04305438A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-10-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 光学的立体造形方法 |
JPH0538762A (ja) * | 1991-05-28 | 1993-02-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状の形成方法 |
JPH07290578A (ja) * | 1994-04-26 | 1995-11-07 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 光造形装置 |
-
1994
- 1994-06-01 JP JP12025794A patent/JP3417057B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0499618A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Fujitsu Ltd | 立体形状物の形成方法 |
JPH04305438A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-10-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 光学的立体造形方法 |
JPH0538762A (ja) * | 1991-05-28 | 1993-02-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状の形成方法 |
JPH07290578A (ja) * | 1994-04-26 | 1995-11-07 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 光造形装置 |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
WO2022110477A1 (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 深圳市创想三维科技有限公司 | 光固化3d打印的光源装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3417057B2 (ja) | 2003-06-16 |
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