JPH08238678A - 光造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外形品質の良い造形物が得られる光造形装置を
提供する。 【解決手段】光造形装置１は、光源２、反射ミラー３、
光路分割素子４、輪郭用光学系５、内部用光学系６、コ
ントローラ３１、移動手段２０および樹脂槽２８により
構成される。輪郭用光学系５は、反射ミラー７、１２、
モジュレータ８、フォーカシング光学系９、ガルバノミ
ラー１０、１１およびハーフミラー１３により構成さ
れ、内部用光学系６は、モジュレータ１４、フォーカシ
ング光学系１５、ガルバノミラー１６、１７およびハー
フミラー１３により構成される。造形の際には、輪郭用
光学系５により、照射基準面上で造形物４１の仮想輪郭
線に第１スポット光を照射し、内部用光学系６により、
照射基準面上で造形物４１の仮想輪郭線で囲まれた領域
に第２スポット光を照射する。このようにして、順次積
層して造形物４１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光造形装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】形状モデル、成形マスター、試作少量製
作部品等を短期間に製作する技術として、紫外線硬化型
樹脂に紫外線を照射し、それを硬化させて造形物を製作
する方法が知られている。

【０００３】これは、３次元ＣＡＤで設計された立体像
（被造形物）を輪切りにした各層毎の断面形状データに
基づいて、紫外線のスポット光を液状の紫外線硬化型樹
脂の液面に照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて第１
層を得、この後、１層分沈めて、スポット光を紫外線硬
化型樹脂の液面に照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ
て第２層を得、以下、同様にして、各層毎に順次紫外線
硬化型樹脂を硬化して積層することにより造形物を得る
方法（光造形法）である。

【０００４】このようにして造形物を製作する従来の光
造形装置には、造形物横断面の仮想輪郭線および仮想輪
郭線で囲まれた領域（内部）のそれぞれにスポット光を
照射する１つの光学系が設けられており、その光学系に
より、紫外線硬化型樹脂を入れた樹脂槽の中の特定の平
面（Ｘ−Ｙ平面）内に、被造形物の断面（横断面）形状
に合わせてスポット光を照射する。この場合、前記光学
系は、仮想輪郭線にスポット光を照射し、この後、内部
にスポット光を照射して、１層分の紫外線硬化型樹脂を
硬化させる。

【０００５】次いで、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向
（Ｚ軸方向）に、造形物を１層分移動させて造形物を紫
外線硬化型樹脂中に沈め、次の層の仮想輪郭線にスポッ
ト光を照射した後、内部にスポット光を照射して、この
層の紫外線硬化型樹脂を硬化させる。以下、前述した硬
化作業を繰り返し行い、輪切り状態の硬化層を積層する
ことにより立体の造形物を製作する。

【０００６】このようにして造形物を製作する場合、造
形物横断面の仮想輪郭線へ照射するスポット光の最適条
件と、造形物横断面の内部へ照射するスポット光の最適
条件とは互いに異なる。

【０００７】すなわち、造形物横断面の輪郭には、その
仮想輪郭線に沿って、正確にスポット光を線状に照射す
ることにより輪郭精度を上げ、かつ、外形面の粗度を小
さくし、外形品質の良い造形物を得たいので、スポット
光を絞り込み、極力小さなスポット径のスポット光を照
射するのが良い。これとは逆に、造形物横断面の内部に
は、スポット光を均一に照射して内部を均一に硬化し、
かつ、造形作業の高速化のためスポット光の走査距離を
短くしたいので、スポット径の比較的大きなスポット光
を照射するのが良い。さらに、両者に必要なスポット光
の照射位置の位置決め精度およびスポット光のエネルギ
ー密度も異なる。

【０００８】しかしながら、従来の光造形装置では、１
つの光学系で輪郭と内部との照射を行っているので、そ
のスポット光を相反する仮想輪郭線および内部のそれぞ
れの最適条件に設定することは困難である。よって、外
形精度の良い造形物を短時間で製造することはできなか
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、形状
品質の良い造形物を得ることが可能な光造形装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（８）の本発明により達成される。

【００１１】（１） 光硬化型樹脂に、被造形物の形状
情報に基づいてスポット光を照射し、前記光硬化型樹脂
を硬化させて造形物を得る光造形装置であって、少なく
とも１つの光源と、照射基準面が設定されている未硬化
の光硬化型樹脂に対して相対的に造形物を前記照射基準
面の法線方向に移動させる移動手段と、前記光源からの
光束を、第１スポット光として、前記被造形物の形状情
報に基づいて設定される前記造形物の前記照射基準面上
での仮想輪郭線に沿って照射する輪郭用光学系と、前記
光源からの光束を前記仮想輪郭線で囲まれた領域に第２
スポット光として照射する内部用光学系とを有し、前記
輪郭用光学系および内部用光学系により、前記第１スポ
ット光および第２スポット光をそれぞれ照射するととも
に、前記移動手段により、前記光硬化型樹脂に対して相
対的に前記造形物を前記照射基準面の法線方向に移動し
て、前記被造形物の形状に前記光硬化型樹脂を硬化し、
前記造形物を得るよう構成したことを特徴とする光造形
装置。

【００１２】（２） 前記移動手段は、前記造形物を、
前記光硬化型樹脂に対して相対的に、所定距離で段階的
に移動させるよう構成され、前記段階的に移動の１ピッ
チ毎に、前記輪郭用光学系により前記第１スポット光の
照射を行い、輪郭線が形成された複数ピッチ分に対し
て、前記内部用光学系により前記第２スポット光の照射
を行うよう作動する上記（１）に記載の光造形装置。

【００１３】（３） 前記第１スポット光の照射と前記
第２スポット光の照射とが、時間的に重複するよう構成
した上記（１）に記載の光造形装置。

【００１４】（４） 前記照射基準面上での前記第１ス
ポット光の面積は、前記照射基準面上での前記第２スポ
ット光の面積より小さくなるよう構成した上記（１）な
いし（３）のいずれかに記載の光造形装置。

【００１５】（５） 前記第１スポット光の光量は、前
記第２スポット光の光量より少なくなるよう構成した上
記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光造形装置。

【００１６】（６） 前記仮想輪郭線に沿って該仮想輪
郭線から内側に所定の幅を前記第１スポット光により硬
化させ、その硬化部分より内側の領域を前記第２スポッ
ト光により硬化させるよう構成した上記（１）ないし
（５）のいずれかに記載の光造形装置。

【００１７】（７） 前記内部用光学系の焦点が前記照
射基準面より前記光束の入射側に位置するよう構成され
た上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光造形装
置。

【００１８】（８） 前記第１スポット光および第２ス
ポット光のうちの少なくとも一方の面積および／または
光量を調整可能とした上記（１）ないし（７）のいずれ
かに記載の光造形装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光造形装置を添付
図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。図１
および図２は、それぞれ、本発明の光造形装置の第１実
施例を示す斜視図およびブロック図である。なお、図１
に示すように、リードスクリュー２４の軸方向をＺ軸方
向とするＸ−Ｙ−Ｚ座標系を想定する。

【００２０】図１に示すように、光造形装置１は、光源
２と、反射ミラー３と、光路分割素子４と、造形物４１
の後述する照射基準面２９１上での仮想輪郭線に第１ス
ポット光を照射する輪郭用光学系５と、造形物４１の照
射基準面２９１上での仮想輪郭線で囲まれた領域（内
部）に第２スポット光を照射する内部用光学系６と、コ
ントローラ３１とを有している。光源２としては、例え
ば、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ等の紫外線発光レー
ザが用いられる。

【００２１】輪郭用光学系５は、反射ミラー７、第１ス
ポット用モジュレータ（モジュレータ）８、第１スポッ
ト用フォーカシング光学系（フォーカシング光学系）
９、第１スポットＹ軸方向走査用のガルバノミラー（ガ
ルバノミラー）１０、第１スポットＸ軸方向走査用のガ
ルバノミラー（ガルバノミラー）１１、反射ミラー１２
およびハーフミラー１３により構成されている。

【００２２】内部用光学系６は、第２スポット用モジュ
レータ（モジュレータ）１４、第２スポット用フォーカ
シング光学系（フォーカシング光学系）１５、第２スポ
ットＹ軸方向走査用のガルバノミラー（ガルバノミラ
ー）１６、第２スポットＸ軸方向走査用のガルバノミラ
ー（ガルバノミラー）１７およびハーフミラー１３によ
り構成されている。なお、ハーフミラー１３は、輪郭用
光学系５の光軸と内部用光学系６の光軸とを合わせるた
めに設けられているが、本発明ではこのハーフミラー１
３を省略し、ガルバノミラーで反射したスポット光を直
接造形物に照射するよう構成してもよい。

【００２３】光源２から出射したレーザビームは、反射
ミラー３で反射して、光路分割素子４に入射し、この光
路分割素子４により、造形物４１の横断面の仮想輪郭線
およびその近傍の硬化用の第１レーザビームと、造形物
４１の横断面の仮想輪郭線で囲まれた領域（内部）の硬
化用の第２レーザビームとに２分割される。この場合、
光路分割素子４を透過した光が第１レーザビームであ
り、光路分割素子４で反射した光が第２レーザビームで
ある。

【００２４】光路分割素子４を透過した第１レーザビー
ムは、反射ミラー７で反射して、モジュレータ８に入射
し、このモジュレータ８により、第１レーザビームの透
過／遮断の切り換えがなされる。モジュレータ８を透過
した第１レーザビームは、フォーカシング光学系９に入
射し、このフォーカシング光学系９により、第１レーザ
ビームの照射基準面（照射位置）２９１へのフォーカシ
ング調整がなされる。フォーカシング光学系９を透過し
た第１レーザビームは、ガルバノミラー１０で反射し、
ガルバノミラー１１で反射し、反射ミラー１２で反射
し、さらにハーフミラー１３でその一部が反射して、造
形物４１の横断面の仮想輪郭線、すなわち造形物４１の
照射基準面２９１上での仮想輪郭線に、第１スポット光
として照射される。

【００２５】この場合、第１レーザビームは、ガルバノ
ミラー１０によりＹ軸方向へ走査され、ガルバノミラー
１１によりＸ軸方向へ走査され、これらの組み合わせに
より第１スポット光は、造形物４１の照射基準面２９１
上での仮想輪郭線に沿って２次元的に走査される。な
お、第１スポット光は、造形物４１の照射基準面２９１
上での仮想輪郭線で囲まれる領域内に位置し、かつ、第
１スポット光の外周が前記仮想輪郭線と一致するように
照射される。

【００２６】一方、光路分割素子４で反射した第２レー
ザビームは、モジュレータ１４に入射し、このモジュレ
ータ１４により、第２レーザビームの透過／遮断の切り
換えがなされる。モジュレータ１４を透過した第２レー
ザビームは、フォーカシング光学系１５に入射し、この
フォーカシング光学系１５により、第２レーザビームの
照射基準面（照射位置）２９１へのフォーカシング調整
がなされる。フォーカシング光学系１５を透過した第２
レーザビームは、ガルバノミラー１６で反射し、ガルバ
ノミラー１７で反射し、さらにハーフミラー１３でその
一部が透過して、造形物４１の横断面の内部、すなわち
造形物４１の照射基準面２９１上での仮想輪郭線で囲ま
れた領域（内部）に、第２スポット光として照射され
る。

【００２７】この場合、第２レーザビームは、ガルバノ
ミラー１６によりＹ軸方向へ走査され、ガルバノミラー
１７によりＸ軸方向へ走査され、これらの組み合わせに
より第２スポット光は、造形物４１の照射基準面２９１
上での仮想輪郭線で囲まれた領域（内部）を所定のパタ
ーンで２次元的に走査される。

【００２８】前記第１スポット光および第２スポット光
は、それぞれ、照射位置である紫外線硬化型樹脂２９の
液面（照射基準面）において、造形物４１の仮想輪郭線
および内部の硬化に最適な条件となるように設定されて
いる。

【００２９】すなわち、照射基準面２９１上でのスポッ
ト光面積（スポット光半径）は、第２スポット光より第
１スポット光の方が小さく、また、照射される光量は、
第２スポット光より第１スポット光の方が少なく、そし
て、照射基準面２９１上でのエネルギー密度は、第２ス
ポット光より第１スポット光の方が大きいか、または同
等となるように設定されている。これらは、光源２の出
力、光路分割素子４の反射率、フォーカシング光学系９
および１５による焦点位置等の諸条件の変更により適宜
調整される。

【００３０】第１スポット光については、光源２からの
平行光束がフォーカシング光学系９により集光されて、
照射基準面２９１上の微小領域を照射するようになって
いる。この場合、フォーカシング光学系９の焦点は、照
射基準面２９１上またはその極近傍に位置する。

【００３１】一方、フォーカシング光学系１５は、その
焦点（第２レーザビームの集光点）が照射基準面２９１
より図１中上側（第２レーザビームの入射側）に位置
し、かつ照射基準面２９１より図１中上側にて、その焦
点の位置を上下方向（Ｚ軸方向）に変更し得るように構
成され、この焦点の位置の移動調整により、第２スポッ
ト光の径を任意に調整し得るようになっている。前記焦
点位置の移動調整により、第２スポット光は、任意の照
射面積をもって、照射基準面２９１を照射する。

【００３２】本実施例においては、後述するように、第
２スポット光により、第２レーザビームの光軸方向（Ｚ
軸方向）で複数層分の硬化を行わせる。このため、第２
スポット光の光量を大きく設定する必要があるが、第１
スポット光と第２スポット光とで共通の光源２を用いて
いるので、内部用光学系６へ入射する第２レーザビーム
の光量が輪郭用光学系５へ入射する第１レーザビームの
光量より大きくなるように、光路分割素子４における反
射率を十分に高めておく。また、第２スポット光の照射
時（内部硬化時）には、光源２の出力を増大させてもよ
い。なお、第１スポット光と第２スポット光の光強度の
バランスは、造形物４１の形状やその成形のアルゴリズ
ム等に応じて適宜設定するのが好ましい。

【００３３】前述したように、第１スポット光を絞り込
みそのスポット光面積を小さくすることにより、造形物
４１の輪郭をシャープに成形することができ、また、第
１スポット光を絞り込むことによりエネルギー密度が増
大するので、硬化に必要な光量の紫外線を短時間で照射
でき、これにより造形作業の高速化を図ることができ
る。

【００３４】また、第２スポット光のスポット光面積を
大きくすることにより、造形物４１の内部にスポット光
を均一に照射できるので、内部を均一に硬化することが
できる。この場合、光量を一定にしたままスポット光面
積を増加させるとエネルギー密度が低下してしまうの
で、前述したように第２スポット光の光量は大きく設定
される。これにより、第２スポット光は、十分なエネル
ギー密度を確保したまま、そのスポット光面積が大きく
なり、よって、広い面積を短時間で硬化させることがで
きる。

【００３５】光造形装置１は、さらに、樹脂槽２８と、
造形物４１を照射基準面２９１の法線方向（Ｚ軸方向）
に移動させる移動手段２０とを有している。樹脂槽２８
には、液体状（未硬化）の紫外線硬化型樹脂２９が貯留
されている。本実施例では、この紫外線硬化型樹脂２９
の液面が照射基準面２９１に設定されており、造形の際
には、この照射基準面２９１をターゲットとして第１ス
ポット光および第２スポット光をそれぞれ照射する。

【００３６】ここで、紫外線硬化型樹脂とは、紫外線の
照射により、光重合や光増感重合を開始し、これにより
硬化する樹脂やその組成物をいう。なお、本実施例で
は、例えば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリ
レート系およびビニルエーテル系の紫外線硬化型樹脂
等、公知の各種紫外線硬化型樹脂が用いられる。

【００３７】移動手段２０は、作業台２１、ナット２
３、リードスクリュー２４、モータ２５、Ｚ軸スケール
２６およびＺ軸スケールユニット２７により構成されて
いる。以下、この移動手段２０について具体的に説明す
る。

【００３８】モータ２５の回転軸には、リードスクリュ
ー２４の一端が固定されている。このリードスクリュー
２４には、リードスクリュー２４に噛合するナット２３
が、リードスクリュー２４の軸方向に移動可能に設置さ
れている。

【００３９】また、ナット２３には、作業台２１が接合
されている。作業台２１は、Ｚ軸方向にクランク状に屈
曲した板材であり、Ｚ軸方向にのみ移動可能で、Ｚ軸と
垂直な方向には移動不可能な機構になっている。また、
作業台２１の一端側は、造形物４１を載置（支持）する
載置部（支持部）２２となっている。この作業台２１
は、その載置部２２が、樹脂槽２８の中に位置するよう
配置されている。なお、作業台２１の載置部２２および
樹脂槽２８中の紫外線硬化型樹脂２９の液面は、Ｘ−Ｙ
平面と平行になっている。

【００４０】また、Ｚ軸スケール２６は、リードスクリ
ュー２４と平行に、リードスクリュー２４の近傍に配置
されており、このＺ軸スケール２６には、Ｚ軸スケール
ユニット２７が接続されている。前記Ｚ軸スケール２６
およびＺ軸スケールユニット２７により、造形物４１の
Ｚ軸方向の高さ、すなわち、照射基準面２９１に対する
作業台２１の載置部２２の位置が検出される。そして、
その情報は、後述するように、作業台２１を初期位置へ
移動する際と、作業台２１の移動が造形物４１のＺ軸方
向全長分完了したか否かを判断する際とに利用される。

【００４１】図２に示すように、エンジニアリングワー
クステーションまたはパーソナルコンピュータよりなる
コントローラ３１は、制御手段（ＣＰＵ）３２、データ
入力部３３、操作部（キーボード）３４および表示部
（ＣＲＴ）３５により構成されている。

【００４２】制御手段３２は、光源２、モジュレータ
８、１４、フォーカシング光学系９、１５、ガルバノミ
ラー１０、１１、１６、１７、モータ２５およびＺ軸ス
ケールユニット２７それぞれの駆動制御等、光造形装置
１全体の制御を行う。データ入力部３３からは、Ｚ軸方
向の高さに応じた造形物４１の断面形状のデータが、制
御手段３２に入力される。

【００４３】操作部３４から制御手段３２に造形開始信
号が入力されると、造形が開始される。また、この操作
部３４により、第１スポット光および第２スポット光の
走査速度、拡大／等倍／縮小の選択、ミラー反転モード
の設定等、各種の造形条件を入力し得るようになってい
る。

【００４４】表示部３５には、前記操作部３４により造
形条件を入力する際、第１スポット光および第２スポッ
ト光の走査速度、拡大／等倍／縮小、ミラー反転等の各
種の造形条件、すなわち、設定項目やその設定値および
形状情報（断面形状データ）等が表示される。また、造
形作業が終了した際には、表示部３５により造形終了表
示等がなされる。

【００４５】制御手段３２には、光源２と、モジュレー
タ８と、モジュレータ１４と、フォーカシング光学系９
を駆動する第１スポット用フォーカシング光学系駆動手
段（フォーカシング光学系駆動手段）９ａと、フォーカ
シング光学系１５を駆動する第２スポット用フォーカシ
ング光学系駆動手段（フォーカシング光学系駆動手段）
１５ａと、ガルバノミラー１０のミラーを駆動する第１
スポットＹ軸方向走査用のガルバノミラー駆動手段（ガ
ルバノミラー駆動手段）１０ａと、ガルバノミラー１１
のミラーを駆動する第１スポットＸ軸方向走査用のガル
バノミラー駆動手段（ガルバノミラー駆動手段）１１ａ
と、ガルバノミラー１６のミラーを駆動する第２スポッ
トＹ軸方向走査用のガルバノミラー駆動手段（ガルバノ
ミラー駆動手段）１６ａと、ガルバノミラー１７のミラ
ーを駆動する第２スポットＸ軸方向走査用のガルバノミ
ラー駆動手段（ガルバノミラー駆動手段）１７ａと、モ
ータ２５と、Ｚ軸スケールユニット２７とが接続されて
いる。

【００４６】次に、光造形装置１の造形時の動作につい
て説明する。まず、光造形装置１による造形作業の概要
を説明すると、３次元ＣＡＤ等で設計された立体像（被
造形物）をＸ−Ｙ平面で輪切りにした各層毎の断面形状
データに基づいて、第１スポット光を照射基準面２９１
に照射し、紫外線硬化型樹脂２９を硬化させて第１層の
輪郭部（輪郭線およびその近傍）を得、この後、１層分
沈めて、第１スポット光を同様に照射して第２層の輪郭
部を得、以下、同様にして、第Ｎ層まで輪郭部のみを成
形する。

【００４７】次いで、前記断面形状データに基づいて、
第１層から第Ｎ層に、まとめて、第２スポット光を照射
し、紫外線硬化型樹脂２９を硬化させて第１層から第Ｎ
層までを得る。以下、上記の動作を繰り返し、順次紫外
線硬化型樹脂２９を硬化して積層すること（光造形法）
により造形物４１を得る。

【００４８】なお、制御手段３２において、前記断面形
状データにより、被造形物の仮想輪郭線およびこの仮想
輪郭線で囲まれた内部硬化断面（内部硬化領域）が設定
される。前記仮想輪郭線および内部硬化断面（内部硬化
領域）の形状は、造形物のＺ軸方向の移動に伴って、同
一でも異なっていてもよい。

【００４９】光造形装置１の造形時の動作は下記の通り
である。図２に示すように、操作部３４から制御手段３
２に造形開始信号が入力されると、光源２が駆動する。
この場合、図１に示すように、第１レーザビームおよび
第２レーザビームは、それぞれ、モジュレータ８および
１４によって遮断されている。

【００５０】また、フォーカシング光学系駆動手段９ａ
および１５ａにより、それぞれ、フォーカシング光学系
９および１５が駆動され、第１レーザビームおよび第２
レーザビームの照射基準面２９１上での第１スポット光
および第２スポット光のフォーカシング調整がなされ
る。

【００５１】また、作業台２１は、Ｚ軸スケールユニッ
ト２７からの情報に基づいて、初期位置（スタート位
置）、すなわち、作業台２１の載置部２２の表面が紫外
線硬化型樹脂２９の液面から１層（１ステップ）分沈ん
だ位置へ移動される。この場合、モータ２５が駆動して
リードスクリュー２４が回転し、これによりリードスク
リュー２４に噛合しているナット２３がそのリードスク
リュー２４に沿って、Ｚ軸方向に移動し、そのナット２
３とともに作業台２１がＺ軸方向に移動し、初期位置で
停止する。１層の厚さは、例えば、１０〜１００μｍ程
度とすればよい。

【００５２】次いで、被造形物の形状情報（各層毎の断
面形状データ）のうちの第１層に関する断面形状データ
に基づいて、第１スポット光が照射され、これにより第
１層の輪郭部（輪郭線およびその近傍）の成形がなされ
る。なお、この輪郭部の成形時の動作については、後に
詳述する。

【００５３】次いで、モータ２５が１ステップ回転駆動
し、これにより、作業台２１は、その載置部２２が初期
位置からさらに１層分沈んだ位置へ移動される。次い
で、被造形物の形状情報（各層毎の断面形状データ）の
うちの第２層に関する断面形状データに基づいて、第１
スポット光が照射され、これにより第２層の輪郭部の成
形がなされる。以下、前記と同様にして、第Ｎ層まで造
形物４１の輪郭部のみが成形される。なお、前記Ｎは、
例えば、１〜２０程度とすればよい。

【００５４】次いで、第Ｎ層に関する断面形状データに
基づいて、第１層から第Ｎ層に、まとめて、第２スポッ
ト光が照射され、これにより第１層から第Ｎ層の輪郭線
で囲まれた領域（内部）の成形がなされる。なお、この
内部の成形時の動作については、後に詳述する。以下、
上記の動作が繰り返し行われ、最終層まで積層されて、
造形物が得られる。

【００５５】次に、輪郭部および内部の成形時の動作に
ついて説明する。図３は、光造形装置１の作業台２１お
よび樹脂層２８を示す側面図であり、図４は、第１スポ
ット光および第２スポット光の走査パターンを示す模式
図である。

【００５６】モジュレータ８を透過した第１レーザビー
ム５３は、輪郭用光学系５により、照射基準面（液面）
２９１へ第１スポット光５１として照射される。この場
合、被造形物の形状情報に基づいて、輪郭用光学系５か
ら照射される第１スポット光５１により、照射基準面２
９１に、造形物４１の照射基準面２９１上での仮想輪郭
線が描画される。

【００５７】すなわち、第１レーザビームは、ガルバノ
ミラー１０によりＹ軸方向へ走査され、ガルバノミラー
１１によりＸ軸方向へ走査され、これらの組み合わせに
より第１スポット光５１は、少なくとも１回、造形物４
１の照射基準面２９１上での仮想輪郭線４２に沿って２
次元的に走査される。この際、図４に示すように、第１
スポット光５１は、その外周が断面形状データに基づい
て特定される所望の仮想輪郭線４２と一致するように走
査される。

【００５８】このようにして照射される第１スポット光
５１によって、造形物４１の照射基準面２９１側の端部
近傍の樹脂で、かつ仮想輪郭線４２に沿って該仮想輪郭
線４２から内側に所定の幅が硬化し、照射基準面２９１
における造形物４１の新たな輪郭部が形成される。

【００５９】また、モジュレータ１４を透過した第２レ
ーザビーム５４は、内部用光学系６により、図３に示す
ように、照射基準面２９１へ第２スポット光５２として
照射される。この際、第２スポット光５２は、被造形物
の形状情報に基づいて仮想輪郭線４２より内部（内側）
を走査する。

【００６０】すなわち、第２レーザビームは、ガルバノ
ミラー１６によりＹ軸方向へ走査され、ガルバノミラー
１７によりＸ軸方向へ走査され、これらの組み合わせに
より第２スポット光５２は、仮想輪郭線４２で囲まれた
領域、すなわち内部４３をライン４４で示すように２元
的に走査される。これにより、第２スポット光５２は、
造形物４１の照射基準面２９１上での内部４３全体に照
射され、その内部４３が硬化される。

【００６１】このようにして、前述した第１スポット光
５１による作用と第２スポット光５２による作用とを組
み合わせて、照射基準面２９１の近傍において、造形物
４１の端部の成長形成を繰り返し行い、最終的に造形物
４１の完成体を得る。

【００６２】次に、造形時における光造形装置１の制御
手段３２の制御動作について説明する。図５は、造形時
の制御手段３２の制御動作を示すフローチャートであ
る。以下、このフローチャートに基づいて説明する。

【００６３】図１、図２および図５に示すように、操作
部３４から制御手段３２に造形開始信号が入力される
と、光源２を駆動（オン）し、Ｚ軸スケールユニット２
７からの信号（情報）に基づき、モータ２５を回転させ
て作業台２１を初期位置へ移動するとともに、フォーカ
シング光学系駆動手段９ａおよび１５ａにより、それぞ
れ、フォーカシング光学系９および１５を駆動し、第１
スポット光および第２スポット光のフォーカシング調整
を行う（ステップ１０１）。このステップ１０１では、
モジュレータ８および１４は、それぞれ、遮光状態とな
っており、これにより第１スポット光５１および第２ス
ポット光５２は、いずれも照射されない。

【００６４】次いで、データ入力部３３からＣＡＭによ
り作製された被造形物の断面形状データ（ＣＡＭデー
タ）が入力され、このＣＡＭデータに基づいて被造形物
のＺ軸方向の高さに応じた断面形状データ（被造形物の
仮想輪郭線および内部硬化断面データ）を作成する（ス
テップ１０２）。この場合、ＣＡＭデータにはない各層
間の断面形状データは、所定の補間処理により求める。

【００６５】次いで、モジュレータ１４を遮光状態にし
たまま、モジュレータ８を透過状態にするとともに、断
面形状データに基づいて、ガルバノミラー駆動手段１０
ａおよび１１ａによりそれぞれガルバノミラー１０およ
び１１を駆動し、図４に示すように第１スポット光５１
を仮想輪郭線４２に沿って１周（１回）走査し、これに
より第１スポット光５１を仮想輪郭線４２およびその近
傍全域に照射する（ステップ１０３）。このステップ１
０３では、第１スポット光５１を１周走査した時点で、
モジュレータ８を遮光状態とする。

【００６６】次いで、第１スポット光５１を仮想輪郭線
４２に沿って１周走査する毎に、完了信号を出力し、第
１スポット光５１の周回数をカウントする（ステップ１
０４）。次いで、第１スポット光５１の周回数が規定周
回数Ｎに達したか否かを判断する（ステップ１０５）。

【００６７】ステップ１０５において、第１スポット光
５１の周回数が規定周回数Ｎに達していないと判断した
場合には、モータ２５を回転させて作業台２１をＺ軸方
向に１層分（１ステップ）移動させ（ステップ１０
６）、この後、ステップ１０２に戻り、再度、ステップ
１０２以降を実行する。

【００６８】また、ステップ１０５において、第１スポ
ット光５１の周回数が規定周回数Ｎに達したと判断した
場合には、カウントした第１スポット光５１の周回数を
クリアし、内部４３の硬化処理、すなわち第２スポット
光５２の内部４３への照射が完了したか否かを判断する
（ステップ１０７）。

【００６９】ステップ１０７において、内部４３の硬化
処理が完了していないと判断した場合には、モジュレー
タ８を遮光状態にしたまま、モジュレータ１４を透過状
態にするとともに、断面形状データに基づいて、ガルバ
ノミラー駆動手段１６ａおよび１７ａによりそれぞれガ
ルバノミラー１６および１７を駆動し、図４に示すよう
に第２スポット光５２をライン４４に沿って１回走査
し、これにより第２スポット光５２を内部４３全域に均
一に照射する（ステップ１０８）。このステップ１０８
では、第２スポット光５２を１回走査した時点で、モジ
ュレータ１４を遮光状態とする。

【００７０】また、ステップ１０７において、内部４３
の硬化処理が完了したと判断した場合には、Ｚ軸スケー
ルユニット２７からの信号（情報）に基づき、作業台２
１の移動が、造形物４１のＺ軸方向全長分完了したか否
かを判断する（ステップ１０９）。

【００７１】ステップ１０９において、作業台２１の移
動が、造形物４１のＺ軸方向全長分完了していないと判
断した場合には、モータ２５を回転させて作業台２１を
Ｚ軸方向に１層分（１ステップ）移動させ（ステップ１
１０）、この後、ステップ１０２に戻り、再度、ステッ
プ１０２以降を実行する。

【００７２】また、ステップ１０９において、作業台２
１の移動が、造形物４１のＺ軸方向全長分完了したと判
断した場合には、造形作業を終了し、光源２の駆動を停
止（オフ）するとともに、表示部３５により造形終了表
示等、造形作業終了時の所定の処理を行う（ステップ１
１１）。以上でこのプログラムは終了する。

【００７３】なお、このプログラムでは、前述したよう
に、１層毎に仮想輪郭線への第１スポット光５１の照射
を行ない、それをＮ層繰り返した後、前記Ｎ層分をまと
めて、内部４３へ第２スポット光５２を照射するように
なっている。

【００７４】このように、本実施例の光造形装置１は、
造形物の仮想輪郭線の走査専用の光学系および造形物の
内部の走査専用の光学系、すなわち、造形物の照射基準
面２９１上での仮想輪郭線に第１スポット光を照射する
輪郭用光学系５と、造形物の照射基準面２９１上での仮
想輪郭線で囲まれた領域（内部）に第２スポット光を照
射する内部用光学系６とを有しているので、第１スポッ
ト光を仮想輪郭線への照射に最適な条件に設定し、第２
スポット光を内部への照射に最適な条件に設定すること
ができる。

【００７５】また、第１スポット光を、照射基準面（照
射位置）２９１におけるスポット光面積が極力小さく、
かつ、小パワー（光量が小）となるように調整し、第２
スポット光を、照射基準面２９１上でのスポット光面積
が比較的大きく、かつ、大パワー（光量が大）となるよ
うに調整した本実施例の光造形装置１によれば、造形物
の照射基準面２９１上での仮想輪郭線には、その仮想輪
郭線に沿って、正確にスポット光を線状に照射し得るの
で、輪郭精度（外形精度）が向上し、かつ、外形面の粗
度が小さくなり、よって、輪郭がシャープに成形された
外形品質の良い造形物を得ることができる。また、第２
スポット光のスポット光面積およびパワーは大きいの
で、造形物の照射基準面２９１上での内部には、スポッ
ト光を均一に照射でき、よって、内部を均一に硬化する
ことができる。しかも、硬化に必要な光量の紫外線を短
時間で照射できるので走査速度を速く設定でき、かつ、
内部の走査距離も短縮し得るので、造形作業の高速化を
図ることができる。

【００７６】また、本実施例の光造形装置１によれば、
造形物の照射基準面２９１上での内部への第２スポット
光の照射を、複数層（複数ピッチ分）まとめて行うの
で、造形作業時間をさらに短縮することができる。

【００７７】この場合、造形作業時間が短縮される分、
積層方向（Ｚ軸方向）の送りピッチ、すなわち、１層の
厚さを薄くすることができるので、これにより外形表面
を滑らかにすることができ、造形物の外形品質が向上す
る。

【００７８】なお、前述した光造形装置１では、モジュ
レータ８および１４により、それぞれ、第１レーザビー
ムおよび第２レーザビームの透過／遮断の切り換えを行
うようになっているが、本発明では、例えば、反射ミラ
ー７を移動させる第１の移動手段と、光路分割素子４を
移動させる第２の移動手段とを設け、第１の移動手段に
より反射ミラー７を移動させて第１レーザビームのオン
／オフを切り換え、第２の移動手段により光路分割素子
４を移動させて第２レーザビームのオン／オフを切り換
えるように構成してもよい。

【００７９】次に、本発明の光造形装置の第２実施例を
説明する。なお、前述した第１実施例との共通点につい
ては説明を省略し、相違点のみを説明する。図６は、本
発明の光造形装置の第２実施例を示す斜視図である。な
お、図６に示すように、リードスクリュー２４の軸方向
をＺ軸方向とするＸ−Ｙ−Ｚ座標系を想定する。

【００８０】同図に示すように、光造形装置１Ａは、第
１の光源（光源）２Ａと、第２の光源（光源）３Ａと、
造形物４１の照射基準面２９１上での仮想輪郭線に第１
スポット光を照射する輪郭用光学系５Ａと、造形物４１
の照射基準面２９１上での仮想輪郭線で囲まれた領域
（内部）に第２スポット光を照射する内部用光学系６Ａ
と、移動手段２０と、樹脂槽２８と、コントローラ３１
とを有している。光源２Ａおよび３Ａとしては、それぞ
れ、例えば、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ等の紫外線
発光レーザが用いられる。

【００８１】輪郭用光学系５Ａは、光源２Ａから出射し
た第１レーザビームの透過／遮断の切り換えを行う第１
スポット用モジュレータ（モジュレータ）８、第１スポ
ット用フォーカシング光学系（フォーカシング光学系）
９、第１スポットＹ軸方向走査用のガルバノミラー（ガ
ルバノミラー）１０、第１スポットＸ軸方向走査用のガ
ルバノミラー（ガルバノミラー）１１、反射ミラー１２
およびハーフミラー１３により構成されている。

【００８２】内部用光学系６Ａは、光源３Ａから出射し
た第２レーザビームの透過／遮断の切り換えを行う第２
スポット用モジュレータ（モジュレータ）１４、第２ス
ポット用フォーカシング光学系（フォーカシング光学
系）１５、第２スポットＹ軸方向走査用のガルバノミラ
ー（ガルバノミラー）１６、第２スポットＸ軸方向走査
用のガルバノミラー（ガルバノミラー）１７およびハー
フミラー１３により構成されている。なお、ハーフミラ
ー１３は、輪郭用光学系５Ａの光軸と内部用光学系６Ａ
の光軸とを合わせるために設けられているが、本発明で
はこのハーフミラー１３を省略し、ガルバノミラーで反
射したスポット光を直接造形物に照射するよう構成して
もよい。

【００８３】次に、光造形装置１Ａの造形時の動作につ
いて説明する。光造形装置１Ａによる造形作業の概要を
説明すると、３次元ＣＡＤ等で設計された立体像（被造
形物）をＸ−Ｙ平面で輪切りにした各層毎の断面形状デ
ータに基づいて、第１スポット光および第２スポット光
をそれぞれ照射基準面２９１に照射し、紫外線硬化型樹
脂２９を硬化させて第１層を得、この後、１層分沈め
て、第１スポット光および第２スポット光をそれぞれ照
射基準面２９１に照射し、紫外線硬化型樹脂２９を硬化
させて第２層を得、以下、同様にして、各層毎に順次紫
外線硬化型樹脂２９を硬化して積層すること（光造形
法）により造形物４１を得る。

【００８４】なお、制御手段３２において、前記断面形
状データにより、被造形物の仮想輪郭線およびこの仮想
輪郭線で囲まれた内部硬化断面（内部硬化領域）が設定
される。

【００８５】次に、造形時における光造形装置１Ａの制
御手段３２の制御動作について説明する。図７は、造形
時の制御手段３２の制御動作を示すフローチャートであ
る。以下、このフローチャートに基づいて説明する。

【００８６】図２、図６および図７に示すように、操作
部３４から制御手段３２に造形開始信号が入力される
と、光源２Ａおよび３Ａをそれぞれ駆動（オン）し、Ｚ
軸スケールユニット２７からの信号（情報）に基づき、
モータ２５を回転させて作業台２１を初期位置へ移動す
るとともに、フォーカシング光学系駆動手段９ａおよび
１５ａにより、それぞれ、フォーカシング光学系９およ
び１５を駆動し、第１スポット光および第２スポット光
のフォーカシング調整を行う（ステップ２０１）。この
ステップ２０１では、モジュレータ８および１４は、そ
れぞれ、遮光状態となっており、これにより第１スポッ
ト光および第２スポット光は、いずれも照射されない。

【００８７】次いで、データ入力部３３からＣＡＭによ
り作製された被造形物の断面形状データ（ＣＡＭデー
タ）が入力され、このＣＡＭデータに基づいて被造形物
のＺ軸方向の高さに応じた断面形状データ（被造形物の
仮想輪郭線および内部硬化断面データ）を作成する（ス
テップ２０２）。この場合、ＣＡＭデータにはない各層
間の断面形状データは、所定の補間処理により求める。

【００８８】次いで、モジュレータ８および１４をそれ
ぞれ透過状態にするとともに、断面形状データに基づい
て、ガルバノミラー駆動手段１０ａおよび１１ａにより
それぞれガルバノミラー１０および１１を駆動し、図４
に示すように第１スポット光５１を仮想輪郭線４２に沿
って１周（１回）走査し、これにより第１スポット光５
１を仮想輪郭線４２およびその近傍全域に照射し、これ
と同時に、ガルバノミラー駆動手段１６ａおよび１７ａ
によりそれぞれガルバノミラー１６および１７を駆動
し、図４に示すように第２スポット光５２をライン４４
に沿って１回走査し、これにより第２スポット光５２を
内部４３全域に均一に照射する（ステップ２０３）。

【００８９】このステップ２０３では、第１スポット光
５１を１周走査した時点でモジュレータ８を遮光状態と
し、第２スポット光５２を１回走査した時点でモジュレ
ータ１４を遮光状態とする。

【００９０】なお、このステップ２０３では、第１スポ
ット光５１の走査と、第２スポット光５２の走査とが同
時に開始され、第１スポット光５１の走査が第２スポッ
ト光５２の走査より先に終了する。すなわち、第１スポ
ット光５１の照射と、第２スポット光５２の照射とが、
時間的に一部重複する。

【００９１】次いで、Ｚ軸スケールユニット２７からの
信号（情報）に基づき、作業台２１の移動が、造形物４
１のＺ軸方向全長分完了したか否かを判断する（ステッ
プ２０４）。

【００９２】ステップ２０４において、作業台２１の移
動が、造形物４１のＺ軸方向全長分完了していないと判
断した場合には、モータ２５を回転させて作業台２１を
Ｚ軸方向に１層分（１ステップ）移動させ（ステップ２
０５）、この後、ステップ２０２に戻り、再度、ステッ
プ２０２以降を実行する。

【００９３】また、ステップ２０４において、作業台２
１の移動が、造形物４１のＺ軸方向全長分完了したと判
断した場合には、造形作業を終了し、光源２Ａおよび３
Ａの駆動をそれぞれ停止（オフ）するとともに、表示部
３５により造形終了表示等、造形作業終了時の所定の処
理を行う（ステップ２０６）。以上でこのプログラムは
終了する。

【００９４】このように、本実施例の光造形装置１Ａに
よれば、前述した光造形装置１と同様に、第１スポット
光を仮想輪郭線への照射に最適な条件に設定し、第２ス
ポット光を内部への照射に最適な条件に設定することが
できるので、輪郭精度（外形精度）が向上し、かつ、外
形面の粗度が小さくなり、よって、輪郭がシャープに成
形された外形品質の良い造形物を得ることができる。ま
た、内部を均一に硬化することができ、しかも、造形作
業の高速化を図ることができる。

【００９５】また、本実施例の光造形装置１Ａによれ
ば、専用の２つの光学系、すなわち、輪郭用光学系５お
よび内部用光学系６により、造形物４１の照射基準面２
９１上での仮想輪郭線および内部に、それぞれ、第１ス
ポット光および第２スポット光を、時間的に重複するよ
うに照射するので、１つの光学系を兼用して仮想輪郭線
および内部をそれぞれ照射する従来の装置に比べ、造形
作業時間を短縮することができ、これにより、さらに造
形作業の高速化を図ることができる。

【００９６】この場合、造形作業時間が短縮される分、
積層方向（Ｚ軸方向）の送りピッチ、すなわち、１層の
厚さを薄くすることができるので、これにより外形表面
を滑らかにすることができ、造形物の外形品質が向上す
る。

【００９７】さらに、本実施例の光造形装置１Ａでは、
光源が独立している（各スポット光の専用の光源が設け
られている）ので、第１スポット光および第２スポット
光の条件設定の自由度が大きい。

【００９８】以上、本発明の光造形装置を、図示の各実
施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、前述した各実施例では、光源
２、２Ａおよび３Ａは、それぞれ、紫外線発光レーザで
あるが、これに限定されず、本発明では、この他、例え
ば、紫外線発光光源等を用いてもよい。

【００９９】また、前記第１実施例の光造形装置１にお
いて、前記第２実施例の光造形装置１Ａと同様の制御を
行ってもよく、逆に、前記第２実施例の光造形装置１Ａ
において、前記第１実施例の光造形装置１と同様の制御
を行ってもよい。

【０１００】また、前記各実施例では、紫外線硬化型樹
脂を用いているが、これに限定されず、本発明では、従
来公知の各種光硬化型樹脂を用いてもよい。なお、前記
光硬化型樹脂とは、光を照射すると、光重合や光増感重
合を開始し、これにより硬化する樹脂やその組成物をい
う。

【０１０１】また、前記各実施例では、仮想輪郭線４２
への第１スポット光の照射が完了した後、造形物４１を
Ｚ軸方向に移動させるよう構成されているが、これに限
定されず、本発明は、スポット光を照射しつつ、移動手
段２０により、光硬化型樹脂２９に対して相対的に造形
物４１をＺ軸方向に移動させるような構成であってもよ
い。

【０１０２】この場合、例えば、移動手段２０により造
形物４１をＺ軸方向へ移動させつつ、仮想輪郭線４２へ
第１スポット光を照射し、これにより連続的（例えば、
螺旋状）に一定の厚み分だけ仮想輪郭線４２への照射を
行なって仮想輪郭線４２およびその近傍を硬化させた
後、内部４３へ第２スポット光を照射して、内部４３を
硬化させる。そして、これを交互に繰り返して造形物４
１を得るように構成してもよい。

【０１０３】また、前記第２実施例では、輪郭用光学系
５Ａによる造形物４１の仮想輪郭線４２への第１スポッ
ト光の照射と、内部用光学系６Ａによる造形物４１の内
部４３への第２スポット光の照射とが、時間的に一部重
複するよう構成されているが、本発明は、この他、輪郭
用光学系５Ａによる造形物４１の仮想輪郭線４２への第
１スポット光の照射と、内部用光学系６Ａによる造形物
４１の内部４３への第２スポット光の照射とが、時間的
に全部重複するような構成であってもよい。

【０１０４】また、前記各実施例では、紫外線硬化型樹
脂２９の液面が照射基準面２９１となっているが、これ
に限定されず、本発明では、照射基準面を樹脂槽２８の
内側底面２８１とし、樹脂槽２８の底部側から第１スポ
ット光および第２スポット光をそれぞれ照射するよう構
成してもよい。この場合、作業台２１の移動方向は前記
各実施例とは逆に、造形物４１の成形に従って作業台２
１を順次上昇させていく。

【０１０５】

【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、造形物の照射基準面上での仮想輪郭線に第
１スポット光を導く輪郭用光学系と、造形物の照射基準
面上での仮想輪郭線で囲まれる領域（内部）に第２スポ
ット光を導く内部用光学系とを有しているので、仮想輪
郭線へ照射される第１スポット光および内部へ照射され
る第２スポット光のそれぞれを最適条件に設定すること
ができる。

【０１０６】また、仮想輪郭線へ照射される第１スポッ
ト光および内部へ照射される第２スポット光のそれぞれ
を最適条件に設定することにより、造形物の照射基準面
上での仮想輪郭線には、その仮想輪郭線に沿って、正確
にスポット光を線状に照射し得るので、輪郭精度（外形
精度）が向上し、シャープな輪郭を有する造形物を得る
ことができる。そして、造形物の照射基準面上での内部
には、スポット光を均一に照射し得るので、内部を均一
に硬化することができ、さらに造形物の照射基準面上で
の内部の照射時間や走査距離を短縮し得るので、造形作
業の高速化を図ることができる。

【０１０７】また、専用の２つの光学系、すなわち、輪
郭用光学系および内部用光学系により、造形物の照射基
準面上での仮想輪郭線および内部に、第１スポット光お
よび第２スポット光を照射するので、１つの光学系を兼
用して仮想輪郭線および内部をそれぞれ照射する従来の
装置に比べ、造形作業時間を短縮することができる。こ
の場合、造形作業時間が短縮される分、積層方向の送り
ピッチ、すなわち、１層の厚さを薄くすることができる
ので、これにより外形表面を滑らかにすることができ、
造形物の外形品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光造形装置の第１実施例を示す斜視図
である。

【図２】本発明の光造形装置の第１実施例を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明における作業台および樹脂槽を示す側面
図である。

【図４】本発明における第１スポット光および第２スポ
ット光の走査パターンを示す模式図である。

【図５】本発明の光造形装置の第１実施例における造形
時の制御手段の制御動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の光造形装置の第２実施例を示す斜視図
である。

【図７】本発明の光造形装置の第２実施例における造形
時の制御手段の制御動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１、１Ａ 光造形装置 ２ 光源 ２Ａ 第１の光源 ３Ａ 第２の光源 ３ 反射ミラー ４ 光路分割素子 ５、５Ａ 輪郭用光学系 ６、６Ａ 内部用光学系 ７ 反射ミラー ８ 第１スポット用モジュレータ ９ 第１スポット用フォーカシング光学系 ９ａ 第１スポット用フォーカシング光学系駆動
手段 １０ 第１スポットＹ軸方向走査用のガルバノミ
ラー １０ａ 第１スポットＹ軸方向走査用のガルバノミ
ラー駆動手段 １１ 第１スポットＸ軸方向走査用のガルバノミ
ラー １１ａ 第１スポットＸ軸方向走査用のガルバノミ
ラー駆動手段 １２ 反射ミラー １３ ハーフミラー １４ 第２スポット用モジュレータ １５ 第２スポット用フォーカシング光学系 １５ａ 第２スポット用フォーカシング光学系駆動
手段 １６ 第２スポットＹ軸方向走査用のガルバノミ
ラー １６ａ 第２スポットＹ軸方向走査用のガルバノミ
ラー駆動手段 １７ 第２スポットＸ軸方向走査用のガルバノミ
ラー １７ａ 第２スポットＸ軸方向走査用のガルバノミ
ラー駆動手段 ２０ 移動手段 ２１ 作業台 ２２ 載置部 ２３ ナット ２４ リードスクリュー ２５ モータ ２６ Ｚ軸スケール ２７ Ｚ軸スケールユニット ２８ 樹脂槽 ２８１ 内側底面 ２９ 紫外線硬化型樹脂 ２９１ 照射基準面 ３１ コントローラ ３２ 制御手段 ３３ データ入力部 ３４ 操作部 ３５ 表示部 ４１ 造形物 ４２ 仮想輪郭線 ４３ 内部 ４４ ライン ５１ 第１スポット光 ５２ 第２スポット光 ５３ 第１レーザビーム ５４ 第２レーザビーム １０１〜１１１ ステップ ２０１〜２０６ ステップ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光硬化型樹脂に、被造形物の形状情報に
   基づいてスポット光を照射し、前記光硬化型樹脂を硬化
   させて造形物を得る光造形装置であって、 少なくとも１つの光源と、照射基準面が設定されている
   未硬化の光硬化型樹脂に対して相対的に造形物を前記照
   射基準面の法線方向に移動させる移動手段と、前記光源
   からの光束を、第１スポット光として、前記被造形物の
   形状情報に基づいて設定される前記造形物の前記照射基
   準面上での仮想輪郭線に沿って照射する輪郭用光学系
   と、前記光源からの光束を前記仮想輪郭線で囲まれた領
   域に第２スポット光として照射する内部用光学系とを有
   し、 前記輪郭用光学系および内部用光学系により、前記第１
   スポット光および第２スポット光をそれぞれ照射すると
   ともに、前記移動手段により、前記光硬化型樹脂に対し
   て相対的に前記造形物を前記照射基準面の法線方向に移
   動して、前記被造形物の形状に前記光硬化型樹脂を硬化
   し、前記造形物を得るよう構成したことを特徴とする光
   造形装置。
2. 【請求項２】 前記移動手段は、前記造形物を、前記光
   硬化型樹脂に対して相対的に、所定距離で段階的に移動
   させるよう構成され、 前記段階的に移動の１ピッチ毎に、前記輪郭用光学系に
   より前記第１スポット光の照射を行い、輪郭線が形成さ
   れた複数ピッチ分に対して、前記内部用光学系により前
   記第２スポット光の照射を行うよう作動する請求項１に
   記載の光造形装置。
3. 【請求項３】 前記第１スポット光の照射と前記第２ス
   ポット光の照射とが、時間的に重複するよう構成した請
   求項１に記載の光造形装置。
4. 【請求項４】 前記照射基準面上での前記第１スポット
   光の面積は、前記照射基準面上での前記第２スポット光
   の面積より小さくなるよう構成した請求項１ないし３の
   いずれかに記載の光造形装置。
5. 【請求項５】 前記第１スポット光の光量は、前記第２
   スポット光の光量より少なくなるよう構成した請求項１
   ないし４のいずれかに記載の光造形装置。
6. 【請求項６】 前記仮想輪郭線に沿って該仮想輪郭線か
   ら内側に所定の幅を前記第１スポット光により硬化さ
   せ、その硬化部分より内側の領域を前記第２スポット光
   により硬化させるよう構成した請求項１ないし５のいず
   れかに記載の光造形装置。
7. 【請求項７】 前記内部用光学系の焦点が前記照射基準
   面より前記光束の入射側に位置するよう構成された請求
   項１ないし６のいずれかに記載の光造形装置。
8. 【請求項８】 前記第１スポット光および第２スポット
   光のうちの少なくとも一方の面積および／または光量を
   調整可能とした請求項１ないし７のいずれかに記載の光
   造形装置。