JPH0957858A - 光造形方法 - Google Patents
光造形方法Info
- Publication number
- JPH0957858A JPH0957858A JP7216121A JP21612195A JPH0957858A JP H0957858 A JPH0957858 A JP H0957858A JP 7216121 A JP7216121 A JP 7216121A JP 21612195 A JP21612195 A JP 21612195A JP H0957858 A JPH0957858 A JP H0957858A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser light
- cross
- stereolithography
- circular portion
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光造形に要する時間を短縮できる光造形方法
の提供。 【解決手段】 液状の光硬化性樹脂５にレーザ光を照射
し硬化、積層を繰り返して立体の造形物１を造形する光
造形方法において、レーザ光３の光軸と直角の断面形状
を小円形部３ａとそれから離れる方向に伸長する伸長部
３ｂとかなる形状とし、小円形部３ａを光造形すべき造
形物１の精度が要求される面１ａに向けて、小円形部３
ａの外形を面１ａに沿わせてレーザ光を動かしながら、
光造形を実行する。
の提供。 【解決手段】 液状の光硬化性樹脂５にレーザ光を照射
し硬化、積層を繰り返して立体の造形物１を造形する光
造形方法において、レーザ光３の光軸と直角の断面形状
を小円形部３ａとそれから離れる方向に伸長する伸長部
３ｂとかなる形状とし、小円形部３ａを光造形すべき造
形物１の精度が要求される面１ａに向けて、小円形部３
ａの外形を面１ａに沿わせてレーザ光を動かしながら、
光造形を実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光造形に要する時
間を短縮できる光造形方法に関する。
間を短縮できる光造形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光硬化性樹脂に紫外線レーザ光を
照射し樹脂を硬化させて一定厚みの硬化樹脂層を形成
し、これを高さ方向に繰り返して硬化樹脂層を積層して
いき、立体の光造形物を造形する光造形方法は知られて
いる（たとえば、特開平６−２２６８６１号公報）。こ
の光造形方法は、水モデル（たとえば、図１に示す如
き、中空部に水を供給して鋳造時の溶湯の流れをシミュ
レートする場合に用いる中空モデル１）の作製にも利用
される。光造形の水モデルは、水圧に耐えるよう、通
常、１〜５ｍｍ厚さの壁２を有する（図２参照）。従
来、この壁２をレーザ光を照射して光硬化するには、図
５に示すように、光軸と直角の断面形状が直径約０．２
ｍｍの円形のレーザ光３´を直線状に走査させ、ついで
それと直角方向に一定ピッチで移動させて再び直線状に
走査することを繰り返して、壁の全域をレーザ光の円形
パターンの走査で塗り潰すことにより行っていた。
照射し樹脂を硬化させて一定厚みの硬化樹脂層を形成
し、これを高さ方向に繰り返して硬化樹脂層を積層して
いき、立体の光造形物を造形する光造形方法は知られて
いる（たとえば、特開平６−２２６８６１号公報）。こ
の光造形方法は、水モデル（たとえば、図１に示す如
き、中空部に水を供給して鋳造時の溶湯の流れをシミュ
レートする場合に用いる中空モデル１）の作製にも利用
される。光造形の水モデルは、水圧に耐えるよう、通
常、１〜５ｍｍ厚さの壁２を有する（図２参照）。従
来、この壁２をレーザ光を照射して光硬化するには、図
５に示すように、光軸と直角の断面形状が直径約０．２
ｍｍの円形のレーザ光３´を直線状に走査させ、ついで
それと直角方向に一定ピッチで移動させて再び直線状に
走査することを繰り返して、壁の全域をレーザ光の円形
パターンの走査で塗り潰すことにより行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術には
以下の問題がある。すなわち、光造形物の外形寸法精度
を出そうとすれば、レーザ光の断面形状を小さく絞らね
ばならず、そのために従来は、レーザ光の断面を円形と
するとともにその径を約０．２ｍｍに絞っていた。その
ため、一条のレーザ光で硬化していく範囲は幅が約０．
２ｍｍの極狭い帯となり、これを０．２ｍｍピッチで繰
り返さなければならないので、壁の断面の全域をレーザ
光の走査で塗り潰すには、多大の時間を要し、その結
果、光造形時間は莫大なものとなっていた。本発明の目
的は、光造形に要する時間を従来に比べて大幅に低減で
きる光造形方法を提供することにある。
以下の問題がある。すなわち、光造形物の外形寸法精度
を出そうとすれば、レーザ光の断面形状を小さく絞らね
ばならず、そのために従来は、レーザ光の断面を円形と
するとともにその径を約０．２ｍｍに絞っていた。その
ため、一条のレーザ光で硬化していく範囲は幅が約０．
２ｍｍの極狭い帯となり、これを０．２ｍｍピッチで繰
り返さなければならないので、壁の断面の全域をレーザ
光の走査で塗り潰すには、多大の時間を要し、その結
果、光造形時間は莫大なものとなっていた。本発明の目
的は、光造形に要する時間を従来に比べて大幅に低減で
きる光造形方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の方法はつぎの通りである。液状の光硬化性樹脂にレ
ーザ光を照射し樹脂を硬化し積層することを繰り返して
立体の光造形物を造形する光造形方法において、前記レ
ーザ光の光軸と直角の断面形状を、小円形部と該小円形
部につらなり該小円形部から離れる方向に伸長する伸長
部とを有する形状とし、前記小円形部を造形すべき光造
形物のうち形状寸法精度を出すことを要求される面に向
けるとともに沿わせてレーザ光を走査させる光造形方
法。
明の方法はつぎの通りである。液状の光硬化性樹脂にレ
ーザ光を照射し樹脂を硬化し積層することを繰り返して
立体の光造形物を造形する光造形方法において、前記レ
ーザ光の光軸と直角の断面形状を、小円形部と該小円形
部につらなり該小円形部から離れる方向に伸長する伸長
部とを有する形状とし、前記小円形部を造形すべき光造
形物のうち形状寸法精度を出すことを要求される面に向
けるとともに沿わせてレーザ光を走査させる光造形方
法。
【０００５】上記方法では、レーザ光の断面形状が伸長
部を有するので、レーザ光の１回の走査で塗り潰す領域
が従来の小さな円形パターンで塗り潰す場合に比べて飛
躍的に増大され、走査繰り返し数が大幅に少なくなり、
光造形に要する時間が大幅に低減される。また、小円形
部を光造形物の寸法を出すことを要求される面に向けか
つ沿わせて走査するので、レーザ光の断面形状の長軸の
長さを光造形物の壁の厚さに等しく設定しておくことに
より、レーザ光の１回の走査で壁の全域を塗り潰すこと
も可能になり、走査繰り返し数がさらに少なくなり、光
造形に要する時間がさらに低減される。また、光造形物
のうち寸法精度を出すことが要求される面はレーザ光の
断面形状のうち小円形部で造形されるので、伸長部と無
関係に従来通りの高精度の形状寸法が出される。
部を有するので、レーザ光の１回の走査で塗り潰す領域
が従来の小さな円形パターンで塗り潰す場合に比べて飛
躍的に増大され、走査繰り返し数が大幅に少なくなり、
光造形に要する時間が大幅に低減される。また、小円形
部を光造形物の寸法を出すことを要求される面に向けか
つ沿わせて走査するので、レーザ光の断面形状の長軸の
長さを光造形物の壁の厚さに等しく設定しておくことに
より、レーザ光の１回の走査で壁の全域を塗り潰すこと
も可能になり、走査繰り返し数がさらに少なくなり、光
造形に要する時間がさらに低減される。また、光造形物
のうち寸法精度を出すことが要求される面はレーザ光の
断面形状のうち小円形部で造形されるので、伸長部と無
関係に従来通りの高精度の形状寸法が出される。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施例
を図１〜図４を参照して説明する。図１において、光造
形物１（たとえば、水モデル）は、液状の光硬化性樹脂
５にレーザ光３を照射し樹脂を硬化し積層することを繰
り返して形成される。さらに詳しくは、タンク４内に入
れられた液状の光硬化性樹脂５の表面に紫外線レーザ光
３を照射、走査させて一定厚さで平面状に樹脂を硬化さ
せ硬化樹脂のスライス層を形成し、ついでエレベータ６
を硬化樹脂層の厚み分だけ下降させてその上に樹脂液を
張り、再びレーザ光３を照射し樹脂を硬化させて下側の
それまでにすでに造形した硬化物のうえに積層していく
ことを、順次繰り返して、立体の光造形物１を形成す
る。図２は、図１において、任意の積層レベルでの光造
形物スライス断面を示し、この断面は壁２を有する。
を図１〜図４を参照して説明する。図１において、光造
形物１（たとえば、水モデル）は、液状の光硬化性樹脂
５にレーザ光３を照射し樹脂を硬化し積層することを繰
り返して形成される。さらに詳しくは、タンク４内に入
れられた液状の光硬化性樹脂５の表面に紫外線レーザ光
３を照射、走査させて一定厚さで平面状に樹脂を硬化さ
せ硬化樹脂のスライス層を形成し、ついでエレベータ６
を硬化樹脂層の厚み分だけ下降させてその上に樹脂液を
張り、再びレーザ光３を照射し樹脂を硬化させて下側の
それまでにすでに造形した硬化物のうえに積層していく
ことを、順次繰り返して、立体の光造形物１を形成す
る。図２は、図１において、任意の積層レベルでの光造
形物スライス断面を示し、この断面は壁２を有する。
【０００７】本発明実施例の方法では、レーザ光３の光
軸と直角の断面形状を、図３に示すように、小径円部３
ａと、小径円部３ａにつらなりかつ小径円部３ａから離
れる方向に伸長する伸長部３ｂと、からなる形状として
ある。伸長部３ｂは、たとえば、小径円部３ａの中心か
ら偏位した中心を有し小径円部３ａより大径の大円形部
と、小径円部３ａとを、包絡する曲線の内側部形状から
小円形部を除去した形状からなる。小円形部３ａの径は
従来のレーザ光断面の径とほぼ同じで、０．１から０．
５ｍｍ程度とされている。
軸と直角の断面形状を、図３に示すように、小径円部３
ａと、小径円部３ａにつらなりかつ小径円部３ａから離
れる方向に伸長する伸長部３ｂと、からなる形状として
ある。伸長部３ｂは、たとえば、小径円部３ａの中心か
ら偏位した中心を有し小径円部３ａより大径の大円形部
と、小径円部３ａとを、包絡する曲線の内側部形状から
小円形部を除去した形状からなる。小円形部３ａの径は
従来のレーザ光断面の径とほぼ同じで、０．１から０．
５ｍｍ程度とされている。
【０００８】そして、レーザ光の断面形状のうち小径円
部３ａは、図４に示すように、光造形実施中、光造形す
べき光造形物１のうち寸法精度が要求される面１ａに向
けられており、かつ望ましくは、走査中、レーザ光の断
面形状の長軸方向を光造形すべき光造形物１のうち寸法
精度が要求される面１ａの接線方向に直角かまたはほぼ
直角に保つようにする。また、走査中には、小径円部３
ａの外形線を光造形すべき光造形物１のうち寸法精度が
要求される面１ａに沿わせる。たとえば、光造形物１が
図１、図２に示す形状をもつ水モデルの場合、寸法が要
求される面１ａは水と接する内面となる。したがって、
図４に示すように、小円形部３ａはモデル内面１ａに向
けられ、小円形部３ａの外形はモデル内面１ａに接し、
レーザ光の断面形状の長軸はモデル内面１ａの接線と直
交する方向に向けられている。レーザ光の断面形状は図
４において連続的に位置を変えていき、モデル内面１ａ
まわりに一周して、モデルの壁２の全断面を塗り潰す。
部３ａは、図４に示すように、光造形実施中、光造形す
べき光造形物１のうち寸法精度が要求される面１ａに向
けられており、かつ望ましくは、走査中、レーザ光の断
面形状の長軸方向を光造形すべき光造形物１のうち寸法
精度が要求される面１ａの接線方向に直角かまたはほぼ
直角に保つようにする。また、走査中には、小径円部３
ａの外形線を光造形すべき光造形物１のうち寸法精度が
要求される面１ａに沿わせる。たとえば、光造形物１が
図１、図２に示す形状をもつ水モデルの場合、寸法が要
求される面１ａは水と接する内面となる。したがって、
図４に示すように、小円形部３ａはモデル内面１ａに向
けられ、小円形部３ａの外形はモデル内面１ａに接し、
レーザ光の断面形状の長軸はモデル内面１ａの接線と直
交する方向に向けられている。レーザ光の断面形状は図
４において連続的に位置を変えていき、モデル内面１ａ
まわりに一周して、モデルの壁２の全断面を塗り潰す。
【０００９】レーザ光源１２からのレーザ光３はプレー
ト７に形成されたスリット１１を通った後、鏡９ｘ，９
ｙで反射され液状樹脂５の表面に照射される。レーザ光
３の断面形状を小径円部３ａと伸長部３ｂとからなる形
状とするには、スリット１１の形状を小径円部３ａと伸
長部３ｂとからなる形状と相似形にしておくことにより
行うことができる。また、レーザ光３の断面のうち小円
形部３ａを光造形物１の精度が要求される面１ａに向け
ながら小円形部３ａ外形を面１ａに沿わせてレーザ光３
の断面を移動させるには、スリットを通ったレーザ光３
を反射させる鏡９ｘ、９ｙの向きをサーボモータ８ｘ、
８ｙにより制御することにより行う。その場合、ＣＡＤ
データをコンピュータ１０に入力して光造形すべき造形
物１の形状を読込み、それより造形物１の各スライス断
面２の形状が演算され、精度の要求される面１ａの２次
元形状がわかり、それに基づいてサーボモータ８で鏡９
ｘ、９ｙの傾きを制御して照射パターンを面１ａに沿っ
て動かす。スリット１１の形状、サイズはプレート７を
取り替えることにより変えることができるが、スリット
１１自体を形状可変構造にしておいて変えてもよい。
ト７に形成されたスリット１１を通った後、鏡９ｘ，９
ｙで反射され液状樹脂５の表面に照射される。レーザ光
３の断面形状を小径円部３ａと伸長部３ｂとからなる形
状とするには、スリット１１の形状を小径円部３ａと伸
長部３ｂとからなる形状と相似形にしておくことにより
行うことができる。また、レーザ光３の断面のうち小円
形部３ａを光造形物１の精度が要求される面１ａに向け
ながら小円形部３ａ外形を面１ａに沿わせてレーザ光３
の断面を移動させるには、スリットを通ったレーザ光３
を反射させる鏡９ｘ、９ｙの向きをサーボモータ８ｘ、
８ｙにより制御することにより行う。その場合、ＣＡＤ
データをコンピュータ１０に入力して光造形すべき造形
物１の形状を読込み、それより造形物１の各スライス断
面２の形状が演算され、精度の要求される面１ａの２次
元形状がわかり、それに基づいてサーボモータ８で鏡９
ｘ、９ｙの傾きを制御して照射パターンを面１ａに沿っ
て動かす。スリット１１の形状、サイズはプレート７を
取り替えることにより変えることができるが、スリット
１１自体を形状可変構造にしておいて変えてもよい。
【００１０】図４の例では、スリットにより決定される
レーザ光断面形状の長軸の長さが、光造形すべき造形物
１のスライス断面の壁２の厚さと等しくしてある。こう
することにより、レーザ光の照射パターン（液状樹脂表
面で照射されている部分の範囲）を光造形物１の精度を
要求される面１ａに沿って一周させるだけで、壁２の全
断面を照射パターンで塗り潰し光硬化させることができ
る。したがって、図５の従来例に比べて、レーザ光の照
射パターンの走査距離、走査繰り返し回数は大幅に低減
され、造形時間は大幅に縮小される。また、レーザ光の
照射パターンの走査距離の低減に応じて、レーザ光の照
射パターンの走査軌跡のデータ作成時間も大幅に低減さ
れる。なお、上記では光造形物１として水モデルを例に
とったが、光造形物１は水モデルに限られるものではな
く、一般の光造形物に本発明は適用できる。
レーザ光断面形状の長軸の長さが、光造形すべき造形物
１のスライス断面の壁２の厚さと等しくしてある。こう
することにより、レーザ光の照射パターン（液状樹脂表
面で照射されている部分の範囲）を光造形物１の精度を
要求される面１ａに沿って一周させるだけで、壁２の全
断面を照射パターンで塗り潰し光硬化させることができ
る。したがって、図５の従来例に比べて、レーザ光の照
射パターンの走査距離、走査繰り返し回数は大幅に低減
され、造形時間は大幅に縮小される。また、レーザ光の
照射パターンの走査距離の低減に応じて、レーザ光の照
射パターンの走査軌跡のデータ作成時間も大幅に低減さ
れる。なお、上記では光造形物１として水モデルを例に
とったが、光造形物１は水モデルに限られるものではな
く、一般の光造形物に本発明は適用できる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ光の光軸と直角
の断面形状を小円形部と伸長部とから構成したので、走
査したときのレーザ光による塗り潰し範囲が大きくと
れ、走査距離、走査回数を低減でき、光造形に要する時
間を大幅に短縮できる。また、レーザ光の光軸と直角の
断面形状のうち小円形部を光造形すべき造形物の精度が
要求される面に向けたので、小円形部で精度が要求され
る面を高精度で造形できる。
の断面形状を小円形部と伸長部とから構成したので、走
査したときのレーザ光による塗り潰し範囲が大きくと
れ、走査距離、走査回数を低減でき、光造形に要する時
間を大幅に短縮できる。また、レーザ光の光軸と直角の
断面形状のうち小円形部を光造形すべき造形物の精度が
要求される面に向けたので、小円形部で精度が要求され
る面を高精度で造形できる。
【図１】本発明実施例の方法で造形する造形物の一例の
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の造形物の断面図である。
【図３】本発明実施例の方法で用いるレーザ光の光軸と
直角の断面図である。
直角の断面図である。
【図４】図３の断面をもつレーザ光で図２の造形物の壁
断面を塗り潰す場合のレーザ光照射パターンの走査軌跡
図である。
断面を塗り潰す場合のレーザ光照射パターンの走査軌跡
図である。
【図５】図２の造形物の壁断面を従来の断面をもつレー
ザ光を従来の走査方法で塗り潰す場合のレーザ光照射パ
ターンの走査軌跡図である。
ザ光を従来の走査方法で塗り潰す場合のレーザ光照射パ
ターンの走査軌跡図である。
１ 光造形物 １ａ 精度の要求される面１ａ ２ 壁 ３ レーザ光 ３ａ 小円形部 ３ｂ 伸長部 １１ スリット
Claims (1)
- 【請求項１】 液状の光硬化性樹脂にレーザ光を照射し
樹脂を硬化し積層することを繰り返して立体の光造形物
を造形する光造形方法において、前記レーザ光の光軸と
直角の断面形状を、小円形部と該小円形部につらなり該
小円形部から離れる方向に伸長する伸長部とを有する形
状とし、前記小円形部を造形すべき光造形物のうち形状
寸法精度を出すことを要求される面に向けるとともに沿
わせてレーザ光を走査させることを特徴とする光造形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7216121A JPH0957858A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 光造形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7216121A JPH0957858A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 光造形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0957858A true JPH0957858A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=16683588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7216121A Pending JPH0957858A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 光造形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0957858A (ja) |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP7216121A patent/JPH0957858A/ja active Pending
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