JPH10156951A - 光造形方法 - Google Patents
光造形方法Info
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- JPH10156951A JPH10156951A JP8336302A JP33630296A JPH10156951A JP H10156951 A JPH10156951 A JP H10156951A JP 8336302 A JP8336302 A JP 8336302A JP 33630296 A JP33630296 A JP 33630296A JP H10156951 A JPH10156951 A JP H10156951A
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- 238000000465 moulding Methods 0.000 title description 3
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- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短時間で３次元モデルの形成ができる光造形
方法を提供する。 【構成】 液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走査し
ながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を順次
積層して３次元モデルを形成する光造形方法において、
一つの層を光照射する際、任意の複数回に一度光硬化部
分が重ならないように光走査の間隔を一定以上大きくし
て光走査するようにし、３次元モデル形成のために必要
な光走査の回数を削減する。また光走査の任意の複数回
に一度、硬化深さや硬化幅が他の走査により生じるもの
より大きくなるような光照射を行うことにより、光走査
の走査速度を増加させ、短時間で３次元モデルを形成す
る。
方法を提供する。 【構成】 液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走査し
ながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を順次
積層して３次元モデルを形成する光造形方法において、
一つの層を光照射する際、任意の複数回に一度光硬化部
分が重ならないように光走査の間隔を一定以上大きくし
て光走査するようにし、３次元モデル形成のために必要
な光走査の回数を削減する。また光走査の任意の複数回
に一度、硬化深さや硬化幅が他の走査により生じるもの
より大きくなるような光照射を行うことにより、光走査
の走査速度を増加させ、短時間で３次元モデルを形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液状の光硬化性樹脂に光
を照射して一つの断面層を硬化させ、順次積層して３次
元モデルを形成する光造形方法に関するものである。
を照射して一つの断面層を硬化させ、順次積層して３次
元モデルを形成する光造形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】３次元モデルを造形するために、光造形
方法が用いられる。図４にこの光造形方法で通常用いる
装置の概略図を示す。図４に示すようにタンク１０内に
は液状の光硬化性樹脂１１が満たされており、上下方向
に昇降可能なテーブル１２が光硬化性樹脂液内部まで下
降できるようになっている。光硬化性樹脂液上部には光
源１３があって光照射のオン・オフ、前後左右の光走査
がコンピュータで制御できるようになっている。したが
って３次元モデルの任意の断面形状が与えられると、そ
の断面で物体が存在する部分が硬化するように光を照射
してその断面形状を形成することが可能である。この装
置で３次元モデルを造形するには、まずテーブル１２を
液面のごく近くまで上昇させ、テーブル１２上に形成さ
れた光硬化性樹脂の薄い層に光を照射して、３次元モデ
ルの最底断面に相当する断面硬化層を形成し、その後テ
ーブル１２を１層分だけ下降させ、その上に未硬化の液
状樹脂を導入し、その導入した液状樹脂の層に光を照射
して、最底断面のすぐ上の断面硬化層を形成し、最底断
面層に積層する。以後このテーブルを下降させて液状樹
脂層を形成する工程と、光照射によって硬化層を形成
し、すぐ下の硬化層に積層する工程を順次繰り返すこと
により、３次元モデルが造形される。
方法が用いられる。図４にこの光造形方法で通常用いる
装置の概略図を示す。図４に示すようにタンク１０内に
は液状の光硬化性樹脂１１が満たされており、上下方向
に昇降可能なテーブル１２が光硬化性樹脂液内部まで下
降できるようになっている。光硬化性樹脂液上部には光
源１３があって光照射のオン・オフ、前後左右の光走査
がコンピュータで制御できるようになっている。したが
って３次元モデルの任意の断面形状が与えられると、そ
の断面で物体が存在する部分が硬化するように光を照射
してその断面形状を形成することが可能である。この装
置で３次元モデルを造形するには、まずテーブル１２を
液面のごく近くまで上昇させ、テーブル１２上に形成さ
れた光硬化性樹脂の薄い層に光を照射して、３次元モデ
ルの最底断面に相当する断面硬化層を形成し、その後テ
ーブル１２を１層分だけ下降させ、その上に未硬化の液
状樹脂を導入し、その導入した液状樹脂の層に光を照射
して、最底断面のすぐ上の断面硬化層を形成し、最底断
面層に積層する。以後このテーブルを下降させて液状樹
脂層を形成する工程と、光照射によって硬化層を形成
し、すぐ下の硬化層に積層する工程を順次繰り返すこと
により、３次元モデルが造形される。
【０００３】このような光造形方法を行う場合の光の走
査方向と、その光走査の際に形成される光硬化部分を模
式的に示したものが図５である。図５（ａ）は図４に示
す装置を真上から見た場合の光走査方向（光のスキャン
方向）を示しており、図５（ｂ）はその光走査によって
形成される光硬化層の断面図（Ｘ方向に平行な垂直断面
図であるＡ−Ａ断面の断面図）であり、最底の硬化層１
から硬化層５までの各断面層の光硬化部分が示されてい
る。光硬化部分は、後述するように図５（ｂ）の斜線部
で示すような断面形状をしており、奇数番目の硬化層
１、３、５では、光の走査方向が紙面と直交しているた
め図に示すように、その断面形状が多数現れるが、偶数
番目の硬化層２、４では光走査の方向が紙面に平行であ
るため、光硬化部分は存在するが、図面上現れない。
査方向と、その光走査の際に形成される光硬化部分を模
式的に示したものが図５である。図５（ａ）は図４に示
す装置を真上から見た場合の光走査方向（光のスキャン
方向）を示しており、図５（ｂ）はその光走査によって
形成される光硬化層の断面図（Ｘ方向に平行な垂直断面
図であるＡ−Ａ断面の断面図）であり、最底の硬化層１
から硬化層５までの各断面層の光硬化部分が示されてい
る。光硬化部分は、後述するように図５（ｂ）の斜線部
で示すような断面形状をしており、奇数番目の硬化層
１、３、５では、光の走査方向が紙面と直交しているた
め図に示すように、その断面形状が多数現れるが、偶数
番目の硬化層２、４では光走査の方向が紙面に平行であ
るため、光硬化部分は存在するが、図面上現れない。
【０００４】図５（ａ）に示すように光走査方向（スキ
ャン方向）は、隣り合う各層毎に互いに直行するように
なっている。すなわち最底の硬化層１、硬化層３及び硬
化層５のスキャン方向はＹ方向、硬化層２及び硬化層４
のスキャン方向はＸ方向である。図５（ｂ）は、硬化層
の断面図であり、硬化層１、３、５にはＹ方向の１回の
光走査毎に形成される光硬化部分が示されている。すな
わち図５（ａ）の光走査（１）により図５（ｂ）のの
部分が硬化し、光走査（２）によりの部分が硬化する
のである。この光硬化部分、の断面は硬化深さｄ、
硬化幅ｂで図５（ｂ）に示すような形状をしており、こ
の硬化深さｄはすぐ下の層と接着して積層するため硬化
層の厚さｔよりも大きする必要がある。また光走査の間
隔ｈは、隣り合う光硬化層と接着できるように硬化幅ｂ
より小さくなっている。
ャン方向）は、隣り合う各層毎に互いに直行するように
なっている。すなわち最底の硬化層１、硬化層３及び硬
化層５のスキャン方向はＹ方向、硬化層２及び硬化層４
のスキャン方向はＸ方向である。図５（ｂ）は、硬化層
の断面図であり、硬化層１、３、５にはＹ方向の１回の
光走査毎に形成される光硬化部分が示されている。すな
わち図５（ａ）の光走査（１）により図５（ｂ）のの
部分が硬化し、光走査（２）によりの部分が硬化する
のである。この光硬化部分、の断面は硬化深さｄ、
硬化幅ｂで図５（ｂ）に示すような形状をしており、こ
の硬化深さｄはすぐ下の層と接着して積層するため硬化
層の厚さｔよりも大きする必要がある。また光走査の間
隔ｈは、隣り合う光硬化層と接着できるように硬化幅ｂ
より小さくなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の光造
形方法では、硬化層を隣り合うすぐ下の層と接着させる
ために光硬化部分の硬化深さを大きくする必要があっ
た。硬化深さを大きくするには、光の照射強度を強くす
るか、光の走査速度を遅くして光硬化性樹脂に与える光
エネルギーを大きくする必要があるが、３次元モデル完
成までの作業時間が長くかかるという不都合があった。
そこで本発明は、短時間で３次元モデルの形成ができる
光造形方法を提供することを目的とする。
形方法では、硬化層を隣り合うすぐ下の層と接着させる
ために光硬化部分の硬化深さを大きくする必要があっ
た。硬化深さを大きくするには、光の照射強度を強くす
るか、光の走査速度を遅くして光硬化性樹脂に与える光
エネルギーを大きくする必要があるが、３次元モデル完
成までの作業時間が長くかかるという不都合があった。
そこで本発明は、短時間で３次元モデルの形成ができる
光造形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような光造形方法を採用した。まず請
求項１の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を
走査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層
を順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であ
って、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各
層毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、
一端から他端までの１つの光走査と次の光走査の間隔
が、光走査により生ずる光硬化部分が重なるように定め
られており、この間隔が光走査の任意の複数回に一度、
光硬化部分が重ならないように大きく設定されているこ
とを特徴とするものである。そして請求項２、３の発明
は請求項１の発明の光走査の方法を限定してものであ
る。すなわち請求項２の発明は請求項１の発明のうち、
一つの層を光照射する際、一端から他端への光走査の工
程と、前記他端から、その光走査の方向と直交する横方
向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動する工程と、前記
位置から前記光走査と逆方向へ光走査して前記一端から
横方向に前記所定の距離だけ離れた位置への光走査の工
程と、その光走査方向と直交する横方向へ移動する工程
の一連の工程が順次なされるものであり、請求項３の発
明は請求項１の発明のうち、一つの層を光照射する際の
光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、前記他
端から、前記一端より光走査方向に直交する横方向へ所
定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工程から
なる一連の工程が順次なされるものである。次に請求項
４の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走査
しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を順
次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であっ
て、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各層
毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、一
端から他の一端までの一回の光走査の任意の複数回に一
度、光の照射強度と光の走査速度の一方あるいは双方を
変化させて一回の光走査の際の照射エネルギーを強くし
たことを特徴とするものである。次に請求項５、６の発
明は請求項４の発明の光走査の方法を限定したものであ
る。すなわち請求項５の発明は、請求項４の発明のう
ち、一つの層を光照射する際、一端から他端への光走査
の工程と、前記他端から、その光走査の方向と直交する
横方向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動する工程と、
前記位置から前記光走査と逆方向へ光走査して前記一端
から横方向に前記所定の距離だけ離れた位置への光走査
の工程と、その光走査方向と直交する横方向へ移動する
工程の一連の工程が順次なされるものであり、請求項６
の発明は、請求項４の発明のうち、一つの層を光照射す
る際の光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、
前記他端から、前記一端より光走査方向に直交する横方
向へ所定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工
程からなる一連の工程が順次なされるものである。そし
て請求項７の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに
光を走査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬
化層を順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法
であって、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合
う各層毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する
際の光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、前
記他端から、前記一端より光走査方向に直交する横方向
へ所定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工程
からなる一連の工程が順次なされるものである。
に、本発明は次のような光造形方法を採用した。まず請
求項１の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を
走査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層
を順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であ
って、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各
層毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、
一端から他端までの１つの光走査と次の光走査の間隔
が、光走査により生ずる光硬化部分が重なるように定め
られており、この間隔が光走査の任意の複数回に一度、
光硬化部分が重ならないように大きく設定されているこ
とを特徴とするものである。そして請求項２、３の発明
は請求項１の発明の光走査の方法を限定してものであ
る。すなわち請求項２の発明は請求項１の発明のうち、
一つの層を光照射する際、一端から他端への光走査の工
程と、前記他端から、その光走査の方向と直交する横方
向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動する工程と、前記
位置から前記光走査と逆方向へ光走査して前記一端から
横方向に前記所定の距離だけ離れた位置への光走査の工
程と、その光走査方向と直交する横方向へ移動する工程
の一連の工程が順次なされるものであり、請求項３の発
明は請求項１の発明のうち、一つの層を光照射する際の
光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、前記他
端から、前記一端より光走査方向に直交する横方向へ所
定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工程から
なる一連の工程が順次なされるものである。次に請求項
４の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走査
しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を順
次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であっ
て、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各層
毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、一
端から他の一端までの一回の光走査の任意の複数回に一
度、光の照射強度と光の走査速度の一方あるいは双方を
変化させて一回の光走査の際の照射エネルギーを強くし
たことを特徴とするものである。次に請求項５、６の発
明は請求項４の発明の光走査の方法を限定したものであ
る。すなわち請求項５の発明は、請求項４の発明のう
ち、一つの層を光照射する際、一端から他端への光走査
の工程と、前記他端から、その光走査の方向と直交する
横方向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動する工程と、
前記位置から前記光走査と逆方向へ光走査して前記一端
から横方向に前記所定の距離だけ離れた位置への光走査
の工程と、その光走査方向と直交する横方向へ移動する
工程の一連の工程が順次なされるものであり、請求項６
の発明は、請求項４の発明のうち、一つの層を光照射す
る際の光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、
前記他端から、前記一端より光走査方向に直交する横方
向へ所定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工
程からなる一連の工程が順次なされるものである。そし
て請求項７の発明は、液状の光硬化性樹脂の一層ごとに
光を走査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬
化層を順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法
であって、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合
う各層毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する
際の光走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、前
記他端から、前記一端より光走査方向に直交する横方向
へ所定の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工程
からなる一連の工程が順次なされるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】硬化幅や深さは光硬化性樹脂に与
えられる光エネルギーによって定まり、光照射強度と光
の走査速度のどちらを変えても変化する。以下の説明で
は、簡単のために、光の照射強度を一定として説明す
る。しかし本発明の実施形態はこれに限定されず、光の
走査速度を変えずに、光の照射強度を変えたり、あるい
は光の走査速度と光の照射強度の両方を変えて、光エネ
ルギーを変化させてもよい。
えられる光エネルギーによって定まり、光照射強度と光
の走査速度のどちらを変えても変化する。以下の説明で
は、簡単のために、光の照射強度を一定として説明す
る。しかし本発明の実施形態はこれに限定されず、光の
走査速度を変えずに、光の照射強度を変えたり、あるい
は光の走査速度と光の照射強度の両方を変えて、光エネ
ルギーを変化させてもよい。
【０００８】
【実施例１】 （スキップスキャン）光走査を間欠的にスキップするス
キップスキャンのスキャン方法とそのときに形成される
各スキャン毎の光硬化部分を図１に示す。図１（ａ）
は、光走査方向（スキャン方向）を示し、図１（ｂ）、
（ｃ）は光走査によって形成される硬化層の断面図を示
している。図１（ａ）に実線の矢印で示しているのが図
１（ｂ）、（ｃ）の硬化層Ｎ1 及び図１（ｂ）の硬化層
Ｎ3 の光走査方向であり、破線の矢印で示しているの
が、硬化層Ｎ2 の光走査方向である。図１（ｂ）、
（ｃ）に示す硬化層Ｎ1 、Ｎ3 では、光の走査方向が、
紙面と直交しているため図に示すように光硬化部分が現
れるが、硬化層Ｎ2 では光走査の方向が紙面に平行であ
るため、光硬化部分は存在するが、図面上現れない。
キップスキャンのスキャン方法とそのときに形成される
各スキャン毎の光硬化部分を図１に示す。図１（ａ）
は、光走査方向（スキャン方向）を示し、図１（ｂ）、
（ｃ）は光走査によって形成される硬化層の断面図を示
している。図１（ａ）に実線の矢印で示しているのが図
１（ｂ）、（ｃ）の硬化層Ｎ1 及び図１（ｂ）の硬化層
Ｎ3 の光走査方向であり、破線の矢印で示しているの
が、硬化層Ｎ2 の光走査方向である。図１（ｂ）、
（ｃ）に示す硬化層Ｎ1 、Ｎ3 では、光の走査方向が、
紙面と直交しているため図に示すように光硬化部分が現
れるが、硬化層Ｎ2 では光走査の方向が紙面に平行であ
るため、光硬化部分は存在するが、図面上現れない。
【０００９】図１に示すように硬化層Ｎ1 、Ｎ3 は光を
Ｙ方向に走査することにより、形成される。このＹ方向
の光走査をより詳細に説明したものが、図２である。す
なわちこの光走査には図２（ａ）、（ｂ）の２通りのも
のがある。一つは従来から行われているもので、図２
（ａ）に示すように一端から他端までスキャンした後、
光を照射せずに横方向に一定距離ｈだけ移動して、逆向
きにスキャンする往復動タイプのものである。他の一つ
は、本発明で新たに考え出されたもので、図２（ｂ）に
示すように一端から他端までスキャンし、その後斜め後
方に向かって光走査をして出発点Ｐからｈだけ横の位置
に戻り、再び同様のスキャンをする方法である。この光
走査の方法は、光走査がＮ字の形でなされるのでＮスキ
ャンとよばれるものであるが、図２（ａ）に示す往復動
タイプの光走査方法に比べ、光源を移動する距離が少な
いので、光造形が短時間で行える利点がある。さらにこ
のＮスキャンはスキップスキャンや後で述べるウェッジ
スキャンにも適用している。図２は縦方向（Ｙ方向）に
スキャンする場合についての図であるが、横方向（Ｘ方
向）にスキャンする場合も、同様に往復動タイプのもの
とＮスキャンの場合がある。
Ｙ方向に走査することにより、形成される。このＹ方向
の光走査をより詳細に説明したものが、図２である。す
なわちこの光走査には図２（ａ）、（ｂ）の２通りのも
のがある。一つは従来から行われているもので、図２
（ａ）に示すように一端から他端までスキャンした後、
光を照射せずに横方向に一定距離ｈだけ移動して、逆向
きにスキャンする往復動タイプのものである。他の一つ
は、本発明で新たに考え出されたもので、図２（ｂ）に
示すように一端から他端までスキャンし、その後斜め後
方に向かって光走査をして出発点Ｐからｈだけ横の位置
に戻り、再び同様のスキャンをする方法である。この光
走査の方法は、光走査がＮ字の形でなされるのでＮスキ
ャンとよばれるものであるが、図２（ａ）に示す往復動
タイプの光走査方法に比べ、光源を移動する距離が少な
いので、光造形が短時間で行える利点がある。さらにこ
のＮスキャンはスキップスキャンや後で述べるウェッジ
スキャンにも適用している。図２は縦方向（Ｙ方向）に
スキャンする場合についての図であるが、横方向（Ｘ方
向）にスキャンする場合も、同様に往復動タイプのもの
とＮスキャンの場合がある。
【００１０】図１（ａ）の（１）〜（５）までの光走査
を行うと図１（ｂ）、（ｃ）の〜の光硬化部分が形
成される。この（１）〜（５）の光走査は従来のものと
同じで、一つの光走査が終わると、光硬化幅ｂよりも小
さい一定間隔ｈだけ横方向にシフトして次の光走査がな
されており、図１（ｂ）、（ｃ）に示されているように
光走査によって形成される光硬化部分は、隣の光硬化部
分と重なり合っている。このように光走査（１）〜
（５）までを一定間隔ｈだけシフトしておこなった後、
Ｓだけ横方向に大きくシフト（スキップ）して再び一連
の光走査（１）〜（５）を行う。このスキップ幅Ｓは、
光硬化部分の硬化層幅ｂより大きく、Ｓだけスキップす
ることにより、第１図（ｂ）、（ｃ）に示されているよ
うに、光硬化しない部分が形成される。前の光走査から
間隔ｈでスキャンする光走査は複数回繰り返され、その
後Ｓだけスキップする。図１はスキップするまで繰り返
される回数が同一である場合の図であるが、必ずしも同
一である必要はなく、任意に変化するようにしてもよ
い。またスキップする距離Ｓも、一定である必要はな
く、適宜変更してもよい。
を行うと図１（ｂ）、（ｃ）の〜の光硬化部分が形
成される。この（１）〜（５）の光走査は従来のものと
同じで、一つの光走査が終わると、光硬化幅ｂよりも小
さい一定間隔ｈだけ横方向にシフトして次の光走査がな
されており、図１（ｂ）、（ｃ）に示されているように
光走査によって形成される光硬化部分は、隣の光硬化部
分と重なり合っている。このように光走査（１）〜
（５）までを一定間隔ｈだけシフトしておこなった後、
Ｓだけ横方向に大きくシフト（スキップ）して再び一連
の光走査（１）〜（５）を行う。このスキップ幅Ｓは、
光硬化部分の硬化層幅ｂより大きく、Ｓだけスキップす
ることにより、第１図（ｂ）、（ｃ）に示されているよ
うに、光硬化しない部分が形成される。前の光走査から
間隔ｈでスキャンする光走査は複数回繰り返され、その
後Ｓだけスキップする。図１はスキップするまで繰り返
される回数が同一である場合の図であるが、必ずしも同
一である必要はなく、任意に変化するようにしてもよ
い。またスキップする距離Ｓも、一定である必要はな
く、適宜変更してもよい。
【００１１】このように一つの層の光走査が終わると、
次の層の光走査の方向は、これまでの走査方向と直行す
るようにする。次の層の光走査方法は、光の走査方向が
異なる以外は、上述したすぐ前の層の光走査方法と同じ
であり、一連の隣り合う光硬化部分が重なった部分と、
光走査がなされない未硬化の部分が交互に連なるように
なる。このように光走査の方向は一層毎に互いに直交す
るように変化する。三層積層した場合の断面図を図１
（ｂ）、（ｃ）に示すが、図１（ｂ）に示すようにスキ
ップする箇所が、光走査の方向が同じである硬化層Ｎ1
とＮ3 とで同じ箇所にきてもよいし、図１（ｃ）に示す
ように異なる箇所にきてもよい。このようにスキップス
キャンで光硬化層を積層していくとスキップした箇所
は、光の照射がないためその層の光照射後すぐには硬化
しないが、適切な樹脂を選べば、その周囲に光硬化する
部分があるので未硬化部分は徐々に硬化し、一定時間経
過後には、充分な強度をもつ製品が得られる。このスキ
ップスキャンによる光造形方法は従来の光造形方法に比
べ、光走査の回数が減少するので作業時間を４０〜５０
％程度少なくできる。またスキップスキャンによる光走
査方法は、すぐに光硬化しない部分を、何処にどの程度
作るかを選択する自由度が大きいので、使用する樹脂の
硬化特性に応じて最も適切な光照射を行うことが可能で
あり、精度のよい３次元モデルが得られる。
次の層の光走査の方向は、これまでの走査方向と直行す
るようにする。次の層の光走査方法は、光の走査方向が
異なる以外は、上述したすぐ前の層の光走査方法と同じ
であり、一連の隣り合う光硬化部分が重なった部分と、
光走査がなされない未硬化の部分が交互に連なるように
なる。このように光走査の方向は一層毎に互いに直交す
るように変化する。三層積層した場合の断面図を図１
（ｂ）、（ｃ）に示すが、図１（ｂ）に示すようにスキ
ップする箇所が、光走査の方向が同じである硬化層Ｎ1
とＮ3 とで同じ箇所にきてもよいし、図１（ｃ）に示す
ように異なる箇所にきてもよい。このようにスキップス
キャンで光硬化層を積層していくとスキップした箇所
は、光の照射がないためその層の光照射後すぐには硬化
しないが、適切な樹脂を選べば、その周囲に光硬化する
部分があるので未硬化部分は徐々に硬化し、一定時間経
過後には、充分な強度をもつ製品が得られる。このスキ
ップスキャンによる光造形方法は従来の光造形方法に比
べ、光走査の回数が減少するので作業時間を４０〜５０
％程度少なくできる。またスキップスキャンによる光走
査方法は、すぐに光硬化しない部分を、何処にどの程度
作るかを選択する自由度が大きいので、使用する樹脂の
硬化特性に応じて最も適切な光照射を行うことが可能で
あり、精度のよい３次元モデルが得られる。
【００１２】
【実施例２】 （ウェッジスキャン）次に光走査はスキップしないが、
走査速度を変化させて任意の複数回に一度硬化深さや硬
化幅が大きい光硬化部分（この光硬化部分を「ウェッ
ジ」という）を形成するウェッジスキャンについて説明
する。図３に示すようにスキャン方向は従来同様、各層
毎に互いに直交し、間隔は一定である。ウェッジ以外の
部分の光走査は従来のものより走査速度を速くして行わ
れ、形成される光硬化部分は、硬化深さｄが従来のもの
より浅く、これがほぼ一つの硬化層の厚さｔに等しくな
っている。一方ウェッジを形成する際の光走査の走査速
度は従来のものより遅くなっている。その結果図３に示
すように、ウェッジを形成する走査以外の光走査で形成
される光硬化部分の硬化深さｄが、ほぼ一つの光硬化層
の厚さに等しく、すぐ下の層との接着はウェッジによっ
てなされるのである。なお図３ではウェッジの硬化深さ
は光硬化層の厚さｔの２倍を越えているが、ウェッジの
硬化深さが必ずしもｔの２倍以上である必要はなく、２
倍以下でもよい。スキップスキャンの際に説明した往復
動タイプの光スキャンとＮスキャンがウェッジスキャン
にも用いられる。
走査速度を変化させて任意の複数回に一度硬化深さや硬
化幅が大きい光硬化部分（この光硬化部分を「ウェッ
ジ」という）を形成するウェッジスキャンについて説明
する。図３に示すようにスキャン方向は従来同様、各層
毎に互いに直交し、間隔は一定である。ウェッジ以外の
部分の光走査は従来のものより走査速度を速くして行わ
れ、形成される光硬化部分は、硬化深さｄが従来のもの
より浅く、これがほぼ一つの硬化層の厚さｔに等しくな
っている。一方ウェッジを形成する際の光走査の走査速
度は従来のものより遅くなっている。その結果図３に示
すように、ウェッジを形成する走査以外の光走査で形成
される光硬化部分の硬化深さｄが、ほぼ一つの光硬化層
の厚さに等しく、すぐ下の層との接着はウェッジによっ
てなされるのである。なお図３ではウェッジの硬化深さ
は光硬化層の厚さｔの２倍を越えているが、ウェッジの
硬化深さが必ずしもｔの２倍以上である必要はなく、２
倍以下でもよい。スキップスキャンの際に説明した往復
動タイプの光スキャンとＮスキャンがウェッジスキャン
にも用いられる。
【００１３】このようにウェッジスキャンでは、従来の
ものより、一つの硬化層の厚さが薄くなっているので、
ウェッジを形成する以外の光走査の走査速度を速くする
ことができる。その結果ウェッジを形成する際の光の走
査速度が低下することを考慮してもなお３次元モデルの
形成に必要な作業時間が短縮される。また極端にウェッ
ジの数を減らさない限り、光硬化層の十分な積層がなさ
れることにより、十分な強度の製品が得られる。
ものより、一つの硬化層の厚さが薄くなっているので、
ウェッジを形成する以外の光走査の走査速度を速くする
ことができる。その結果ウェッジを形成する際の光の走
査速度が低下することを考慮してもなお３次元モデルの
形成に必要な作業時間が短縮される。また極端にウェッ
ジの数を減らさない限り、光硬化層の十分な積層がなさ
れることにより、十分な強度の製品が得られる。
【００１４】
【実施例３】従来なされていた光走査の間隔や光照射強
度が均一な光走査の場合に、図２（ｂ）に示すＮスキャ
ンの方法を適用したものが、実施例３である。この実施
例３の光造形方法は、一端から他端までの光走査とその
他端から斜めに戻る光走査を繰り返すので、従来の往復
動タイプのものに比べ、光源の移動距離が短縮され、光
造形を短時間で行うことができる。
度が均一な光走査の場合に、図２（ｂ）に示すＮスキャ
ンの方法を適用したものが、実施例３である。この実施
例３の光造形方法は、一端から他端までの光走査とその
他端から斜めに戻る光走査を繰り返すので、従来の往復
動タイプのものに比べ、光源の移動距離が短縮され、光
造形を短時間で行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明に係る光造形方法によれば、従来
より少ない光走査により３次元モデルを形成できるた
め、製品完成の作業時間が大幅に短縮される。また使用
する樹脂に応じて適切な光照射を選択できるので充分に
精度のよい製品が得られる。
より少ない光走査により３次元モデルを形成できるた
め、製品完成の作業時間が大幅に短縮される。また使用
する樹脂に応じて適切な光照射を選択できるので充分に
精度のよい製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スキップスキャンの場合のスキャンのさせ方
と、そのときに形成される各スキャン毎の光硬化部分を
示す図である。
と、そのときに形成される各スキャン毎の光硬化部分を
示す図である。
【図２】往復動タイプのスキャンのさせ方と、Ｎスキャ
ンの光走査の方法を示す図である。
ンの光走査の方法を示す図である。
【図３】ウェッジスキャンの場合のスキャンのさせ方
と、そのときに形成される各スキャン毎の光硬化部分を
示す図である。
と、そのときに形成される各スキャン毎の光硬化部分を
示す図である。
【図４】光造形装置の概略図である。
【図５】従来のスキャンのさせ方と、そのときに形成さ
れる各スキャン毎の断面硬化部分を示す図である。
れる各スキャン毎の断面硬化部分を示す図である。
１０ タンク １１ 液状光硬化性樹脂 １２ テーブル １３ 光源 １４ ３次元物体
Claims (7)
- 【請求項１】 液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走
査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を
順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であっ
て、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各層
毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、一
端から他端までの１つの光走査と次の光走査の間隔が、
光走査により生ずる光硬化部分が重なるように定められ
ており、この間隔が光走査の任意の複数回に一度、光硬
化部分が重ならないように大きく設定されていることを
特徴とする光造形方法。 - 【請求項２】 一つの層を光照射する際、一端から他端
への光走査の工程と、前記他端から、その光走査の方向
と直交する横方向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動す
る工程と、前記位置から前記光走査と逆方向へ光走査し
て前記一端から横方向に前記所定の距離だけ離れた位置
への光走査の工程と、その光走査方向と直交する横方向
へ移動する工程の一連の工程が順次なされることを特徴
とする請求項１記載の光造形方法。 - 【請求項３】 一つの層を光照射する際の光走査が、一
端から他端へ光を走査する工程と、前記他端から、前記
一端より光走査方向に直交する横方向へ所定の距離だけ
離れた位置へ斜めに光を走査する工程からなる一連の工
程が順次なされることを特徴とする請求項１記載の光造
形方法。 - 【請求項４】 液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走
査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を
順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であっ
て、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各層
毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際、一
端から他の一端までの一回の光走査の任意の複数回に一
度、光の照射強度と光の走査速度の一方あるいは双方を
変化させて一回の光走査の際の照射エネルギーを強くし
たことを特徴とする光造形方法。 - 【請求項５】 一つの層を光照射する際、一端から他端
への光走査の工程と、前記他端から、その光走査の方向
と直交する横方向へ所定の距離だけ離れた位置へ移動す
る工程と、前記位置から前記光走査と逆方向へ光走査し
て前記一端から横方向に前記所定の距離だけ離れた位置
への光走査の工程と、その光走査方向と直交する横方向
へ移動する工程の一連の工程が順次なされることを特徴
とする請求項４記載の光造形方法。 - 【請求項６】 一つの層を光照射する際の光走査が、一
端から他端へ光を走査する工程と、前記他端から、前記
一端より光走査方向に直交する横方向へ所定の距離だけ
離れた位置へ斜めに光を走査する工程からなる一連の工
程が順次なされることを特徴とする請求項４記載の光造
形方法。 - 【請求項７】 液状の光硬化性樹脂の一層ごとに光を走
査しながら照射して光硬化層を形成し、その光硬化層を
順次積層して３次元モデルを形成する光造形方法であっ
て、光硬化層を形成する際の光走査方向が隣り合う各層
毎に互いに直交しており、一つの層を光照射する際の光
走査が、一端から他端へ光を走査する工程と、前記他端
から、前記一端より光走査方向に直交する横方向へ所定
の距離だけ離れた位置へ斜めに光を走査する工程からな
る一連の工程が順次なされることを特徴とする光造形方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33630296A JP3664200B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 光造形方法 |
| KR1019970067054A KR100513646B1 (ko) | 1996-12-03 | 1997-12-03 | 스테레오리소그래피 몰딩 방법 |
| TW086118176A TW492915B (en) | 1996-12-03 | 1997-12-03 | Stereolithographic molding process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33630296A JP3664200B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 光造形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10156951A true JPH10156951A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3664200B2 JP3664200B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=18297711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33630296A Expired - Lifetime JP3664200B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 光造形方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3664200B2 (ja) |
| KR (1) | KR100513646B1 (ja) |
| TW (1) | TW492915B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1419836A1 (de) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | Concept Laser GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere Pulverstereolithografie- oder Sinterverfahren |
| US20220339860A1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-10-27 | University Of Dayton Research Institute | Pulse cure of ultraviolet light curable materials |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101887419B1 (ko) * | 2014-02-28 | 2018-08-13 | 이병극 | 광경화식 3d 성형방법 및 광경화식 3d 성형장치 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671534B2 (ja) * | 1989-12-25 | 1997-10-29 | 松下電工株式会社 | 三次元形状の形成方法 |
| SE466052B (sv) * | 1990-08-21 | 1991-12-09 | Rns Grafotronic Ab | Anordning foer verifiering av ett teckenhjuls vinkellaege i ett mekaniskt raekneverk avsett foer numrering av tryckta dokument |
| JPH058307A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 光学的造形法 |
| JPH0794149B2 (ja) * | 1991-12-04 | 1995-10-11 | シーメット株式会社 | 光硬化造形法における積層平板造形法 |
| JP3173196B2 (ja) * | 1992-11-18 | 2001-06-04 | ソニー株式会社 | 光学的造形方法および光学的造形装置 |
-
1996
- 1996-12-03 JP JP33630296A patent/JP3664200B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-12-03 TW TW086118176A patent/TW492915B/zh active
- 1997-12-03 KR KR1019970067054A patent/KR100513646B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1419836A1 (de) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | Concept Laser GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere Pulverstereolithografie- oder Sinterverfahren |
| EP1419836B2 (de) † | 2002-11-07 | 2011-10-19 | CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers durch Metallpulverschmelzverfahren |
| US20220339860A1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-10-27 | University Of Dayton Research Institute | Pulse cure of ultraviolet light curable materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3664200B2 (ja) | 2005-06-22 |
| TW492915B (en) | 2002-07-01 |
| KR100513646B1 (ko) | 2005-12-09 |
| KR19980063937A (ko) | 1998-10-07 |
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