JPH106403A - 光造形装置 - Google Patents
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- JPH106403A JPH106403A JP8178764A JP17876496A JPH106403A JP H106403 A JPH106403 A JP H106403A JP 8178764 A JP8178764 A JP 8178764A JP 17876496 A JP17876496 A JP 17876496A JP H106403 A JPH106403 A JP H106403A
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- light energy
- ultraviolet lamp
- lamp
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- 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
- B29C64/129—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 characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—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 characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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- 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
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0827—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光硬化性樹脂に光エネルギーを照射して、３
次元造形物を形成する光造形装置として、紫外線ランプ
による波長４００ｎｍ以下の紫外光束を光硬化性樹脂に
照射することが可能な高効率で小型の光照射装置を備え
た光造形装置を提供する。 【解決手段】 光硬化性樹脂に光エネルギーを照射する
ための光照射装置７を、光源としての紫外線ランプ１４
と、前記紫外線ランプ１４の光エネルギーを集光する光
学反射集光器１５と、前記集光された光エネルギーの遮
光および導光を制御するシャッタ装置１７とにより構成
する。
次元造形物を形成する光造形装置として、紫外線ランプ
による波長４００ｎｍ以下の紫外光束を光硬化性樹脂に
照射することが可能な高効率で小型の光照射装置を備え
た光造形装置を提供する。 【解決手段】 光硬化性樹脂に光エネルギーを照射する
ための光照射装置７を、光源としての紫外線ランプ１４
と、前記紫外線ランプ１４の光エネルギーを集光する光
学反射集光器１５と、前記集光された光エネルギーの遮
光および導光を制御するシャッタ装置１７とにより構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性の樹脂に所望
する任意形状に光エネルギーを照射して、得られた層状
の平面硬化物を積層し、３次元造形物を形成する光造形
装置の改良に関するものである。
する任意形状に光エネルギーを照射して、得られた層状
の平面硬化物を積層し、３次元造形物を形成する光造形
装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光硬化性の樹脂に光エネルギ
ーを照射して３次元造形物を形成する光造形法は、各種
のものが知られており、特に、最近では日刊工業新聞社
発行の「光造形法」（１９９０年１０月３０日発行・著
者：丸谷洋二，大川和夫，早野誠治，斉藤直一郎，中井
孝）により広く理解されるようになっている。
ーを照射して３次元造形物を形成する光造形法は、各種
のものが知られており、特に、最近では日刊工業新聞社
発行の「光造形法」（１９９０年１０月３０日発行・著
者：丸谷洋二，大川和夫，早野誠治，斉藤直一郎，中井
孝）により広く理解されるようになっている。
【０００３】従来における光造形法としては、光硬化性
樹脂を貯留した上面開放形樹脂槽内の液面近くに配置し
た造形テーブルを樹脂の自由液面から順次沈下させて硬
化物を積層しながら造形物を成形する自由液面法が一般
的に知られており、また、別の方法としては、底面を光
の透過窓とした浅い皿状の樹脂槽内に樹脂の液面を規制
させて液面にベースプレートを配置し、光を樹脂槽の底
面透過窓よりベースプレート方向へ照射して前記プレー
トと樹脂槽底面との間の樹脂を樹脂硬化物層として硬化
させる規制液面法が、例えば特開平７−１５９４号、特
開平７−１５９５号、特開平８−１０８４８０号、特開
平８−１０８４８１号などにより知られている。
樹脂を貯留した上面開放形樹脂槽内の液面近くに配置し
た造形テーブルを樹脂の自由液面から順次沈下させて硬
化物を積層しながら造形物を成形する自由液面法が一般
的に知られており、また、別の方法としては、底面を光
の透過窓とした浅い皿状の樹脂槽内に樹脂の液面を規制
させて液面にベースプレートを配置し、光を樹脂槽の底
面透過窓よりベースプレート方向へ照射して前記プレー
トと樹脂槽底面との間の樹脂を樹脂硬化物層として硬化
させる規制液面法が、例えば特開平７−１５９４号、特
開平７−１５９５号、特開平８−１０８４８０号、特開
平８−１０８４８１号などにより知られている。
【０００４】また、樹脂に対して光を照射するための光
源としては、主として、紫外線領域の光エネルギーを照
射するＡｒ（アルゴン）レーザー、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウ
ム・カドミウム）レーザーなどの気体レーザー、また
は、可視光領域の光エネルギーを照射する半導体レーザ
ーが用いられている。
源としては、主として、紫外線領域の光エネルギーを照
射するＡｒ（アルゴン）レーザー、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウ
ム・カドミウム）レーザーなどの気体レーザー、また
は、可視光領域の光エネルギーを照射する半導体レーザ
ーが用いられている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、前記の光源の
うち、紫外線領域の光エネルギーを照射する気体レーザ
ーは、光照射に必要なレーザー射出端出力を得るための
手段として、チューブ内に封じた発振気体を励起させる
ものであるが、光造形に使用されるＡｒ（アルゴン）レ
ーザー、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウム・カドミウム）レーザー
は、一般的に効率が０．１％程度であるため、大きな電
源容量を必要とすること、更には、この光源装置に付属
する装置として液冷あるいは空冷の冷却装置などが必要
となり、必然的に装置全体が大型化するという問題点を
有している。
うち、紫外線領域の光エネルギーを照射する気体レーザ
ーは、光照射に必要なレーザー射出端出力を得るための
手段として、チューブ内に封じた発振気体を励起させる
ものであるが、光造形に使用されるＡｒ（アルゴン）レ
ーザー、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウム・カドミウム）レーザー
は、一般的に効率が０．１％程度であるため、大きな電
源容量を必要とすること、更には、この光源装置に付属
する装置として液冷あるいは空冷の冷却装置などが必要
となり、必然的に装置全体が大型化するという問題点を
有している。
【０００６】一方、前記の光源のうち、可視光領域の光
エネルギーを照射する半導体レーザーは、非常に小型
で、かつ安価であり、ガスレーザーの１０％にも満たな
い低い価格で市場に提供できるという利点を有している
が、その反面として、光硬化性樹脂の感度（Ｅλ）は、
Ｅλ＝２．８６×１０４／λで与えられるように、波長
（λ）が大きくなるほど不利となるので、赤色から赤外
波長を発する当該レーザーでの造形効率は、紫外線領域
の光エネルギーを照射する気体レーザーよりも劣るとい
う欠点を有している。
エネルギーを照射する半導体レーザーは、非常に小型
で、かつ安価であり、ガスレーザーの１０％にも満たな
い低い価格で市場に提供できるという利点を有している
が、その反面として、光硬化性樹脂の感度（Ｅλ）は、
Ｅλ＝２．８６×１０４／λで与えられるように、波長
（λ）が大きくなるほど不利となるので、赤色から赤外
波長を発する当該レーザーでの造形効率は、紫外線領域
の光エネルギーを照射する気体レーザーよりも劣るとい
う欠点を有している。
【０００７】このように、従来より光造形法における光
照射技術として、気体レーザー、半導体レーザーを利用
する技術は開示されているが、現時点でのこれらの技術
は、前記のような理由により、実際問題として、いずれ
も未だ光造形法を完成の域に到達させるための有効な手
段となりえていないのが実情である。
照射技術として、気体レーザー、半導体レーザーを利用
する技術は開示されているが、現時点でのこれらの技術
は、前記のような理由により、実際問題として、いずれ
も未だ光造形法を完成の域に到達させるための有効な手
段となりえていないのが実情である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来における光造形法の問題点を解消することを目的と
して開発されたものであり、槽内の光硬化性樹脂に所望
する任意形状に光エネルギーを照射して、得られた層状
の平面硬化物を積層し、３次元形状物を成形する光造形
装置であり、光エネルギーを照射するための光照射装置
が、光源としての紫外線ランプと、前記紫外線ランプか
ら出力される光エネルギーを集光する光学反射集光器
と、前記集光された光エネルギーの遮光および導光を制
御するシャッタ装置とを備えていることを特徴とする。
従来における光造形法の問題点を解消することを目的と
して開発されたものであり、槽内の光硬化性樹脂に所望
する任意形状に光エネルギーを照射して、得られた層状
の平面硬化物を積層し、３次元形状物を成形する光造形
装置であり、光エネルギーを照射するための光照射装置
が、光源としての紫外線ランプと、前記紫外線ランプか
ら出力される光エネルギーを集光する光学反射集光器
と、前記集光された光エネルギーの遮光および導光を制
御するシャッタ装置とを備えていることを特徴とする。
【０００９】光照射装置の紫外線ランプとしては、水銀
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ある
いはハロゲンランプを使用することが好ましく、また、
光エネルギーの照射手段としては、光照射装置から出力
される光エネルギーを光ファイバーにより焦点調整用レ
ンズを有する走査手段としての光照射部へ導光してデー
タ描画を行うものであることが好ましい。
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ある
いはハロゲンランプを使用することが好ましく、また、
光エネルギーの照射手段としては、光照射装置から出力
される光エネルギーを光ファイバーにより焦点調整用レ
ンズを有する走査手段としての光照射部へ導光してデー
タ描画を行うものであることが好ましい。
【００１０】更に、光エネルギーの照射手段としては、
紫外線ランプから出力される光エネルギーを光学反射集
光器および焦点調整用光学レンズにより集光してデータ
描画を行うものが好ましい。なお、光造形装置としては
樹脂造形槽底面の透明プレートと造形プレートもしくは
既設硬化物層との間に成形される規制液面方式であるこ
とを特徴とする。
紫外線ランプから出力される光エネルギーを光学反射集
光器および焦点調整用光学レンズにより集光してデータ
描画を行うものが好ましい。なお、光造形装置としては
樹脂造形槽底面の透明プレートと造形プレートもしくは
既設硬化物層との間に成形される規制液面方式であるこ
とを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明では、光造形装置における光照射装置と
して、紫外線ランプによる光エネルギーを光学反射集光
器により集中的に集められた光源を利用するので、波長
４００ｎｍ以下の紫外光束を光硬化性樹脂に照射するこ
とが可能となり、小型で高効率を維持することのできる
光照射装置の実現を充分可能とする。
して、紫外線ランプによる光エネルギーを光学反射集光
器により集中的に集められた光源を利用するので、波長
４００ｎｍ以下の紫外光束を光硬化性樹脂に照射するこ
とが可能となり、小型で高効率を維持することのできる
光照射装置の実現を充分可能とする。
【００１２】
【実施例】次に、本発明に係る光造形装置の構成を、図
１に示す規制液面法による造形装置により説明すると、
２は光硬化性樹脂３を貯留する樹脂造形槽であり、この
樹脂造形槽２は中央部が隆起した透明プレート４の周囲
に溝状に周設された形状からなっている。
１に示す規制液面法による造形装置により説明すると、
２は光硬化性樹脂３を貯留する樹脂造形槽であり、この
樹脂造形槽２は中央部が隆起した透明プレート４の周囲
に溝状に周設された形状からなっている。
【００１３】樹脂造形槽２内の光硬化性樹脂３は、槽外
に設けたポンプ９に吸引されたのち、該ポンプ９から透
明プレート４の上に供給され、樹脂造形槽２の上に設け
られたスキーマー装置１０の水平移動によって、該透明
プレート４の上に積層造形物の積層スライスピッチに相
当する所定量の薄液層１１を形成したのち、余剰分の樹
脂がスキーマー装置１０によって樹脂造形槽２内へ戻さ
れるような循環を繰り返す。
に設けたポンプ９に吸引されたのち、該ポンプ９から透
明プレート４の上に供給され、樹脂造形槽２の上に設け
られたスキーマー装置１０の水平移動によって、該透明
プレート４の上に積層造形物の積層スライスピッチに相
当する所定量の薄液層１１を形成したのち、余剰分の樹
脂がスキーマー装置１０によって樹脂造形槽２内へ戻さ
れるような循環を繰り返す。
【００１４】前記透明プレート４の上方には、図示外の
エレベータ装置によって上下動する造形ベースプレート
１が設けられており、また、該透明プレート４の下方に
は縦横方向に自由に移動するＸ−Ｙプロッタ５によっ
て、走査手段としての光照射部６より光エネルギーを透
明プレート４の底面を通して該プレート上の光硬化性樹
脂３に照射するためのコンピュータユニット８と接続し
た光照射装置７が設けられている。
エレベータ装置によって上下動する造形ベースプレート
１が設けられており、また、該透明プレート４の下方に
は縦横方向に自由に移動するＸ−Ｙプロッタ５によっ
て、走査手段としての光照射部６より光エネルギーを透
明プレート４の底面を通して該プレート上の光硬化性樹
脂３に照射するためのコンピュータユニット８と接続し
た光照射装置７が設けられている。
【００１５】前記光照射装置７による光硬化性樹脂３へ
の光照射に際しては、図１のように、Ｘ−Ｙプロッタ５
に前記光照射部６を設けて、固定された光照射装置７と
走査手段としての光照射部６とを光ファイバー６ａによ
り接続する構成、あるいはＸ−Ｙプロッタ５へ光照射装
置を直接載荷する構成、その外、ガルバノミラーなどの
光学反射装置により光を照射する構成とする。
の光照射に際しては、図１のように、Ｘ−Ｙプロッタ５
に前記光照射部６を設けて、固定された光照射装置７と
走査手段としての光照射部６とを光ファイバー６ａによ
り接続する構成、あるいはＸ−Ｙプロッタ５へ光照射装
置を直接載荷する構成、その外、ガルバノミラーなどの
光学反射装置により光を照射する構成とする。
【００１６】また、光照射装置７およびＸ−Ｙプロッタ
５は、前記コンピュータユニット８により制御される
が、このコンピュータユニット８は、前記造形ベースプ
レート１やポンプ９、スキーマー装置１０なども制御す
るほか、３次元形状の積層造形用の積層スライス毎の平
面形状を演算し、更にこれに光照射装置７が所望する平
面形状を描画するように、レーザーのスキャンスピード
や走査ピッチなどの属性データの計算も同時に行う。
５は、前記コンピュータユニット８により制御される
が、このコンピュータユニット８は、前記造形ベースプ
レート１やポンプ９、スキーマー装置１０なども制御す
るほか、３次元形状の積層造形用の積層スライス毎の平
面形状を演算し、更にこれに光照射装置７が所望する平
面形状を描画するように、レーザーのスキャンスピード
や走査ピッチなどの属性データの計算も同時に行う。
【００１７】更に、コンピュータユニット８はＣＡＤを
内蔵し、３次元モデルのＣＡＤ入力から積層造形データ
の演算制御を行うもの、あるいは３次元モデルの設計は
他のコンピュータで行うもの、あるいはＣＴスキャナ
ー，ＭＲＩ，３次元形状測定機による３次元立体形状の
認識を行う装置とのデータ授受により、該装置の積層造
形制御を行うものなど、多様な組み合わせが考えられ
る。
内蔵し、３次元モデルのＣＡＤ入力から積層造形データ
の演算制御を行うもの、あるいは３次元モデルの設計は
他のコンピュータで行うもの、あるいはＣＴスキャナ
ー，ＭＲＩ，３次元形状測定機による３次元立体形状の
認識を行う装置とのデータ授受により、該装置の積層造
形制御を行うものなど、多様な組み合わせが考えられ
る。
【００１８】本発明の光造形装置により硬化させる樹脂
としては、光源波長によって紫外線により硬化するも
の、あるいは可視光により硬化するものなどがあり、ま
た樹脂基材においてはアクリル系の樹脂、あるいはエポ
キシ系の樹脂をあげることができるが、光によって硬化
できる特性をもつ樹脂であれば、いずれも好適に使用す
ることができる。
としては、光源波長によって紫外線により硬化するも
の、あるいは可視光により硬化するものなどがあり、ま
た樹脂基材においてはアクリル系の樹脂、あるいはエポ
キシ系の樹脂をあげることができるが、光によって硬化
できる特性をもつ樹脂であれば、いずれも好適に使用す
ることができる。
【００１９】前記透明プレート４の下方に設けられる光
照射部６は、図３に示すように、光照射装置７から供給
される光エネルギーを、光ファィバー６ａを介して光照
射部６内の焦点調整光学レンズ１８へ導光し、前記レン
ズ１８により焦点調整を行い、前記透明プレート４の上
の光硬化性樹脂３に照射する。
照射部６は、図３に示すように、光照射装置７から供給
される光エネルギーを、光ファィバー６ａを介して光照
射部６内の焦点調整光学レンズ１８へ導光し、前記レン
ズ１８により焦点調整を行い、前記透明プレート４の上
の光硬化性樹脂３に照射する。
【００２０】光照射装置７は、光エネルギーの発光源と
して紫外線ランプを備えているが、紫外線ランプとして
は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンラン
プ、キセノンランプ、水銀キセノンランプなどが好適に
選択できる。
して紫外線ランプを備えているが、紫外線ランプとして
は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンラン
プ、キセノンランプ、水銀キセノンランプなどが好適に
選択できる。
【００２１】この紫外線ランプ１４より発せられる光
は、ランプ球芯より拡散発光するという特徴を有するの
で、光源光を効率的に利用する目的で、前記紫外線ラン
プ１４の背面に光学反射集光器１５を設け、光源より発
せられる直射光と、光学反射集光器１５による反射光と
を集光用光学レンズ１６に投光し、この光を光ファィバ
ー６ａに入射する。
は、ランプ球芯より拡散発光するという特徴を有するの
で、光源光を効率的に利用する目的で、前記紫外線ラン
プ１４の背面に光学反射集光器１５を設け、光源より発
せられる直射光と、光学反射集光器１５による反射光と
を集光用光学レンズ１６に投光し、この光を光ファィバ
ー６ａに入射する。
【００２２】このとき光ファィバー６ａに入射する光軸
に対する角度α１９は、光ファィバー固有のＮＡ＝開口
数により求められ、この角度αは光ファィバー６ａに最
も効率的に導光できる角度である。
に対する角度α１９は、光ファィバー固有のＮＡ＝開口
数により求められ、この角度αは光ファィバー６ａに最
も効率的に導光できる角度である。
【００２３】前記の開口数とは、光線束の半角、即ち最
も外側の光線が光軸に対する角度αのｓｉｎに、その空
間の屈折率ｎを掛けたもので定義され、次式により求め
られる。 ＮＡ＝ｎ ｓｉｎ α
も外側の光線が光軸に対する角度αのｓｉｎに、その空
間の屈折率ｎを掛けたもので定義され、次式により求め
られる。 ＮＡ＝ｎ ｓｉｎ α
【００２４】ここに、ｎは媒質の屈折率であり、空気の
場合１としてよい。従って、角度αは次式により求めら
れる。 α＝ｓｉｎ-1ＮＡ
場合１としてよい。従って、角度αは次式により求めら
れる。 α＝ｓｉｎ-1ＮＡ
【００２５】このとき、光ファイバー６ａの入口に設け
られたシャッタ装置１７を操作して、造形データに基づ
く光エネルギーの遮光または導光を制御することによ
り、本発明の光造形を進めることができる。
られたシャッタ装置１７を操作して、造形データに基づ
く光エネルギーの遮光または導光を制御することによ
り、本発明の光造形を進めることができる。
【００２６】図１に示した規制液面法による光造形装置
について、その造形プロセスを説明すると、まず、ポン
プ９により透明プレート４の上に光硬化性樹脂３を供給
したのち、スキマー装置１０を移動操作することによ
り、該透明プレート４上に造形物のスライスデータに応
じた厚みの分つまり図２ａに示した３次元積層造形物１
２における造形物層１３の厚さに相当する薄液層１１を
形成する。
について、その造形プロセスを説明すると、まず、ポン
プ９により透明プレート４の上に光硬化性樹脂３を供給
したのち、スキマー装置１０を移動操作することによ
り、該透明プレート４上に造形物のスライスデータに応
じた厚みの分つまり図２ａに示した３次元積層造形物１
２における造形物層１３の厚さに相当する薄液層１１を
形成する。
【００２７】次に、薄液層１１の上に造形ベースプレー
ト１を下降して、薄液層１１を透明プレート４と造形ベ
ースプレート１との間に挟むようにセットし、前記コン
ピュータユニット８により所望する３次元積層造形物の
各平面形状を演算制御して、得られたデータにより前記
光照射装置７より光ファイバー６ａを介して光エネルギ
ーが導光された光照射部６を走査することにより、光エ
ネルギーを透明プレート４上の光硬化性樹脂３に照射
し、図２ｂに示すような第１層目の造形物層１３を成形
する。
ト１を下降して、薄液層１１を透明プレート４と造形ベ
ースプレート１との間に挟むようにセットし、前記コン
ピュータユニット８により所望する３次元積層造形物の
各平面形状を演算制御して、得られたデータにより前記
光照射装置７より光ファイバー６ａを介して光エネルギ
ーが導光された光照射部６を走査することにより、光エ
ネルギーを透明プレート４上の光硬化性樹脂３に照射
し、図２ｂに示すような第１層目の造形物層１３を成形
する。
【００２８】第１層目の造形物層１３が成形されたのち
は、造形ベースプレート１を上昇して、透明プレート４
上から第１層目の造形物層１３を引き剥がし、次の工程
として、前記と同様な手順により透明プレート４上に薄
液層１１を設けてから、造形ベースプレート１を下降し
て、この薄液層１１を前記第１層目の造形物層１３と透
明プレート４との間に挟み、以下同様な操作を繰り返す
ことにより順次造形物層１３を積層して、目的とする所
定の３次元積層造形物１２を成形する。
は、造形ベースプレート１を上昇して、透明プレート４
上から第１層目の造形物層１３を引き剥がし、次の工程
として、前記と同様な手順により透明プレート４上に薄
液層１１を設けてから、造形ベースプレート１を下降し
て、この薄液層１１を前記第１層目の造形物層１３と透
明プレート４との間に挟み、以下同様な操作を繰り返す
ことにより順次造形物層１３を積層して、目的とする所
定の３次元積層造形物１２を成形する。
【００２９】光造形装置としては、本実施例で説明した
規制液面法のように、透明プレート４の上にある薄い光
硬化性樹脂の液層１１の下方から光照射を行い、透明プ
レート４上に成形される造形物層１３を該透明プレート
４から引き剥がし、既設積層造形物層１３と透明プレー
ト４の上に次に成形される新しい造形物層１３を順次積
層させていく薄液層法の外に、同じ規制液面法でも、透
明プレートの上に薄い液層を造らずに、樹脂液の貯留さ
れた槽内で造形を行う下方露光法であるとか、樹脂槽底
面とその上方に配置した透明プレートの間に、上方から
の光照射により第１層目の造形物を成形した後に、透明
プレートを上方に引き上げて前記造形物の上に新しい造
形物を順次積層していく上方露光法であるとか、あるい
は、前記の自由液面法等の公知の光造形手段があるが、
本発明で示した改良をこれらの各種造形法に適用するこ
とは充分可能である。
規制液面法のように、透明プレート４の上にある薄い光
硬化性樹脂の液層１１の下方から光照射を行い、透明プ
レート４上に成形される造形物層１３を該透明プレート
４から引き剥がし、既設積層造形物層１３と透明プレー
ト４の上に次に成形される新しい造形物層１３を順次積
層させていく薄液層法の外に、同じ規制液面法でも、透
明プレートの上に薄い液層を造らずに、樹脂液の貯留さ
れた槽内で造形を行う下方露光法であるとか、樹脂槽底
面とその上方に配置した透明プレートの間に、上方から
の光照射により第１層目の造形物を成形した後に、透明
プレートを上方に引き上げて前記造形物の上に新しい造
形物を順次積層していく上方露光法であるとか、あるい
は、前記の自由液面法等の公知の光造形手段があるが、
本発明で示した改良をこれらの各種造形法に適用するこ
とは充分可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明では光照
射装置として、紫外線ランプによる光エネルギーを反射
集光器により集中的に集めて利用する方式としたため、
光造形に必要な光源出力を得ることができ、従来の紫外
線硬化型の光造形装置と同等の走査速度を保つことが可
能となる。
射装置として、紫外線ランプによる光エネルギーを反射
集光器により集中的に集めて利用する方式としたため、
光造形に必要な光源出力を得ることができ、従来の紫外
線硬化型の光造形装置と同等の走査速度を保つことが可
能となる。
【００３１】また、光源が紫外線ランプ装置で光エネル
ギーを供給できることにより、従来の紫外線照射装置に
おけるＡｒ（アルゴン）レーザ、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウム
・カドミウム）レーザなどの気体レーザは効率が０．１
％であるが、本発明のランプ光源では発光効率が５０％
とはるかに優れ、電源容量ならびに付属する冷却装置を
軽減することができる。
ギーを供給できることにより、従来の紫外線照射装置に
おけるＡｒ（アルゴン）レーザ、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウム
・カドミウム）レーザなどの気体レーザは効率が０．１
％であるが、本発明のランプ光源では発光効率が５０％
とはるかに優れ、電源容量ならびに付属する冷却装置を
軽減することができる。
【００３２】更に、本発明の光造形装置によれば、半導
体レーザの価格帯に等しい、つまり気体レーザの３０％
以下の価格の装置を提供することが可能となり、さらに
消耗品となる紫外線ランプ球本体は、気体レーザのチュ
ーブ交換にかかる費用の５％程度の費用で提供できると
ともに、一般的に市場に流通しているので、保守費用を
大幅に削減することができ、半導体レーザと比べても入
手や管理において融通性が優れるという利点を有する。
体レーザの価格帯に等しい、つまり気体レーザの３０％
以下の価格の装置を提供することが可能となり、さらに
消耗品となる紫外線ランプ球本体は、気体レーザのチュ
ーブ交換にかかる費用の５％程度の費用で提供できると
ともに、一般的に市場に流通しているので、保守費用を
大幅に削減することができ、半導体レーザと比べても入
手や管理において融通性が優れるという利点を有する。
【図１】本発明に係る光造形装置の構成を示す正面斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の光造形装置により成形される積層立体
モデルの概念図であり、(a) は３次元積層造形物の形
状、(b) は造形物の各層を形成する積層造形用のスライ
スデータを示す。
モデルの概念図であり、(a) は３次元積層造形物の形
状、(b) は造形物の各層を形成する積層造形用のスライ
スデータを示す。
【図３】本発明の光造形装置に使用される光照射装置の
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
１：造形ベースプレート ２：樹脂造形槽 ３：光硬化性樹脂 ４：透明プレート ５：Ｘ−Ｙプロッタ ６：光照射部 ６ａ：光ファイバー ７：光照射装置 ８：コンピュータユニット ９：ポンプ １０：スキーマー装置 １１：薄液層 １２：３次元積層造形物 １３：造形物層 １４：紫外線ランプ １５：光学反射集光器 １６：集光用光学レンズ １７：シャッタ装置 １８：焦点調整用光学レンズ １９：角度α
Claims (5)
- 【請求項１】 槽内の光硬化性樹脂に所望する任意形状
に光エネルギーを照射して、得られた層状の平面硬化物
を積層し、３次元形状物を成形する光造形装置であり、 光エネルギーを照射するための光照射装置が、光源とし
ての紫外線ランプと、前記紫外線ランプから出力される
光エネルギーを集光する光学反射集光器と、前記集光さ
れた光エネルギーの遮光および導光を制御するシャッタ
装置とを備えていることを特徴とする光造形装置。 - 【請求項２】 光照射装置の紫外線ランプとして、水銀
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ある
いはハロゲンランプを使用する請求項１の光造形装置。 - 【請求項３】 光エネルギーの照射手段として、光照射
装置から出力される光エネルギーを光ファイバーにより
焦点調整用レンズを有する走査手段としての光照射部へ
導光してデータ描画を行う請求項１の光造形装置。 - 【請求項４】 光エネルギーの照射手段として、紫外線
ランプから出力される光エネルギーを光学反射集光器お
よび焦点調整用光学レンズにより集光してデータ描画を
行う請求項１の光造形装置。 - 【請求項５】 光造形装置が樹脂造形槽底面の透明プレ
ートと造形プレートもしくは既設硬化物層との間に成形
される規制液面方式である請求項１の光造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178764A JPH106403A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 光造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178764A JPH106403A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 光造形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH106403A true JPH106403A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=16054210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8178764A Pending JPH106403A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 光造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH106403A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0999036A1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-05-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Light source device and lamination molding method using the same |
| JP2006502443A (ja) * | 2002-10-03 | 2006-01-19 | オフソニックス・インコーポレーテッド | 空間的に局所化された樹脂混合物の硬化を利用して波面修正するための補正要素を作製する装置及び方法 |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP8178764A patent/JPH106403A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0999036A1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-05-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Light source device and lamination molding method using the same |
| JP2006502443A (ja) * | 2002-10-03 | 2006-01-19 | オフソニックス・インコーポレーテッド | 空間的に局所化された樹脂混合物の硬化を利用して波面修正するための補正要素を作製する装置及び方法 |
| US8790104B2 (en) | 2002-10-03 | 2014-07-29 | Essilor International (Compagnie Generale D'optique | Apparatus and method of fabricating a compensating element for wavefront correction using spatially localized curing of resin mixtures |
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