JPS63139729A - 立体形状形成装置 - Google Patents

立体形状形成装置

Info

Publication number
JPS63139729A
JPS63139729A JP61286839A JP28683986A JPS63139729A JP S63139729 A JPS63139729 A JP S63139729A JP 61286839 A JP61286839 A JP 61286839A JP 28683986 A JP28683986 A JP 28683986A JP S63139729 A JPS63139729 A JP S63139729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional
width
cured
shape
pattern
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
Application number
JP61286839A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Morihara
隆 森原
Satoshi Itami
伊丹 敏
Fumitaka Abe
文隆 安部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP61286839A priority Critical patent/JPS63139729A/ja
Publication of JPS63139729A publication Critical patent/JPS63139729A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive 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
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes 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
    • B29C64/129Processes 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
    • B29C64/135Processes 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする問題点 ・問題点を解決するための手段 ・作用 ・実施例 ・発明の効果 〔概 要〕 本発明は光硬化性樹脂をレーザ光により露光して硬化物
を生成し3次元立体情報を表示するための立体形状を形
成する立体形状形成装置に係わり、特に立体情報の最小
パターンである画素を形成するレーザ光走査本数を3本
以上とすることにより硬化厚を均一に保ち、高精度の立
体形状を形成可能としたものである。
〔産業上の利用分野〕
3次元的な立体情報を表示する方法として、ホログラフ
ィ−による立体視表示、透視図表示、投影図表示および
等高線表示等が広く用いられている、これらはホログラ
フィ−を除いて、いずれも3次元情報を2次元情報に変
換する手順が含まれており、表示した立体形状を直感的
に把握し充分に理解する上で必ずしも満足できる方法で
はない。
この点前記ホログラフィ−は視覚的、直感的に上記の技
法より有利であるが、立体形状を得るのに再生装置が必
要であり、また、実在しない仮想物体を表示することが
困難である。
このようなことから立体情報を直感的に把握し、理解し
易く表示するためには、模型等の立体形状を作成するこ
とが最善である。立体模型を形成する方法として、光硬
化性樹脂材にレーザビーム等により選択的に光照射を行
ない、硬化させて複雑な立体模型形状を形成する方法が
提案されている。
このような形成方法においては、光硬化性樹脂に照射さ
れる光エネルギー(露光エネルギー)があるしきい値以
上である場合に該光硬化性樹脂が硬化するが、このしき
い値が変化すると硬化部分が変化し、精度の良い立体形
状が形成できない。
従って、高精度の立体形状を得るためにはこのしきい値
以上の露光エネルギーを一定にして硬化量を全照射表面
に対しほぼ均一とすることが必要である。
〔従来の技術〕
光硬化性樹脂を用い、レーザビーム照射により3次元的
な立体情報を表示する模型形状を形成するには、まず第
5図(a)に示すように昇降可能な副走査台2上に載置
された樹脂収容容器1内に、作成すべき立体模型形状を
幾つかの輪切り状に分割した厚さに対応する第1層分の
液状光硬化性樹脂5を供給ロアから供給する。該樹脂5
表面が平坦になった後樹脂5表面が照射するレーザビー
ム4の焦点位置となるように副走査台2を上下方向に微
調整する。
次に作成すべき立体模型形状を幾つかの輪切り状に分割
した立体形状パターンデータに基づいて主走査方向及び
副走査方向にレーザビーム照射を行い、選択的に露光硬
化させた第一硬化層5aを形成する(第5図(b))。
次に第5図(C)に示すように第2層分の液状光硬化性
樹脂6を供給ロアから供給する。該樹脂6表面が平坦と
なった後、該表面がレーザビーム4の焦点位置となるよ
うに再度、副走査台2を上下方向に微調整する。
次に、第5図(d)に示すように該樹脂6表面に前記立
体形状パターンデータに基づいてレーザビーム照射を行
い、選択的に硬化させた第2硬化層6aを形成する。
以下同様の工程を繰り返し、最終的に液状光硬化性樹脂
中に積層状の立体硬化樹脂像を形成する。
この立体硬化樹脂像を該液状光硬化性樹脂中より取り出
し、洗浄溶液等で付着している液状光硬化性樹脂を洗い
流すことにより、第5図(e)に示すように3次元的な
立体情報表示用の立体模型8を作成している。
従来、このような立体形状形成装置において、立体形状
パターンの最小単位である画素は、1本のレーザビーム
走査線により構成されていた。即ち、1つの画素の副走
査方向の幅はレーザビーム径に対応した幅であり、主走
査方向についてもこれと同じ幅になるように露光制御を
行っていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
立体形状形成装置では、形成される立体形状は露光され
るレーザビームのエネルギー分布に依存する。このため
、凹凸の少ない均一な厚さの硬化物で層を形成するため
に、露光ピッチ(p)に比べ、主走査方向のビーム径(
ds)を小さく、副走査方向のビーム径(d、)を大き
くしたレーザビームで露光を行なっている。第6図は吸
収係数18cm−’、しきい値エネルギー14mJ/c
rAの樹脂にd、4/p=0.6、ds/p=1.8の
レーザビームを使用し、1画素硬化形状の最大硬化硬化
厚55011mを得るエネルギーで2×2画素パターン
42.3×3画素43パターンを露光したときの形状を
表わしている。前記各硬化形状の最大硬化厚を表1に示
す。画素数の増加に伴ない最大硬化厚は増加する。
このように従来形成する硬化物のパターンに応じた硬化
度変化のため、上下層の接続において下層硬化形状の乱
れや上下層の分離を生ずるという欠点があった。
表  1 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の原理を第1図に示す。立体形状パターンを構成
する画素20は、レーザ光による3本の走査線al、a
2.a3により形成される。1本の走査線により照射さ
れるビーム径に対応した単位記録幅はWである。即ち、
画素20は、副走査方向について1本の走査線に対応す
る単位記録幅Wの3倍の幅を有している。主走査方向に
ついては、Wの3倍となる長さだけビーム照射するよう
に露光タイミングを制御する。即ち、1本のビーム走査
線による単位照射領域21が主走査方向及び副走査方向
ともに単位記録幅Wとしたとき、画素20の幅は主走査
方向及び副走査方向ともに単位記録幅Wの3倍又はそれ
以上とする。
〔作 用〕
1つの画素の幅を3本以上の走査線の記録幅に対応する
幅とすることにより、即ち3本以上の走査ビームで走査
することにより画素全体の照射エネルギー分布が均一化
され凹凸の少い一様な硬化厚のパターンが形成される。
本発明の作用原理についてさらに説明する。
光硬化性樹脂を露光し硬化させるとき、その硬化厚χは
(1)式で表わされる。゛ ここでEは露光エネルギー、Ethは光硬化性樹脂のし
きい値エネルギー、αは光硬化性樹脂の吸収係数を表わ
す。この特性を図示したのが第2図である。レーザビー
ムを走査し露光するとき前述の第6図および表1に示し
たように画素数の大きなパターンはど最大硬化厚が増加
するのは、隣接する画素への露光の影響を受け、各部の
露光エネルギー((1)式のE)が増加するためである
。したがって、露光の影響が及ぶ範囲から成る画素数を
形成すべき立体の最小パターンとすることで、形成する
全形状に対する露光の影響を一様とすることができ、該
画素数以上の全パターンの最大硬化厚を一定に保つこと
が可能となる。この結果、光硬化性樹脂露光時に、下層
硬化形状の乱れや上下層の分離を防止し、高精度の立体
形状の形成が可能となる。
〔実施例〕
本発明の実施例を第3図に示す。
図中31はレーザ装置、32はレーザビーム、33は光
変調器である。レーデビーム32は光変調器33により
強度変調され、レンズ35 、36を経てポリゴン(回
転多面鏡)37で走査され、fθレンズ38により走査
反射鏡39を経て収容容器50内の樹脂材51上に照射
される。
以下、前述の第6図および表1の値をもとに実施例を示
す。第6図および表1に示した吸収係数18c+a−’
、しきい値エネルギー14 m J /culの樹脂の
場合形状データに従って光変調器33で変調されたレー
ザビームを露光し硬化物を生しるが、前述のように1画
素から3×3画素パターンの露・光では最大硬化厚は増
加している。しかし、3×3画素パターン以上の硬化物
ではその最大硬化厚は一定となり、隣接部への露光の影
響は2画素分り上離れた部分までは及ばない。このこと
は4×4画素硬化形状の硬化深さを示す第7図のグラフ
から明らかである。
したがって、3×3画素パターン、4×4画素パターン
、5×5画素パターンというように3×3画素以上の硬
化形状は同一の最大硬化厚になるとともに、硬化形状の
裾部分も同じ形状となる。
最小硬化形状を1500μm X 1500μmとする
。これを3×3の単位照射領域のパターンで露光すれば
安定な状態となる。このとき、単位照射領域の寸法は5
00μmX5QQμmとなり、露光パターンは500#
mきざみで制御する。またレーザビーム径は主走査方向
で300μm、副走査方向で900μmである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る立体形状形成装置に
おいては、硬化すべきパターンを3×3以上の単位照射
領域のパターンで形成しているため、パターンのほぼ全
面に対し一様な硬化厚となり、下層に対する影響、各層
間の分離等が防止され高精度の立体形状体が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は樹脂材に対する
露光エネルギーと光硬化厚さとの関係特性図、第3図は
本発明が適用される立体形状形成装置の構成図、第4図
は画素パターンの説明図、第5図は本発明が適用される
立体形状形成装置の動作説明図、第6図および第7図は
露光ビーム画素数と硬化深さの関係グラフである。 °1・・・収容容器、     5,6・・・樹脂、8
・・・立体模型、    20・・・画素、21・・・
単位照射領域、 31・・・レーザ装置、51・・・樹
脂材、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、液状光硬化性樹脂(5、6、51)に対しレーザ光
    照射により位置を選択して該液状硬化性樹脂を指定位置
    の指定数の画素からなる形状に硬化させて立体形状体(
    8)を成形する立体形状形成装置において、前記画素の
    幅は1本のレーザ光照射による記録幅に対応した長さの
    少くとも3倍の長さであることを特徴とする立体形状形
    成装置。 2、立体形状体(8)を複数層に分割して、各層毎に前
    記液状光硬化性樹脂(5、6、51)にレーザ光照射を
    行なって所定形状の立体形状体を形成するように構成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の立体形
    状形成装置。
JP61286839A 1986-12-03 1986-12-03 立体形状形成装置 Pending JPS63139729A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61286839A JPS63139729A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 立体形状形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61286839A JPS63139729A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 立体形状形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63139729A true JPS63139729A (ja) 1988-06-11

Family

ID=17709702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61286839A Pending JPS63139729A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 立体形状形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63139729A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5089184A (en) * 1989-01-18 1992-02-18 Mitsui Engineering And Shipbuilding Co., Ltd. Optical molding method
WO1997011837A1 (en) * 1995-09-27 1997-04-03 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US5943235A (en) * 1995-09-27 1999-08-24 3D Systems, Inc. Rapid prototyping system and method with support region data processing
US6270335B2 (en) 1995-09-27 2001-08-07 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US8460451B2 (en) 2011-02-23 2013-06-11 3D Systems, Inc. Support material and applications thereof
US9157007B2 (en) 2011-03-09 2015-10-13 3D Systems, Incorporated Build material and applications thereof
US9394441B2 (en) 2011-03-09 2016-07-19 3D Systems, Inc. Build material and applications thereof

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5089184A (en) * 1989-01-18 1992-02-18 Mitsui Engineering And Shipbuilding Co., Ltd. Optical molding method
US6660209B2 (en) 1995-09-27 2003-12-09 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US5943235A (en) * 1995-09-27 1999-08-24 3D Systems, Inc. Rapid prototyping system and method with support region data processing
US6270335B2 (en) 1995-09-27 2001-08-07 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US6508971B2 (en) 1995-09-27 2003-01-21 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US6532394B1 (en) 1995-09-27 2003-03-11 3D Systems, Inc. Method and apparatus for data manipulation and system control in a selective deposition modeling system
WO1997011837A1 (en) * 1995-09-27 1997-04-03 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US7077638B2 (en) 1995-09-27 2006-07-18 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US8460451B2 (en) 2011-02-23 2013-06-11 3D Systems, Inc. Support material and applications thereof
US9534103B2 (en) 2011-02-23 2017-01-03 3D Systems, Inc. Support material and applications thereof
US10232529B2 (en) 2011-02-23 2019-03-19 3D Systems, Inc. Support material and applications thereof
US9157007B2 (en) 2011-03-09 2015-10-13 3D Systems, Incorporated Build material and applications thereof
US9394441B2 (en) 2011-03-09 2016-07-19 3D Systems, Inc. Build material and applications thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8666142B2 (en) System and method for manufacturing
US5637244A (en) Method and apparatus for creating an image by a pulsed laser beam inside a transparent material
CN104669621A (zh) 光固化型3d打印设备及其成像系统
JPH07501998A (ja) 3次元物体の製造方法及び装置
JPS61114818A (ja) 立体形状形成装置
CA2086157A1 (en) Stereolithographic apparatus and method of use
JPH02239921A (ja) 立体形状形成方法
JPH0675925B2 (ja) 立体形状形成装置
JPS61114817A (ja) 立体形状形成装置
US5204823A (en) Method and apparatus for high-speed layer thickness curing in 3-D model making
JP2004249508A (ja) 光造形装置
CN109968661A (zh) 光固化型三维打印方法和设备
CN108983555B (zh) 一种基于复合扫描改进三维微纳结构的加工方法
JPS63139729A (ja) 立体形状形成装置
JPS61225012A (ja) 立体形状の形成方法
EP3551435B1 (en) Stereolithography machine with improved optical group
JPS61116322A (ja) 立体形状形成装置
JPS63145016A (ja) 立体形状形成装置
JP2023520296A (ja) 可変速度およびパワーのハイブリッド光源を備えた等方的ステレオリソグラフィ3d印刷のための予測方法および相対装置
JPH04113828A (ja) 大型立体樹脂モデルの製造方法及びその装置
JPS61217219A (ja) 立体形状形成装置
JPS61116320A (ja) 立体形状形成装置
JPS63141725A (ja) 立体形状形成装置
JPS61116321A (ja) 立体形状形成装置
JP4049654B2 (ja) 3次元造形装置および3次元造形方法