JPH01237123A - 光学的造形法における光束の走査法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光硬化性流動物質に光束を照射して目的形状の
硬化体を製造する光学的造形法における光束の走査法に
係り、特に光束を極座標制御方式によって走査する方法
に関する。

［従来の技術］ 光硬化性流動物質に光束を走査させながら照射して、該
照射部分を硬化させ、この硬化部分を水平方向に連続さ
せると共に、さらにその上側に光硬化性流動物質を供給
して同様にして硬化させることにより上下方向にも硬化
体を連続させ、これを繰り返すことにより目的形状の硬
化体を製造する光学的造形法は特開昭６０−２４７５１
５号、６２−３５９６６号、６２−１０１４０８号など
により公知である。

また、光束を走査する代わりに、多数枚のパターンマス
クを用い、写真現像の如く光硬化性流動物質に露光して
目的形状体の断面相当物を順次に積層して立体とする光
学的造形法も公知である。

［発明が解決しようとする課題］ 後者の如く、多数のパターンマスクを用いる方法では、
パターンマスクの作成が大変であり、また、照射工程に
おけるマスクの出入れ操作等にも多大な手間と精度を要
する。

前者の如く光束を走査する方法の従来法にあっては、光
束の焦点が照射面の垂直方向に変化し、照射面での光束
がぼけるという問題があった。即ち、従来の光束の走査
法は、第３図の如く、光束１をミラー２で反射させて光
硬化性流動物質３の液面４に光束１を照射するに際し、
レンズ５を用いて光束１を絞ると共に、ミラー２を回動
（矢印Ａ）させることにより光束１を走査している。上
記走査方式にあっては、レンズ５の焦点が図の破線Ｂの
如くミラー２を中心とした円弧状になり、液面４に照射
される光束が図のＣの領域ではぼけてしまうのである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光束の走査方法は照射面と平行な面内で回動さ
れる回動アームの中心に中心ミラーを設けると共に、ア
ームに沿って進退される可動ミラーを設け、アームを回
動させながら可動ミラーを進退させ、中心ミラーから光
束を可動ミラーで反射させて光硬化性流動物質の照射面
に照射するようにしたものである。

［作　用コ かかる本発明方法によると、可動ミラーと光硬化性流動
物質の照射面との距離は常に一定になるので、その間に
レンズを配置すれば常時、同一に絞られた光束を光硬化
性流動物質に照射できる。

［実施例］ 第１図は実施例装置の縦断面図、第２図は同作動説明用
平面図である。

符号１０は容器であり、その中に光硬化性流動物質（例
えば光硬化性樹脂）１１が収容されている。

該光硬化性流動物質１１の液面１２と平行な面（水平面
）内に回動されるアーム１３が該液面１２の上方に設け
られており、アーム１３の回動中心部には中心ミラー１
４が固設されている。

アーム１３の長手方向に沿って水平方向へ進退自在に可
動ミラー１５が設けられており、該可動ミラー１５の下
方には、該可動ミラー１５と一体となって水平方向に進
退するレンズ１６が設けられている。

中心ミラー１４の上方には入射用ミラー１７が設けられ
ており、該ミラー１７はアーム１３と一体の鉛直カラム
１８の上部に設けられている。光源１９からの光はミラ
ー１７．１４．１５の順に反射され、レンズ１６を通過
して絞られ、液面１２に照射される。

容器１０内には昇降テーブル２０が設けられている。

なお、アーム１３及沙可動ミラー１５はコンピュータコ
ントロールされることにより光束２１の照射点２２が目
的形状体の断面を描く。第２図の符号２３は照射点２２
の移動軌跡であり、目的形状体の断面形状となっている
。

アーム１３、可動ミラー１５、昇降テーブル２０はコン
ピュータ２４により制御される。

上記装置により硬化体を製造する場合、まずテーブル２
０を液面１２よりもわずか下方に位置させ、光束１４を
目的形状物の水平断面に倣って走査させる。この走査は
コンピュータ制御されたアーム１３の回転及びミラー１
５の進退により行なわれる。上記光束２１は、レンズ１
６と液面１２との距離が一定であるから、常時、全く同
一に絞られて液面１２に照射される。

目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面に相当す
る部分）のすべてに光束２１を照射した後、テーブル２
０をわずかに下降させ、硬化物の上に未硬化の光硬化性
流動物質を流入させた後、上記と同様の光照射を行う。

この手順を繰り返すことにより、目的形状の硬化体が得
られる。

しかして、上記の如く光束２１が絞られているところか
ら硬化体の硬化の程度が均一であり、寸法精度の良い目
的形状の立体が製造される。

なお、第２図において、周知の如く可動ミラー１５と中
心ミラー１４との距離ｒ１アーム１３の回転位相θと直
角座標ｘ、ｙとの関係はｘ＝ｒｃｏｓ　　（ω　ｔ　＋
００　）ｙ＝ｒｓ　　ｉ　　ｎ　　（ωｔ　＋００　）
である。（ωは角度速、θ０は所期位相）。

したがって、を秒に対するｒ値（またはｘ、　ｙ座標値
）が数値情報として与えられていれば連続制御できる。

実際にはΔを砂径のΔｒ（またはΔＸ、Δｙ）の駆動変
化量を制御することになる。この制御プログラムは比較
的簡単なもので足りる。

上記実施例では、光束を上方より照射しているが、容器
１０の側方や下方から照射しても良い。

第４図はミラー１４．１５及びアーム１３等の駆動機構
を示す斜視図である。本実施例において、アーム１３は
案内軸１３Ａ及びねじ軸１３Ｂよりなり、該ねじ軸１３
Ｂに螺合するブロック１３Ｃが該ねじ軸１３Ｂの正転及
び反転によって案内軸１３Ａにガイドされながら前後進
する。該ブロック１３Ｃにはミラー１５とレンズ１６と
が固設されている。

案内軸１３Ａ及びねじ軸１３Ｂの先端はブロック１３Ｄ
に支持されており、該ブロック１３Ｄは平面視形状が円
弧状のガイドレール１３Ｅ上を移動自在とされている。

案内軸１３Ａ及びねじ軸１３Ｂの基端はブロック１３Ｆ
に支持されており、ねじ軸１３Ｂにはモータ１３Ｇが連
結されている。符号１３Ｈはブロック１３Ｆを鉛直軸心
回りに回動させるモータを示す。なお、ミラー１４は該
ブロック１３Ｆに固着されている。

この第４図において、モータ１３Ｇを正転又は逆転させ
ることによりミラー１５及びレンズ１６が一体的に水平
方向に進退し、モータ１３Ｈを正転又は反転させること
によりミラー１４．１５及びレンズ１６が一体的に水平
面内で回転する。

本発明において、前記光硬化性流動物質としては、光照
射により硬化する種々の物質を用いることができ、例え
ば変性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルア
クリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレ
ート、感光性ポリイミド、アミノアルキドを挙げること
ができる。

前記光としては、使用する光硬化性流動物質に応じ、可
視光、紫外光等種々の光を用いることができる。該光は
通常の光としてもよいが、レーザ光とすることにより、
エネルギーレベルを高めて造形時間を短縮し、良好な集
光性を利用して造形精度を向上させ得るという利点を得
ることができる。

［効果コ 以上の通り、本発明の走査方法によればレンズと光硬化
性流動物質の照射面との間隔が一定に保たれるので、常
時光束の絞りが全く同一となり、いわゆるぼけのない光
束を照射できる。したがって、光硬化性流動物質の硬化
の度合いが均一であり、寸法精度の高い立体を製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例方法を示す縦断面図、第２図は作動説明
平面図、第３図は従来法の説明図である。第４図は駆動
機構を示す斜視図である。 １０・・・容器、　　　　　　１３・・・アーム、１４
・・・中心ミラー、　　　１５・・・可動ミラー、１６
・・・レンズ、　　　　　１９・・・光源、２１・・・
光束。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 目的形状体の断面を描くように光硬化性流動物質に光束
   を走査させながら照射する光学的造形法における光束の
   走査法において、 該光硬化性流動物質の照射面と平行な面内で回動される
   アームと、 該アームの回動中心部に配置されており光束をアーム先
   端方向に向けて反射する中心ミラーと、 該アームの長手方向に進退自在に設けられており、該中
   心ミラーからの光束を照射面に向けて反射する可動ミラ
   ーとを用い、 該アームを回動させながら可動ミラーを進退させること
   により前記光束を走査させることを特徴とする光学的造
   形法における光束の走査法。