JPH03275337A - 光学的立体造形方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は液状光硬化樹脂に光を照射することにより露光
硬化を行わせ、３次元立体形状を造形させる方法に関す
る。

（ロ）従来の技術 従来の光学的立体造形方法として、半導体装置の製造工
程において多用たれているリングラフィ技術で一般に使
われている光学マスクを応用し、各断面毎に順次露光硬
化を繰り返して立体造形を行う方法と、光エネルギを液
状光硬化樹脂表面上に各断面毎に断面形状に沿って走査
させ、選択的に樹脂硬化を行わせることにより立体造形
を行う方法とがある。

光学マスクを用いる方法は、電子通信学会論文誌（１９
８１，４ｖｏｌ、Ｊ６４−ＣＮｏ、４　Ｐ−２３７−Ｐ
−２４１）に記載された論文で提案されている。これは
、先ず極めて浅い液状光硬化樹脂に上方又は下方がら光
照射するにあたり、得ようとする立体物の水平断面形状
に相当する光透過部分を有した光学マスクを光硬化樹脂
の手前に配置し、この照射により所望断面形状の薄層硬
化部分を得、これに連続する水平断面形状について、光
硬化樹脂の深さを僅かずつ増し光学マスクを順次取換え
ては光照射を繰り返すことにより、所望の立体を得るも
のである。

しかしこの方法では、得ようとする立体の水平断面形状
毎の光学マスクを製作しなければならす、これに手間と
時間とを必要とした。特に曲面の平滑さを得るには立体
の分割数を増す必要があり、これに連れて光学マスクが
多数必要となり、製作時間及び費用が膨大となった。

一方、光エネルギを走査させる方法は、特開昭６０−２
４７５１５号公報（特公昭６３−４０６５０号公報）等
で開示されているように、液状光硬化樹脂を容器内に収
容し、光エネルギの作用点を容器内において３次元的に
相対移動させることができる光照射手段を設け、この光
照射手段による光エネルギの作用点をまず水平方向に相
対移動させつつ、液状光硬化樹脂に対して選択的に光エ
ネルギを照射して平面状の硬化部分を形成し、次いで作
用点を垂直方向に若干相対移動させた後、又は漸次相対
移動させつつ上記と同様に水平方向に相対移動させて硬
化部分を積層形威し、これを繰り返すことにより所望の
立体物を造形するものである。

しかしこの方法では、光照射手段、又は容器を動作させ
て光エネルギの作用点を移動させ、作用点における液状
光硬化樹脂を遂次硬化させているので、短時間で造形す
ることができず、特に大型の立体物を造形するのに適し
ていないという問題点があった。

このため、液晶シャッタ等を用いて光学マスクを立体の
水平断面形状毎に製作せず、且つ光エネルギの作用点を
移動させることなく、短時間で立体物を造形することも
考えられている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、こうした方法では液晶シャッタ通過によ
る光の拡散や照度の低下、及び造形精度が液晶シャッタ
の各ドツト間距離によって制約を受ける問題がある。

に）課題を解決するための手段 本発明はこのような点に鑑みて為されたものであって、
液状光硬化樹脂を樹脂収容容器に収容し、該光硬化樹脂
に水平断面形状の露光マスクを介して樹脂硬化する光源
を照射することにより、光硬化樹脂を選択的に硬化させ
立体形状を形成する方法において、上記露光マスクと光
硬化樹脂との間に縮小レンズ系を設けるとともに、上記
露光マスクは各水平断面形状データに応じて露光領域が
連続的に変化させている。

（ホ）作用 本発明は上記手段を用いるため、水平断面形状毎に光学
マスクを製作する手間が省ける上に、照度の向上や造形
精度の向上が図れる。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示し
ている。樹脂収容容器（１）内に変性ポリウレタンメタ
クリレート、感光性ポリイミド等の液状光硬化樹脂（２
）を適当量収容し、該液状光硬化樹脂（２）表面に就航
作用をするための縮小レンズ系（９）、このレンズ系（
９）の上に設けられた露光マスクの役割をする液晶シャ
ッター板（３）と、該液晶シャッター板（３）の上方に
前記液状光硬化樹脂（２）を硬化させることの可能な波
長を発する紫外線（波長３６５０）、成るいはレーザ（
出力４０ｍＷ、波長３２５０）等の光源（４）を設置し
、前記硬化樹脂（２）内を昇降できる昇降ステージ（５
）を設けている。

そして前記シャッター板（３）はコントローラ（６）に
よって駆動され、該コントローラ（６）はＣＡＤ装置（
８）によって制御される。

尚、図中（７）は形成されつつある３次元立体形状物を
示す。

上記溝底において、まず前記液状光硬化樹脂（２）内を
昇降できる昇降ステージ（５〉を該液状光硬化樹脂（２
）の液面よｒ）１回の露光時間（約１０分間）で硬化す
る厚さ（２ｍｍ）分だけ沈め、所望立体の水平断面形状
の部分を光透過させる。その他の部分は光遮断するよう
に液晶シャッター板（３）をコントローラ（６）により
動作させて、上記レンズ系により光は拡散せずに液状光
硬化樹脂（２）表面上に液晶シャツタ板（３）の光透過
部の形状を結像することにより、第１層の水平断面形状
を該昇降ステージ（５）上に該厚さ分だけ光硬化させる
。

次に、前記昇降ステージ（５）をさらに１回の露光時間
で硬化する厚さ分だけ沈め、２層目の水平断面形状に応
じて液晶シャッター板（３）の光透過部及び光遮断部が
変化するようにコントローラ（６）を動作させ、上記レ
ンズ系（９）により、液状光硬化樹脂（２）表面上に液
晶シャツタ板（３）の光透過部の形状を結像させて、２
層目を光硬化させる。

同様なことを繰り返すことにより、硬化樹脂層を何層も
積み重ねて所望の３次元立体形状物（７）が短時間、且
つ容易に得られる。

この３次元立体形状物（７）は、ＣＡＤ装置（８）で設
計されたものであり、ＣＡＤ装置（８）の３次元データ
が、各水平断面毎に２次元断面形状データに変換され、
このデータが、コントローラ（６）に送られる。該コン
トローラ（６）は各水平断面形状データに応じて、デイ
スプレィ表示等で用いられている技術を応用することに
より、液晶シャツタ板（３）に２次元的に配置されてい
る各液晶シャッタ一部のうち、断面形状部に相当してい
る部分は光透過するようにすると共に、その他の断面形
状部に相当しない部分は光遮断するように液晶シャッタ
ー板（３）の動作をコントロールしている。

尚、液晶シャッター板（３）と液状光硬化樹脂（２）の
表面は接していても構わないが、接していない場合、光
の拡散を考慮して液晶シャッター板（３）と液状光硬化
樹脂（２）表面とのディスクンスは、できるだけ小さい
ほうが望ましい。

第２図は、光拡散の影響を無くす意味で、液晶シャッタ
ー板（３）と液状光硬化樹脂（２）表面との間にレンズ
アレイ　（１０）を設けて、光拡散を防ぐようにしたも
のである。この場合も液晶シャッター板（３）と液状光
硬化樹脂（２）表面とのディスクンスは、できるだけ小
さいほうがよい。

（ト）発明の効果 本発明の光学的立体造形方法によれば、液状光硬化樹脂
を樹脂収容容器に収容し、該光硬化樹脂に水平断面形状
の露光マスクを介して樹脂硬化する光源を照射すること
により、光硬化樹脂を選択的に硬化させ立体形状を形成
する方法において、上記露光マスクと光硬化樹脂との間
に縮小レンズ系を設けるとともに、上記露光マスクは各
水平断面形状データに応じて露光領域が連続的に変化さ
せているので、水平断面形状毎に光学マスクを製作する
手間が省ける上に、照度の向上や造形精度の向上が図れ
、実用に即した光学的立体造形方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる光学的立体造形方法の１実施例
を示す概略構成図、第２図は本発明に係わる光学的立体
造形方法の異なる実施例を示す概略ｍ成因である。 （９）・・・縮小レンズ系、 （１０）・・・レンズアレイ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液状光硬化樹脂を樹脂収容容器に収容し、該光硬
   化樹脂に水平断面形状の露光マスクを介して樹脂硬化す
   る光源を照射することにより、光硬化樹脂を選択的に硬
   化させ立体形状を形成する方法において、上記露光マス
   クと光硬化樹脂との間に縮小レンズ系を設けるとともに
   、上記露光マスクは各水平断面形状データに応じて露光
   領域が連続的に変化することを特徴とした光学的立体造
   形方法。