JPH03281329A - 光学的立体造形方法 - Google Patents
光学的立体造形方法Info
- Publication number
- JPH03281329A JPH03281329A JP2085307A JP8530790A JPH03281329A JP H03281329 A JPH03281329 A JP H03281329A JP 2085307 A JP2085307 A JP 2085307A JP 8530790 A JP8530790 A JP 8530790A JP H03281329 A JPH03281329 A JP H03281329A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical mask
- liquid crystal
- resin
- mask
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
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。
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立体造形方法
に関する。
化を行わせ、３次元立体形状を造形させる立体造形方法
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、半導体のリングラフ
ィ技術の応用として光学マスクを用い各断面毎の順次露
光硬化を繰り返して立体造形を行う方法と、光エネルギ
ーを液状光硬化樹脂表面上に各断面形状にそって走査さ
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。
ィ技術の応用として光学マスクを用い各断面毎の順次露
光硬化を繰り返して立体造形を行う方法と、光エネルギ
ーを液状光硬化樹脂表面上に各断面形状にそって走査さ
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
８１，４ｖｏ１．Ｊ６４−ＣＮｏ、４ Ｐ −２３７〜
）に記載された論文で提案されている。
８１，４ｖｏ１．Ｊ６４−ＣＮｏ、４ Ｐ −２３７〜
）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
か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
取り替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
らず、これに手間と時間とを特徴とする特に曲面の平滑
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
膨大となる。
か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
取り替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
らず、これに手間と時間とを特徴とする特に曲面の平滑
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
膨大となる。
一方、光エネルギーを走査させる方法は、特開昭６０−
２４７５１５号公報〈特公昭６３−４０６５０号）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、光エネルギー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
ルギを照射して水平状の硬化部分を形成し、次いて作用
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
分を積層形成し、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ニオ・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逐次硬化させて
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がある。
２４７５１５号公報〈特公昭６３−４０６５０号）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、光エネルギー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
ルギを照射して水平状の硬化部分を形成し、次いて作用
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
分を積層形成し、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ニオ・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逐次硬化させて
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がある。
又、上記問題点を解決する一案として、容器内の液状光
硬化樹脂に上方又は下方から露光可能な光を照射するに
あたり、得ようとする立体物の水平断面形状に応じて光
透過部が電気的に変化する液晶シャッター等の光学マス
クを光硬化樹脂の手前に設置し、この照射により所望断
面形状の薄層硬化部分を得、これを連続する水平断面形
状について、順次該薄硬化部分と該光透過部が電気的に
変化する光学マスクとの間に、薄い液状光硬化樹脂を供
給できるように光硬化樹脂の深さを僅かずつ増し、該液
晶シャッター等の光学マスクの光透退部形状を水平断面
形状データに合わせながら電気的に変化させ、光照射を
繰り返すことにより、所望の立体を得る光学マスクに液
晶シャッターを用いる方法特願平１−２８０２６１号参
照）が案出されている。しかしこの方法では、光造形物
のサイズが、液晶シャッターのサイズに制約されてしま
い、大型の立体物を造形するとした場合、それに合わせ
て液晶シャッターも大型サイズにしなければならず、装
置が大型化したり、大型液晶シャッターの製作の面にお
いても問題がある。このなめ、液晶シャッターと液状光
硬化の間にレンズを設けて、液晶シャッターの光透過部
の像を液状光硬化樹脂表面上（こ拡大投影させて光硬化
させることも考えられるが、造形精度の低下及び光量の
低下により造形時間が長くなる問題がある。
硬化樹脂に上方又は下方から露光可能な光を照射するに
あたり、得ようとする立体物の水平断面形状に応じて光
透過部が電気的に変化する液晶シャッター等の光学マス
クを光硬化樹脂の手前に設置し、この照射により所望断
面形状の薄層硬化部分を得、これを連続する水平断面形
状について、順次該薄硬化部分と該光透過部が電気的に
変化する光学マスクとの間に、薄い液状光硬化樹脂を供
給できるように光硬化樹脂の深さを僅かずつ増し、該液
晶シャッター等の光学マスクの光透退部形状を水平断面
形状データに合わせながら電気的に変化させ、光照射を
繰り返すことにより、所望の立体を得る光学マスクに液
晶シャッターを用いる方法特願平１−２８０２６１号参
照）が案出されている。しかしこの方法では、光造形物
のサイズが、液晶シャッターのサイズに制約されてしま
い、大型の立体物を造形するとした場合、それに合わせ
て液晶シャッターも大型サイズにしなければならず、装
置が大型化したり、大型液晶シャッターの製作の面にお
いても問題がある。このなめ、液晶シャッターと液状光
硬化の間にレンズを設けて、液晶シャッターの光透過部
の像を液状光硬化樹脂表面上（こ拡大投影させて光硬化
させることも考えられるが、造形精度の低下及び光量の
低下により造形時間が長くなる問題がある。
（ハ） 発明が解決しようとする課題
本発明はこうした点に鑑み、光学マスクを立体の水平断
面形状毎に製作せず、か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を目的と
している。
面形状毎に製作せず、か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を目的と
している。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明ては、得ようとする立体物の水平断面形状に応じ
て光透過部が電気的に変化する液晶シャッター板等の光
学マスクを光硬化樹脂の手前に設置し、該光学マスクを
光源と一体的に該液状光硬化樹脂表面上を１軸あるいは
２軸方向に移動走査させ、その走査に合わせて該光学マ
スクの光透過部を水平断面形状に応じて電気的に変化さ
せて、順次光学マスク程度サイズで薄層硬化させること
により所望断面形状の薄層硬化部分を得るようにしてい
る。
て光透過部が電気的に変化する液晶シャッター板等の光
学マスクを光硬化樹脂の手前に設置し、該光学マスクを
光源と一体的に該液状光硬化樹脂表面上を１軸あるいは
２軸方向に移動走査させ、その走査に合わせて該光学マ
スクの光透過部を水平断面形状に応じて電気的に変化さ
せて、順次光学マスク程度サイズで薄層硬化させること
により所望断面形状の薄層硬化部分を得るようにしてい
る。
（ホ） 作用
本発明は上記手段を用いるため、水平断面図形状毎に光
学マスクを製作する手間かはふける上に、面積的な走査
を水平断面形状に沿って行うのて、高速 高精度かつ安
価に大型サイズの３次元立体形状を造形することが可能
である。
学マスクを製作する手間かはふける上に、面積的な走査
を水平断面形状に沿って行うのて、高速 高精度かつ安
価に大型サイズの３次元立体形状を造形することが可能
である。
（へ）実施例
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
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表面に光学マスクの役割を
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
に液状光硬化樹脂２を硬化可能な波長を発する光源４を
設置し、該液晶シャッター板３と該光源４はＸＹステー
ジ９により一体で液状光硬化樹脂２表面上を２次元的に
走査できるように構成されている。この場合、該樹脂収
容容器１のサイズは該液晶シャッター板３のサイズより
大型である。まず、液状光硬化樹脂２内を昇降できる昇
降ステージ５を液状光硬化樹脂２液面より１回の露光時
間で硬化する厚さ分だけ沈める。所望立体の水平断面形
状の部分を光透過し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、
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、該昇降ステージ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。所望立体の水平断面
形状が、光学マスクである該液晶シャッター板３による
露光範囲よりサイズが大きい場合、該液晶シャッター板
３を光源４と一体でＸＹステージ９により液状光硬化樹
脂２表面上を２次元的に走査することにより部分的に順
次水平断面形状に合わせて光硬化させ、１層の水平断面
形状を造形する６大２図のａ〜ｆに液晶シャッター板３
を走査させることによる水平断面形状の造形手順例を示
す。第２図ａは樹脂収容容器１を上方から見たもので、
液晶シャッター板３（斜線部）と光源４（第２図では省
略）は左上に位置されている。破線は、所望の水平断面
形状である。まず左」二の斜線部を露光硬化させながら
ＸＹステージ９により矢印の方向に液晶シャッター板３
と光源４を移動させていく（第２図ｂ）。この時液晶シ
ャッター板３の光透過部を該液晶シャッター板３を移動
とともに連続的に水平断面形状に応じて変化させ露光さ
せると、液晶シャッター板３や光源４は走査時に停止す
ることなく定速移動が可能となる。液晶シャンター板３
と光源４を第２図Ｃ〜ｆに示すように走査させると、実
線部で示された光硬化された水平断面形状が、最終的に
第２図ｆにの実線で示されているように、所望の水平断
面形状か光硬化し、３次元立体形状物７が造形される。
ている。樹脂収容容器１内に液状光硬化樹脂２を適当量
収容し、該液状光硬化樹脂２表面に光学マスクの役割を
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
に液状光硬化樹脂２を硬化可能な波長を発する光源４を
設置し、該液晶シャッター板３と該光源４はＸＹステー
ジ９により一体で液状光硬化樹脂２表面上を２次元的に
走査できるように構成されている。この場合、該樹脂収
容容器１のサイズは該液晶シャッター板３のサイズより
大型である。まず、液状光硬化樹脂２内を昇降できる昇
降ステージ５を液状光硬化樹脂２液面より１回の露光時
間で硬化する厚さ分だけ沈める。所望立体の水平断面形
状の部分を光透過し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、
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、該昇降ステージ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。所望立体の水平断面
形状が、光学マスクである該液晶シャッター板３による
露光範囲よりサイズが大きい場合、該液晶シャッター板
３を光源４と一体でＸＹステージ９により液状光硬化樹
脂２表面上を２次元的に走査することにより部分的に順
次水平断面形状に合わせて光硬化させ、１層の水平断面
形状を造形する６大２図のａ〜ｆに液晶シャッター板３
を走査させることによる水平断面形状の造形手順例を示
す。第２図ａは樹脂収容容器１を上方から見たもので、
液晶シャッター板３（斜線部）と光源４（第２図では省
略）は左上に位置されている。破線は、所望の水平断面
形状である。まず左」二の斜線部を露光硬化させながら
ＸＹステージ９により矢印の方向に液晶シャッター板３
と光源４を移動させていく（第２図ｂ）。この時液晶シ
ャッター板３の光透過部を該液晶シャッター板３を移動
とともに連続的に水平断面形状に応じて変化させ露光さ
せると、液晶シャッター板３や光源４は走査時に停止す
ることなく定速移動が可能となる。液晶シャンター板３
と光源４を第２図Ｃ〜ｆに示すように走査させると、実
線部で示された光硬化された水平断面形状が、最終的に
第２図ｆにの実線で示されているように、所望の水平断
面形状か光硬化し、３次元立体形状物７が造形される。
この手順で光硬化層を積層することで、大型の３次元立
体形状物の造形が可能である。
体形状物の造形が可能である。
この３次元立体形状物は、ＣＡＤ装置８で設計されたも
のが、各水平断面毎に２次元断面形状データに変換され
、各データが、コントローラ１０に送られる。該コント
ローラ１０は各水平断面形状データに応じて、液晶シャ
ッタードライバ６及びＸ）′ステージドライバ１１にデ
ータが送られ、液晶シャッター板３の光透退部範囲とＸ
Ｙステージ９の位置・速度の同時制御を行っている。液
晶シャッタードライバ６は、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
、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
。なお、液晶シャッター板３と液状光硬化樹脂２表面と
の距離は、光の拡散を考慮してできるだけ小さいほうが
望ましい。また光拡散の影響を無くす意味で、液晶シャ
ンター板３と液晶樹脂光硬化樹脂２表面との間にレンズ
アレイ等を設けて、光拡散を防ぐ手法も考えられる。
のが、各水平断面毎に２次元断面形状データに変換され
、各データが、コントローラ１０に送られる。該コント
ローラ１０は各水平断面形状データに応じて、液晶シャ
ッタードライバ６及びＸ）′ステージドライバ１１にデ
ータが送られ、液晶シャッター板３の光透退部範囲とＸ
Ｙステージ９の位置・速度の同時制御を行っている。液
晶シャッタードライバ６は、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
、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
。なお、液晶シャッター板３と液状光硬化樹脂２表面と
の距離は、光の拡散を考慮してできるだけ小さいほうが
望ましい。また光拡散の影響を無くす意味で、液晶シャ
ンター板３と液晶樹脂光硬化樹脂２表面との間にレンズ
アレイ等を設けて、光拡散を防ぐ手法も考えられる。
（ト）発明の効果
本発明の光学的立体造形方法によれば２マスクを１軸方
向又は２軸方向に光源とともに硬化樹脂上を走査させる
とともに、各水平断面形状に応じて光学マスクの光透過
部が連続的に変化させているので、水平断面形状毎の光
学マスクを製作し毎回取り替えることなく、面光源によ
る露光を連続的に行っていくことができ、大型の３次元
立体形状を造形する場合に際しても、光学マスクを大型
サイズにすることなく、短時間 高精度で且つ安価に３
次元立体形状を造形することが可能である。
向又は２軸方向に光源とともに硬化樹脂上を走査させる
とともに、各水平断面形状に応じて光学マスクの光透過
部が連続的に変化させているので、水平断面形状毎の光
学マスクを製作し毎回取り替えることなく、面光源によ
る露光を連続的に行っていくことができ、大型の３次元
立体形状を造形する場合に際しても、光学マスクを大型
サイズにすることなく、短時間 高精度で且つ安価に３
次元立体形状を造形することが可能である。
第１図は本発明に係わる光学的立体造形方法を実施する
ための立体造形装置の概略構成図、第２図ａ乃至ｆは本
発明に係わる光学的立体造形法方法を工程順に示した説
明図である。 （１）・・・容器、（２）・・・光硬化樹脂、（３）・
・・液晶シャッター板、（４）・・・光源、（５）・・
・昇降ステージ、（６１（１１１・・・ドライバ、（７
）・・・立体形状物、（９）・・・ＸＹステージ、（１
０）・・コントローラ。 呂願人 三洋電機株式会社
ための立体造形装置の概略構成図、第２図ａ乃至ｆは本
発明に係わる光学的立体造形法方法を工程順に示した説
明図である。 （１）・・・容器、（２）・・・光硬化樹脂、（３）・
・・液晶シャッター板、（４）・・・光源、（５）・・
・昇降ステージ、（６１（１１１・・・ドライバ、（７
）・・・立体形状物、（９）・・・ＸＹステージ、（１
０）・・コントローラ。 呂願人 三洋電機株式会社
Claims (1)
- １）液状光硬化樹脂材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光を照射す
ることにより、上記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於て、上記マスクを１軸方向又は
２軸方向に上記光源とともに上記光硬化樹脂上を走査さ
せるとともに上記マスクの水平断面形状を連続的に変化
させることを特徴とした光学的立体造形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085307A JPH03281329A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的立体造形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085307A JPH03281329A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的立体造形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281329A true JPH03281329A (ja) | 1991-12-12 |
Family
ID=13854946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085307A Pending JPH03281329A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 光学的立体造形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03281329A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06198747A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 光造形技術による３次元物体形成装置 |
| WO2005025838A1 (ja) | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Nabtesco Corporation | 光学的立体造形および装置 |
| WO2006035739A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Nabtesco Corporation | 光造形装置及び光造形方法 |
| US7137801B2 (en) | 2002-03-12 | 2006-11-21 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Three-dimensional stereolithographic apparatus |
| EP3053729A1 (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-10 | Visitech As | Method for exposing a photo polymerizable material for solidification of material layer by layer to build a 3D object |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2085307A patent/JPH03281329A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06198747A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 光造形技術による３次元物体形成装置 |
| US7137801B2 (en) | 2002-03-12 | 2006-11-21 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Three-dimensional stereolithographic apparatus |
| WO2005025838A1 (ja) | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Nabtesco Corporation | 光学的立体造形および装置 |
| US7931851B2 (en) | 2003-09-11 | 2011-04-26 | Nabtesco Corporation | Stereolithographic method and apparatus |
| WO2006035739A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Nabtesco Corporation | 光造形装置及び光造形方法 |
| JPWO2006035739A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2008-05-15 | ナブテスコ株式会社 | 光造形装置及び光造形方法 |
| EP3053729A1 (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-10 | Visitech As | Method for exposing a photo polymerizable material for solidification of material layer by layer to build a 3D object |
| WO2016124634A1 (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | Visitech As | Method for exposing a photo polymerizable material for solidification of material layer by layer to build a 3d object |
| TWI719010B (zh) * | 2015-02-04 | 2021-02-21 | 挪威商維西科技股份有限公司 | 用於將光聚合材料曝光以逐層固化材料來建構３ｄ物體的方法 |
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