JPH0686094B2 - 光学的造形法 - Google Patents
光学的造形法Info
- Publication number
- JPH0686094B2 JPH0686094B2 JP4140664A JP14066492A JPH0686094B2 JP H0686094 B2 JPH0686094 B2 JP H0686094B2 JP 4140664 A JP4140664 A JP 4140664A JP 14066492 A JP14066492 A JP 14066492A JP H0686094 B2 JPH0686094 B2 JP H0686094B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substance
- light
- cured
- photocurable
- cured portion
- 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.)
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光及び光硬化性流動物
質を用いて行なう光学的造形法に関する。
質を用いて行なう光学的造形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋳型製作時に必要とされる製品形
状に対応する模型、或いは切削加工の倣い制御用又は形
彫放電加工電極用の模型の製作は、手加工により、或い
はＮＣフライス盤等を用いたＮＣ切削加工により行われ
ていた。しかしながら、手加工による場合は多くの手間
と熟練とを要するという問題が存し、ＮＣ切削加工によ
る場合は、刃物の刃先形状変更のための交換や磨耗等を
考慮した複雑な工作プログラムを作る必要があると共
に、加工面に生じた段を除くためにさらに仕上げ加工を
必要とする場合があるという問題が存していた。
状に対応する模型、或いは切削加工の倣い制御用又は形
彫放電加工電極用の模型の製作は、手加工により、或い
はＮＣフライス盤等を用いたＮＣ切削加工により行われ
ていた。しかしながら、手加工による場合は多くの手間
と熟練とを要するという問題が存し、ＮＣ切削加工によ
る場合は、刃物の刃先形状変更のための交換や磨耗等を
考慮した複雑な工作プログラムを作る必要があると共
に、加工面に生じた段を除くためにさらに仕上げ加工を
必要とする場合があるという問題が存していた。
【０００３】このような問題を解決するものとして、本
出願人は次のような光学的造形法（特願昭５９−１０５
３５５号）を提案した。該方法は、第３図を参照しつつ
説明すると、光硬化性流動物質（Ａ）を、上方からの光
照射により該物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が得ら
れる深さとなるように容器（１）に収容し〔第３図
（ａ）〕、該光硬化性物質（Ａ）の上方から選択的に光
照射を行なって該物質上下面に及ぶ硬化部分（Ｂ１）を
形成し〔第３図（ｂ）〕、さらに前記光硬化性物質
（Ａ）を、前記硬化部分（Ｂ１）上に前記深さに相当す
る深さをなすように付加し〔第３図（ｃ）〕、該光硬化
性物質（Ｂ１）の上方から選択的に光照射を行なって、
前記硬化部分（Ｂ１）から連続して延びた硬化部分（Ｂ
２）を形成し〔第３図（ｄ）〕、これら光硬化性物質の
付加及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の固体を
形成することを特徴とする光学的造形法である。
出願人は次のような光学的造形法（特願昭５９−１０５
３５５号）を提案した。該方法は、第３図を参照しつつ
説明すると、光硬化性流動物質（Ａ）を、上方からの光
照射により該物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が得ら
れる深さとなるように容器（１）に収容し〔第３図
（ａ）〕、該光硬化性物質（Ａ）の上方から選択的に光
照射を行なって該物質上下面に及ぶ硬化部分（Ｂ１）を
形成し〔第３図（ｂ）〕、さらに前記光硬化性物質
（Ａ）を、前記硬化部分（Ｂ１）上に前記深さに相当す
る深さをなすように付加し〔第３図（ｃ）〕、該光硬化
性物質（Ｂ１）の上方から選択的に光照射を行なって、
前記硬化部分（Ｂ１）から連続して延びた硬化部分（Ｂ
２）を形成し〔第３図（ｄ）〕、これら光硬化性物質の
付加及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の固体を
形成することを特徴とする光学的造形法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】該提案に係る光学的
造形法は、光硬化性流動物質の深さを調整しつつ光照射
を選択的に行なうという簡単な操作により所望形状の固
体を形成するものであり、前述の如き手加工による場合
の手間と熟練との必要性を排し、ＮＣ切削加工による場
合の刃物の交換、複雑な工作プログラムの作成、及び仕
上げ加工の付加の必要性を排す等の効果を奏するもので
あった。しかしながら、光照射を選択的に行なう際に、
光束をレンズ等で収束すれば、例えばレーザ光において
は１μｍ内外の径というように全光エネルギを集中でき
寸法精度良好な固体を得ることができるが、得られる固
体は光束の径に対応した薄い帯状のものに限られるとい
う欠点があった。
造形法は、光硬化性流動物質の深さを調整しつつ光照射
を選択的に行なうという簡単な操作により所望形状の固
体を形成するものであり、前述の如き手加工による場合
の手間と熟練との必要性を排し、ＮＣ切削加工による場
合の刃物の交換、複雑な工作プログラムの作成、及び仕
上げ加工の付加の必要性を排す等の効果を奏するもので
あった。しかしながら、光照射を選択的に行なう際に、
光束をレンズ等で収束すれば、例えばレーザ光において
は１μｍ内外の径というように全光エネルギを集中でき
寸法精度良好な固体を得ることができるが、得られる固
体は光束の径に対応した薄い帯状のものに限られるとい
う欠点があった。
【０００５】かといってレーザ光を太い光束で放出さ
せ、或いはレンズ等により光束の径を拡げて照射する
と、レーザ光の強度は光束断面において、例えば光軸を
中心とするガウス分布の如く、周辺部へ向けて減衰した
状態となっているため、該周辺部での硬化度合いが不安
定となり、得られる固体の寸法精度が悪くなるという欠
点が生じた。
せ、或いはレンズ等により光束の径を拡げて照射する
と、レーザ光の強度は光束断面において、例えば光軸を
中心とするガウス分布の如く、周辺部へ向けて減衰した
状態となっているため、該周辺部での硬化度合いが不安
定となり、得られる固体の寸法精度が悪くなるという欠
点が生じた。
【０００６】本発明は、光学的造形法におけるこのよう
な欠点を解消し、所望厚さの固体を高い寸法精度で形成
しうる光学的造形法を提供することを目的とする。
な欠点を解消し、所望厚さの固体を高い寸法精度で形成
しうる光学的造形法を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の構成及び効果】本発明の前記目的は、光硬化性
流動物質を、容器内の少なくとも一部において上方から
の光照射により該物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が
得られる深さとし、前記光硬化性物質の上方から選択的
に光照射を行なって該物質上下面に及ぶ硬化部分を形成
し、さらに前記光硬化性物質を、前記硬化部分上におい
て前記深さに相当する深さをなすように少くとも前記硬
化部分上に付加し、該光硬化性物質の上方から選択的に
光照射を行なって、前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び硬化部
分の形成を繰り返して所望形状の固体を形成する光学的
造形法であって、前記選択的光照射を行なうにあたり、
比較的光束の太いレーザ光を用い、該レーザ光の光路中
に少くとも該レーザ光束の周辺部を遮るような開口を有
した遮蔽板を配設すると共に、前記光硬化性物質におけ
る硬化させるべき部分に該レーザ光による前記開口の像
を結ばせ、該像を前記光硬化性物質に対し相対的に移動
させて選択的光照射を行なうことを特徴とする光学的造
形法により達成される。
流動物質を、容器内の少なくとも一部において上方から
の光照射により該物質上下面に及ぶ連続した硬化部分が
得られる深さとし、前記光硬化性物質の上方から選択的
に光照射を行なって該物質上下面に及ぶ硬化部分を形成
し、さらに前記光硬化性物質を、前記硬化部分上におい
て前記深さに相当する深さをなすように少くとも前記硬
化部分上に付加し、該光硬化性物質の上方から選択的に
光照射を行なって、前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び硬化部
分の形成を繰り返して所望形状の固体を形成する光学的
造形法であって、前記選択的光照射を行なうにあたり、
比較的光束の太いレーザ光を用い、該レーザ光の光路中
に少くとも該レーザ光束の周辺部を遮るような開口を有
した遮蔽板を配設すると共に、前記光硬化性物質におけ
る硬化させるべき部分に該レーザ光による前記開口の像
を結ばせ、該像を前記光硬化性物質に対し相対的に移動
させて選択的光照射を行なうことを特徴とする光学的造
形法により達成される。
【０００８】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。
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。
【０００９】前記光としては、使用する光硬化性物質に
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より向上させ得
るという利点を得ることができる。
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より向上させ得
るという利点を得ることができる。
【００１０】本発明によれば光硬化性流動物質の深さを
調整しつつ光照射を選択的に行なう操作により所望形状
の固体が形成される点で、前記基本発明における効果が
奏される。
調整しつつ光照射を選択的に行なう操作により所望形状
の固体が形成される点で、前記基本発明における効果が
奏される。
【００１１】しかも本発明においては、前記選択的光照
射は、比較的光束の太いレーザ光を用い、該レーザ光の
光路中に少くとも該レーザ光束の周辺部を遮るような開
口を有した遮蔽板を配設すると共に、前記光硬化性物質
における硬化させるべき部分に該レーザ光による前記開
口の像を結ばせて行なわれるので、太い光束で放出され
或いはレンズ等により光束を拡げられたレーザ光の有す
る外縁部の緩慢な減衰部分が前記遮蔽板により遮られる
と共に、前記開口を経る際に生じる回折光は結像により
硬化させるべき光硬化性物質部分に収束せしめられ、結
果として照射箇所と非照射箇所との間の露光量変化を急
峻として硬化寸法精度を高くすることができ、且つ太い
光束に基づき所望厚さの固体を容易に得ることができ
る。
射は、比較的光束の太いレーザ光を用い、該レーザ光の
光路中に少くとも該レーザ光束の周辺部を遮るような開
口を有した遮蔽板を配設すると共に、前記光硬化性物質
における硬化させるべき部分に該レーザ光による前記開
口の像を結ばせて行なわれるので、太い光束で放出され
或いはレンズ等により光束を拡げられたレーザ光の有す
る外縁部の緩慢な減衰部分が前記遮蔽板により遮られる
と共に、前記開口を経る際に生じる回折光は結像により
硬化させるべき光硬化性物質部分に収束せしめられ、結
果として照射箇所と非照射箇所との間の露光量変化を急
峻として硬化寸法精度を高くすることができ、且つ太い
光束に基づき所望厚さの固体を容易に得ることができ
る。
【００１２】なお、固体形成は、上下方向に透光性を有
する中空又は中実の有底体を容器内の前記光硬化性流動
物質中に浸漬することにより該有底体の底面と前記容器
底の上面との間に、上方からの光照射により前記物質上
下面に及ぶ連続した硬化部分が得られる深さとなるよう
に前記物質を収容し、前記有底体の上方から選択的に光
照射を行なって前記底面及び上面間の前記物質上下面に
及ぶ硬化部分を形成し、その後前記有底体を若干引き上
げることにより前記硬化部分上面と前記有底体底面との
間に、前記深さに相当する深さをなすように前記有底体
周囲の前記物質を付加し、前記有底体の上方から選択的
に光照射を行なって前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び硬化部
分の形成を繰り返して行なうことができる。この場合
は、硬化すべき光硬化性物質の液面は有底体底面により
覆われるので、空気中の成分や埃等、容器中の雰囲気に
よる影響を防止しうるという利点が得られる。
する中空又は中実の有底体を容器内の前記光硬化性流動
物質中に浸漬することにより該有底体の底面と前記容器
底の上面との間に、上方からの光照射により前記物質上
下面に及ぶ連続した硬化部分が得られる深さとなるよう
に前記物質を収容し、前記有底体の上方から選択的に光
照射を行なって前記底面及び上面間の前記物質上下面に
及ぶ硬化部分を形成し、その後前記有底体を若干引き上
げることにより前記硬化部分上面と前記有底体底面との
間に、前記深さに相当する深さをなすように前記有底体
周囲の前記物質を付加し、前記有底体の上方から選択的
に光照射を行なって前記硬化部分から連続して延びた硬
化部分を形成し、これら光硬化性物質の付加及び硬化部
分の形成を繰り返して行なうことができる。この場合
は、硬化すべき光硬化性物質の液面は有底体底面により
覆われるので、空気中の成分や埃等、容器中の雰囲気に
よる影響を防止しうるという利点が得られる。
【００１３】また、前記光硬化性流動物質に、予め顔
料、セラミックス粉、金属粉等の改質用材料を混入した
ものを使用してもよい。
料、セラミックス粉、金属粉等の改質用材料を混入した
ものを使用してもよい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面と共に説明
する。
する。
【００１５】第１図は本発明の１実施例を示している。
容器（１）は、該容器をテーブル（３）に対し水平方向
及び垂直方向に移動し得る位置制御装置（２）上に載せ
られている。
容器（１）は、該容器をテーブル（３）に対し水平方向
及び垂直方向に移動し得る位置制御装置（２）上に載せ
られている。
【００１６】容器（１）の上方には、レーザ光源（図示
せず）、遮蔽板（６）及びレンズ装置（７）がテーブル
（３）に対し固定的に設けられている。レーザ光源から
は比較的光束の太いレーザ光（Ｃ2 ）が発せられる。こ
の光束の太さは、形成すべき固体の厚さ等の断面形状に
応じ、且つ硬化に必要な光量を考慮して決められる。遮
蔽板（６）は前記レーザ光束（Ｃ2 ）の周辺部を遮る開
口（６０）を有している。開口（６０）の形状は円形、
矩形等適宜のものとすることができ、開口（６０）を通
過し周辺の減衰部分をカットされたレーザ光（Ｃ3 ）
は、第２図に強度分布を示すように、その光束縁部に於
て急激な強度変化を伴う。レンズ装置（７）は、遮蔽板
（６）と、容器（１）内における所定深さの光硬化性物
質との間に配置され、該物質における硬化させるべき部
分にレーザ光（Ｃ3 ）による開口（６０）の像を結ばせ
る。このため遮蔽板下面からレンズ中央までの距離
（ａ）、レンズ中央から光硬化性物質における硬化させ
るべき部分までの距離（ｂ）、及びレンズの焦点距離
（ｆ）の間に １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ なる関係が成立するように、必要な位置決めがなされ
る。この結像により開口（６０）を通過する際の回折光
は光硬化物質上に収束せしめられ、輪郭の明確な光照射
が得られる。
せず）、遮蔽板（６）及びレンズ装置（７）がテーブル
（３）に対し固定的に設けられている。レーザ光源から
は比較的光束の太いレーザ光（Ｃ2 ）が発せられる。こ
の光束の太さは、形成すべき固体の厚さ等の断面形状に
応じ、且つ硬化に必要な光量を考慮して決められる。遮
蔽板（６）は前記レーザ光束（Ｃ2 ）の周辺部を遮る開
口（６０）を有している。開口（６０）の形状は円形、
矩形等適宜のものとすることができ、開口（６０）を通
過し周辺の減衰部分をカットされたレーザ光（Ｃ3 ）
は、第２図に強度分布を示すように、その光束縁部に於
て急激な強度変化を伴う。レンズ装置（７）は、遮蔽板
（６）と、容器（１）内における所定深さの光硬化性物
質との間に配置され、該物質における硬化させるべき部
分にレーザ光（Ｃ3 ）による開口（６０）の像を結ばせ
る。このため遮蔽板下面からレンズ中央までの距離
（ａ）、レンズ中央から光硬化性物質における硬化させ
るべき部分までの距離（ｂ）、及びレンズの焦点距離
（ｆ）の間に １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ なる関係が成立するように、必要な位置決めがなされ
る。この結像により開口（６０）を通過する際の回折光
は光硬化物質上に収束せしめられ、輪郭の明確な光照射
が得られる。
【００１７】したがって光硬化性物質に照射されるレー
ザ光の光束の太さは、十分な太さの放出光に基づき、遮
蔽板開口（６０）の径及びレンズ装置（７）の焦点距離
により適切に選択することができ、位置制御装置（２）
により容器（１）をレーザ光（Ｃ3 ）に対し相対的に移
動させ、形成すべき固体の形状に沿う主経路に沿ってレ
ーザ光（Ｃ3 ）を相対移動させれば、所望の横断面形状
を有した硬化部分が得られる。さらに所定深さの光硬化
性物質の付加及び同様の選択的レーザ光照射を、容器
（１）の下降を伴いつつ繰返せば、所望形状の固体
（Ｂ）が、輪郭の明確なレーザ光束に基づき高い寸法精
度をもって得られる。
ザ光の光束の太さは、十分な太さの放出光に基づき、遮
蔽板開口（６０）の径及びレンズ装置（７）の焦点距離
により適切に選択することができ、位置制御装置（２）
により容器（１）をレーザ光（Ｃ3 ）に対し相対的に移
動させ、形成すべき固体の形状に沿う主経路に沿ってレ
ーザ光（Ｃ3 ）を相対移動させれば、所望の横断面形状
を有した硬化部分が得られる。さらに所定深さの光硬化
性物質の付加及び同様の選択的レーザ光照射を、容器
（１）の下降を伴いつつ繰返せば、所望形状の固体
（Ｂ）が、輪郭の明確なレーザ光束に基づき高い寸法精
度をもって得られる。
【００１８】なお、集光のためには、レンズに代え凹面
鏡を使用し得るのは勿論である。
鏡を使用し得るのは勿論である。
【００１９】参考として本発明方法により形成された固
体の参考写真を添付する。参考写真において右側の固体
が、本発明の実施例により得られたものである。固体近
傍のスケールの単位はｃｍである。
体の参考写真を添付する。参考写真において右側の固体
が、本発明の実施例により得られたものである。固体近
傍のスケールの単位はｃｍである。
【図１】本発明の１実施例を概略的に一部断面をもって
示す正面図。
示す正面図。
【図２】図１の例における照射光強度を示すグラフ。
【図３】本発明の基本をなす光学的造形法の工程を順を
追って例示する縦断面図。
追って例示する縦断面図。
１ 容器 ２ 位置制御装置 ６ 遮蔽板 ７ レンズ装置 ６０ 開口 Ａ 光硬化性流動物質 Ｂ 固体
Claims (1)
- 【請求項１】光硬化性流動物質を、容器内の少なくとも
一部において上方からの光照射により該物質上下面に及
ぶ連続した硬化部分が得られる深さとし、前記光硬化性
物質の上方から選択的に光照射を行なって該物質上下面
に及ぶ硬化部分を形成し、さらに前記光硬化性物質を、
前記硬化部分上において前記深さに相当する深さをなす
ように少くとも前記硬化部分上に付加し、該光硬化性物
質の上方から選択的に光照射を行なって、前記硬化部分
から連続して延びた硬化部分を形成し、これら光硬化性
物質の付加及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の
固体を形成する光学的造形法であって、前記選択的光照
射を行なうにあたり、比較的光束の太いレーザ光を用
い、該レーザ光の光路中に少くとも該レーザ光束の周辺
部を遮るような開口を有した遮蔽板を配設すると共に、
前記光硬化性物質における硬化させるべき部分に該レー
ザ光による前記開口の像を結ばせ、該像を前記光硬化性
物質に対し相対的に移動させて選択的光照射を行なうこ
とを特徴とする光学的造形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140664A JPH0686094B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 光学的造形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140664A JPH0686094B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 光学的造形法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60243073A Division JPS62101408A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 光学的造形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05154925A JPH05154925A (ja) | 1993-06-22 |
| JPH0686094B2 true JPH0686094B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=15273896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4140664A Expired - Lifetime JPH0686094B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 光学的造形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686094B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52116177A (en) * | 1976-03-26 | 1977-09-29 | Nec Corp | Laser beam exposure unit |
| JPS56144478A (en) * | 1980-04-12 | 1981-11-10 | Hideo Kodama | Stereoscopic figure drawing device |
| JPS5830755A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-02-23 | Teijin Ltd | 露光方法 |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP4140664A patent/JPH0686094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05154925A (ja) | 1993-06-22 |
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