JP3170832B2 - Optical molding method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光学的造形方法に関わ
り、例えば光硬化性樹脂をビーム照射して立体形状を形
成する光学的造形装置の使用にて好適な光学的造形方法
に関わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical shaping method, and more particularly to an optical shaping method suitable for use in an optical shaping apparatus for forming a three-dimensional shape by irradiating a photocurable resin with a beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は従来の技術による光学的造形装置
1の例を示す斜視図である。光学的造形装置1は、各々
総括的な参照符号が付されたエレベータ装置10と樹脂
貯槽装置30とビーム発生装置40とを有し、更に、こ
れらの装置に電気的に接続された制御装置70と有す
る。エレベータ装置10は、上端部12とステージ部1
6とこの上端部12及びステージ部16を接続する接続
部14とを有し、ステージ部16は樹脂34内に配置さ
れることができる。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a perspective view showing an example of an optical shaping apparatus 1 according to the prior art. The optical shaping apparatus 1 includes an elevator apparatus 10, a resin storage tank apparatus 30, and a beam generation apparatus 40, each of which has a general reference number, and further includes a control apparatus 70 electrically connected to these apparatuses. Has. The elevator device 10 includes an upper end portion 12 and a stage portion 1.
6 and a connecting portion 14 connecting the upper end portion 12 and the stage portion 16, and the stage portion 16 can be arranged in the resin 34.
【0003】エレベータ装置10は、更に、上端部12
に取り付けられたナット18とこのナット18に螺合さ
れた送りねじ20とを有し、斯かる送りねじ20はステ
ッピングモータ22の駆動部に接続されている。ステッ
ピングモータ22が作動されると送りねじ20が回転
し、ナット18を上方又は下方に駆動させる軸線方向の
偏倚力が生成される。The elevator apparatus 10 further includes an upper end 12
And a feed screw 20 screwed to the nut 18. The feed screw 20 is connected to a drive unit of a stepping motor 22. When the stepping motor 22 is actuated, the feed screw 20 rotates and generates an axial biasing force that drives the nut 18 upward or downward.
【0004】こうしてナット18が上下方向に運動する
と、ステージ部16もそれに対応して上下方向に運動す
る。ステッピングモータ22は、ステージ部16が所定
のピッチにて段階的に運動するように、作動されてよ
い。エレベータ装置10に隣接して、ステージ部16の
位置を検出するためのエレベータ位置検出器78が配置
されている。When the nut 18 moves up and down, the stage 16 moves up and down correspondingly. The stepping motor 22 may be operated so that the stage 16 moves stepwise at a predetermined pitch. An elevator position detector 78 for detecting the position of the stage 16 is arranged adjacent to the elevator device 10.
【0005】樹脂貯槽装置30は貯槽容器32を有して
おり、斯かる貯槽容器32には紫外線硬化性樹脂の如き
液体の光硬化性樹脂が貯留されている。エレベータ装置
10のステージ部16が、貯槽容器32内に配置され、
樹脂に浸った状態にて上下方向に運動することができる
ように構成されている。[0005] The resin storage device 30 has a storage container 32 in which a liquid photocurable resin such as an ultraviolet curable resin is stored. The stage unit 16 of the elevator device 10 is disposed in a storage container 32,
It is configured to be able to move up and down while immersed in resin.
【0006】ビーム発生装置40は、レーザビーム発振
器42と音響光学変調装置(A/Oモジュレータ)44
とフォーカス制御器46とを有し、音響光学変調装置4
4の前方と後方には各々第一の全反射ミラー52と第二
の全反射ミラー54が配置されている。レーザビーム発
振器42は、波長が360nmのアルゴンイオンレーザ
又は波長が325nmのヘリウムカドミウムレーザの如
き露光ビームレーザを発生させるように構成されたもの
であってよい。The beam generator 40 includes a laser beam oscillator 42 and an acousto-optic modulator (A / O modulator) 44.
And the focus controller 46, and the acousto-optic modulator 4
A first total reflection mirror 52 and a second total reflection mirror 54 are disposed in front of and behind 4, respectively. The laser beam oscillator 42 may be configured to generate an exposure beam laser such as an argon ion laser having a wavelength of 360 nm or a helium cadmium laser having a wavelength of 325 nm.
【0007】音響光学変調装置44は露光ビームの進行
を制御するように構成されており、露光ビームの通過を
許し又は露光ビームの通過を阻止するスイッチング作用
を有している。フォーカス制御器46は露光ビームの光
束を絞るフォーカシングレンズ56を含んでよく、この
フォーカシングレンズ56によって露光ビームは貯槽容
器32に貯留された樹脂34の液面36上に所定の径の
ビームスポット62を提供するように絞られる。The acousto-optic modulator 44 is configured to control the progress of the exposure beam, and has a switching function of permitting the passage of the exposure beam or blocking the passage of the exposure beam. The focus controller 46 may include a focusing lens 56 for narrowing the luminous flux of the exposure beam. With the focusing lens 56, the exposure beam forms a beam spot 62 having a predetermined diameter on the liquid surface 36 of the resin 34 stored in the storage container 32. Squeezed to provide.
【0008】樹脂貯槽装置30に隣接して、第一のガル
バノスキャナ48と第二のガルバノスキャナ50とが配
置されており、第一のガルバノスキャナ48は第一のガ
ルバノミラー48aとこのガルバノミラー48aを支持
する回転軸48bとガルバノミラー48aをこの回転軸
48b周りに回転させるための駆動部48cとを有し、
第二のガルバノスキャナ50は同様に第二のガルバノミ
ラー50aと回転軸50bと駆動部50cとを有する。A first galvano scanner 48 and a second galvano scanner 50 are arranged adjacent to the resin storage device 30. The first galvano scanner 48 includes a first galvanometer mirror 48a and the galvanometer mirror 48a. And a drive unit 48c for rotating the galvanomirror 48a around the rotation axis 48b.
Similarly, the second galvano scanner 50 includes a second galvanometer mirror 50a, a rotation shaft 50b, and a driving unit 50c.
【0009】ビーム発振器42、第一の全反射ミラー5
2、音響光学変調装置44、第二の全反射ミラー54、
フォーカス制御器46及びフォーカシングレンズ56
は、ビーム発振器42によって発生された露光ビーム6
0が、第一の全反射ミラー52に反射され音響光学変調
装置44を経由して第二の全反射ミラー54に到達し、
この第二の全反射ミラー54にて反射されてフォーカシ
ングレンズ56を経由して第二のガルバノミラー50a
に到達するように、整合して配置されている。[0009] Beam oscillator 42, first total reflection mirror 5
2, acousto-optic modulator 44, second total reflection mirror 54,
Focus controller 46 and focusing lens 56
Is the exposure beam 6 generated by the beam oscillator 42
0 is reflected by the first total reflection mirror 52 and reaches the second total reflection mirror 54 via the acousto-optic modulator 44,
The second galvano mirror 50 a is reflected by the second total reflection mirror 54 and passes through the focusing lens 56.
Are aligned so that they reach
【0010】第一のガルバノミラー48aと第二のガル
バノミラー50aは、第二のガルバノミラー50aによ
って反射された露光ビーム60が第一のガルバノミラー
48aに反射され、方向転換して樹脂の液面36に到達
し、そこにビームスポット62を形成するように、配置
される。The first galvanomirror 48a and the second galvanomirror 50a are arranged such that the exposure beam 60 reflected by the second galvanomirror 50a is reflected by the first galvanomirror 48a, and changes its direction so that the liquid level of the resin is reduced. 36 and is arranged to form a beam spot 62 thereon.
【0011】第一のガルバノミラー48aが回転軸48
b周りに回転されるとその反射面48dに対する入射角
が変化し反射面48dに反射された露光ビーム60の経
路が変化する。同様に、第二のガルバノミラー50aが
回転軸50b周りに回転されるとその反射面50dに対
する入射角が変化し反射面50dに反射された露光ビー
ム60の経路が変化する。こうしてガルバノミラー48
a、50aが各々その回転軸48b、50b周りに回転
されると、露光ビームの経路が変化し、ビームスポット
62は樹脂の液面36上で2次元的に移動する。The first galvanomirror 48a has a rotating shaft 48
When rotated about b, the angle of incidence on the reflecting surface 48d changes, and the path of the exposure beam 60 reflected on the reflecting surface 48d changes. Similarly, when the second galvanometer mirror 50a is rotated around the rotation axis 50b, the incident angle with respect to the reflection surface 50d changes, and the path of the exposure beam 60 reflected by the reflection surface 50d changes. Thus galvanometer mirror 48
When a and 50a are respectively rotated around their rotation axes 48b and 50b, the path of the exposure beam changes, and the beam spot 62 moves two-dimensionally on the liquid surface 36 of the resin.
【0012】ここで、樹脂の液面36上に於いて、エレ
ベータ装置10に接近し又は遠隔する方向を第一の走査
方向と呼び、エレベータ装置10の接続部14に平行な
方向即ち第一の走査方向に垂直な方向を第二の走査方向
と呼ぶ。Here, on the resin surface 36, a direction approaching or remote from the elevator apparatus 10 is called a first scanning direction, and a direction parallel to the connecting portion 14 of the elevator apparatus 10, that is, a first scanning direction. The direction perpendicular to the scanning direction is called a second scanning direction.
【0013】ガルバノミラー48a、50aの配置は、
好ましくは、第一のガルバノミラー48aが回転軸48
b周りに回転されると、その反射面48dに反射された
露光ビーム60の経路が回転軸48bに垂直な平面上で
変化し、それによってビームスポット62が第一の走査
方向に沿って移動し、第二のガルバノミラー50aが回
転軸50b周りに回転されると、反射面50dに反射さ
れた露光ビーム60の経路が回転軸50bに垂直な平面
上で変化し、それによってビームスポット62が第二の
走査方向に沿って移動するように選択される。The arrangement of the galvanomirrors 48a and 50a is as follows.
Preferably, the first galvanomirror 48a is
When rotated about b, the path of the exposure beam 60 reflected by the reflection surface 48d changes on a plane perpendicular to the rotation axis 48b, whereby the beam spot 62 moves along the first scanning direction. When the second galvanomirror 50a is rotated about the rotation axis 50b, the path of the exposure beam 60 reflected by the reflection surface 50d changes on a plane perpendicular to the rotation axis 50b, whereby the beam spot 62 is It is selected to move along two scanning directions.
【0014】制御装置70は、音響光学変調装置44の
スイッチング動作を制御するA/Oモジュレータ制御器
72と、エレベータ位置検出器78からの位置信号に基
いてステッピングモータ22の作動を制御するエレベー
タ制御器76と、A/Oモジュレータ制御器72、フォ
ーカス制御器46、第一のガルバノスキャナ48、第二
のガルバノスキャナ50及びエレベータ制御器76を制
御するガルバノコントローラ74とを有する。The control device 70 includes an A / O modulator controller 72 for controlling the switching operation of the acousto-optic modulator 44 and an elevator control for controlling the operation of the stepping motor 22 based on the position signal from the elevator position detector 78. And a galvo controller 74 for controlling the A / O modulator controller 72, the focus controller 46, the first galvano scanner 48, the second galvano scanner 50, and the elevator controller 76.
【0015】図3は、図2に示された光学的造形装置1
の一部詳細図である。エレベータ装置10のステージ部
16は、樹脂の液面36に平行に配置され、ステッピン
グモータ22が作動されると液状の樹脂の中を下方に移
動することができる。ステッピングモータ22がエレベ
ータ制御器76からの信号により作動されると、ステー
ジ部16は所定のピッチ毎に段階的に下方に移動され
る。光学的造形装置1によって立体形状物を形成すると
き、先ず最初にエレベータ装置10のステージ部16
は、図3において実線で示されている開始位置に配置さ
れる。FIG. 3 shows the optical shaping apparatus 1 shown in FIG.
FIG. The stage section 16 of the elevator apparatus 10 is arranged in parallel with the liquid surface 36 of the resin, and can move downward in the liquid resin when the stepping motor 22 is operated. When the stepping motor 22 is operated by a signal from the elevator controller 76, the stage 16 is moved downward step by step at a predetermined pitch. When a three-dimensional object is formed by the optical shaping apparatus 1, first, the stage 16 of the elevator apparatus 10 is used.
Is located at the start position indicated by the solid line in FIG.
【0016】かかる開始位置では、ステージ部16の上
側面は樹脂の液面36より一ピッチ下方に位置し、従っ
て、その上側面上には一ピッチの深さの樹脂の液層が存
在することとなる。露光ビーム60が樹脂の液面36上
に照射されると、液面36上のビームスポット62に相
当する部分に所定の深さにて樹脂は硬化される。In this starting position, the upper surface of the stage section 16 is located one pitch below the liquid surface 36 of the resin, and therefore, a liquid layer of the resin having a depth of one pitch exists on the upper surface. Becomes When the exposure beam 60 is irradiated on the liquid surface 36 of the resin, the resin is cured at a predetermined depth to a portion corresponding to the beam spot 62 on the liquid surface 36.
【0017】ステージ部16の下方への移動ピッチは、
露光ビームによる硬化深さのほぼ半分の大きさに設定さ
れている。例えば、樹脂の硬化深さが0.5〜0.7m
mの場合、ステージ部16の移動ピッチは0.2〜0.
3mmに設定されてよい。ステージ部16が開始位置に
配置された状態で、ステージ部16上に露光ビーム60
が走査されると、ビームスポット62の軌跡に沿って樹
脂の硬化条が形成される。多数の硬化条が集合して樹脂
の硬化層が形成される。The downward movement pitch of the stage 16 is as follows:
The size is set to almost half the curing depth by the exposure beam. For example, when the curing depth of the resin is 0.5 to 0.7 m
m, the moving pitch of the stage section 16 is 0.2 to 0.1.
It may be set to 3 mm. With the stage section 16 at the start position, the exposure beam 60 is placed on the stage section 16.
Is scanned, a cured strip of resin is formed along the locus of the beam spot 62. A large number of cured strips assemble to form a cured resin layer.
【0018】ステージ部16上に樹脂の硬化層が形成さ
れると、ステージ部16は一ピッチだけ下方に移動され
る。ステージ部16が下方に一ピッチ移動されるとその
上に形成された硬化層もステージ部16とともに下方に
移動され、かかる硬化層の上に周囲より流入した樹脂に
よって一ピッチの深さの樹脂の液層が生成される。When a cured resin layer is formed on the stage 16, the stage 16 is moved downward by one pitch. When the stage section 16 is moved downward by one pitch, the cured layer formed thereon is also moved downward together with the stage section 16 and the resin flowing from the surroundings onto the cured layer has a resin pitch of one pitch. A liquid layer is formed.
【0019】かかるステージ部16上の樹脂の液面上に
再び露光ビームが照射され、樹脂の硬化層が積層した状
態にて形成される。こうして、多数の硬化層が積層して
所定形状の立体形状物80が形成される。樹脂の各硬化
層の形状は、立体形状物80の一ピッチ毎の断面形状の
各々に対応している。An exposure beam is again irradiated on the liquid surface of the resin on the stage section 16 to form a cured resin layer in a laminated state. In this way, the three-dimensional object 80 having a predetermined shape is formed by laminating many cured layers. The shape of each cured layer of the resin corresponds to each of the cross-sectional shapes at one pitch of the three-dimensional object 80.
【0020】光硬化樹脂34は、新たに形成された硬化
条が既に形成された隣接する硬化条と容易に接着し、新
たに形成された硬化層が既に形成された隣接する硬化層
と容易に接着するために十分な接着性を有し、且つステ
ージ部16が一ピッチ下方に移動されたとき樹脂が周囲
より容易に流入して硬化層上に一ピッチの深さの樹脂液
層が生成されるように十分低い粘度を有することが望ま
しく、例えば、紫外線硬化性の変性アクリレートであ
る。The photo-curing resin 34 easily adheres the newly formed cured strip to the adjacent cured strip that has already been formed, and the newly formed cured layer easily contacts the adjacent cured layer that has already been formed. When the stage 16 is moved one pitch downward, the resin flows more easily from the surroundings and a resin liquid layer having a depth of one pitch is formed on the hardened layer when the stage 16 is moved one pitch downward. It is desirable to have a sufficiently low viscosity so as to be, for example, a UV-curable modified acrylate.
【0021】図4は、図2に示された従来技術による光
学的造形装置1に使用される制御装置70のブロック図
である。制御装置70は、記憶装置102と変調回路1
04とを含むビーム照射位置制御回路100を有する。
記憶装置102は、入力端子120を経由して所謂CA
Dの如き立体形状プログラミング装置に接続されてお
り、かかるプログラミング装置によって設計された立体
形状の断面形状のX方向とY方向に分解された画素信号
を記憶するように構成されている。変調回路104は、
記憶装置102からの画素信号を樹脂の液面上の走査領
域内での位置を示す座標信号に変換するように構成され
ている。FIG. 4 is a block diagram of a control device 70 used in the optical shaping device 1 according to the prior art shown in FIG. The control device 70 includes the storage device 102 and the modulation circuit 1
04 and a beam irradiation position control circuit 100 including the same.
The storage device 102 is a so-called CA via an input terminal 120.
It is connected to a three-dimensional shape programming device such as D, and is configured to store pixel signals decomposed in the X direction and the Y direction of the three-dimensional shape designed by the programming device. The modulation circuit 104
It is configured to convert a pixel signal from the storage device 102 into a coordinate signal indicating a position in a scanning region on the liquid surface of the resin.
【0022】制御装置70は、スキャン方式切替回路1
10を有しており、これによって露光ビームの走査方式
はラスタスキャン方式とベクトルスキャン方式とのいず
れかの方式に切替えられ、更にラスタスキャン方式の場
合には第一のラスタスキャン方式と第二のラスタスキャ
ン方式とのいずれかの方式に切替えられる。The control device 70 includes a scan mode switching circuit 1
10, whereby the scanning method of the exposure beam is switched to one of the raster scanning method and the vector scanning method. In the case of the raster scanning method, the first raster scanning method and the second scanning method are used. The mode is switched to one of the raster scan modes.
【0023】ラスタスキャン方式は、ビームスポット6
2を一定の方向即ち主走査方向に沿って走査して描画す
るもので、第一のラスタスキャン方式は第一の走査方向
又はX方向に主走査方向を有し、第二のラスタスキャン
方式は第二の走査方向又はY方向に主走査方向を有す
る。ベクトルスキャン方式は、一定方向の主走査方向を
有することなく走査方向が刻刻変化するように構成され
ている。The raster scan method uses a beam spot 6
The first raster scan method has a main scan direction in the first scan direction or the X direction, and the second raster scan method has a main scan direction in the X direction. It has a main scanning direction in the second scanning direction or the Y direction. The vector scan method is configured such that the scanning direction changes every time without having a constant main scanning direction.
【0024】変調回路104より送出される座標信号の
うち、第一の走査方向又はX方向の信号は第一のD/A
変換器106aによってアナログ信号に変換され第一の
ゲート回路108aを経由して出力端子122より第一
のガルバノスキャナ48の駆動部48cへ送出される。
変調回路104より送出される座標信号のうち、第二の
走査方向又はY方向の信号は第二のD/A変換器106
bによってアナログ信号に変換され第二のゲート回路1
08bを経由して出力端子124より第二のガルバノス
キャナ50の駆動部50cへ送出される。Of the coordinate signals sent from the modulation circuit 104, the signal in the first scanning direction or the X direction is the first D / A
The signal is converted into an analog signal by the converter 106a, and is transmitted from the output terminal 122 to the drive unit 48c of the first galvano scanner 48 via the first gate circuit 108a.
Among the coordinate signals sent from the modulation circuit 104, the signal in the second scanning direction or the Y direction is the second D / A converter 106
b to the second gate circuit 1
The signal is transmitted from the output terminal 124 to the drive unit 50c of the second galvano scanner 50 via 08b.
【0025】変調回路104より発生された座標信号は
フォーカス制御回路112に送出され出力端子126を
経由してフォーカス制御器46に送出され、それによっ
てフォーカシングレンズ56の焦点が制御され、樹脂の
液面上に所定の径のビームスポット62が得られる。The coordinate signal generated by the modulation circuit 104 is sent to the focus control circuit 112 and sent to the focus controller 46 via the output terminal 126, whereby the focus of the focusing lens 56 is controlled and the liquid level of the resin is adjusted. A beam spot 62 having a predetermined diameter is obtained above.
【0026】ビーム照射位置制御回路100には、ステ
ッピングモータ駆動回路114とA/Oモジュレータ駆
動回路116とが接続されている。ステッピングモータ
駆動回路114からの信号は出力端子128を経由して
ステッピングモータ22に送出される。A stepping motor drive circuit 114 and an A / O modulator drive circuit 116 are connected to the beam irradiation position control circuit 100. The signal from the stepping motor drive circuit 114 is sent to the stepping motor 22 via the output terminal 128.
【0027】ステッピングモータ22の作動は、作業開
始時にエレベータ装置10のステージ部16が開始位置
に配置され、ビームによる照射によって樹脂の硬化層が
形成されるとステージ部16が一ピッチ毎に下方に移動
されるように制御される。A/Oモジュレータ駆動回路
116からの信号は出力端子130を経由してA/Oモ
ジュレータ44に送出され、それによって露光ビーム6
0の進行が許され又は遮断される。The operation of the stepping motor 22 is such that the stage 16 of the elevator apparatus 10 is arranged at the starting position at the start of work, and when a cured resin layer is formed by irradiation with a beam, the stage 16 is moved downward by one pitch. It is controlled to be moved. The signal from the A / O modulator driving circuit 116 is sent to the A / O modulator 44 via the output terminal 130, and thereby the exposure beam 6
Zero progression is allowed or blocked.
【0028】[0028]
【発明が解決しようとする課題】図5は、従来技術によ
る光学的造形方法によって立体形状物を製造する過程を
示している。エレベータ装置10のステージ部16上に
はラスタスキャン方式により露光ビームを走査すること
によって形成された多数の樹脂の硬化条144、142
が配置されている。硬化条はビームスポット62を液面
上で第一の走査方向に沿って走査することによって形成
され、かかる硬化条が集合して孔142を有する硬化層
140が形成されている。FIG. 5 shows a process of manufacturing a three-dimensional object by an optical shaping method according to the prior art. On the stage section 16 of the elevator apparatus 10, a plurality of resin cured strips 144 and 142 formed by scanning an exposure beam by a raster scan method.
Is arranged. The hardened stripes are formed by scanning the beam spot 62 on the liquid surface along the first scanning direction, and the hardened stripes are gathered to form a hardened layer 140 having a hole 142.
【0029】ビームスポット62の走査は硬化層140
の端部に沿って開始され、それによって形成された最初
の硬化条に隣接して次のビームスポット62の走査がお
こなわれる。こうして次々に第二の走査方向に隣接する
硬化条が形成される。尚、このようなラスタスキャン方
式によるビームスポット走査によって硬化層を形成する
前又は後に、図示されていないが、ベクトルスキャン方
式によるビームスポット走査によって硬化層の周囲の輪
郭が形成される。The scanning of the beam spot 62 is performed by the hardened layer 140.
Scans the next beam spot 62 adjacent to the first hardening strip formed thereby. In this manner, cured strips adjacent in the second scanning direction are formed one after another. Before or after forming the hardened layer by the beam spot scanning by the raster scan method, though not shown, an outline around the hardened layer is formed by the beam spot scan by the vector scan method.
【0030】硬化層が形成されると、エレベータ装置1
0のステージ部16は一ピッチ下方に移動され、硬化層
の上には周囲より樹脂が流入し、硬化層上には一ピッチ
に相当する深さの樹脂液層が生成される。樹脂の液面上
にビームスポット62が走査され既に形成された硬化層
上に新たに硬化層が形成される。この場合、ビームスポ
ット62の主走査方向は、既に形成された硬化層の場合
のビームスポット62の主走査方向と同一であってよ
く、又は異なるものであってもよい。When the cured layer is formed, the elevator device 1
The stage section 16 of 0 is moved one pitch downward, the resin flows from the periphery onto the hardened layer, and a resin liquid layer having a depth corresponding to one pitch is generated on the hardened layer. The beam spot 62 is scanned on the liquid surface of the resin, and a new cured layer is formed on the already formed cured layer. In this case, the main scanning direction of the beam spot 62 may be the same as or different from the main scanning direction of the beam spot 62 in the case of an already formed cured layer.
【0031】露光ビーム60の照射によって樹脂は膠化
されるが、同時に熱を発生する。生成されたばかりの硬
化層は既存の層よりも温度が高いために、冷却に伴い、
既存層よりも大きく収縮し形状がゆがむことになる。し
たがって精度の高い立体形状物を製造することが妨げら
れる。The resin is agglomerated by the irradiation of the exposure beam 60, but generates heat at the same time. Since the newly formed hardened layer has a higher temperature than the existing layer,
It shrinks more than the existing layer and the shape is distorted. Therefore, manufacturing a three-dimensional object with high accuracy is prevented.
【0032】本発明は、かかる点に鑑み、精度の高い立
体形状物を製造できるようにすることを目的とする。In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to manufacture a three-dimensional object with high accuracy.
【0033】[0033]
【課題を解決するための手段】本発明は、液状光硬化性
樹脂にビーム60照射して所定の立体形状の断面に対応
した形状の樹脂の硬化層2を形成し、更にビーム60照
射してこの樹脂の硬化層2上に更に樹脂の硬化層2を形
成し、こうして順次樹脂の硬化層2を形成することによ
って立体形状物を形成する光学的造形方法にして、この
立体形状の断面に対応した形状の樹脂の硬化層2を形成
する過程において、輪郭部6a,6b近傍を高密度にビ
ーム60を照射し生成部の剛性を高め、内部7aは疎な
スキャニングを行ない収縮力を弱くするようなビーム6
0経路を選ぶようにしたものである。更に、本発明の光
学的造形方法は、かかる走査経路において輪郭部が立体
形状の断面に対応した形状の外周に沿った経路を含むよ
うにしたものである。According to the present invention, a liquid photo-curable resin is irradiated with a beam 60 to form a cured layer 2 of a resin having a shape corresponding to a predetermined three-dimensional cross section. A cured resin layer 2 is further formed on the cured resin layer 2, and the cured resin layer 2 is sequentially formed to form a three-dimensional object. In the process of forming the cured layer 2 of the resin having the shape as described above, the vicinity of the contour portions 6a and 6b is irradiated with the beam 60 at high density to increase the rigidity of the generating portion, and the inside 7a performs sparse scanning to reduce the contraction force. Good beam 6
In this case, the 0 route is selected. Further, in the optical shaping method according to the present invention, in the scanning path, the contour portion includes a path along the outer periphery of a shape corresponding to the cross section of the three-dimensional shape.
【0034】[0034]
【作用】本発明によれば、図1に示されているように、
各硬化層2は一様なビーム60の照射密度で作成したと
きよりも断面の輪郭部6a,6bのビーム60の高密度
部が高剛性になるために、生成後のワークの剛性を効率
良く高めることが出来る。一方、収縮力は輪郭部6a,
6bの高密度部と内部7aの低密度部との面積比で決ま
り、この場合は低密度部の方が広いので、小さくするこ
とが出来る。ゆがみは既存生成部に対して、作成層の収
縮力が小さい程少なくなるので、この発明により少なく
することができる。According to the present invention, as shown in FIG.
Since each hardened layer 2 has a higher rigidity in the high-density portions of the beam 60 of the cross-sectional contours 6a and 6b than when the hardened layer 2 is formed with a uniform irradiation density of the beam 60, the rigidity of the generated workpiece is efficiently increased. Can be enhanced. On the other hand, the contraction force is
The area ratio is determined by the area ratio between the high-density portion 6b and the low-density portion in the interior 7a. Since the distortion is smaller as the contraction force of the created layer is smaller than that of the existing generation unit, the distortion can be reduced by the present invention.
【0035】[0035]
【実施例】以下、図1を参照して本発明の光学的造形方
法について説明する。図1は本発明による光学的造形方
法によって立体形状物を製造する過程を示す。本発明に
よる光学的造形方法は、図5に示されたものと同様、図
2〜図4に示された従来技術による光学的造形装置1と
同様のものを使用して実施される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical molding method according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a process of manufacturing a three-dimensional object by the optical shaping method according to the present invention. The optical shaping method according to the present invention is implemented using the same optical shaping apparatus 1 according to the prior art shown in FIGS. 2 to 4 as shown in FIG.
【0036】本例においてもエレベータ装置10のステ
ージ部16上には、孔4を有する樹脂の硬化層2が形成
されている。本例による樹脂の硬化層2は外周部6a及
び内周部6bにおいてビーム60を高密度に走査し密な
硬化条6を形成する如くする。また、この内部7aにお
いては、ビーム60を低密度に走査し疎な硬化条7を形
成する如くする。Also in this embodiment, a cured resin layer 2 having holes 4 is formed on the stage 16 of the elevator apparatus 10. The cured layer 2 of the resin according to this embodiment scans the beam 60 at a high density in the outer peripheral portion 6a and the inner peripheral portion 6b to form a dense cured strip 6. In the interior 7a, the beam 60 is scanned at a low density so as to form a sparse hardened strip 7.
【0037】樹脂の密な硬化条6は、好ましくはその周
囲に開始部8を有し完成した立体形状物の断面に相当す
る形状の輪郭に沿って延在する外周条と、開始部8に隣
接した位置にて外周条に接続されて外周条の内側に且つ
それに隣接して延在する内周条とを有する。この内周条
は、外周部6aの幅が所定の寸法6Cに達するまで生成
が続けられる。The dense hardened strip 6 of resin preferably has an outer peripheral strip having a start 8 around it and extending along the contour of a shape corresponding to the cross section of the completed three-dimensional article. An inner circumferential strip connected to the outer circumferential strip at an adjacent position and extending inside and adjacent to the outer circumferential strip. The generation of the inner circumferential strip is continued until the width of the outer circumferential portion 6a reaches a predetermined dimension 6C.
【0038】樹脂の疎な硬化条7は、密な硬化条6に囲
まれた面に比較的疎なパターンで描かれる。その他は従
来と同様とする。The sparse hardened strips 7 of the resin are drawn in a relatively sparse pattern on the surface surrounded by the dense hardened strips 6. Others are the same as the conventional one.
【0039】ビームスポット62の走査経路は、好まし
くは連続した経路として構成されているが、断面が複雑
な形状の場合には非連続的な経路として構成されてよ
い。The scanning path of the beam spot 62 is preferably configured as a continuous path, but may be configured as a discontinuous path when the cross section has a complicated shape.
【0040】本例による光学的造形方法は、内部7aに
ラスタスキャン方式を使用して実施されるが、ベクトル
スキャン方式を使用し又はベクトルスキャン方式にラス
タスキャン方式を組合せて実施されてよい。The optical shaping method according to the present embodiment is performed using the raster scan method for the inside 7a, but may be performed using the vector scan method or a combination of the vector scan method and the raster scan method.
【0041】ビームスポット62の走査経路は、立体形
状物80の各断面の形状に従って選択され、かかる選択
は記憶装置102に接続されたプログラミング装置によ
っておこなわれ、記憶装置102に記憶される。The scanning path of the beam spot 62 is selected according to the shape of each section of the three-dimensional object 80, and the selection is made by a programming device connected to the storage device 102 and stored in the storage device 102.
【0042】本例によれば図1に示されているように一
様な密度で作成したときよりも断面の外側が高剛性にな
るために生成後のワークの剛性を効率良く高めることが
出来る。一方収縮力は高密度部と低密度部との面積比で
決まり、この場合は低密度部の方が広いのでこの収縮力
を小さくすることができる。ゆがみは既存生成部に対し
て作成層の収縮力が小さい程少なくなるので、本例によ
ればこのゆがみを少なくすることができる。以上、本発
明の実施例について説明してきたが、本発明の要旨を逸
脱することなく種々の変更及び修正がなされうること
は、理解されよう。According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, since the outside of the cross section has higher rigidity than when formed at a uniform density, the rigidity of the work after generation can be efficiently increased. . On the other hand, the contraction force is determined by the area ratio between the high-density portion and the low-density portion. In this case, since the low-density portion is wider, the contraction force can be reduced. Since the distortion is smaller as the contraction force of the created layer is smaller than that of the existing generator, according to the present embodiment, the distortion can be reduced. While the embodiments of the present invention have been described above, it will be understood that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明によれば、熱収縮力の割に生成物
の剛性を高めることが出来るために、精度が高い立体形
状物品が製造される利益がある。According to the present invention, since the rigidity of the product can be increased in spite of the heat shrinkage force, there is an advantage that a three-dimensional article with high precision is manufactured.
【図1】本発明による光学的造形方法によって形成され
た樹脂の硬化条を示す図である。FIG. 1 is a view showing a cured strip of a resin formed by an optical shaping method according to the present invention.
【図2】従来の技術による光学的造形装置の斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view of an optical shaping apparatus according to the related art.
【図3】図2に示された光学的造形装置の一部詳細図で
ある。FIG. 3 is a partially detailed view of the optical shaping apparatus shown in FIG. 2;
【図4】図2に示された光学的造形装置の制御装置のブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a control device of the optical shaping device shown in FIG.
【図5】従来技術による光学造形方法によって形成され
た樹脂の硬化条を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cured strip of a resin formed by an optical shaping method according to a conventional technique.
1 光学的造形装置 2 硬化層 4 孔 6 密な硬化条 6a 外周部 6b 内周部 7 疎な硬化条 7a 内部 60 露光ビーム 8 開始部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical shaping apparatus 2 Hardened layer 4 Hole 6 Dense hardened strip 6a Outer part 6b Inner circumferential part 7 Sparse hardened strip 7a Inside 60 Exposure beam 8 Start part
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 67/00 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B29C 67/00
Claims (2)
の立体形状の断面に対応した形状の樹脂の硬化層を形成
し、更にビーム照射してこの樹脂の硬化層上に更に樹脂
の硬化層を形成し、こうして順次樹脂の硬化層を形成す
ることによって立体形状物を形成する光学的造形方法で
あって、 前記立体形状の断面に対応した形状の樹脂の各硬化層を
形成する過程において、輪郭部近傍を高密度にビームを
照射し生成部の剛性を高め、内部は疎なスキャニングを
行ない収縮力を弱くするようなビーム照射をするように
したことを特徴とする光学的造形方法。1. A liquid photocurable resin is irradiated with a beam to form a cured resin layer having a shape corresponding to a predetermined three-dimensional cross section, and further irradiated with a beam to further cure the resin on the cured resin layer. An optical shaping method for forming a layer and forming a three-dimensional object by sequentially forming a cured layer of resin in this way, wherein in the process of forming each cured layer of resin having a shape corresponding to the cross section of the three-dimensional shape, An optical shaping method characterized by irradiating a beam at a high density near a contour portion to increase the rigidity of a generating portion, and performing sparse scanning inside to irradiate a beam so as to reduce a contraction force.
て、 前記ビームの走査経路において、前記輪郭部は前記立体
形状の断面に対応した形状の外周に沿った経路を含むこ
とを特徴とする光学的造形方法。2. The optical shaping method according to claim 1, wherein in the beam scanning path, the outline includes a path along an outer periphery of a shape corresponding to a cross section of the three-dimensional shape. Modeling method.
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JPH05169550A JPH05169550A (en) | 1993-07-09 |
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