JPH09141749A - 立体像の造形方法及びその装置 - Google Patents

立体像の造形方法及びその装置

Info

Publication number
JPH09141749A
JPH09141749A JP8265376A JP26537696A JPH09141749A JP H09141749 A JPH09141749 A JP H09141749A JP 8265376 A JP8265376 A JP 8265376A JP 26537696 A JP26537696 A JP 26537696A JP H09141749 A JPH09141749 A JP H09141749A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional image
resin liquid
photocurable resin
micromirrors
cured film
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.)
Pending
Application number
JP8265376A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Chigi
慶隆 千木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
M S TEC KK
Original Assignee
M S TEC KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M S TEC KK filed Critical M S TEC KK
Priority to JP8265376A priority Critical patent/JPH09141749A/ja
Publication of JPH09141749A publication Critical patent/JPH09141749A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短い時間で高精度の立体像を造形し、しかも
紫外線硬化樹脂への適用を可能とする。 【解決手段】 造形すべき立体像を所定方向に所定スラ
イス間隔でスライスした複数の立体像スライスデータを
作成する。立体像スライスデータをディジタルマイクロ
ミラーデバイスに入力し、その複数の各微小ミラーを立
体像スライスデータに応じて傾動させ、該各微小ミラー
からの反射光を槽内の光硬化性樹脂液に投影して立体像
スライスデータに対応した形状でかつ所定スライス間隔
の厚みを有する硬化膜を形成し、該硬化膜を所定スライ
ス間隔だけ沈降させる。上述の一連の操作を繰り返して
硬化膜を積層して立体像を造形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、立体像の造形方
法及びその装置に関し、特に立体像を高精度に造形でき
るようにした方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、樹脂成型品を製造する場合、木
型や金型を製作する前に試作を行うことが多く、かかる
試作の方法には種々な方法が提案されている。
【0003】その一例には、紫外線レザー装置から延び
る光ファイバーの先端から細いレーザー光を放出させ、
3次元CADからのデータを基にX−Yテーブルを移動
させ、画像をペンで塗りつぶすようにレーザー光を走査
して紫外線硬化樹脂の表面を照射させることによって硬
化膜を形成し、この硬化膜を降下させながら上述の走査
繰り返し、立体像を造形する方法が知られている。
【0004】また、CADのスライス画像を透過型液晶
に映し、背後の光源によってその画像を硬化性樹脂液面
に一括投影することことによって硬化膜を形成し、かか
る操作を繰り返して立体像を造形する方式もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の造形方
法ではコーヒーカップ程度の簡単な立体像を造形するの
に一昼夜もかかかる等、造形時間が非常に長くなり、し
かも複雑なインターフェイスを必要とするという問題が
あった。
【0006】また、後者の方法では造形時間は短いもの
の、使用する液晶が紫外線に弱いことから、現在主流と
なっている紫外線硬化樹脂への適用ができず、又液晶の
大きさやドットの大きさとの関係で造形した立体像の精
度が著しく悪いという問題があった。
【0007】本発明は、かかる問題点に鑑み、短い時間
で高精度の立体像を造形でき、しかも紫外線硬化樹脂へ
の適用を可能とした立体像の造形方法を提供することを
課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る立
体像の造形方法は、造形すべき立体像を所定方向に所定
スライス間隔でスライスした立体像スライスデータを作
成し、立体像スライスデータをディジタルマイクロミラ
ーデバイス(以下、DMDという)に入力し、その複数
の各微小ミラーを立体像スライスデータに応じて傾動さ
せ、DMDの各微小ミラーからの反射光を槽内の光硬化
性樹脂液に投影して立体像スライスデータに対応した形
状でかつ所定スライス間隔の厚みを有する硬化膜を形成
し、この硬化膜を所定スライス間隔だけ沈降させ、上述
の一連の操作を繰り返して硬化膜を積層して立体像を造
形するようにしたことを特徴とする。
【0009】立体像スライスデータは対応する硬化膜を
形成する毎に作成してもよいが、作業が煩雑となる。そ
こで、複数の全ての立体像スライスデータを予め作成し
ておき、硬化膜が形成される毎に順次DMDに与えるよ
うにするのが好ましい。
【0010】立体像スライスデータは三次元CADで立
体像を作成し、それに基づいて作成してもよく、又他の
処理装置、例えば頭部手術前の検討において使用する頭
蓋骨模型を造形する場合にはCTスキャンやMRIのデ
ータから作成してもよい。
【0011】光硬化性樹脂には緩速硬化樹脂と急速硬化
樹脂とがある。緩速硬化樹脂の場合には微小ミラーから
の反射光を所定時間、例えば10秒程度投射しないと樹
脂が硬化しない。従って、光源からDMDに連続的に光
の入射させることができ、光源を頻繁にON・OFFす
ることによる光源の劣化を防止できる。他方、急速硬化
樹脂の場合には反射光を照射すると樹脂液が直ぐに硬化
し、硬化膜を沈降させる余裕を確保する必要がある。そ
こで、膜形成後に反射光が光硬化性樹脂液に投影されな
いように全ての微小ミラーを傾動させるか、又は微小ミ
ラーへの光の入射を停止するのがよい。
【0012】立体像スライスデータはスライス間隔を小
さいほど造形精度がアップするが、作業が煩雑となるの
で、通常の造形の場合には0.1mm〜0.3mm程度
が適当である。また、1つの立体像をスライスする場合
に、同一形状が連続する箇所については大きなスライス
間隔を採用することもできる。即ち、1つの立体像を造
形する場合、スライス間隔を一定としてもよく、異なる
スライス間隔でスライスしてもよい。
【0013】また、上述の造形方法は光源、DMD、光
硬化性樹脂液の槽及び硬化膜を支持して沈降させるアク
チュエータという比較的簡単な装置で行うことができ
る。即ち、本発明によれば、光硬化性樹脂液が貯留され
た槽と、該槽の側方に設けられ、光の投影にて形成され
る光硬化性樹脂液の硬化膜を支持して所定距離だけ沈降
させるアクチュエータと、2次元に配列されたメモリー
アレイの各メモリーセル上に微小ミラーを配置してな
り、上記複数の各微小ミラーを上記メモリーアレイに入
力される立体像スライスデータに応じて傾動させ、該複
数の微小ミラーからの反射光を上記槽の光硬化性樹脂液
に投影して光硬化性樹脂液の硬化膜を立体像スライスデ
ータに対応した形状に形成するDMDと、該DMDの微
小ミラーに光を入射する光源とを備えた立体像の造形装
置を提供することができる。
【0014】DMDの微小ミラーからの反射光は光硬化
性樹脂液の液面に直接投影してもよいが、結像精度を高
める上で、投影レンズを設けて複数の微小ミラーからの
反射光を光硬化性樹脂液に投影するのが好ましい。ま
た、アクチャエータは油圧シリンダやエアーシリンダ等
を使用してもよいが、上述のように高精度の沈降が望ま
しいので、下記実施形態に示されるような、ボールネジ
とモータとで構成される、いわゆるZ軸ステージを採用
するのがよい。
【0015】
【作用及び発明の効果】本発明によれば、DMDを利用
することにより立体像をスライスした形状を一括に形成
し、これを積層して立体像を造形しているので、従来の
レーザー方式のように細いレーザー光でスライス面を塗
りつぶす方式に比し、造形時間を大幅に短縮でき、従来
の最も代表的なHeーcdレーザーを用いた造形方法に
比し、1/10倍以下に短縮できることが確認された。
また、DMDを用いているので、紫外線硬化樹脂にも適
用できる。
【0016】また、造形精度については、DMDの微小
ミラー数は190万画素程度あり、液晶に比して非常に
多く、しかも液晶のように大きなセルの仕切がなく、さ
らにはコントラストが数倍程度よく、従来の液晶方式に
比して造形精度を大幅に向上でき、液晶方式の場合には
一般に精度が±0.3mmであるのに対し、レーザー方
式と同レベルの、精度±0.1mmとなることが確認さ
れた。
【0017】さらに、装置コストについては、従来のレ
ーザー方式のような複雑なインターフェイスを必要とせ
ず、装置自体も簡単に構成できるので、大幅な低コスト
化を達成できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の好ましい実
施形態を示す。図において、タンク(槽)6には緩速硬
化性の光硬化性樹脂液7が貯留され、該タンク6の側方
にはZ軸ステージ8が立設され、該Z軸ステージ8はボ
ールネジとモータとで構成され、高精度の送りができる
ようになっている。このZ軸ステージ8にはテーブル9
が取付けられてZ軸ステージ8によって下方に送られる
ようになっており、上記Z軸ステージ8及びテーブル9
によって光硬化性樹脂液の硬化膜を支持して硬化膜の厚
みと等しい距離だけ沈降させるアクチュエータが構成さ
れている。
【0019】タンク6の上方にはDMD2及び投影レン
ズ4が上下方向にかつ光硬化性樹脂液7の液面と対面し
て配置され、該DMD2は約190万のメモリーセルを
2次元に配列してメモリーアレイとなし、各メモリーセ
ル上にアルミニウムの微小ミラーを形成して構成され、
微小ミラー間隔は約17μmとなっている。このDMD
2には斜め下方からランプ光源1の光が連続的に入射さ
れるようになっている。DMD2の反対側には光吸収板
3が配置され、これはDMD2による画像作成に必要な
反射光以外の光を吸収するようになっている。
【0020】次に、造形方法について説明する。図2は
DMD2による画像形成の原理図を示す。まず、三次元
CADで造形すべき立体像を作成し、該立体像の縦方向
に所定のスラスイ間隔、例えば0.2mmずつスライス
した像のデータである複数の立体像スライスデータを作
成する。この1つの立体像スライスデータをDMD2に
入力する。ここで、DMD2は最近開発された、いわゆ
る空間光変調素子であって、面上に多数の微小ミラーを
有し、その個々の微小ミラーの角度が電気信号により変
化するデバイスである。従って、DMD2の複数の各微
小ミラーは入力された立体像スライスデータに応じて傾
動する。かかる複数の微小ミラーにランプ光源1から光
を入射すると、複数の微小ミラーで構成されるミラー面
上に仮想スライス原像1aが形成され、その反射光が投
影レンズ4を経てスクリーン5に投影されてスライス形
状の画像2aが結像される。
【0021】そこで、上述の原理を利用し、スクリーン
5の代わりに、光硬化性樹脂液7の液面に立体スライス
データに応じた画像を形成する。すると、光硬化性樹脂
液7は投影されたスライス形状の画像3aの部分のみが
硬化し、立体像スライスデータに応じた形状の硬化膜が
形成される。この時、テーブル9の表面と光硬化性樹脂
液7の液面との間がスライス間隔、即ち0.2mmと等
しい距離となるように設定するとともに、その距離の間
の光硬化性樹脂液7が硬化するように照射時間を設定す
ると、硬化膜の厚みをスライス間隔と等しくできる。
【0022】こうして硬化膜が形成されると、Z軸ステ
ージ8を作動させてテーブル9を硬化膜の厚みだけ降下
させて硬化膜を沈降させ、後は上記の操作を繰り返す
と、硬化膜が順次積層されて立体像を造形できる。な
お、この時の投影レンズ4と光硬化性樹脂7の液面との
間の距離は一定であることが重要であるので、光硬化性
樹脂7の液面位置を一定に制御する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好ましい実施形態における立体像
の造形装置を示す概略構成図である。
【図2】 上記装置の原理を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 ランプ光源 2 DMD(ディジタルマイクロミラーデバイス) 4 投影レンズ 6 タンク(槽) 7 光硬化性樹脂液 8 Z軸ステージ(アクチュエータ) 9 テーブル(アクチュエータ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 造形すべき立体像を所定方向に所定スラ
    イス間隔でスライスした複数の立体像スライスデータを
    作成し、 立体像スライスデータをディジタルマイクロミラーデバ
    イスに入力し、その複数の各微小ミラーを立体像スライ
    スデータに応じて傾動させ、該ディジタルマイクロミラ
    ーデバイスの各微小ミラーからの反射光を槽内の光硬化
    性樹脂液に投影して上記立体像スライスデータに対応し
    た形状でかつ上記所定スライス間隔の厚みを有する硬化
    膜を形成し、該硬化膜を上記所定スライス間隔だけ沈降
    させ、 上述の一連の操作を繰り返して硬化膜を積層して上記立
    体像を造形するようにしたことを特徴とする立体像の造
    形方法。
  2. 【請求項2】 上記光硬化性樹脂液が緩速硬化する樹脂
    液であり、光源から上記ディジタルマイクロミラーデバ
    イスに連続的に光の入射させるようにした請求項1記載
    の立体像の造形方法。
  3. 【請求項3】 上記光硬化性樹脂液が急速硬化する樹脂
    液であり、膜形成後に反射光が上記光硬化性樹脂液に投
    影されないように全ての上記微小ミラーを傾動させる
    か、又は上記微小ミラーへの光の入射を停止するように
    した請求項1記載の立体像の造形方法。
  4. 【請求項4】 光硬化性樹脂液が貯留された槽と、 該槽の近傍に設けられ、光の投影にて形成される光硬化
    性樹脂液の硬化膜を支持して硬化膜の厚みと等しい距離
    だけ沈降させるアクチュエータと、 2次元に配列されたメモリーアレイの各メモリーセル上
    に微小ミラーを配置してなり、上記複数の各微小ミラー
    を上記メモリーアレイに入力される立体像スライスデー
    タに応じて傾動させ、該複数の微小ミラーからの反射光
    を上記槽の光硬化性樹脂液に投影して光硬化性樹脂液の
    硬化膜を立体像スライスデータに対応した形状に形成す
    るディジタルマイクロミラーデバイスと、 該ディジタルマイクロミラーデバイスの微小ミラーに光
    を入射する光源とを備えたことを特徴とする立体像の造
    形装置。
  5. 【請求項5】 上記複数の微小ミラーからの反射光を上
    記槽の光硬化性樹脂液に投影する投影レンズを更に備え
    た請求項4記載の立体像の造形装置。
JP8265376A 1995-09-22 1996-09-13 立体像の造形方法及びその装置 Pending JPH09141749A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8265376A JPH09141749A (ja) 1995-09-22 1996-09-13 立体像の造形方法及びその装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-11469 1995-09-22
JP1146995 1995-09-22
JP8265376A JPH09141749A (ja) 1995-09-22 1996-09-13 立体像の造形方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09141749A true JPH09141749A (ja) 1997-06-03

Family

ID=26346896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8265376A Pending JPH09141749A (ja) 1995-09-22 1996-09-13 立体像の造形方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09141749A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005575A1 (fr) * 1999-07-15 2001-01-25 Edward Jefferson Horne Procede et dispositif de production pour matiere formee polymerisable
JP2001188354A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Asahi Kasei Corp 感光性樹脂凸版の製造方法、及びその製造装置
JP2002268230A (ja) * 2001-03-09 2002-09-18 Asahi Kasei Corp 感光性樹脂凸版の製造方法、装置
JP2008155650A (ja) * 2001-04-20 2008-07-10 Envisiontec Gmbh 3次元物体を生成するための装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005575A1 (fr) * 1999-07-15 2001-01-25 Edward Jefferson Horne Procede et dispositif de production pour matiere formee polymerisable
JP2001188354A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Asahi Kasei Corp 感光性樹脂凸版の製造方法、及びその製造装置
JP2002268230A (ja) * 2001-03-09 2002-09-18 Asahi Kasei Corp 感光性樹脂凸版の製造方法、装置
JP4698044B2 (ja) * 2001-03-09 2011-06-08 旭化成イーマテリアルズ株式会社 感光性樹脂凸版の製造方法、装置
JP2008155650A (ja) * 2001-04-20 2008-07-10 Envisiontec Gmbh 3次元物体を生成するための装置
JP4705963B2 (ja) * 2001-04-20 2011-06-22 エンビジョンテク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 3次元物体を生成するための装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7088432B2 (en) Dynamic mask projection stereo micro lithography
JP5293993B2 (ja) 光造形装置および光造形方法
EP2186625B1 (en) Method for manufacturing a three-dimensional object
EP0549993B1 (en) Stereolithographic apparatus and method of forming a model
JP5088114B2 (ja) 光造形装置
JP5234315B2 (ja) 光造形装置および光造形方法
JP2002331591A (ja) 光造形方法
JP2003039564A (ja) 3次元物体を生成するための装置
JP2010179496A (ja) 光造形装置及び造形ベース
JP2009132124A (ja) 光造形装置および光造形方法
JP2009132127A (ja) 光造形装置および光造形方法
CN105856573A (zh) 一种高精度高速度连续3d打印机及其打印方法
JP2016511713A (ja) 3次元物体の作製
JP2009113294A (ja) 光造形装置及び光造形方法
JPS61114817A (ja) 立体形状形成装置
JP2009083240A (ja) 光造形装置
Vladić et al. Vat photopolymerization
JP2009160861A (ja) 光造形装置および光造形方法
CN113119459B (zh) 3d打印设备的标定***、方法及3d打印设备
JPH09141749A (ja) 立体像の造形方法及びその装置
JPS63141725A (ja) 立体形状形成装置
JP4049654B2 (ja) 3次元造形装置および3次元造形方法
JP2009166448A (ja) 光造形装置および光造形方法
JPS61217219A (ja) 立体形状形成装置
JPS6299753A (ja) 立体形状の形成方法