JPH08281810A

JPH08281810A - 光造形装置

Info

Publication number: JPH08281810A
Application number: JP7116441A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Haga; 一実芳賀
Original assignee: NEW KURIEISHIYON KK
Current assignee: NEW KURIEISHIYON KK
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】その主たる目的は、比較的短時間で、かつ高
い精度で造形物を造形することができる光造形装置を提
供することにある。【構成】光源部からの光を、目的形状に応じた形状デ
ータに基づいて駆動した液晶マスク２６の透光部を通し
て光硬化樹脂１２に照射し、照射した部分を硬化させて
目的形状の造形物を造形する光造形装置１において、液
晶マスク２６に対して平行に光源部を移動する移動手段
４と、液晶マスク２６と光硬化樹脂１２との間に配設さ
れ、液晶マスク２６の透光部を透過した光を結像する結
像素子２７とを備え、光源部は、光源部の移動方向に対
して直角でかつ液晶マスク２６に平行に延びている実質
的に長尺な光源２１と、光源２１からの光を液晶マスク
２６に向けて反射するレフレクタ２２とを備えて構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光造形装置に関し、詳
しくは、光を照射して光硬化樹脂を硬化させることによ
り、目的形状の造形物を製造する光造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光造形装置として、特開平４−
３０１４３１号公報に記載されたものがある。この光造
形装置は、移動手段によって移動可能でかつ目的形状に
応じた形状データに基づいて駆動された液晶マスクの透
光部を通して、面光源からの光を光硬化樹脂に照射し、
当該照射した部分を硬化させて目的形状の造形物を造形
するように構成されている。この従来の光造形装置で
は、移動手段が液晶マスクを所定位置まで移動させ、そ
の位置で、面光源からの光によって、光硬化樹脂が硬化
される。次いで、移動手段が液晶マスクを次の所定位置
に移動させて、同じような工程が繰り返される結果、目
的形状の造形物が造形される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の光
造形装置は、液晶マスク全体に面光源の光を一度に照射
する構成のため、液晶マスク全体が常時熱線に晒され
る。このため、正常に動作する温度以上に、液晶マスク
が過熱されてしまい、液晶マスクの変形や誤動作により
造形精度が下がってしまうという問題がある。

【０００４】また、面光源からの光は、作動した液晶マ
スクの透光部をあらゆる方向から透過するため、透光部
を斜めに透過した光によって、本来照射すべきでない部
分を照射してしまう結果、高い造形精度を得ることがで
きないという問題がある。

【０００５】さらに、面光源は、必要以上に発散し、液
晶マスクの周辺も照射してしまうため、無駄が多く、光
源の光利用効率が極めて低い。このため、光硬化樹脂の
照射面において所定の照度を保つためには、大量の電力
を必要とするという問題点がある。

【０００６】一方、造形精度および光利用効率が高い光
造形装置として、形状データに基づいて、レーザービー
ムを光硬化樹脂に照射するものが知られている。しか
し、この光造形装置では、レーザービームを光硬化樹脂
にスポット的に照射するものであるため、１つの造形物
を造形するために、長時間を必要とする問題点がある。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであり、その主たる目的は、比較的短時間で、か
つ高い精度で造形物を造形することができる光造形装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に係る光造形装置は、光源部からの光
を、目的形状に応じた形状データに基づいて駆動した液
晶マスクの透光部を通して光硬化樹脂に照射し、照射し
た部分を硬化させて目的形状の造形物を造形する光造形
装置において、液晶マスクに対して平行に光源部を移動
する移動手段と、液晶マスクと光硬化樹脂との間に配設
され、液晶マスクの透光部を透過した光を結像する結像
素子とを備え、光源部は、光源部の移動方向に対して直
角でかつ液晶マスクに平行に延びている実質的に長尺な
光源と、光源からの光を液晶マスクに向けて反射させる
レフレクタとを備えていることを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る光造形装置は、請求項１記
載の光造形装置において、光源部と液晶マスクとの間に
熱線を減衰させる熱線減衰フィルタが配設されているこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る光造形装置は、請求項２記
載の光造形装置において、熱線減衰フィルタとの間で送
風路を構成する耐熱ガラスと、送風路に送風する送風手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る光造形装置は、請求項１か
ら３のいずれかに記載の光造形装置において、光源から
の光を集光して液晶マスクを照射する耐熱性で長尺な第
１の円柱レンズを光源と平行に配設したことを特徴とす
る。

【００１２】請求項５に係る光造形装置は、請求項１か
ら４のいずれかに記載の光造形装置において、光源から
の光を集光して液晶マスクを照射する、耐熱性で長尺な
第２の円柱レンズを光源と直角に配設したことを特徴と
する。

【００１３】請求項６に係る光造形装置は、請求項１か
ら５のいずれかに記載の光造形装置において、光源は、
メタルハライドランプで構成されていることを特徴とす
る。

【００１４】請求項７に係る光造形装置は、請求項１か
ら６のいずれかに記載の光造形装置において、光源は、
複数のランプを液晶マスクと平行に並設したことを特徴
とする。

【００１５】

【作用】請求項１から７に係る光造形装置では、液晶マ
スクが、形状データに基づいて駆動され、液晶マスクが
作動すると、透光部を通して光が光硬化樹脂に照射され
る。照射された光硬化樹脂は、硬化して目的形状の造形
物の一部を構成する。次いで、移動手段が、液晶マスク
に対して平行に光源部を移動させ、その位置で、同じよ
うに光硬化樹脂を照射する。このように、光源部が連続
して移動し、光硬化樹脂を硬化させることによって、光
硬化樹脂が切れ目なく硬化して、目的形状の造形物の１
層目が造形される。このプロセスを２層目以降も繰り返
して、立体的な造形物が造形される。この場合、液晶マ
スクを部分的に照射すればよいので、照射光による熱の
発生を少なくすることができる結果、液晶マスクの過度
の温度上昇を防止することができ、熱による変形や誤動
作によって造形精度を低下させることがない。また、光
源が実質的に長尺のため、同時にある程度広い領域を照
射することができるので、レーザービームでスポット的
に照射する場合に比較して、短時間で目的形状の造形物
を造形する。さらに、レフレクタが、光源からの光を液
晶マスクに向けて反射させるため、不要になる光が少な
くなる。この結果、光利用効率が向上し、同時に省電力
化が図られる。

【００１６】また、液晶マスクと光硬化樹脂との間に配
設されている結像素子が、液晶マスクの透光部を透過し
た光を集光し、集光した光を光硬化樹脂の上に結像す
る。この場合、結像素子は、当該結像素子の画角内から
入射した光のみを結像すると共に、その画角外から入射
した光を反射するため、光硬化樹脂のうち、液晶マスク
の透光部に対応する部分のみを照射する。この結果、照
射すべき部分と照射すべきでない部分との境界が明らか
になるので、造形精度が向上する。

【００１７】請求項２および３に係る光造形装置では、
光源部と液晶マスクとの間に配設されている熱線減衰フ
ィルタが、光源からの光のうち熱線を減衰させるため、
液晶マスクは、変形や誤動作がより防止されて適正な環
境下で作動するので、造形精度の低下を防止することが
できる。また、熱線減衰フィルタと耐熱ガラスの間を送
風路にし、送風手段が、送風路に向けて送風すること
で、光源の光が集中する熱線減衰フィルタを重点的に冷
却する。このため、熱線減衰フィルタからの輻射熱によ
る液晶マスクの変形や誤動作をより防止して、造形精度
の低下を防止することができる。しかも、送風路が予め
形成されているので、風の通りが良くなる結果、装置全
体を送風する場合に比較して少ない送風量で、効率良く
熱線減衰フィルタを冷却することができる。

【００１８】請求項４および５に係る光造形装置では、
長尺な光源と平行に配設されている第１の円柱レンズ、
および、光源と直角に配設されている第２の円柱レンズ
が、それぞれ、光源の軸に対して直角および平行に発散
する光を集光して液晶マスクを照射するため、光源の光
利用効率が向上する。この場合、第１および第２の円柱
レンズは、耐熱性であるため変形などすることがないの
で、光の屈折率が変わらず、この結果、造形精度を低下
させることがない。また、両円柱レンズは、長尺にそれ
ぞれ形成されているので、広い領域の光を集光すること
ができ、両者を共に用いることで、光源に平行および直
角な両方光に対しての広い領域の光を集光することがで
きるので、より光利用効率が高くなり、紫外線硬化樹脂
を短時間で硬化させることができる。

【００１９】請求項６に係る光造形装置では、光源は、
メタルハライドランプで構成されているので、内部の金
属蒸気の量や成分を変えることにより、容易に、光硬化
樹脂の特性に合った波長、すなわち、光硬化樹脂が硬化
するのに適した波長の光を出射することができる。この
ため、光硬化樹脂を短時間で硬化させることができる。
また、メタルハライドランプを用いることにより、それ
自体で長尺な光源として使用することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を、図面を参
照しながら、詳細に説明する。図１は、本発明を適用し
た光造形装置１の構成を示している。この光造形装置１
は、紫外線硬化樹脂（光硬化樹脂）を硬化させることに
より、おもちゃのひな形などを製造することができるよ
うになっている。

【００２１】光造形装置１は、光造形部２、樹脂槽３、
光源スキャン用Ｘステージ４、第１コントローラ５、エ
レベータ用Ｚステージ６、第２コントローラ７、液晶駆
動用ドライバー８、シャッター駆動部９、ＣＰＵ１０お
よびファン（送風手段）１１を備えている。

【００２２】光造形部２は、後に詳述するが、樹脂槽３
内に貯留された粘性を有し液状の紫外線硬化樹脂１２の
液面に紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂
１２を硬化させる。

【００２３】光源スキャン用Ｘステージ４は、同図に示
す矢印Ｘ方向に光造形部２を移動するように構成されて
おり、第１コントローラ５が、ＣＰＵ１０から出力され
るＸ方向移動データに基づいて光源スキャン用Ｘステー
ジ４を駆動する。エレベータ用Ｚステージ６は、硬化し
た硬化性樹脂層により造形された造形物を保持するステ
ージ１４を備えると共に同図に示す矢印Ｚ方向にステー
ジ１４を移動する。第２コントローラ７は、ＣＰＵ１０
から出力されるＺ方向移動データに基づいてエレベータ
用Ｚステージ６の移動を制御する。液晶駆動用ドライバ
ー８は、後述する液晶マスク２６の各画素のオン／オフ
を、ＣＰＵ１０から出力される１層毎の平面形状データ
に基づいて制御する。シャッター駆動部９は、液晶マス
ク２６への照射光を遮断するシャッター２８を駆動す
る。ＣＰＵ１０は、図示しないＣＡＤ（Computer Aided
Design ）装置から出力されるＣＡＤデータに基づい
て、目的形状に応じた平面形状データを液晶駆動用ドラ
イバー８に出力すると共に、第１コントローラ５にＸ方
向移動データを出力すると共に、第２コントローラ７に
Ｚ方向移動データを出力する。

【００２４】次に、光造形部２について詳細に説明す
る。光造形部２は、図２に示すように、メタルハライド
ランプ（光源）２１と、ダイクロイック楕円ミラー（レ
フレクタ）２２と、熱線減衰フィルタ２３と、石英板
（耐熱ガラス）２５と、液晶マスク２６と、等倍結像素
子（結像素子）２７と、シャッター２８（図１参照）
と、スキージ１３とを備えている。

【００２５】メタルハライドランプ２１は、光源として
機能する長尺の高輝度放電ランプである。メタルハライ
ドランプ２１は、内部に封入する金属蒸気の量や成分を
変えることによって、出射する光の波長を変えることが
できるように構成されており、使用する紫外線硬化樹脂
１２を硬化するのに適した波長の光を出射することがで
きる。

【００２６】ダイクロイック楕円ミラー２２は、メタル
ハライドランプ２１が出射した光のうち紫外線近辺の波
長の光を反射し、他の波長の光（熱線）を透過するよう
に構成されている。ダイクロイック楕円ミラー２２は、
その縦断面が楕円の一部を切り欠いた形状になってい
る。そして、その楕円の一方の焦点の近辺には、メタル
ハライドランプ２１が配設され、他方の焦点近辺には、
樹脂槽３の液面が位置するようになっている。このた
め、メタルハライドランプ２１が出射した光のうちダイ
クロイック楕円ミラー２２によって反射される光は、他
方の焦点近辺である樹脂槽３の液面側に導かれる。な
お、ダイクロイック楕円ミラー２２の上部には、切欠き
部２２ａが設けられており、ダイクロイック楕円ミラー
２２の内側にこもった熱気は切欠き部２２ａから排気さ
れる。

【００２７】熱線減衰フィルタ２３は、熱線（赤外線成
分）だけを反射して紫外線を透過する。これにより、熱
線が遮断されて液晶マスク２６等の過度の加熱が防止さ
れる。なお、熱線減衰フィルタ２３の上部には、複数の
反射フィン２４，２４・・がメタルハライドランプ２１
の軸方向に沿って立設されている。反射フィン２４・・
は、メタルハライドランプ２１の軸方向に発散した光を
熱線減衰フィルタ２３側に反射することにより、光利用
効率を向上させる。

【００２８】石英板２５は、熱線減衰フィルタ２３との
間で送風路３０を構成している。そして、送風手段１１
が送風路３０に冷気を送風することにより、メタルハラ
イドランプ２１から出射された光によって発熱した熱線
減衰フィルタ２３などを冷却する。

【００２９】液晶マスク２６は、造形物の造形精度に適
した画素数を有しており、光シャッターとして機能す
る。液晶マスク２６の画素は、ＣＰＵ１０が出力する平
面形状データに基づいて、液晶用ドライバー８によって
駆動されて透光部および遮蔽部を構成し、透光部がメタ
ルハライドランプ２１の光を透過する。

【００３０】等倍結像素子２７は、円柱状の屈折率分布
型レンズを格子状に複数配列することにより構成されて
いる。また、等倍率結像素子２７は、入射した像の大き
さに対し、結像エリア上に投影された像の大きさがほぼ
等しくなるような関係で、つまり等倍率で照射するよう
に配置され、上面側から所定の画角で入射した光のみを
集光して紫外線硬化樹脂１２に照射すると共に、その所
定画角外から入射した光を反射させる。

【００３１】スキージ１３は、造形部２の下側の前後端
部に取り付けられており、造形部２が移動する際に、図
１の矢印Ｘ方向に移動させられることで、樹脂槽３の液
面を平坦にする。

【００３２】次に、光造形装置１の動作について説明す
る。

【００３３】ＣＰＵ１０は、内蔵のインターフェース回
路を介してＣＡＤ装置から入力されたＣＡＤデータを予
めストアする。次いで、エレベータ用Ｚステージ６をＺ
方向に移動させるためのＺ方向移動データを第２コント
ローラ７に出力して、１層分の紫外線硬化樹脂、つま
り、１回の照射により紫外線硬化樹脂１２を硬化する厚
さ分だけ、ステージ１４を樹脂槽３内に沈める。次に、
ＣＰＵ１０は、第１コントローラにＸ方向移動データを
出力し、造形部２をＸ方向に往復動させることによっ
て、スキージ１３で樹脂層３の液面を平坦にした後、Ｃ
ＡＤデータに基づいた平面形状データを液晶駆動用ドラ
イバー８に出力する。液晶駆動用ドライバー８は、平面
形状データに基づいて、液晶マスク２６を駆動する。

【００３４】その後、ＣＰＵ１０は、シャッター駆動デ
ータをシャッター駆動部９に出力して、シャッター２８
を開いて、メタルハライドランプ２１が液晶マスク２６
を照射できるようにする。次いで、ＣＰＵ１０は、ファ
ン１１を駆動すると共に、メタルハライドランプ２１を
点灯させる。これにより、メタルハライドランプ２１か
らの光が液晶マスク２６を照射する。

【００３５】この場合、図３に示すように、メタルハラ
イドランプ２１が出射した光のうちの一部は、熱線減衰
フィルタ２３を透過して液晶マスク２６を直接照射し、
他の一部は、メタルハライドランプ２２の内壁によって
反射された後、熱線減衰フィルタ２３を透過して液晶マ
スク２６を照射する。また、図４に示すように、メタル
ハライドランプ２１の軸方向に発散する光は、反射フィ
ン２４によって下向きに反射して、熱線減衰フィルタ２
３を透過して液晶マスク２６を照射する。

【００３６】液晶マスク２６に照射された光のうち、平
面形状データに基づいて作動した液晶マスク２６の透光
部を照射する光のみが、等倍率素子２７の上面に入射す
る。等倍結像素子２７は、液晶マスク２６の透光部を透
過した光のうち所定の画角で入射した光のみを集光して
紫外線硬化樹脂１２を照射するため、光硬化樹脂１２の
うち、液晶マスク２６の遮光部に対応する部分のみが照
射される。この結果、照射すべき部分と照射すべきでな
い部分との境界が明らかになるので、造形精度を向上さ
せることができる。

【００３７】等倍率素子２７から出射した光はステージ
１４上の紫外線硬化樹脂１２を照射し、これにより、紫
外線硬化樹脂１２が硬化して、光硬化性樹脂層が形成さ
れる。

【００３８】ＣＰＵ１０は、光造形部２を連続して移動
させるように、第１コントローラ５にＸ方向移動データ
を出力する。なお、この際、液晶マスク２６を除く、光
造形部２の他のすべての構成要素が一体的に移動する。
これにより、１層分の光硬化性樹脂層が形成される。

【００３９】次に、ＣＰＵ１０は、メタルハライドラン
プ２１からの光が樹脂槽３内の紫外線硬化樹脂１２を照
射しないように、シャッター２８を閉じさせて光の照射
路を遮断する。次に、ＣＰＵ１０は、第２コントローラ
７にＺ方向移動データを出力して、更に一層分だけステ
ージ１４を樹脂槽３内に沈める。次いで、ＣＰＵ１０
は、シャッター２８を開いて光の照射路を開放した後、
前述した一連のプロセスを繰り返す。これにより、２層
目の硬化性樹脂層が形成される。以上のプロセスを繰り
返すことにより、立体的形状の造形物がステージ２８上
に造形される。

【００４０】以上のように、第１実施例では、液晶マス
ク２６を部分的に照射すればよいので、照射光による熱
の発生を少なくすることができる結果、液晶マスク２６
の過度の温度上昇を防止することができるので、液晶マ
スク２６の変形や誤動作を有効に防止することができ、
造形精度を低下させることがない。さらに、ダイクロイ
ック楕円ミラー２２が、メタルハライドランプ２１から
の光を液晶マスク２６に向けて反射するので、不要にな
る光が少なくなり、この結果、光利用効率が向上し、同
時に省電力化を図り、紫外線硬化樹脂１２の硬化時間を
短縮することができる。さらに、熱線減衰フィルタ２３
が、光源からの光のうち熱線を減衰させるため、液晶マ
スク２６は、過度に加熱されることがなく、より適正な
環境下で作動する。

【００４１】また、光源は、メタルハライドランプ２１
で構成されているので、内部の金属蒸気の量や成分を変
えることにより、容易に、紫外線硬化樹脂１２の特性に
合った波長、すなわち、紫外線硬化樹脂１２が硬化する
のに適した波長の光を出射することができる。このた
め、紫外線硬化樹脂を短時間で硬化させることができ
る。また、メタルハライドランプ２１を用いることによ
り、それ自体で長尺な光源として使用することができ、
一時にある程度広い領域を照射することができるため、
レーザーブームにより照射する場合に比較して、短時間
で目的形状の造形物を造形することができる。

【００４２】さらに、等倍率素子２７によって、造形物
の造形精度を高めることができる。なお、等倍結像素子
２７は、１枚の集光レンズによって構成してもよい。ま
た、送風路３０に送風することで、メタルハライドラン
プ２１の光が集中する熱線減衰フィルタ２３を重点的に
冷却することができる。このため、熱線減衰フィルタ２
３からの輻射熱による液晶マスク２６の変形や誤動作を
防止して、造形精度の低下をより防止することができ
る。しかも、送風路３０が予め形成されているので風の
通りが良くなる結果、装置全体を送風する場合に比較し
て少ない送風量で、効率良く熱線減衰フィルタ２３を冷
却することができる。

【００４３】次に、第２実施例について、図５を参照し
て説明する。第２実施例が第１実施例と異なる点は、シ
リンドリカルレンズ（第１の円柱レンズ）４１をさらに
備え、石英ガラス２５の代わりに多配列シリンドリカル
レンズ（第２の円柱レンズ）４２を用いていること、お
よび等倍率素子２７を複数備えたことである。なお、第
１実施例と同じ構成要素については、同一の符号を使用
し、その説明を省略する。

【００４４】シリンドリカルレンズ４１は、断面が半円
形状で長尺の耐熱レンズであり、メタルハライドランプ
２１と平行に配設されている。多配列シリンドリカルレ
ンズ４２は、シリンドリカルレンズ４１よりも断面積が
小さい複数のシリンドリカルレンズを、メタルハライド
ランプ２１の軸方向と直角に並設して構成されている。

【００４５】この第２実施例によれば、図６に示すよう
に、メタルハライドランプ２１から出射された光は、シ
リンドリカルレンズ４１によって発散角を狭められ、熱
線減衰フィルタ２３および多配列シリンドリカルレンズ
４２を透過して、液晶マスク２６を照射する。この場
合、シリンドリカルレンズ４１は、メタルハライドラン
プ２１の軸に対して直角に発散して液晶マスク２６の脇
を本来通過してしまうメタルハライドランプ２１の出射
光を、液晶マスク２６を照射するように集光することに
より、液晶マスク２６を照射する光の照度を強めてい
る。これにより、メタルハライドランプ２１の光利用効
率が向上する。また、シリンドリカルレンズ４１は、耐
熱性であるため、変形などすることがないので、光の屈
折率が変わらずこの結果、造形精度を低下させることが
ない。また、シリンドリカルレンズ４１は、長尺に形成
されているので、広い領域の光を集光することができ、
この結果、光利用効率が高くなり、紫外線硬化樹脂を短
時間で硬化させることができるる。なお、同図に、レン
ズの径を大きくしたシリンドリカルレンズ４３を点線で
示しているが、この場合には、シリンドリカルレンズ４
３に入射する光量が大きくなるため、メタルハライドラ
ンプ２１の光利用効率がより向上する。

【００４６】また、図７に示すように、多配列シリンド
リカルレンズ４２は、メタルハライドランプ２１の軸方
向に対して平行な方向に発散して液晶マスク２６の脇を
本来通過してしまうメタルハライドランプ２１の出射光
を、液晶マスク２６を照射するように集光することによ
り、液晶マスク２６を照射する光の照度を強めている。
これにより、メタルハライドランプ２１に平行方向およ
び直角方向に対して広い領域の光を集光することができ
るので、メタルハライドランプ２１の光利用効率がさら
に向上する。

【００４７】さらに、等倍率素子２７を３つ備えている
ので、より広い範囲の紫外線硬化樹脂１２を一時に硬化
させることができるので、より短時間で造形物を造形す
ることができる。

【００４８】次に、第３実施例について、図８を参照し
て説明する。第３実施例が第２実施例と異なる点は、シ
リンドリカルレンズ（耐熱ガラス）４１の代わりに多配
列シリンドリカルレンズ４４を、多配列シリンドリカル
レンズ４２の下側に備えたことである。なお、第１実施
例と同じ構成要素については、同一の符号を使用し、そ
の説明を省略する。

【００４９】第３実施例によれば、多配列シリンドリカ
ルレンズ４２，４４が共に熱線減衰フィルタ２３の下側
に位置しているため、照射光による温度上昇が少なくな
る結果、変形などすることがないので、光の屈折率が変
わらず、造形精度を低下させることがない。また、第２
実施例に比較して、メタルハライドランプ２１の軸方向
と直角に発散する光を、より多く集光することができる
ので、紫外線硬化樹脂１２をより早く硬化させることが
できる。

【００５０】次に、第４実施例について、図９（ａ），
（ｂ）を参照して説明する。第４実施例が第２実施例と
異なる点は、シリンドリカルレンズ４１および多配列シ
リンドリカルレンズ４２の代わりに、同図（ｂ）に示す
ようなハニカム状多配列レンズ（耐熱ガラス）４５を備
えたことである。なお、第１実施例と同じ構成要素につ
いては、同一の符号を使用し、その説明を省略する。

【００５１】第４実施例によれば、ハニカム状多配列レ
ンズ４５が、メタルハライドランプ２１の軸方向および
それとは直角方向にそれぞれ発散するメタルハライドラ
ンプ２１の出射光を同時に集光して液晶マスク２６を照
射するため、メタルハライドランプ２１の光利用効率が
向上して紫外線硬化樹脂１２をより早く硬化させると共
に、第２実施例と比較して１枚のハニカム状多配列レン
ズ４５を光造形部２に取り付ければよいため、構造が簡
単になりコストダウンを図ることができる。

【００５２】次に、第５実施例について、図１０を参照
して説明する。第５実施例が上述した第１〜第４実施例
と異なる点は、メタルハライドランプ２１の代わりに、
光導伝ロッド５１を用いて、実質的に長尺な光源を構成
していることである。なお、第１〜第４実施例と同じ構
成要素については、同一の符号を使用し、その説明を省
略する。同図に示すように、第５実施例では、メタルハ
ライドランプ（図示せず）の光を集光して伝導させるラ
イトガイドファイバー５２，５２と、ライトガイドファ
イバー５２，５２から出射される光をそれぞれ集光する
集光レンズ５３，５３と、石英材で長尺な円柱状に形成
され、集光レンズ５３，５３から出射された光を伝導さ
せる光導伝ロッド５１と、光導伝ロッド５１の外周面か
ら出射される光を光導伝ロッド５１側に反射させる反射
鏡筒５４と、集光レンズ５３から下方向（液晶マスク２
６方向）に出射された光を光導伝ロッド５１内に反射さ
せるための反射板５５とを備えている。

【００５３】光導伝ロッド５１は、上部の一部が軸方向
に沿って面取りされており、面取りされた部分には、薄
肉直方体状に形成され、下側部分に複数の波状の突起部
５６，５６・・を設けた拡散シート５７が貼り付けられ
ている。拡散シート５７は、同図に示すように、集光レ
ンズ５３から出射されて直接到達した光や、集光レンズ
５３から出射され、反射板５５で反射して到達した光
を、光導伝ロッド５１を介して下方向に反射させる。

【００５４】反射鏡筒５４は、ほぼ円筒状の形状で、光
伝導ロッド５１の外周を覆い、下部が軸方向に沿って所
定幅で切り欠かれており、その内面は、光を反射するよ
うになっている。

【００５５】この第５実施例によれば、ライトガイドフ
ァイバー５２，５２を伝導してきたメタルハライドラン
プの光は、集光レンズ５３，５３によってそれぞれ集光
され、所定の画角で拡散される。集光レンズ５３から直
接入射し、または反射板５５で反射した後に光導伝ロッ
ド５１に入射し、拡散シート５７の突起部５６で反射さ
れた光は、光導伝ロッド５１内をその軸に対して斜め下
方向に透過してシリンドリカルレンズ４１に入射する。
このように、光導伝ロッド５１の両側から光を入射させ
る結果、光導伝ロッド５１に入射したメタルハライドラ
ンプ光は、シリンドリカルレンズ４１をほぼ均一に照射
するため、光導伝ロッド５１は実質的に長尺な光源とし
て機能する。また、反射鏡筒５４および反射ミラー５５
が、光導伝ロッド５１内に光を反射させるので、ライト
ガイドファイバー５２から出射される光のロスが少なく
なる。

【００５６】次に、第６実施例について、図１１を参照
して説明する。第６実施例が上述した第１〜第５実施例
と異なる点は、メタルハライドランプ２１の代わりに、
複数のランプを用いて、実質的に長尺な光源を構成して
いることである。なお、第１〜第５実施例と同じ構成要
素については、同一の符号を使用し、その説明を省略す
る。同図に示すように、第６実施例では、ランプベース
６１に並設された複数の水銀キセノンランプ６２，６２
・・と、レンズベース６３に並設され、水銀キセノンラ
ンプ６２，６２・・が発する光を集光する複数の集光レ
ンズ６４，６４・・と、集光レンズ６４，６４・・のレ
ンズ面以外を照射した光が液晶マスク２６側を照射する
のを防止する光遮断マスク６５と、集光レンズ６４，６
４・・が出射した光を拡散させるディフューザ６６とを
備えている。

【００５７】第６実施例では、同図に示すように、水銀
キセノンランプ６２が出射した光は、石英板２５を介し
て集光レンズ６４，６４・・に入射すると共に、光遮断
マスク６５を照射した光は、そこで遮光される。集光レ
ンズ６４に入射した光は所定の画角でディフューザ６６
を照射し、そこで拡散されることにより均一化された
後、液晶マスク２６を照射する。

【００５８】この第６実施例によれば、並設された複数
の水銀キセノンランプ６２が出射する光を集光レンズ６
４で集光し、ディフューザ６６によって拡散した後に、
液晶マスク２６を照射するため、実質的に長尺な光源と
して機能させることができる。なお、水銀キセノンラン
プ６２に限らず、メタルハライドランプやキセノンラン
プなどを用いてもよい。

【００５９】また、等倍率結像素子２７は、倍率を変え
るように配置することにより、任意の大きさの造形物を
造形することができ、倍率を小さくするように配置する
ことによって、さらに高い造形精度を得ることもでき
る。さらに、等倍率結像素子２７は、円柱状の屈折率分
布型レンズに限定されず、一対の平凸レンズなどであっ
てもよい。

【００６０】その他、構成要素は、本発明の要旨を変更
しない範囲で任意に変更することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光源部
を移動する移動手段を備え、光源部が、光源部の移動方
向に対して直角でかつ液晶マスクに平行に延びている実
質的に長尺な光源と、光源からの光を液晶マスクに向け
て反射するレフレクタとを備えたので、液晶マスクの過
度の温度上昇を防止することができる結果、液晶マスク
の変形や誤動作を防止して造形精度を低下させることが
ない。また、光利用効率を向上させることができるた
め、紫外線硬化樹脂の硬化時間を短縮することができる
と共に、省電力化を図ることができる。さらに、長尺な
光源で照射するため、同時にある程度広い領域を照射す
ることができるので、レーザービームによって造形する
場合に比較して、短時間で目的形状の造形物を造形する
ことができる。

【００６２】また、結像素子が、液晶マスクの透光部を
透過した光のうち、当該結像素子の画角内から入射した
光のみを結像すると共に、その画角外から入射した光を
反射するため、光硬化樹脂のうち、液晶マスクの遮光部
に対応する部分のみを照射する。この結果、照射すべき
部分と照射すべきでない部分との境界が明らかになるの
で、造形精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光造形装置の模式的構成図であ
る。

【図２】第１実施例に係る光造形部の斜視図である。

【図３】第１実施例における作用を説明するための図で
ある。

【図４】第１実施例における作用を説明するための図で
ある。

【図５】第２実施例に係る光造形部の斜視図である。

【図６】第２実施例における作用を説明するための図で
ある。

【図７】第２実施例における作用を説明するための図で
ある。

【図８】（ａ）は、第３実施例に係る光造形部の斜視図
である。（ｂ）は、ハニカム状多配列シリンドリカルレ
ンズの平面図である。

【図９】第４実施例に係る光造形部の斜視図である。

【図１０】第５実施例に係る光造形部の側面図である。

【図１１】第６実施例に係る光造形部の側面図である。

【符号の説明】

１光造形装置４光源スキャン用Ｘステージ１１紫外線硬化樹脂２１メタルハライドランプ２２ダイクロイック楕円ミラー２３熱線減衰フィルタ２５石英板２６液晶マスク２７等倍率素子４１シリンドリカルレンズ４２多配列シリンドリカルレンズ４３シリンドリカルレンズ４４多配列シリンドリカルレンズ４５ハニカム状多配列シリンドリカルレンズ５１光導伝ロッド６２水銀キセノンランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源部からの光を、目的形状に応じた形
状データに基づいて駆動した液晶マスクの透光部を通し
て光硬化樹脂に照射し、当該照射した部分を硬化させて
目的形状の造形物を造形する光造形装置において、前記液晶マスクに対して平行に前記光源部を移動する移
動手段と、前記液晶マスクと前記光硬化樹脂との間に配設され、当
該液晶マスクの透光部を透過した光を結像する結像素子
とを備え、前記光源部は、当該光源部の移動方向に対して直角でか
つ前記液晶マスクに平行に延びている実質的に長尺な光
源と、当該光源からの光を前記液晶マスクに向けて反射
させるレフレクタとを備えていることを特徴とする光造
形装置。
【請求項２】前記光源部と前記液晶マスクとの間に熱
線を減衰させる熱線減衰フィルタが配設されていること
を特徴とする請求項１記載の光造形装置。
【請求項３】前記熱線減衰フィルタとの間で送風路を
構成する耐熱ガラスと、当該送風路に送風する送風手段
とを備えたことを特徴とする請求項２記載の光造形装
置。
【請求項４】前記光源からの光を集光して前記液晶マ
スクを照射する耐熱性で長尺な第１の円柱レンズを前記
光源と平行に配設したことを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載の光造形装置。
【請求項５】前記光源からの光を集光して前記液晶マ
スクを照射する、耐熱性で長尺な第２の円柱レンズを前
記光源と直角に配設したことを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載の光造形装置。
【請求項６】前記光源は、メタルハライドランプで構
成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれ
かに記載の光造形装置。
【請求項７】前記光源は、複数のランプを前記液晶マ
スクと平行に並設したことを特徴とする請求項１から６
のいずれかに記載の光造形装置。