JPH06246837A - 光造形方法および光造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高価な光硬化樹脂の使用量を減ら
し、その固化に伴う流動性素材の収縮及び歪みを抑え、
かつ露光時にその被露光層の支持を確実に行なって、造
形コストの低減と造形精度の向上とを図ることを目的と
する。 【構成】 流動性素材として未硬化（又は半硬化）の光
硬化樹脂と露光に対し非収縮の複数の球体とを混合した
混合材料100を準備し、該混合材料100の球体を互いに近
接させて未硬化の下層混合材料層110Ｂを形成した後、
その層110Ｂを選択的に露光して下層の硬化層111Ｂを形
成し、次いで、その硬化層111Ｂを含む混合材料層110Ｂ
の上層に未硬化の混合材料層110Ａを形成して、下層混
合材料層110Ｂの複数の球体及び硬化層111Ｂにより上層
の混合材料層110Ａを支持した状態で上層の混合材料層1
10Ａを選択的に露光し、上層の硬化層111Ａを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光造形方法および光造
形装置、特に流動性素材を光により選択的に固化させて
立体物を造る光造形方法および光造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、製版技術の応用により３次元物体
を造形する光造形方法および光造形装置が開発されてい
る。この光造形は、流動性素材である未硬化又は半硬化
の光硬化樹脂（光硬化性の樹脂）を露光して硬化層を形
成するとともに、該硬化層を順次積層して３次元物体に
する造形法であり、電子計算機等を併用して各層断面形
状のデータを作成し、そのデータに基づいて光硬化樹脂
を選択的に露光することで、製品開発時の雛型や模型等
のような複雑な３次元物体を造形することができる。

【０００３】この種の光造形装置としては、例えば特開
平３−２２７２２２号公報に記載されたもの、あるいは
特開平２−２１２１３１号公報に記載されたものがあ
る。前者の場合、未硬化樹脂液を貯留した造形槽の液面
に対しレーザ光を走査してその液面近傍の未硬化樹脂液
を所定形状に硬化させ、その硬化層を造形槽中に沈めた
後、次の断面層をその上に接着しつつ積層するようにな
っている。

【０００４】また、後者の場合、、ゲル状の半硬化樹脂
をローラ部材によりシート状に延ばして光照射台（ワー
クテーブル）上に載置するようになっており、その光照
射台上の樹脂が選択的に露光されて所定形状の硬化層と
なり、その上に上層の硬化層が順次積層されることで３
次元物体が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光造形方法および光造形装置にあっては、造
形する物体全体を同一の光硬化樹脂で形成していたた
め、光硬化樹脂の消費量が多くなって造形コストが高く
なるばかりか、その樹脂の硬化時の収縮およびそれに伴
う歪みによって造形精度が低下するという問題があっ
た。さらに、硬化層がオーバーハングしていたり所謂飛
び島又は微細幅の部分を有するものである場合、その硬
化中の支持が不完全であるために硬化層の変形が生じ易
く、これによっても造形精度が低下していた。

【０００６】また、硬化層を未硬化樹脂液中に沈めたり
シート状に延ばした半硬化樹脂の一部を硬化させて硬化
層を形成したりしていたため、硬化し造形物となる樹脂
に対して、造形後に造形槽又はワークテーブル上に残っ
てしまう光硬化樹脂が多くなり、その樹脂材料が劣化し
たり汚染されたりすることにより、高価な光硬化樹脂を
効率良く使用することができず、これによっても造形コ
スト高を招いていた。

【０００７】そこで、本発明は、流動性素材に占める光
硬化樹脂の量を減らすとともにその固化に伴う収縮およ
び歪みを抑え、しかも露光時にその被露光層の支持を確
実に行なうようにして、造形精度の向上と造形コストの
低減とを図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、流動性素材を選択的に露光して該
素材の硬化層を形成するとともに、該硬化層を順次積層
して３次元物体を造形する光造形方法であって、前記流
動性素材として、未硬化又は半硬化の光硬化樹脂と前記
露光に対し非収縮の複数の球体とを混合した混合材料を
準備し、該混合材料の球体を互いに近接させて未硬化又
は半硬化の混合材料層を形成した後、該混合材料層を選
択的に露光して前記硬化層を形成し、次いで、該硬化層
を含む混合材料層の上層に前記未硬化又は半硬化の混合
材料層を形成して、前記硬化層を含む下層の混合材料層
により該上層の混合材料層を支持した状態で該上層の混
合材料層を選択的に露光し、上層の硬化層を形成するよ
うにしたことを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、上部開口お
よび昇降可能な底壁部を有する造形槽と、該造形槽の上
部開口に沿って移動するとともに、未硬化の光硬化樹脂
と該樹脂への露光に対し非収縮の複数の球体とを混合し
た混合材料を、該上部開口内に供給し、造形槽の底壁部
と平行に前記球体同士を近接させた混合材料層を形成す
る材料供給手段と、前記上部開口内の混合材料層を選択
的に露光する露光手段と、前記造形槽の底壁部を上部開
口に対して所定移動量単位で下降させ、前記上部開口内
に前記未硬化混合材料層に対応する空間を形成する昇降
手段と、を備え、前記露光手段により形成した硬化層を
含む下層の混合材料層の上層に、材料供給手段によって
未硬化の混合材料層を形成し、該未硬化の混合材料層を
前記下層の混合材料層に支持させた状態で選択的に露光
し、上層の硬化層を形成するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明では、未硬化又は半硬化の
光硬化樹脂とその露光に対し非収縮の球体とを混合した
混合材料が準備され、該混合材料の球体が互いに近接す
るよう未硬化又は半硬化の混合材料層が形成され、次い
で、該混合材料層が選択的に露光されて硬化層が形成さ
れ、次いで、該硬化層を含む混合材料層の上層に前記未
硬化又は半硬化の混合材料層が形成される。したがっ
て、混合材料層の露光時の収縮とそれに伴う歪みが抑制
され、しかも上層の未硬化又は半硬化の混合材料層が前
記硬化層を含む下層の混合材料層（その中に近接して平
面配置された球体）により露光時に確実に支持されるか
ら、上層の硬化層が精度良く形成される。また、混合材
料には複数の球体が含まれているので、高価な光硬化樹
脂の消費量も少なくなる。

【００１１】請求項２記載の発明では、材料供給手段が
造形槽の上部開口に沿って移動しながら該上部開口内に
混合材料を供給することで、造形槽の底壁部と平行に混
合材料の球体同士を近接させた混合材料層が形成され、
該混合材料層が露光手段によって選択的に露光される
と、その露光パターンに対応する硬化層が形成される。
また、昇降手段の作動により造形槽の底壁部が上部開口
に対し相対的に下降すると、前記上部開口内に前記未硬
化混合材料層の厚さに対応する空間が形成され、前記硬
化層を含む下層の混合材料層の上層に、材料供給手段に
よって次の未硬化の混合材料層が形成される。したがっ
て、混合材料が露光に対して非収縮の球体を含み、露光
時に上層の未硬化又は半硬化の混合材料層が前記硬化層
を含む下層の混合材料層（その中に近接して平面配置さ
れた球体）により確実に支持されるから、各層の硬化層
が順次精度良く形成される。また、混合材料には複数の
球体が含まれているので、高価な光硬化樹脂の消費量も
少なくなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１〜図４は請求項１記載記載の発明に
係る光造形方法を実施する装置の一実施例を示す図であ
るとともに、請求項２記載の発明に係る光造形装置の一
実施例を示す図である。

【００１３】まず、その構成を説明する。図１〜図４に
おいて、10は円形の上部開口11および昇降可能な円形の
底壁部12を有する造形槽であり、20はその造形槽10の上
方に設けられた材料供給ユニット（材料供給手段）であ
る。造形槽10の底壁部12は、平坦な造形ステージとなっ
ており、昇降スピンドル13を含む昇降手段（詳細は図示
していない）によって昇降駆動され、造形作業中には所
定移動量単位で下降し（上部開口11に対して相対的に下
降し）、造形作業終了時には必要量だけ上昇するように
なっている。この底壁部12の下降量は後述する混合材料
層110の厚さに対応するもので、この下降により上部開
口11内に混合材料層110を形成するための凹状空間が形
成されるようになっている。

【００１４】材料供給ユニット20は、所定の流動性素材
100を貯留するホッパー部21と、上部開口11に沿って造
形槽10上を図２の左右方向に摺動（移動）可能なスライ
ド板部22と、スライド板部22を摺動させる図示しない摺
動機構とを有している。ホッパー部21に貯留される流動
性素材100は、図４に示すように、例えば公知の光硬化
樹脂の未硬化樹脂液101とその未硬化樹脂液101を硬化さ
せるための露光に対し非収縮の特性を有する複数のガラ
スビーズ102（球体）とを混合した混合材料であり、そ
の光硬化樹脂は、例えば紫外線領域の光（又は赤外線領
域の光、可視光等であってもよい）で硬化する性質のも
ので流動性をきわめて低くした状態になっている。ま
た、そのガラスビーズ102は直径が例えば３０μｍ程度
のもの（要求される造形精度に応じて適宜径の異なるも
のを選択できる）である。

【００１５】材料ホッパー部21内の下部には歯車ポンプ
23が設けられており、歯車ポンプ23は外周にトロコイド
歯形が形成された一対の回転子231、232を有している。
両回転子231、232はトロコイド歯形を互いに噛合させる
回転位相を保ちながら図１の矢印方向に回転するもの
で、そのトロコイド歯形とホッパー部21の内壁面との間
でガラスビーズ102を整列させながら、造形槽10の底壁
部12と平行な方向においてガラスビーズ102同士が近接
（密着配列）するように混合材料100を上部開口11内に
供給し、造形槽10の上部開口11内に所定厚さの未硬化の
混合材料層110を形成する。なお、スライド板部22の下
面には図示しないテフロンコーティング等が施されてお
り、スライド板部22はホッパー部21を支持するその中央
部分で造形槽10の上部開口11を密閉することができるよ
うになっている。また、上部開口11内の凹状空間に過供
給される混合材料100の余剰分は回転子231、232の間の
隙間を通して図１の矢印方向（上方）に排出される。

【００１６】一方、スライド板部22の両端側にはホッパ
ー部21を挟む２つの円形の露光用窓22ａ、22ｂが設けら
れており、露光用窓22ａ、22ｂは造形槽10の上部開口11
と同一径の円形の穴になっている。そして、図１に示す
ように、スライド板部22の露光用窓22ａ、22ｂのうち何
れか一方が上部開口11上に位置するとき、図示しない露
光手段から照射される光により、上部開口11内の混合材
料層110が選択的に露光され、その露光パターンに対応
する硬化層111が形成される。

【００１７】具体的には、前記露光手段は例えばレーザ
走査装置であり、レーザ光源と、その光源から出射され
たレーザ光を整形する光学系と、そのレーザ光を偏向・
走査する反射光学系と、を有し、レーザ光を偏向（造形
槽10に向かって投光）しつつ未硬化の混合材料層110の
表面部に集光させ、その光を第１の走査方向（図２の左
右方向）およびこれと直交する第２の走査方向（図２の
上下方向）に走査するようになっている。レーザ光源か
ら出射されるレーザ光は、前記光硬化樹脂101の性質に
適合する光、例えば紫外線領域の光（赤外線領域の光又
は可視光等でもよい）である。また、光走査による描画
パターンは、造形物を複数の硬化層111（各層パターン
形状が同一でも異なってもよい。また、図１中では以後
の説明の都合上、最上部の上下２層にＡ、Ｂを付して区
別できるようにしている。）の積層体である３次元物体
としたとき、硬化層111のそれぞれの形状に対応するも
のであり、造形槽10内の未硬化の混合材料層110（例え
ば110Ａ）がこの描画パターンに対応して選択的に露光
され硬化することで、必要形状の硬化層111が順次形成
される。また、硬化層111は、最下層形成時に底壁部12
に接着され、それより上層の硬化層111は下層の硬化層1
11上に順次積層される。

【００１８】すなわち、本実施例では、前記露光手段に
よって形成した硬化層111を含む下層の混合材料層、例
えば図１に示す混合材料層110Ｂの上層に、材料供給ユ
ニット20によって未硬化の混合材料層110Ａを形成し、
その未硬化の混合材料層110Ａを、前記下層の混合材料
層110Ｂの複数のガラスビーズ102および硬化層111Ｂに
支持させた状態で選択的に露光し、上層の硬化層111Ａ
を形成するようになっている。

【００１９】なお、詳細を図示しないが、本実施例にお
いては、前記昇降手段、露光手段および材料供給ユニッ
ト20を制御する制御装置が設けられており、この制御装
置には公知の３次元ＣＡＤ（computer aided design）
システムが接続されている。この３次元ＣＡＤシステム
は、設計された３次元物体について微小間隔を隔てた複
数の断面形状のデータを作成することができ、各断面形
状データを硬化層111のそれぞれの描画パターンデータ
とし、その断面の間隔を混合材料層110（硬化層111）の
層厚データとして制御装置に送信するようになってい
る。制御装置はこの３次元ＣＡＤシステムから送信され
てきた断面形状データに基づき、前記露光手段による描
画（露光）、材料供給ユニット20の作動（摺動および歯
車ポンプ23の作動）、並びに底壁部12の昇降駆動のため
のデータを作成してこれらを制御するようになってお
り、この制御時には露光手段を前記直交する２つの走査
方向（以下、Ｘ、Ｙ方向という）に駆動する走査駆動信
号、レーザ光源の駆動信号、層厚データに対応する昇降
手段の駆動信号、材料供給手段20の摺動機構の駆動信号
および歯車ポンプ23の駆動信号等を生成して、それぞれ
所定タイミングで出力するようになっている。

【００２０】次に、請求項２記載の発明に係る光造形方
法の一実施例と共に、その作用を説明する。まず、前記
３次元ＣＡＤシステムによって予め３次元物体の設計が
されると、この３次元ＣＡＤシステムにより、造形する
物体について微小間隔を隔てた複数の断面形状データ等
が作成され、造形時にはそのデータが複数の硬化層111
の描画パターンおよび層厚のデータとして制御装置に送
られる。

【００２１】一方、制御装置では、送られてきた描画パ
ターンデータおよび層厚データ等に基づいて、露光手段
をＸ、Ｙ方向に駆動する走査駆動信号、レーザ光源の駆
動信号、層厚データに対応する昇降手段の駆動信号、材
料供給手段20の摺動機構の駆動信号および歯車ポンプ23
の駆動信号等が生成され、これらの信号がそれぞれ所定
タイミングで出力される。

【００２２】この状態において、まず、材料供給ユニッ
ト20がその露光用窓22ａ、22ｂのうち何れか一方を造形
槽10の上部開口11上に位置させるよう位置決めされると
ともに、底壁部12が所定位置に駆動され、造形層10の上
部開口11内に混合材料層110の１層の厚さ分の凹状空間
が形成される。次いで、材料供給ユニット20が一方向に
摺動するとともに歯車ポンプ23が作動し、歯車ポンプ23
の２つの回転子231、232が図１の矢印方向に回転するこ
とで、トロコイド歯形とホッパー部21の内壁面との間で
ガラスビーズ102が整列されるとともに、造形槽10の底
壁部12と平行な方向においてガラスビーズ102同士が当
接（近接）するように流動性素材（混合材料）100が上
部開口11内に供給され、造形槽10の上部開口11内に所定
厚さの未硬化の混合材料層110が形成される。このと
き、図４(ａ)に示すように、未硬化の混合材料層110は
その複数のガラスビーズ102の間に光硬化樹脂の未硬化
樹脂液101が付着した一定層厚の層になっており、底壁
部12に沿う平坦なものとなっている。

【００２３】次いで、露光手段のレーザ光源から連続的
にあるいは前記駆動信号に応じて断続的にレーザ光が出
射されると、そのレーザ光が露光手段により偏向されて
造形槽10に投光されつつ未硬化の混合材料層110の表面
部に集光され、更に前記Ｘ、Ｙ方向に走査される。した
がって、前記露光手段の光走査によって未硬化の混合材
料層110の表面部で所定描画パターンの選択的露光がな
され、上部開口11内の未硬化の混合材料層110が必要形
状の硬化層111に硬化する。このとき、混合材料100が複
数のガラスビーズ102を互いに当接するよう平面配列し
た状態となっているから、光硬化樹脂101の硬化による
収縮があったとしても硬化層111全体としての収縮（層
厚変化や造形パターンの歪み）が抑制される。したがっ
て、描画パターンに対応する好ましい形状の硬化層111
が形成される。

【００２４】この硬化層111が最下層であるときは、硬
化層111は硬化と同時に底壁部12に接着される。このよ
うな１回の露光動作が終了し、底壁部12上に所定形状の
硬化層111が形成されると、前記昇降手段の作動により
底壁部12が硬化層111の層厚分だけ下降、して上述と同
様に造形槽10の上部開口11内に混合材料層110の層厚分
の凹状空間が形成され、上層の混合硬化層111の形成作
業が開始される。

【００２５】そして、これ以後、最上層の硬化層111ま
で同様な作業が繰り返され、上層の硬化層111が下層の
硬化層111上に順次積層されることで、複数の硬化層111
からなる３次元物体が造形される。このような混合材料
層110の積層段階においては、材料供給ユニット20が前
記一方向又その反対方向（他方向）に摺動するとともに
歯車ポンプ23が作動し、歯車ポンプ23の２つの回転子23
1、232が図１の矢印方向に回転することで、トロコイド
歯形とホッパー部21の内壁面との間でガラスビーズ102
が整列されるとともに、造形槽10の底壁部12と平行な方
向においてガラスビーズ102同士が当接するように流動
性素材（混合材料）100が上部開口11内に供給され、造
形槽10の上部開口11内に所定厚さの未硬化の混合材料層
110が形成される。

【００２６】このとき、例えば図４（ｂ）に示すよう
に、上層の未硬化の混合材料層110Ａを形成するガラス
ビーズ102のそれぞれは、下層の混合材料層110Ｂのガラ
スビーズ102の幾つかに同時に当接してこれらに支持さ
れる状態となり、上層の未硬化の混合材料層110Ａを形
成する光硬化樹脂の未硬化樹脂液101はこれら複数のガ
ラスビーズに付着し、かつ、上層の混合材料層110Ａの
ガラスビーズ102より上方には突出しない状態となって
いる。したがって、上層の未硬化の混合材料層110Ａが
下層の混合材料層110Ｂにより確実に支持された平坦な
一定厚さの層として形成される。

【００２７】したがって、露光手段の光走査によって未
硬化の混合材料層110Ａの表面部で所定描画パターンの
選択的露光がなされ、上部開口11内の上層の混合材料層
110Ａが必要形状の硬化層111Ａに硬化するとき、混合材
料層110Ａがそのガラスビーズ102同士を互いに当接さ
せ、かつ、その層全体が下層の混合材料層110Ｂに確実
に支持された状態となっていることから、光硬化樹脂10
1の硬化による収縮があったとしても硬化層111Ａ全体と
しての収縮が抑制されるとともに、不完全な支持による
硬化層111Ａの変形が防止され、下層の混合材料層110Ｂ
の形成時と同様に、描画パターンに対応する好ましい形
状の硬化層111Ａが得られる。その結果、造形する３次
元物体を設計された所望形状に作製することができる。

【００２８】このように、本実施例では、流動性素材10
0として、未硬化の光硬化樹脂101と前記露光に対し非収
縮の複数のガラスビーズ102（球体）とを混合した混合
材料を準備し、材料供給ユニット20を造形槽10の上部開
口11に沿って移動しながらその上部開口11内に混合材料
100を供給することにより、混合材料100のガラスビーズ
102同士を底壁部12と平行に近接させた未硬化の混合材
料層110を形成した後、露光手段により未硬化の混合材
料層110を選択的に露光してその露光パターンに対応す
る硬化層111を形成し、次いで、昇降手段により底壁部1
2を下降させて上部開口11内に上層の混合材料層110の厚
さに対応する空間を形成し、硬化層111を含む下層の混
合材料層110Ｂの上層に、材料供給ユニット20によって
混合材料100を供給することにより、下層の混合材料層1
10Ｂの上層に次の未硬化の混合材料層110Ａを形成し
て、硬化層111Ｂを含む下層の混合材料層110Ｂにより上
層の未硬化の混合材料層110Ａを確実に支持した状態
で、上層の混合材料層110Ａを露光手段により選択的に
露光し、上層の硬化層111Ａを形成している。

【００２９】したがって、非収縮の複数のガラスビーズ
102を平面配列した混合材料層110（混合材料）が露光に
よる歪みのきわめて少ないものとなり、しかも上層の未
硬化の混合材料層110Ａが下層に硬化層111Ｂの存在しな
い部分でも複数のガラスビーズ102を密着配列した下層
の混合材料層110Ｂによって確実に支持されるから、そ
の硬化層形成領域がオーバーハングしていたり所謂飛び
島又は微細幅の部分を有するものであったりしても、未
硬化の混合材料層110Ａの支持が確実になされ、上層の
硬化層111Ａの変形がきわめて生じ難くなる。この結
果、各硬化層111が精度良く形成され、造形する３次元
物体の造形精度を飛躍的に向上させることができる。

【００３０】また、各混合材料層110（混合材料100）に
はガラスビーズ102が多数含まれているので、硬化層111
に消費される光硬化樹脂101の消費量が少なくなり、造
形物体全体として高価な光硬化樹脂101の消費量を大幅
に減らすことができる。この結果、造形コストを低減さ
せることができる。さらに、造形物体として直接消費さ
れない混合材料100にもガラスビーズ102が多数含まれる
から、造形物体が大きかったり混合材料層110の面積に
対し硬化層111の面積が少なかったりする造形作業にお
いても、造形作業に使用する光硬化樹脂101はきわめて
少ない量で足りることになる。したがって、光硬化樹脂
101の劣化や汚染による材料の損失を大幅に減少させる
ことができ、上述の造形物体への消費量の減少と相俟っ
て造形コストの大幅な低減を図ることができる。

【００３１】なお、本実施例においては、流動性素材10
0を光硬化樹脂の未硬化樹脂液101と複数のガラスビーズ
102との混合材料としたが、ガラスビーズ102に代えて鋼
球や他の硬質材料からなる球体を用いること化できる。
要はその球体が露光に際してほぼ非収縮となる性質を有
するものであればよい。また、請求項１記載の発明によ
る光造形方法では、未硬化の光硬化樹脂液に代えて、例
えばゲル状に半硬化させた光硬化樹脂と上述のような球
体とを混合した流動性素材を準備し、その球体を互いに
同一平面上で当接する密着配列した混合材料層を形成し
て、その混合材料層を順次露光しながら積層して３次元
物体を造形することもできる。このようにしても、光硬
化樹脂の消費量を大幅に減少させて造形コストの低減を
図ることができるからである。また、その場合、各混合
材料層をキャリアシートに保持させ得る半硬化状態とし
て、取り扱いを容易化することができるのはいうまでも
ない。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、未硬化又
は半硬化の光硬化樹脂とその露光に対し非収縮の球体と
を混合した混合材料を準備し、該混合材料の球体が互い
に近接するよう未硬化又は半硬化の混合材料層を形成
し、次いで、該混合材料層を選択的に露光して硬化層を
形成し、次いで、該硬化層を含む混合材料層の上層に前
記未硬化又は半硬化の混合材料層を形成して該上層野混
合材料層を下層の混合材料層により確実に支持するよう
にしているので、高価な光硬化樹脂を少量しか含まない
流動性素材を用いつつ、混合材料の露光時の収縮および
歪みを少なくし、しかも、下層に硬化層の存在しない未
硬化の混合材料層を、その下層の混合材料層における複
数の球体および硬化層によって確実に支持することがで
きる。この結果、造形コストを大幅に減少させることが
できるとともに、造形精度を格段に向上させることがで
きる。

【００３３】請求項２記載の発明によれば、材料供給手
段を造形槽の上部開口に沿って移動させながら該上部開
口内に混合材料を供給して、造形槽の底壁部と平行に混
合材料の球体同士を近接させた混合材料層を形成し、該
混合材料層を露光手段によって選択的に露光してその露
光パターンに対応する硬化層を形成するとともに、昇降
手段により造形槽の底壁部を下降させ、前記上部開口内
に上層の未硬化混合材料層の厚さに対応する空間を形成
し、前記硬化層を含む下層の混合材料層の上層に材料供
給手段によって上層の未硬化の混合材料層を形成するよ
うにしているので、高価な光硬化樹脂を少量しか含まな
い流動性素材を用いつつ、混合材料の露光時の収縮およ
び歪みを少なくし、しかも、下層に硬化層の存在しない
未硬化の混合材料層をその下層の混合材料層における複
数の球体および硬化層によって確実に支持することがで
きる。この結果、造形コストを大幅に減少させることが
できるとともに、造形精度を格段に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の発明に係る光造形装置の一実施
例の正面断面図である。

【図２】その一実施例の平面図である。

【図３】その一実施例の斜視図である。

【図４】その一実施例における造形工程の一部の説明図
であり、(ａ)はその最下層の混合材料層を形成する段階
を示し、(ｂ)はその混合材料層を積層する段階を示して
いる。

【符号の説明】

10 造形槽 11 上部開口 12 底壁部 20 材料供給ユニット（材料供給手段） 100 混合材料（流動性素材） 110 複数の混合材料層 110Ａ 上層の混合材料層（未硬化の混合材料層） 110Ｂ 下層の混合材料層（硬化層を含む混合材料
層） 111 硬化層 111Ａ 上層の硬化層 111Ｂ 下層の硬化層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動性素材を選択的に露光して該素材の硬
   化層を形成するとともに、該硬化層を順次積層して３次
   元物体を造形する光造形方法であって、 前記流動性素材として、未硬化又は半硬化の光硬化樹脂
   と前記露光に対し非収縮の複数の球体とを混合した混合
   材料(100)を準備し、 該混合材料(100)の球体を互いに近接させて未硬化又は
   半硬化の下層の混合材料層(110Ｂ)を形成した後、 該混合材料層(110Ｂ)を選択的に露光して前記下層の硬
   化層(111Ｂ)を形成し、 次いで、該硬化層(111Ｂ)を含む下層の混合材料層(110
   Ｂ)の上層に、混合材料(100)の球体を互いに近接させた
   未硬化又は半硬化の上層の混合材料層(110Ａ)を形成し
   て、 前記硬化層(111Ｂ)を含む下層の混合材料層(110Ｂ)によ
   り該上層の混合材料層(110Ａ)を支持した状態で該上層
   の混合材料層(110Ａ)を選択的に露光し、上層の硬化層
   (111Ａ)を形成するようにしたことを特徴とする光造形
   方法。
2. 【請求項２】上部開口(11)および昇降可能な底壁部(12)
   を有する造形槽(10)と、 該造形槽(10)の上部開口(11)に沿って移動するととも
   に、未硬化の光硬化樹脂と該樹脂への露光に対し非収縮
   の複数の球体とを混合した混合材料(100)を、該上部開
   口(11)内に供給し、造形槽(10)の底壁部と平行に前記球
   体同士を近接させた混合材料層(110Ａ、110Ｂ)を形成す
   る材料供給手段(20)と、 前記上部開口(11)内の混合材料層(110Ａ、110Ｂ)を選択
   的に露光する露光手段と、 前記造形槽(10)の底壁部(12)を上部開口(11)に対して所
   定移動量単位で下降させ、前記上部開口(11)内に前記混
   合材料層(110Ａ、110Ｂ)に対応する空間を形成する昇降
   手段と、 を備え、 前記露光手段により形成した硬化層(111Ｂ)を含む下層
   の混合材料層(110Ｂ)の上層に、材料供給手段(20)によ
   って未硬化の混合材料層(110Ａ)を形成し、該未硬化の
   混合材料層(110Ａ)を前記下層の混合材料層(110Ｂ)に支
   持させた状態で選択的に露光し、上層の硬化層(111Ａ)
   を形成するようにしたことを特徴とする光造形装置。