JPH0976353A - 光造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、平滑化された強度分布のレーザビー
ムを用い、かつ光硬化性樹脂の硬化する際に生じる変形
や収縮応力をリアルタイムに測定し、これら変形や収縮
応力から最適な造形条件で高精度な造形を行う。 【解決手段】光硬化性樹脂２にレーザビームを照射して
その線形状硬化物４７の変形量、収縮応力を変形センサ
４１、応力センサ４２により検出し、これら変形量、収
縮応力から造形データに基づいて造形条件判定手段６７
により線形状硬化物４７の形状誤差が許容値内にあるか
否かを評価判定し、この評価判定の結果、その形状誤差
が許容値内にあれば造形制御手段６８により造形を実施
し、かつ形状誤差が許容値を越えれば造形制御手段６８
により少なくともレーザビームの強度から成る造形条件
を変更して造形を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光硬化性樹脂に
光、例えばレーザビームを走査して一層ごとに光硬化性
樹脂を硬化させ、この硬化部分を積層して３次元形状を
造形する光造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる光造形装置は、レーザ発振器又は
ランプを光源とし、直交型プロッタ又はガルバノミラー
を用いて光硬化性樹脂に照射するレーザビーム等の走査
制御を行い、一層ごとに光硬化性樹脂を硬化させてい
る。

【０００３】なお、レーザ発振器から出力されるレーザ
ビームは、走査位置制御され、焦点絞り機構を通して光
硬化性樹脂に照射されている。

【０００４】図２３は直交型の光造形装置の構成図であ
る。

【０００５】樹脂容器１には、紫外線硬化樹脂などの光
硬化性樹脂２が貯えられている。この樹脂容器１には、
エレベータ３が設けられている。

【０００６】このエレベータ３の昇降動作により造形ベ
ース４は、光造形を実施するとき、一層の光硬化性樹脂
２の硬化部分の厚みに相当する距離づつ下降するものと
なっている。

【０００７】又、レーザ発振器５は、主にアルゴン又は
Ｈｅ−Ｃｄを媒質としてレーザ発振を行うものであり、
これは直交型プロッタ６に設けられている。

【０００８】この直交型プロッタ６は、レーザ発振器５
から出力されたレーザビームをミラー７により光硬化性
樹脂２に向けて照射し、かつこのレーザビームを光硬化
性樹脂２に対して走査制御する機能を有している。

【０００９】このような構成であれば、造形ベース４が
エレベータ３の昇降制御により光硬化性樹脂２の表面付
近に配置され、かつレーザ発振器５から出力されたレー
ザビームが直交型プロッタ６により光硬化性樹脂２の表
面に走査される。

【００１０】このようにレーザビームが光硬化性樹脂２
に走査されると、レーザビームの照射された部分の光硬
化性樹脂２が硬化し、これが第１層目の硬化部分４ａと
して形成される。

【００１１】続いて、造形ベース４がエレベータ３の昇
降制御により下降し、発振器５から出力されたレーザビ
ームが直交型プロッタ６により光硬化性樹脂２の表面に
走査され、これにより第２層目の硬化部分４ｂが形成さ
れる。

【００１２】以下、同様に造形ベース４が下降してレー
ザビームが光硬化性樹脂２の表面に走査される動作が繰
り返され、所望する３次元形状が造形される。

【００１３】図２４はガルバノミラー型の光造形装置の
構成図である。なお、図２３と同一部分には同一符号を
付してある。

【００１４】レーザ発振器５から出力されたレーザビー
ムは、各ミラー８、９で反射してガルバノミラー１０に
送られ、このガルバノミラー１０により光硬化性樹脂２
の表面に走査されるものとなっている。

【００１５】このような構成であれば、造形ベース４が
エレベータ３の昇降制御により光硬化性樹脂２の表面付
近に配置され、かつレーザ発振器５から出力されたレー
ザビームがガルバノミラー１０により光硬化性樹脂２の
表面に２次元的に走査され、第１層目の硬化部分４ａが
形成される。

【００１６】続いて、造形ベース４がエレベータ３の昇
降制御により下降し、発振器５から出力されたレーザビ
ームがガルバノミラー１０により光硬化性樹脂２の表面
に走査され、第２層目の硬化部分４ｂが形成される。

【００１７】以下、同様に造形ベース４が下降してレー
ザビームが光硬化性樹脂２の表面に走査される動作が繰
り返され、所望する３次元形状が造形される。

【００１８】一方、光造形装置では、高精度な光造形を
行うために、事前のテストや経験等により造形条件を設
定し、これに基づき全造形を実施している。

【００１９】なお、光硬化性樹脂２に照射するレーザビ
ームの作用点での強度をフォトセンサ等により実測し、
これを管理することによりレーザ発振器５の出力変動や
光学系の損失の変化に対応することは行われている。

【００２０】又、光硬化性樹脂２がレーザビームの照射
により硬化する際に生じる変形や収縮応力が測定されて
いる。この測定は、例えば薄いシート上に薄く塗布した
光硬化性樹脂を露光・硬化させ、このときのシートの変
形を測定するといった間接的な方法により測定してい
る。

【００２１】しかしながら、主にアルゴン又はＨｅ−Ｃ
ｄを媒質とするレーザ発振器５から出力されたレーザビ
ームを直接造形に用いているので、光硬化性樹脂２に照
射するレーザビームの２次元強度分布は、図２５に示す
ようなガウシアン分布に相応するものとなる。

【００２２】このガウシアン分布の強度分布を持つレー
ザビームを光硬化性樹脂２に走査するので、レーザビー
ムは、図２６に示すように１走査毎にオーバラップして
照射している。

【００２３】このような光造形の方法により次のような
問題が生じる。

【００２４】(a) レーザビームをオーバラップさせてい
るので、光硬化性樹脂２の硬化度が不均一となる。

【００２５】(b) 未硬化の部分が残る。

【００２６】(c) 不均一の硬化度による歪みが生成され
る。

【００２７】(d) 歪みが形状変形を引き起こす。

【００２８】一方、高精度な光造形を行うために、光硬
化性樹脂２に照射するレーザビームの作用点での強度を
フォトセンサ等により実測し、これを管理し制御してい
るが、これではレーザビームの強度分布や光硬化性樹脂
２の特性に基づく硬化特性の変化までは対応しきれな
い。

【００２９】又、光硬化性樹脂２がレーザビームの照射
により硬化する際に生じる変形や収縮応力は、薄いシー
トを用いて間接的に測定しているものの、これら変形や
収縮応力をリアルタイムで測定するものではない。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにレーザビ
ームの強度分布がガウシアン分布となっているので、光
硬化性樹脂２の硬化度が不均一となるなどの問題があ
る。

【００３１】又、光硬化性樹脂２の硬化する際に生じる
変形や収縮応力をリアルタイムで測定できない。

【００３２】そこで本発明は、レーザビームの強度分布
を平滑化して高精度の造形ができる光造形装置を提供す
ることを目的とする。

【００３３】又、本発明は、光硬化性樹脂の硬化する際
に生じる変形や収縮応力をリアルタイムに測定できる光
造形装置を提供することを目的とする。

【００３４】又、本発明は、光硬化性樹脂の硬化する際
に生じる変形や収縮応力をリアルタイムに測定し、これ
ら変形や収縮応力から最適な造形条件で高精度な造形が
できる光造形装置を提供することを目的とする。

【００３５】又、本発明は、平滑化された強度分布のレ
ーザビームを用い、かつ光硬化性樹脂の硬化する際に生
じる変形や収縮応力をリアルタイムに測定し、これら変
形や収縮応力から最適な造形条件で高精度な造形ができ
る光造形装置を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、光硬
化性樹脂に光を走査して前記光硬化性樹脂を硬化し、こ
の硬化した部分を積層して３次元形状を造形する光造形
装置において、光硬化性樹脂に走査する光の強度を平滑
化する平滑化光学系、を備えた光造形装置である。

【００３７】このような光造形装置であれば、強度の平
滑化された光が光硬化性樹脂に走査されるので、光の重
なりを最小限に抑えられ、光硬化性樹脂の硬化度合いが
均一となる。

【００３８】請求項２によれば、光硬化性樹脂に光を走
査して光硬化性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層
して３次元形状を造形する光造形装置において、光硬化
性樹脂の硬化した部分における変形量又は収縮応力の少
なくとも一方を検出するセンサと、このセンサにより検
出された変形量又は収縮応力の少なくとも一方から予め
設定された少なくとも造形精度から成る造形データに基
づいて光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内に
あるか否かを評価判定する造形条件判定手段と、を備え
た光造形装置である。

【００３９】このような光造形装置であれば、光硬化性
樹脂に光を照射してその硬化した部分における変形量又
は収縮応力の少なくとも一方をセンサにより検出し、こ
の変形量又は収縮応力から造形データに基づいて光硬化
性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内にあるか否かを
評価判定する。

【００４０】請求項３によれば、光硬化性樹脂に光を走
査して光硬化性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層
して３次元形状を造形する光造形装置において、光硬化
性樹脂の硬化した部分における変形量又は収縮応力の少
なくとも一方を検出するセンサと、このセンサにより検
出された変形量又は収縮応力の少なくとも一方から予め
設定された少なくとも造形精度から成る造形データに基
づいて光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内に
あるか否かを評価判定する造形条件判定手段と、この造
形条件判定手段により光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤
差が許容値内にあれば造形を実施し、かつ光硬化性樹脂
の硬化部分の形状誤差が許容値を越えれば少なくとも光
の強度から成る造形条件を変更して造形を実施する造形
制御手段と、を備えた光造形装置である。

【００４１】このような光造形装置であれば、光硬化性
樹脂に光を照射してその硬化した部分における変形量又
は収縮応力の少なくとも一方をセンサにより検出し、こ
の変形量又は収縮応力から造形データに基づいて光硬化
性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内にあるか否かを
評価判定し、この評価判定の結果、光硬化性樹脂の硬化
部分の形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、かつ
光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値を越えれば
少なくとも光の強度から成る造形条件を変更して造形を
実施する。

【００４２】請求項４によれば、光硬化性樹脂に光を走
査して光硬化性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層
して３次元形状を造形する光造形装置において、光硬化
性樹脂に走査する光の強度を平滑化する平滑化光学系
と、光硬化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収
縮応力の少なくとも一方を検出するセンサと、このセン
サにより検出された変形量又は収縮応力の少なくとも一
方から予め設定された少なくとも造形データに基づいて
光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内にあるか
否かを評価判定する造形条件判定手段と、この造形条件
判定手段により光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許
容値内にあれば造形を実施し、かつ光硬化性樹脂の硬化
部分の形状誤差が許容値を越えれば少なくとも光の強度
から成る造形条件を変更して造形を実施する造形制御手
段と、を備えた光造形装置である。

【００４３】このような光造形装置であれば、強度分布
を平滑化した光を光硬化性樹脂に照射してその硬化した
部分における変形量又は収縮応力の少なくとも一方をセ
ンサにより検出し、この変形量又は収縮応力から造形デ
ータに基づいて光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許
容値内にあるか否かを評価判定し、この評価判定の結
果、その形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、か
つ形状誤差が許容値を越えれば少なくとも光の強度から
成る造形条件を変更して造形を実施する。

【００４４】請求項５によれば、請求項１又は４記載の
光造形装置における平滑化光学系は、ガウシアン分布の
強度分布をもつ光を平滑化するカライドスコープから形
成される。

【００４５】請求項６によれば、請求項１又は４記載の
光造形装置における平滑化光学系は、ガウシアン分布の
強度分布をもつ光を平滑化するカライドスコープと、こ
のカライドスコープの出力端側に配置された所望形状の
スリット板と、を備えている。

【００４６】請求項７によれば、請求項１又は４記載の
光造形装置における平滑化光学系は、光硬化性樹脂に走
査する光を複数に分岐する分岐光学系と、この分岐光学
系により分岐された各光の各光路上に配置され、これら
光の通過区域を設定する遮光板と、分岐光学系により分
岐された各光の各光路上に配置され、これら光の強度を
任意に設定するフィルタと、これら遮光板及びフィルタ
を通過した各光を合わせて強度分布の平滑化された光と
する光合成光学系と、を有している。

【００４７】請求項８によれば、請求項２、３又は４記
載の光造形装置において、光硬化性樹脂の硬化部分の変
形量を変形センサにより検出し、光硬化性樹脂の硬化部
分における引っ張り力を応力センサにより検出し、これ
により光硬化性樹脂の硬化部分の変形情報、応力状態を
得る。

【００４８】請求項９によれば、請求項２、３又は４記
載の光造形装置における造形条件判定手段は、少なくと
も基礎的な造形実験又は経験に基づき求められた変形量
及び応力と造形物精度の関係を表す関数又は知識を有す
る造形データを保持し、センサにより検出された変形量
又は収縮応力の少なくとも一方から造形データに基づい
て光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内にある
か否かを評価判定する。

【００４９】請求項１０によれば、光硬化性樹脂に光を
走査して光硬化性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積
層して３次元形状を造形する光造形装置において、光硬
化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収縮応力の
少なくとも一方を検出するセンサと、光硬化性樹脂に光
を面状に走査したときのセンサにより検出される変形量
又は収縮応力から面硬化物における少なくとも変形量を
求める変形量算出手段と、この変形量算出手段により算
出された変形量から予め設定された少なくとも造形精度
から成る造形データに基づいて光硬化性樹脂の硬化部分
の形状誤差が許容値内にあるか否かを評価判定する造形
条件判定手段と、この造形条件判定手段により光硬化性
樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内にあれば造形を実
施し、かつ光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値
を越えれば少なくとも光の強度から成る造形条件を変更
して造形を実施する造形制御手段と、を備えた光造形装
置である。

【００５０】このような光造形装置であれば、光硬化性
樹脂に光を照射してその硬化した部分における変形量又
は収縮応力の少なくとも一方をセンサにより検出し、こ
の検出される変形量又は収縮応力から面硬化物における
少なくとも変形量を求める。そして、この変形量又は収
縮応力から造形データに基づいて光硬化性樹脂の硬化部
分の形状誤差が許容値内にあるか否かを評価判定し、こ
の評価判定の結果、その形状誤差が許容値内にあれば造
形を実施し、かつ形状誤差が許容値を越えれば少なくと
も光の強度から成る造形条件を変更して造形を実施す
る。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図２４と同一部分
には同一符号をその詳しい説明は省略する。

【００５２】図１は光造形装置の構成図である。

【００５３】レーザ発振器５から出力される光束の光路
上には、平滑化光学系２０が配置されている。

【００５４】この平滑化光学系２０は、光硬化性樹脂２
０に走査するガウシアン分布の強度分布をもつレーザビ
ームの強度を平滑化する機能を有している。

【００５５】この平滑化光学系２０は、例えば図３に示
すようにカライドスコープ光学系を用いている。

【００５６】このカライドスコープ光学系は、入射レン
ズ２１、カライドスコープ２２及び結像レンズ２３を同
一光軸上に配置したものである。

【００５７】このカライドスコープ光学系では、カライ
ドスコープ２２の設計を変更することによって、レーザ
ビームの強度分布の形状を任意に設定できるものとな
る。

【００５８】このカライドスコープ光学系から出力され
たレーザビームの形状は、造形に応じて図４に示すよう
に円、又はこれに限らず楕円、長方形、三角形等の所望
形状に整形する。

【００５９】このレーザビームの形状の整形は、カライ
ドスコープ２２の形状を変更する、及びカライドスコー
プ光学系の出力端側に所望形状のスリット板を配置する
ことにより行う。

【００６０】この平滑化光学系２０は、カライドスコー
プ光学系に限らず他の構成としてもよい。

【００６１】図５は平滑化光学系２０の他の構成例を示
す。ハーフミラー２４の一方の分岐光路上には、分岐光
学系としてのハーフミラー２５、ミラー２６が配置され
ている。

【００６２】これらハーフミラー２４、２５の他方の分
岐光路上及びミラー２６の反射光路上には、図６(a) 〜
(d) に示すようにそれぞれレーザビームの通過区域を設
定する各遮光板２７〜２９及びレーザビームの強度を任
意に変化させる各フィルタ３０〜３２が配置されてい
る。

【００６３】これらフィルタ３０〜３２を透過するレー
ザビームの光路上には、光合成光学系としてのハーフミ
ラー３３、３４及びミラー３５が配置されている。

【００６４】このような平滑化光学系２０であれば、レ
ーザビームが入射すると、このレーザビームは、ハーフ
ミラー２４で２方向に分岐され、その一方のレーザビー
ムがハーフミラー２５に到達し、ここでさらに２方向に
分岐され、その一方のレーザビームがミラー２６に到達
する。

【００６５】各ハーフミラー２４、２５で他方に分岐さ
れた各レーザビームとミラー２６で反射したレーザビー
ムとは、それぞれ遮光板２７〜２９を通過することによ
り光の通過区域が規定され、さらに次のフィルタ３０〜
３２を透過することにより強度分布が変化する。

【００６６】これらフィルタ３０〜３２を透過した各レ
ーザビームは、各ハーフミラー３３、３４及びミラー３
５により合わせられ、所望の強度分布で平滑化されたも
のとなる。

【００６７】又、レーザビームの強度分布を任意の分布
に持たせる方法がある。例えば図７に示すようにレーザ
の経路が曲がる場合、内側と外側とでは硬化に必要なパ
ワーは異なる。そこで、同図右側に示すような強度分布
を持たせると硬化は均一となる。

【００６８】このような湾曲部では、内側のレーザビー
ムの移動距離と外側のレーザビームの移動距離とは異な
るので、外側のレーザビームの強度が高くなる。

【００６９】一方、検出ヘッド４０には、変形センサ４
１、応力センサ４２及び固定ブロック４３が設けられて
いる。

【００７０】この検出ヘッド４０には、図８の上方から
見た構成図に示すように固定ブロック４３が中央部に設
けられ、この固定ブロック４３に対して両側にそれぞれ
例えば１００ｍｍ程度の間隔を隔てて変形センサ４１と
応力センサ４２とが設けられている。

【００７１】これら変形センサ４１、応力センサ４２及
び固定ブロック４３は、図９に示すように光硬化性樹脂
２の表面に対して所定角度で傾斜し、かつ変形センサ４
１及び応力センサ４２の各検出端４４、４５及び固定ブ
ロック４３の固定端４６が光硬化性樹脂２の表面から僅
かに浸された状態に設定される。

【００７２】又、これら変形センサ４１、応力センサ４
２及び固定ブロック４３の各検出端４４、４５及び固定
端４６は、レーサビームの走査線上に配置されるように
形状及び姿勢が調整される。

【００７３】このうち変形センサ４１は、剛性を極力小
さくした設計であり、固定ブロック４３の固定端４６と
検出端４４との間にレーザビームの１走査により形成さ
れる線形状硬化物４７に引っ張り力がほとんど生ぜず、
変形量のみを検出する機能を有している。

【００７４】図１０はかかる変形センサ４１の具体的な
構造図であり、同図(a) は上方から見た図、同図(b) は
側面図である。

【００７５】この変形センサ４１は、例えばアルミニウ
ム等の金属材料により形成されており、薄板状で切欠き
４４ａの形成された検出端４４を設けた可動ブロック４
８と固定ブロック４９とを２枚の互いに平行な各薄板５
０、５１により接続した構造となっている。

【００７６】なお、各薄板５０、５１は、例えば厚さ
０．３ｍｍ程度、幅５ｍｍ程度、長さ７５ｍｍ程度に長
く形成し、剛性を約４４ｍＮ／ｍｍと小さくなるように
設計されている。

【００７７】又、固定ブロック４９と各薄板５０、５１
との間には、各歪みゲージ５２、５３が設けられ、これ
ら歪みゲージ５２、５３により変形量が検出される。

【００７８】応力センサ４２は、剛性を極力大きくした
設計であり、固定ブロック４３の固定端４６と検出端４
５との間にレーザビームの１走査により形成される線形
状硬化物４７に変形はほとんど生じないことから、引っ
張り力のみを検出する機能を有している。

【００７９】図１１はかかる応力センサ４２の具体的な
構造図であり、同図(a) は上方から見た図、同図(b) は
側面図である。

【００８０】この応力センサ４２は、例えばアルミニウ
ム等の金属材料により形成されており、薄板状で切欠き
４５ａの形成された検出端４５を設けた可動ブロック５
４と固定ブロック５５とを２枚の互いに平行な各薄板５
６、５７により接続した構造となっている。

【００８１】なお、各薄板５６、５７は、例えば厚さ
０．３ｍｍ程度、幅５ｍｍ程度、長さ１０ｍｍ程度に短
く形成し、剛性を約１８Ｎ／ｍｍと大きくなるように設
計されている。

【００８２】又、固定ブロック５５と各薄板５６、５７
との間には、各歪みゲージ５８、５９が設けられ、これ
ら歪みゲージ５８、５９により応力量が検出される。

【００８３】これら変形センサ４１及び応力センサ４２
の設けられた検出ヘッド４０は、駆動機構６０に設けら
れ、この駆動機構６０の駆動により樹脂容器１に対して
進退及び昇降するものとなっている。

【００８４】なお、これら変形センサ４１及び応力セン
サ４２の上方には、硬化物除去具６１が配置され、この
硬化物除去具６１が下降することにより変形センサ４１
及び応力センサ４２に付着した線形状硬化物４７を取り
除くものとなっている。

【００８５】これら変形センサ４１、応力センサ４２に
は、それぞれストレーンアンプ６２、６３、Ａ／Ｄ変換
器６４、６５を介してコンピュータ６６が接続されてい
る。これにより、変形センサ４１により検出された変形
量及び応力センサ４２により検出された応力は、それぞ
れ変形情報Ｄ、応力情報Ｆとしてコンピュータ６６に送
られる。

【００８６】このコンピュータ６６は、これら変形情報
Ｄ及び応力情報Ｆを内部のメモリに記憶し、かつ線形状
硬化物４７に対する評価判定を行う造形条件判定手段６
７、及び造型条件の設定を行う造形制御手段６８の各機
能を有している。

【００８７】すなわち、コンピュータ６６には、記憶装
置６９が接続され、この記憶装置６９内に形状データベ
ース７０、変形データベース７１及び造形条件・変形・
応力データベース７２が形成されている。

【００８８】このうち形状データベース７０には、造形
する形状が複数記憶されている。この造形する形状は、
例えば図１２(a) 〜(c) に示すようにボックス、カンチ
レバー、コの字などであり、これら形状は、光硬化性樹
脂２にレーザビームを照射して硬化するときにその形状
特有の変形が生じる。

【００８９】変形データベース７１には、基礎的な造形
実験や経験などに基づき求められた変形及び応力と造形
物精度の関係式またはデータ、すなわち図１３に示すよ
うに光硬化性樹脂２にレーザビームを照射したときに造
形される線形状硬化物や面状硬化物に対して検出された
変形情報Ｄ、応力情報Ｆに対する反り変形量Ｄｓ、収縮
変形量Ｄｃの関係が各造形形状ごとに記憶されている。

【００９０】例えば、図１２(b) に示す造形形状の１つ
であるカンチレバーにおける反り変形Ｄｓは、 Ｄｓ＝ｆ（Ｆ，Ｌ） ＝Ｋ₂ ・Ｌ・Ｆ^1/2 …(1) の関係式により表される。ここで、Ｆは応力、Ｌ
（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ，…）はカンチレバーの長さであ
る。

【００９１】又、同造形形状のキューブにおける収縮変
形Ｄｃは、 Ｄｃ＝ｆ（Ｄ） ＝Ｋ₁ ・Ｄｌ …(2) の関係式により表される。ここで、Ｄは変形である。

【００９２】造形条件・変形・応力データベース７２に
は、基礎的な造形実験や経験などに基づき求められた造
形条件、すなわちレーザービーム強度及びその走査速度
と変形及び応力との関係式を記憶するもので、例えば線
形状硬化物におけるレーザ走査速度に対するレーザ強
度、走査間隔に対する面状硬化物の変形等が記憶されて
いる。

【００９３】従って、上記造形条件判定手段６７は、変
形センサ４１により検出された変形情報Ｄ、又は応力セ
ンサ４２により検出された応力情報Ｆを入力し、これら
変形情報Ｄ、応力情報Ｆから変形データベース７１に記
憶されている上記関係式(1)(2)を用いて反り変形量Ｄ
ｓ、収縮変形量Ｄｃを求め、これら反り変形量Ｄｓ、収
縮変形量Ｄｃが光硬化性樹脂２の硬化部分の形状誤差が
許容値内にあるか否かを評価判定する機能を有してい
る。

【００９４】造形制御手段６８は、造形条件判定手段６
７により光硬化性樹脂２の硬化部分の形状誤差が許容値
内にあれば造形を実施し、かつ光硬化性樹脂２の硬化部
分の形状誤差が許容値を越えれば、造形条件・変形・応
力データベース７２に記憶されているレーザビーム強度
等から成る造形条件を変更して造形を実施する機能を有
している。

【００９５】この造形制御手段６８は、変更設定された
レーザビーム強度やその走査速度の造形条件をレーザ発
振器５及びガルバノミラー１０に対して設定する機能を
有している。

【００９６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図１３に示す造形の流れ図に従って説明する。

【００９７】光硬化性樹脂２にレーザビームを照射して
光造形を実施する前に、造形物精度を直接決定する変形
量及び応力量が検出される。

【００９８】すなわち、検出ヘッド４０の移動により変
形センサ４１、応力センサ４２及び固定ブロック４３の
各検出端４４ａ、４５ａ及び固定端４６は、図８に示す
ように光硬化性樹脂２に浸され、かつこれら検出端４４
ａ、４５ａ及び固定端４６を結ぶ上端線が光硬化性樹脂
２の液面と等しくなるように形状及び姿勢が調整され
る。

【００９９】又、これら変形センサ４１、応力センサ４
２及び固定ブロック４３の各検出端４４ａ、４５ａ及び
固定端４６は、レーザビームの走査線上に配置される。

【０１００】なお、これら変形センサ４１、応力センサ
４２及び固定ブロック４３が配置される位置は、実際に
光造形が行われるところとは別のところとなっている。

【０１０１】レーザ発振器５から強度Ｗのレーザビーム
が出力されると、このレーザビームは、ガルバノミラー
１０の走査により変形センサ４１、応力センサ４２及び
固定ブロック４３の各検出端４４ａ、４５ａ及び固定端
４６と交わるように走査速度Ｖで光硬化性樹脂２に１走
査される。

【０１０２】このレーザビームの１走査により例えば長
さ１００ｍｍの線形状硬化物４７が造形される。

【０１０３】この線形状硬化物４７が、硬化・収縮する
に伴い、この線形状硬化物４７に生じる引っ張り力が、
変形センサ４１及び応力センサ４２の各検出端４４ａ、
４５ａに作用する。

【０１０４】このうち変形センサ４１は、剛性を極力小
さくしてあるので、固定ブロック４３の固定端４６と検
出端４４との間に造形される線形状硬化物４７に引っ張
り力がほとんど生ぜず、変形量のみを検出する。

【０１０５】すなわち、検出端４４ａに力が作用し、可
動ブロック４８が検出方向に変位すると、各薄板５０、
５１に変形が生じる。このとき各薄板５０、５１に生じ
表面ひずみが各歪みゲージ５２、５３により検出され
る。

【０１０６】又、応力センサ４２は、剛性を極力大きく
してあるので、固定ブロック４３の固定端４６と検出端
４５との間に造形される線形状硬化物４７に変形はほと
んど生ぜず、引っ張り力のみを検出する。

【０１０７】すなわち、検出端４５ａに力が作用し、可
動ブロック５４が検出方向に変位すると、各薄板５６、
５７に変形が生じる。このとき各薄板５６、５７に生じ
表面ひずみが各歪みゲージ５８、５９により検出され
る。

【０１０８】これら変形センサ４１により検出された変
形量及び応力センサ４２により検出された応力量は、そ
れぞれストレーンアンプ６２、６３、Ａ／Ｄ変換器６
４、６５を介して変形情報Ｄ、応力情報Ｆとしてコンピ
ュータ６６に送られる。

【０１０９】コンピュータ６６は、ステップ＃１におい
て、光造形を実施する造形形状を形状データベース７０
から検索し、続いて変形センサ４１により検出された変
形情報Ｄ及び応力センサ４２により検出された応力情報
Ｆを入力する。

【０１１０】このコンピュータ６６の造形条件判定手段
６７は、ステップ＃２、＃３乃至ステップ＃４におい
て、変形データベース７１から例えば造形形状の１つで
あるカンチレバーにおける反り変形Ｄｓ及びキューブに
おける収縮変形Ｄｃを求める上記関係式(1)(2)を検索
し、これら関係式(1)(2)に変形情報Ｄ、応力情報Ｆを代
入してカンチレバーにおける反り変形Ｄｓ及びキューブ
における収縮変形Ｄｃを求める。

【０１１１】次に造形条件判定手段６７は、ステップ＃
５において、これら反り変形量Ｄｓ、収縮変形量Ｄｃが
光硬化性樹脂２の硬化部分の形状誤差が許容値内にある
か否かを評価判定する。

【０１１２】この造形条件判定手段６７により線形状硬
化物４７の形状誤差が許容値内であれば、造形制御手段
６８は、ステップ＃６において、レーザビーム強度及び
その走査速度の造形条件が適切であると評価判定し、レ
ーザ発振器５及びガルバノミラー１０に対して造形実施
の指令を発する。

【０１１３】ところが、線形状硬化物４７の形状誤差が
許容値を越えていれば、造形制御手段６８は、ステップ
＃７〜＃９に移り、造形条件・変形・応力データベース
７２に記憶されているレーザビーム強度等から成る造形
条件を変更する。

【０１１４】そして、造形制御手段６８は、変更設定さ
れたレーザビーム強度やその走査速度の造形条件をレー
ザ発振器５及びガルバノミラー１０に対して設定する。

【０１１５】このようにレーザビーム強度やその走査速
度の造形条件が設定されると、実際の造形を実施する。

【０１１６】先ず、造形ベース４がエレベータ３の昇降
制御により光硬化性樹脂２の表面付近に配置される。

【０１１７】レーザ発振器５からレーザビームが出力さ
れると、このレーザビームは、図３に示すようにカライ
ドスコープ２２などを用いた平滑化光学系２０を透過す
ることによりガウシアン分布の強度分布が平滑化され
る。

【０１１８】このカライドスコープ２２を用いた平滑化
光学系２０は、図３に示すようにレーザビームが入射す
ると、このレーザビームを入射レンズ２１によりカライ
ドスコープ２２に集光する。このカライドスコープ２２
は、入射したレーザビームがカライドスコープ内で反射
を繰り返し、その結果出力するレーザビームの強度分布
を平滑化する。そして、カライドスコープ２２から出力
されたレーザビームは、結像レンズ２３を通してガルバ
ノミラー１０に送られる。

【０１１９】なお、この平滑化光学系２０は、例えばカ
ライドスコープ２２の設計を変更することによってレー
ザビームの強度分布の形状が任意に設定される。

【０１２０】又、カライドスコープ光学系の出力端側に
所望形状のスリット板を配置することによりレーザビー
ムの形状は、造形に応じて図４に示すように円、又はこ
れに限らず楕円、長方形、三角形等の所望形状に整形さ
れる。

【０１２１】なお、平滑化光学系２０は、カライドスコ
ープ光学系に限らず図５に示すようにハーフミラー２４
等を用いたもの、図７に示すように光ファイバー３６に
湾曲を形成したものを用いてもよい。

【０１２２】例えば、図５に示すハーフミラー２４等を
用いた平滑化光学系２０であれば、レーザビームがハー
フミラー２４に入射すると、このレーザビームは、２方
向に分岐され、その一方のレーザビームがハーフミラー
２５に入射し、ここでさらに２方向に分岐され、その一
方のレーザビームがミラー２６に送られる。

【０１２３】ハーフミラー２４で他方に分岐したレーザ
ビームは、遮光板２７及びフィルタ３０を透過してハー
フミラー３３に至る。

【０１２４】これと共に、ハーフミラー２５で分岐した
他方のレーザビームは、遮光板２８及びフィルタ３１を
透過してハーフミラー３４に至り、ミラー２６で反射し
たレーザビームは、遮光板２９及びフィルタ３２を透過
してミラー３５に至る。

【０１２５】そうして、ハーフミラー３４、ミラー２６
でそれぞれ反射したレーザビームは、ハーフミラー３３
に送られ、ここで先に分岐された各レーザビームが合わ
せられる。

【０１２６】このように合成されたレーザビームは、各
遮光板２７〜２９及び各フィルタ３０〜３２を透過して
いるので、所望の強度分布で平滑化されたものとなる。

【０１２７】又、図７に示すように光ファイバー３６を
湾曲すれば、この湾曲部内側のレーザビームの移動距離
と外側のレーザビームの移動距離とが異なることから、
外側のレーザビームの強度が高くなる。これにより、所
望の強度分布で平滑化されたレーザビームを得ることが
できる。

【０１２８】このように平滑化光学系２０により強度分
布の平滑化されたレーザビームは、ガルバノミラー１０
により光硬化性樹脂２の表面に走査され、第１層目の硬
化部分が形成される。

【０１２９】続いて、造形ベース４がエレベータ３の昇
降制御により下降し、レーザ発振器５から出力されたレ
ーザビームがガルバノミラー１０により光硬化性樹脂２
の表面に走査され、第２層目の硬化部分が形成される。

【０１３０】以下、同様に造形ベース４が下降してレー
ザビームが光硬化性樹脂２の表面に走査される動作が繰
り返され、所望する３次元形状が造形される。

【０１３１】このように上記第１の実施の形態において
は、レーザ発振器５から出力されるガウシアン分布の強
度分布を持つレーザビームをカライドスコープ２２など
を用いた平滑化光学系２０を透過することにより平滑化
して光硬化性樹脂２に走査するので、レーザビームの強
度分布を平滑化でき、高精度の造形ができる。

【０１３２】すなわち、光硬化性樹脂２の硬化物におけ
るＸ−Ｙ平面内の硬化度合いを均一化でき、かつ造形時
のレーザビームの各走査の重なりを最小限に抑えること
ができる。

【０１３３】又、レーザビーム形状を図４に示すように
長方形や三角形等の角形状にできるので、単位面積当た
りに光硬化性樹脂２に与えるエネルギーを均一化でき
る。

【０１３４】このように硬化度合いを均一化して造形時
のレーザビームの各走査の重なりを最小限に抑えられ、
かつ光硬化性樹脂２に与えるエネルギーを均一化できる
ので、３次元造形物の精度を高くできる。

【０１３５】一方、光硬化性樹脂２にレーザビームを照
射してその線形状硬化物４７における変形量又は収縮応
力を検出し、これら変形量又は収縮応力から造形データ
に基づいて線形状硬化物４７の形状誤差が許容値内にあ
るか否かを評価判定し、この評価判定の結果、線形状硬
化物４７の形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、
かつ線形状硬化物４７の形状誤差が許容値を越えれば造
形条件を変更して造形を実施するようにしたので、光硬
化性樹脂２の硬化する際に生じる変形や収縮応力をリア
ルタイムに測定し、これら変形や収縮応力から最適な造
形条件で高精度な造形ができる。

【０１３６】すなわち、レーザビームの光硬化性樹脂２
における作用点でのレーザビームの強度変動やレーザビ
ーム強度分布の変化、温度変化等に伴う光硬化性樹脂２
の特性変化があった場合でも最適な造形条件を保証で
き、高精度に３次元の造形を実施できる。

【０１３７】又、光硬化性樹脂２の硬化・収縮現象をリ
アルタイムに測定でき、光硬化性樹脂２の硬化・収縮現
象の解明及び硬化物に生じる応力や変形の計算ができ
る。

【０１３８】従って、平滑化された強度分布のレーザビ
ームを用い、かつ光硬化性樹脂２の硬化する際に生じる
変形や収縮応力をリアルタイムに測定でき、これら変形
や収縮応力から最適な造形条件で高精度な造形ができ
る。

【０１３９】ここで、レーザビームを線状に１回走査し
たときに形成される線形状硬化物４７の両端を拘束した
ときに生じる収縮力の測定結果について説明する。

【０１４０】この測定では、応力センサ４２として出力
１．８８μst／mm、剛性１８．５ｍＮ／ｍｍの性能のも
のを使用する。

【０１４１】この測定方法は、長さ１００ｍｍの線形状
硬化物４７に生じる収縮力を応力センサ４２により測定
し、かつその造形条件は、硬化深さ０．４ｍｍ、０．５
ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、レーザ強度１１０ｍ
Ｗ、２３５ｍＷ、４６５ｍＷに設定する。

【０１４２】図１４は硬化深さと硬化終了後の収縮力と
の関係図である。

【０１４３】硬化深さが０．６ｍｍまではレーザ強度の
違いによる収縮力の変化は認められない。硬化深さ０．
７ｍｍでは、レーザ強度が４６５ｍＷの場合、収縮力が
大きくなっている。これは線形状硬化物４７の断面積の
変化と考えられる。

【０１４４】従って、線形状硬化物４７の収縮力は、硬
化深さに対して単調増加することが分かる。

【０１４５】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。

【０１４６】例えば、レーザビーム強度分布の平滑化に
おいて、光源としてレーザ発振器５に限らず、ＵＶラン
プ等を用いてもよい。

【０１４７】又、一括露光装置に対しても適用可能であ
る。

【０１４８】一方、光硬化性樹脂２の収縮の判定評価に
対して、例えば上記一実施の形態のでは線形状硬化物４
７に生じる変形及び応力を検出しているが、これに限ら
ず面形状硬化物に生じる変形や応力を検出することによ
って面形状硬化物の形状誤差が許容値内にあるか否かを
評価判定してもよい。

【０１４９】この場合、造形条件にレーザビームの走査
パターンや走査間隔といった条件が追加される。

【０１５０】又、変形センサ４１、応力センサ４２を用
いる場合には、面形状硬化物のある一辺の変形や応力を
一次元的に検出することになる。なお、例えば直交する
２組の平行な薄板を設けた２軸応力センサを用意すれ
ば、２次元的な応力の検出が可能となる。変形センサの
場合も同様の手法が適用できる。

【０１５１】ここで、レーザビームを走査したときに形
成される面形状硬化物の収縮変形の測定結果について説
明する。

【０１５２】この測定では、図１５に示すように２本の
変形センサ４１ａ、４１ｂを例えば間隔１００ｍｍで配
置し、正方形の面形状硬化物８０の収縮変形を測定す
る。

【０１５３】これら変形センサ４１ａ、４１ｂは、それ
ぞれ出力１５５μst／ｍｍ、１５１μst／mmで剛性２
８．８ｍＮ／ｍｍ、３３．５ｍＮ／ｍｍの性能を有した
ものを用いる。

【０１５４】そして、面形状硬化物８０の一辺の両端が
１００ｍｍ離して配置した２本の変形センサ４１ａ、４
１ｂに接触するようにし、レーザ走査開始から例えば１
６０秒間の変形センサ４１ａ、４１ｂの出力を記録す
る。

【０１５５】なお、レーザビームの走査パターンは、図
１６(a)(b)に示すシングルスキャン（レーザビームを一
方向に走査）、同図(c)(d)に示すクロススキャン（レー
ザビームを直交する２方向に走査）の４通りとし、これ
ら走査パターンについて２方向の収縮を評価する。

【０１５６】造形条件は、変形センサ４１ａ、４１ｂの
性能として、シングルスキャンの場合、硬化深さ０．２
５ｍｍ、ハッチ間隔０．１２７ｍｍ、０．１５２ｍｍ、
０．１７８ｍｍ、０．２０３ｍｍである。

【０１５７】又、クロススキャンの場合、硬化深さ０．
２５ｍｍ、ハッチ間隔０．２０３ｍｍ、０．２２８ｍ
ｍ、０．２５４ｍｍ、０．２７９ｍｍ、０．３０５ｍ
ｍ、０．３３０ｍｍである。

【０１５８】このような測定において、レーザ走査方向
（クロススキャンの場合は１回目）の変形量をＤｘ、そ
れと直交する方向の変形量をＤｙとする。

【０１５９】図１７〜図１９は測定結果の一例であり、
図１７はシングルスキャンでハッチ間隔が０．２０３ｍ
ｍ、図１８及び図１９はクロススキャンでハッチ間隔が
０．２０３ｍｍ、０．２７９ｍｍである。

【０１６０】クロススキャンでの変形のほとんどは、図
１７及び図１８に示すように２回目の走査により生じて
いることが確認される。

【０１６１】図２０はハッチ間隔と最終的な変形との関
係図である。

【０１６２】シングルスキャンの場合、変形量ＤｙがＤ
ｘよりも小さい。この理由は、レーザビームの走査中に
生じる収縮が既に硬化している部分の変形と未硬化樹脂
の流入により緩和される面状硬化物全体の変形に効いて
こないからと予測される。

【０１６３】クロススキャンの場合、ハッチ間隔が０．
２５ｍｍ以上の場合には変形量ＤｙがＤｘよりも小さく
なる。これは、線形状硬化物の幅が０．２５ｍｍ以下で
あるので、このハッチ間隔では第１走査において隣合う
線形状硬化物が離れているからである。

【０１６４】図２１はレーザ照射エネルギ密度と硬化終
了後の変形との関係をグラフ化したものである。面形状
硬化物の収縮変形は、レーザ照射密度に比例する傾向を
示している。面形状硬化物８０の変形は、レーザ照射密
度にほぼ比例することが分かる。

【０１６５】又、光硬化性樹脂２の収縮の判定評価に対
しては次の通り変形してもよい。

【０１６６】変形センサ４１の代わりに、光硬化性樹脂
２の液面上の検出点にこの光硬化性樹脂２に悪影響を与
えぬようにテフロン性のマーカを浮かべ、その挙動をＣ
ＤＤカメラ等により画像として捉えることによって硬化
・収縮に伴う硬化物の変形を検出するようにしてもよ
い。

【０１６７】又、上記一実施の形態では、硬化物の各層
ごとに光硬化性樹脂２の変形及び応力を検出している
が、経験的にレーザ強度や光硬化性樹脂２の温度等が短
時間では変化しないことが明らかになっている場合に
は、必ずしも各層ごとに光硬化性樹脂２の変形を検出す
る必要はない。

【０１６８】例えば、造形開始直後に光硬化性樹脂２の
変形及び応力の検出を一度実施し、後は１時間ごとに確
認のための検出を行うといった手順で十分である。

【０１６９】又、上記一実施の形態では、理想的に設計
された変形センサ４１と応力センサ４２とにより、線形
状硬化物４７の変形及び応力を独立に検出する構成とし
ているが、現実には理想的な変形センサ４１、すなわち
剛性がほとんど零の変形センサを実現することは設計上
の制約により容易でない。

【０１７０】このような場合でも、以下のような手順に
より変形の補償を行うことにより十分な精度で変形を検
出できる。

【０１７１】例えば、ある微小時間での正味変形量増分
ΔＸは、 ΔＸ＝（Ｋｐ(t) ＋Ｋｓ）／Ｋｐ(t) ×ΔＸｅ …(3) の式から算出される。

【０１７２】ここで、Ｋｐ(t) は、応力センサ４２によ
り検出した応力量と変形センサ４１により検出した変形
量、及び変形量と変形センサ４１の剛性とから算出され
る変形センサ４１の作用する応力とから求められる。
又、Ｋｓは変形センサ４１の剛性、ΔＸｅは変形センサ
４１の出力の増分である。

【０１７３】この正味変形量増分ΔＸを硬化開始点から
時刻ｔまで加算することにより時刻ｔでの正味変形量Δ
Ｘ(t) が求められる。

【０１７４】又、図２２に示すようにガルバノミラー１
０により走査されるレーザビームの光路上に、コリメー
タレンズ８１を配置し、走査されるレーザビームの光路
を調整するように構成してもよい。

【０１７５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１、
５、６、７によれば、レーザビームの強度分布を平滑化
して高精度の造形ができる光造形装置を提供できる。

【０１７６】又、本発明の請求項２、８、９によれば、
光硬化性樹脂の硬化する際に生じる変形や収縮応力をリ
アルタイムに測定できる光造形装置を提供できる。

【０１７７】又、本発明の請求項３、８、９によれば、
光硬化性樹脂の硬化する際に生じる変形や収縮応力をリ
アルタイムに測定し、これら変形や収縮応力から最適な
造形条件で高精度な造形ができる光造形装置を提供でき
る。

【０１７８】又、本発明の請求項４、８、９、１０によ
れば、平滑化された強度分布のレーザビームを用い、か
つ光硬化性樹脂の硬化する際に生じる変形や収縮応力を
リアルタイムに測定し、これら変形や収縮応力から最適
な造形条件で高精度な造形ができる光造形装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光造形装置の第１の実施の形態
を示す構成図。

【図２】同装置の機能ブロック図。

【図３】カライドスコープから形成された平滑化光学系
の構成図。

【図４】レーザビームの形状を示す図。

【図５】ハーフミラーなどから形成された平滑化光学系
の構成図。

【図６】レーザビームの強度分布を示す図。

【図７】光ファイバーの湾曲部を用いた平滑化光学系の
構成図。

【図８】光造形装置を上方から見た構成図。

【図９】変形及び応力センサの配置図。

【図１０】変形センサの構成図。

【図１１】応力センサの構成図。

【図１２】造形物の変形を示す図。

【図１３】造形の流れ図。

【図１４】線形状硬化物の収縮応力のリアルタイム測定
結果を示す図。

【図１５】面形状硬化物の収縮変形の測定の用いる２本
の変形センサの配置図。

【図１６】走査パターンを示す図。

【図１７】シングルスキャンでの面形状硬化物の収縮変
形の測定結果の一例を示す図。

【図１８】クロススキャンでの面形状硬化物の収縮変形
の測定結果の一例を示す図。

【図１９】クロススキャンでの面形状硬化物の収縮変形
の測定結果の一例を示す図。

【図２０】ハッチ間隔と面形状硬化物の変形との関係を
示す図。

【図２１】レーザ照射密度と面形状硬化物の変形との関
係を示す図。

【図２２】光路調整の光学系を用いた光造形装置の構成
図。

【図２３】従来の直交型プロッタを用いた光造形装置の
構成図。

【図２４】従来のガルバノミラーを用いた光造形装置の
構成図。

【図２５】レーザビームの強度分布を示す図。

【図２６】造形におけるレーザビームの走査を示す図。

【符号の説明】

１…樹脂容器、２…光硬化性樹脂、３…エレベータ、４
…造形ベース、５…レーザ発振器、１０…ガルバノミラ
ー、２０…平滑化光学系、２２…カライドスコープ、２
４，２５…ハーフミラー、２７〜２９…遮光板、３０〜
３２…フィルタ、４０…検出ヘッド、４１…変形セン
サ、４２…応力センサ、４３…固定ブロック、４７…線
形状硬化物、６０…駆動機構、６６…コンピュータ、６
７…造形条件判定手段、６８…造形制御手段、６９…記
憶装置、７０…形状データベース、７１…変形データベ
ース、７２…造形条件・変形・応力データベース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 弘 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光硬化性樹脂に光を走査して前記光硬化
   性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層して３次元形
   状を造形する光造形装置において、 前記光硬化性樹脂に走査する光の強度を平滑化する平滑
   化光学系、を具備したことを特徴とする光造形装置。
2. 【請求項２】 光硬化性樹脂に光を走査して前記光硬化
   性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層して３次元形
   状を造形する光造形装置において、 前記光硬化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収
   縮応力の少なくとも一方を検出するセンサと、 このセンサにより検出された変形量又は収縮応力の少な
   くとも一方から予め設定された少なくとも造形精度から
   成る造形データに基づいて前記光硬化性樹脂の硬化部分
   の形状誤差が許容値内にあるか否かを評価判定する造形
   条件判定手段と、を具備したことを特徴とする光造形装
   置。
3. 【請求項３】 光硬化性樹脂に光を走査して前記光硬化
   性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層して３次元形
   状を造形する光造形装置において、 前記光硬化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収
   縮応力の少なくとも一方を検出するセンサと、 このセンサにより検出された変形量又は収縮応力の少な
   くとも一方から予め設定された少なくとも造形精度から
   成る造形データに基づいて前記光硬化性樹脂の硬化部分
   の形状誤差が許容値内にあるか否かを評価判定する造形
   条件判定手段と、 この造形条件判定手段により前記光硬化性樹脂の硬化部
   分の形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、かつ前
   記光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値を越えれ
   ば少なくとも前記光の強度から成る造形条件を変更して
   造形を実施する造形制御手段と、を具備したことを特徴
   とする光造形装置。
4. 【請求項４】 光硬化性樹脂に光を走査して前記光硬化
   性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層して３次元形
   状を造形する光造形装置において、 前記光硬化性樹脂に走査する光の強度を平滑化する平滑
   化光学系と、 前記光硬化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収
   縮応力の少なくとも一方を検出するセンサと、 このセンサにより検出された変形量又は収縮応力の少な
   くとも一方から予め設定された少なくとも造形精度から
   成る造形データに基づいて前記光硬化性樹脂の硬化部分
   の形状誤差が許容値内にあるか否かを評価判定する造形
   条件判定手段と、 この造形条件判定手段により前記光硬化性樹脂の硬化部
   分の形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、かつ前
   記光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値を越えれ
   ば少なくとも前記光の強度から成る造形条件を変更して
   造形を実施する造形制御手段と、を具備したことを特徴
   とする光造形装置。
5. 【請求項５】 前記平滑化光学系は、ガウシアン分布の
   強度分布をもつ光を平滑化するカライドスコープから形
   成されることを特徴とする請求項１又は４記載の光造形
   装置。
6. 【請求項６】 前記平滑化光学系は、ガウシアン分布の
   強度分布をもつ光を平滑化するカライドスコープと、 このカライドスコープの出力端側に配置された所望形状
   のスリット板と、を備えたことを特徴とする請求項１又
   は４記載の光造形装置。
7. 【請求項７】 前記平滑化光学系は、前記光硬化性樹脂
   に走査する光を複数に分岐する分岐光学系と、 この分岐光学系により分岐された各光の各光路上に配置
   され、これら光の通過区域を設定する遮光板と、 前記分岐光学系により分岐された各光の各光路上に配置
   され、これら光の強度を任意に設定するフィルタと、 これら遮光板及びフィルタを通過した各光を合わせて強
   度分布の平滑化された光とする光合成光学系と、を有す
   ることを特徴とする請求項１又は４記載の光造形装置。
8. 【請求項８】 前記センサは、前記光硬化性樹脂の硬化
   部分の変形量を検出する変形センサと、前記光硬化性樹
   脂の硬化部分における引っ張り力を検出する応力センサ
   とを有し、これら変形センサ及び応力センサの各検出端
   を前記光の走査線上に配置したことを特徴とする請求項
   ２、３又は４記載の光造形装置。
9. 【請求項９】 前記造形条件判定手段は、少なくとも基
   礎的な造形実験又は経験に基づき求められた変形量及び
   応力と造形物精度の関係を表す関数又は知識を有する造
   形データを保持し、前記センサにより検出された変形量
   又は収縮応力の少なくとも一方から前記造形データに基
   づいて前記光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値
   内にあるか否かを評価判定することを特徴とする請求項
   ２、３又は４記載の光造形装置。
10. 【請求項１０】 光硬化性樹脂に光を走査して前記光硬
    化性樹脂を硬化し、この硬化した部分を積層して３次元
    形状を造形する光造形装置において、 前記光硬化性樹脂の硬化した部分における変形量又は収
    縮応力の少なくとも一方を検出するセンサと、 前記光硬化性樹脂に前記光を面状に走査したときの前記
    センサにより検出される変形量又は収縮応力から面硬化
    物における少なくとも変形量を求める変形量算出手段
    と、 この変形量算出手段により算出された変形量から予め設
    定された少なくとも造形精度から成る造形データに基づ
    いて前記光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値内
    にあるか否かを評価判定する造形条件判定手段と、 この造形条件判定手段により前記光硬化性樹脂の硬化部
    分の形状誤差が許容値内にあれば造形を実施し、かつ前
    記光硬化性樹脂の硬化部分の形状誤差が許容値を越えれ
    ば少なくとも前記光の強度から成る造形条件を変更して
    造形を実施する造形制御手段と、を具備したことを特徴
    とする光造形装置。