(57)【要約】【課題】樹脂槽内における光の深度に関わらず光硬化性樹脂を迅速かつ適確に硬化させて立体造形物を精度良く造形することができる光造形装置を提供する。【解決手段】光造形装置１００は、光硬化性樹脂１０２が貯留された樹脂槽１０１内に互いに異なる方向から光を照射する第１の光学系１１０および第２の光学系１２０を備えている。第１の光学系１１０は、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂで構成されている。これらのうち第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂは、ＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂを備えている。また、第２の光学系１２０は、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂで構成されている。そして、光造形装置１００は、第１の光学系１１０および第２の光学系１２０から照射された光の交点Ｐを変位させながら光硬化性樹脂１０２を硬化させて立体造形物Ｗを造形する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光量の光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を貯留する樹脂槽と、
前記樹脂槽内に前記所定の光量未満の光量の光を照射する第１の光学系と、
前記第１の光学系とは異なる方向から前記樹脂槽内に前記所定の光量未満の光量の光を照射する第２の光学系と、
前記第１の光学系から照射された光と、前記第２の光学系から照射された光との交点に対して前記樹脂槽を相対的に変位させるための交点変位手段とを備え、
前記第１の光学系から照射された光と、前記第２の光学系から照射された光との交点における光によって前記光硬化性樹脂を硬化させて立体造形物を造形する光造形装置において、
前記第１の光学系は、前記樹脂槽内に光を照射する一方の第１光学系光照射手段と、前記樹脂槽を介して前記一方の第１光学系光照射手段に対向して設けられ、同一方の第１光学系光照射手段から照射された光の少なくとも一部に重ねることにより前記一方の第１光学系光照射手段から照射された光の光量を一定にするための光を照射する他方の第１光学系光照射手段とを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載した光造形装置において、さらに、
前記第２の光学系は、前記樹脂槽内に光を照射する一方の第２光学系光照射手段と、前記樹脂槽を介して前記一方の第２光学系光照射手段に対向して設けられ、同一方の第２光学系光照射手段から照射された光の少なくとも一部に重ねることにより前記一方の第２光学系光照射手段から照射された光の光量を一定にするための光を照射する他方の第２光学系光照射手段とを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した光造形装置において、
前記第１の光学系における前記一方の第１光照射手段の光軸と前記他方の第１光照射手段の光軸とが一致、および／または前記第２の光学系における前記一方の第２光学系光照射手段の光軸と前記他方の第２光学系光照射手段の光軸とが一致していることを特徴とする光造形装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した光造形装置において、
前記第１の光学系における各第１光学系光照射手段、および／または前記第２の光学系における各第２光学系光照射手段は、ＭＥＭＳミラーで構成されていることを特徴とする光造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物を造形する光造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線などの光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて、所望する立体（三次元）状の造形物（以下、「立体造形物」という）を製作する所謂光造形装置が知られている。光造形装置は、主として、光硬化性樹脂が貯留された樹脂槽内において立体造形物を支持するステージ上の上方に向かって立体造形物が造形される自由液面方式（下記特許文献１参照）と、同樹脂槽内においてステージの下方に向かって立体造形物が造形される規制液面方式（下記特許文献２参照）とに大別される。
【特許文献１】特開２００６−２９７９５３号公報
【特許文献２】特開２００３−３９５６４号公報
【０００３】
ところが、これらの光造形装置においては、各造形方式に起因する造形精度上の問題点が指摘されている。具体的には、自由液面方式においては、光硬化性樹脂の表面（液面）を硬化させて立体造形物が造形されるため、樹脂槽に貯留した光硬化性樹脂の表面の平滑度が損なわれると立体造形物の造形精度が著しく低下する。また、規制液面方式では、光硬化性樹脂を貯留した樹脂槽の底部で立体造形物の造形が行われるため、樹脂槽の底部または同底部に配置した透明フィルムに固着して造形される立体造形物の引き剥がしによって立体造形物の造形精度が低下することがある。
【０００４】
そこで、このような自由液面方式および規制液面方式の各造形方式に起因する問題点を回避するため、例えば、下記特許文献３には、光硬化性樹脂を貯留する樹脂槽に対して互いに異なる２方向からそれぞれ光を照射して、これらの２つの光の交点を樹脂槽内で変位させることにより立体造形物を造形する光造形装置が提案されている。
【特許文献３】特開昭６３−２５１２２７号公報
【０００５】
しかしながら、上記した光造形装置においては、樹脂槽内に照射された光の強度（光量）が樹脂槽内を進行するに従って減衰するため、樹脂槽内における光の深度に応じて光硬化性樹脂が硬化し難くなり立体造形物の造形時間が増大するとともに造形精度が低下することがあるという問題点があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、光硬化性樹脂を貯留する樹脂槽内で少なくとも２つの光の交点を変位させることにより立体造形物を造形する光造形装置において、樹脂槽内における光の深度に関わらず光硬化性樹脂を迅速かつ適確に硬化させて立体造形物を精度良く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。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の特徴は、所定の光量の光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を貯留する樹脂槽と、樹脂槽内に前記所定の光量未満の光量の光を照射する第１の光学系と、第１の光学系とは異なる方向から樹脂槽内に前記所定の光量未満の光量の光を照射する第２の光学系と、第１の光学系から照射された光と、第２の光学系から照射された光との交点に対して樹脂槽を相対的に変位させるための交点変位手段とを備え、第１の光学系から照射された光と、第２の光学系から照射された光との交点における光によって光硬化性樹脂を硬化させて立体造形物を造形する光造形装置において、第１の光学系は、樹脂槽内に光を照射する一方の第１光学系光照射手段と、樹脂槽を介して前記一方の第１光学系光照射手段に対向して設けられ、同一方の第１光学系光照射手段から照射された光の少なくとも一部に重ねることにより前記一方の第１光学系光照射手段から照射された光の光量を一定にするための光を照射する他方の第１光学系光照射手段とを備えたことにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に係る発明の特徴によれば、光造形装置は、光硬化性樹脂が貯留された樹脂槽内に互いに異なる方向から光を照射する第１の光学系および第２の光学系を備えている。そして、これらの第１の光学系および第２の光学系のうち、第１の光学系は、樹脂槽を介して互いに対向した状態で２つの第１光学系光照射手段で構成されている。すなわち、第１の光学系は、樹脂槽を挟んだ両側から光を照射している。これにより、樹脂槽における第１の光学系の光軸上の全域において光硬化性樹脂を硬化させるために必要な光量の光を略均等に確保することができる。この結果、樹脂槽内における光の深度に関わらず光硬化性樹脂を迅速かつ適確に硬化させて立体造形物を精度良く造形することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の特徴は、前記光造形装置において、さらに、第２の光学系は、樹脂槽内に光を照射する一方の第２光学系光照射手段と、樹脂槽を介して前記一方の第２光学系光照射手段に対向して設けられ、同一方の第２光学系光照射手段から照射された光の少なくとも一部に重ねることにより前記一方の第２光学系光照射手段から照射された光の光量を一定にするための光を照射する他方の第２光学系光照射手段とを備えたことにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る発明の特徴によれば、前記光造形装置において、さらに、第２の光学系は、樹脂槽を介して互いに対向した状態で２つの第２光学系光照射手段で構成されている。すなわち、第１の光学系に加えて第２の光学系は、樹脂槽を挟んだ両側から光を照射している。これにより、樹脂槽における第１の光学系および第２の光学系の各光軸上の全域において光硬化性樹脂を硬化させるために必要な光量の光を略均等に確保することができる。この結果、樹脂槽内における光の深度に関わらず光硬化性樹脂を迅速かつ適確に硬化させて立体造形物をより精度良く造形することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の特徴は、前記光造形装置において、第１の光学系における前記一方の第１光照射手段の光軸と前記他方の第１光照射手段の光軸とが一致、および／または第２の光学系における前記一方の第２光学系光照射手段の光軸と前記他方の第２光学系光照射手段の光軸とが一致していることにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る発明の特徴によれば、第１の光学系および／または第２の光学系において、両第１光学系光照射手段および／または両第２光学系光照射手段の各光軸が一致している。これによれば、例えば、両第１光学系光照射手段の各光軸が一致している場合には、一方の第１光学系光照射手段の光軸と他方の第１光学系照射手段の光軸とは、常に光軸の全域において光量が略一定となる。すなわち、一方の第１光学系光照射手段から照射される光と他方の第１光学系照射手段から照射される光とを交差させる制御が不要となる。この結果、光造形装置の構成を簡単することができるとともに精度良く立体造形物を造形することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る発明の特徴は、前記光造形装置において、第１の光学系における各第１光学系光照射手段、および／または第２の光学系における各第２光学系光照射手段は、ＭＥＭＳミラーで構成されていることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る発明の特徴によれば、第１の光学系の両第１光学系光照射手段および／または第２の光学系の両第２光学系光照射手段は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーで構成されている。これにより、他のミラーデバイス（例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）やガルバノミラー）を用いた場合に比して第１の光学系および／または第２の光学系を小型化することができるとともに、光造形装置の消費電力の省力化、低騒音化および低振動化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る光造形装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る光造形装置１００の全体構成を模式的に示す構成概略図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この光造形装置１００は、光（紫外線）を照射することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂に選択的に光を照射することにより、作業者が所望する立体造形物を造形するものである。
【００１６】
（光造形装置１００の構成）
光造形装置１００は、樹脂槽１０１を備えている。樹脂槽１０１は、液体状の光硬化性樹脂１０２を貯留するための透光性を有するガラス製の容器であり、上面が開放された直方体状に形成されている。樹脂槽１０１の底部中央部には、光硬化性樹脂１０２を硬化させて造形する立体造形物Ｗを支持するための支持柱１０１ａが設けられている。また、樹脂槽１０１の底部の縁側には、樹脂槽１０１内に光硬化性樹脂１０２を供給および排出するための配管１０１ｂの一端が接続されている。この配管１０１ｂの他端には、樹脂槽１０１内に対して光硬化性樹脂１０２を供給および排出するための送液ポンプ（図示せず）を介して同光硬化性樹脂１０２を貯留する貯留タンク（図示せず）が接続されている。
【００１７】
この樹脂槽１０１は、略箱状に形成された変位装置１０３上に支持されている。変位装置１０３は、図示しない電動モータやネジ送り機構からなる変位機構を内蔵し、樹脂槽１０１を垂直方向（図示Ｚ軸方向）および水平一方向（図示Ｘ軸方向）にそれぞれ変位させる。樹脂槽１０１の外側には、前記水平一方向（図示Ｘ方向）に沿って第１の光学系１１０が設けられている。第１の光学系１１０は、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で配置された２つの第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂで構成されている。
【００１８】
第１の光学系１１０を構成する２つの第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂは、主として光源１１１ａ，１１１ｂ、ＭＥＭＥＳミラー１１２ａ，１１２ｂおよびコリメートレンズ１１５ａ，１１５ｂをそれぞれ備えて構成されている。光源１１１ａ，１１１ｂは、光硬化性樹脂１０２を硬化させることができる光線、具体的には紫外線を出射する光学素子である。この光源１１１ａ，１１１ｂから出射される光の各光量は、光硬化性樹脂１０２を硬化させるために必要な光量の約１／４強の光量である。
【００１９】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー１１２ａ，１１２ｂは、光源１１１ａ，１１１ｂから出射された光を反射面１１３ａ，１１３ｂによって樹脂層１０１側に向けて反射させて樹脂層１０１内における同一水平面内において走査（図示矢印参照）する光学素子である。このＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂは、反射面１１３ａ，１１３ｂが図示しない一対の永久磁石およびコイルによって回転軸１１４ａ，１１４ｂ回り（図示矢印参照）に振動するように構成されている。コリメートレンズ１１５ａ，１１５ｂは、ＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂによって樹脂槽１０１側に向けて反射された光を平行光に変換する光学レンズである。
【００２０】
これら２つの第１光照射機構１１０ａおよび第１光照射機構１１０ｂの樹脂槽１０１内における各光の走査平面は、互いに一致している。そして、これら２つの第１光照射機構１１０ａおよび第１光照射機構１１０ｂのうち、一方の第１光照射機構１１０ａが、本発明に係る一方の第１光学系光照射手段に相当し、他方の第１光照射機構１１０ｂが、本発明に係る他方の第１光学系光照射手段に相当する。
【００２１】
樹脂槽１０１の外側における前記水平一方向（図示Ｘ方向）に直交する他の水平一方向（図示Ｙ方向）には、樹脂槽１０１を介して２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂが互いに対向した状態で配置されて構成された第２の光学系１２０が設けられている。第２の光学系１２０を構成する２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂは、主として、光源１２１ａ，１２１ｂでそれぞれ構成されている。
【００２２】
光源１２１ａ，１２１ｂは、前記光源１１１ａ，１１１ｂと同様に光硬化性樹脂１０２を硬化させることができる光線、具体的には紫外線をそれぞれ出射する光学素子である。また、これらの光源１２１ａ，１２１ｂは、前記光源１１１ａ，１１１ｂと同様に光硬化性樹脂１０２を硬化させるために必要な光量の約１／４強の光量の光をそれぞれ出射する。そして、これら２つの第２光照射機構１２０ａおよび第２光照射機構１２０ｂのうち、一方の第２光照射機構１２０ａが、本発明に係る一方の第２光学系光照射手段に相当し、他方の第２光照射機構１２０ｂが、本発明に係る他方の第２光学系光照射手段に相当する。
【００２３】
これら２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂにおける光源１２１ａ，１２１ｂの各光軸は、第１光照射機構１１０ａおよび第１光照射機構１１０ｂにおける光の走査平面内で互いに一致している。すなわち、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂの各光軸と第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの各光軸とは、同一水平面内に位置している。この第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂの各光軸と第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの各光軸とが位置する同一水平面を以後「加工水平面」という。
【００２４】
この光造形装置１００は、前記した送液ポンプ（図示せず）、変位装置１０３、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの各作動を制御するコントローラ１３０を備えている。コントローラ１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、インターフェース１３１を介して接続される外部コンピュータ装置１４０からの指示に従って図示しない造形加工プログラムを実行することにより、送液ポンプ（図示せず）、変位装置１０３、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの各作動を制御して立体造形物を造形する。なお、この造形加工プログラムは、予め前記ＲＯＭに記憶されている。
【００２５】
外部コンピュータ装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボードおよびマウスからなる入力装置１４１からの指示に従って、図示しない各種プログラムを実行することにより光造形装置１００（コントローラ１５０）の作動を制御する。また、外部コンピュータ装置１４０は、液晶ディスプレイからなる表示装置１４２に、光造形装置１００の作動状態および加工プログラム等の各実行状態などを適宜表示させる。すなわち、本実施形態において外部コンピュータ装置１４０は、個人向けパーソナルコンピュータ（所謂パソコン）を想定している。なお、外部コンピュータ装置１４０は、光造形装置１００の作動を制御することができれば、どのような形式のコンピュータ装置であってもよい。
【００２６】
（光造形装置１００の作動）
次に、本発明に係る光造形装置１００の作動について説明する。まず、作業者は光造形装置１００と外部コンピュータ装置１４０とをインターフェース１３１を介して接続し、光造形装置１００および外部コンピュータ装置１４０の電源をそれぞれ投入する。これにより、光造形装置１００および外部コンピュータ装置１４０は、図示しない所定のプログラムを実行することにより作業者からの指令の入力を待つ待機状態となる。
【００２７】
次に、作業者は、外部コンピュータ装置１４０に図示しない造形物描画プログラムを実行させて造形対象となる立体造形物Ｗを外部コンピュータ装置１４０上で生成する。この場合、外部コンピュータ装置１４０上において立体造形物Ｗを表す３次元画像データは、ベクタ（ベクトル）形式によって表されている。そして、作業者は、外部コンピュータ装置１４０を操作して、光造形装置１００に加工データの生成を指示する。
【００２８】
この指示に応答して、外部コンピュータ装置１４０は、図示しない加工データ生成プログラムを実行することにより前記生成した３次元画像データに基づいて加工データを生成する。具体的には、コントローラ装置１４０は、３次元画像データによって表わされた立体造形物Ｗを水平方向に複数の層に分割した各層ごとの断面形状を表わす断面画像データを生成した後、同断面画像データにおける各断面形状を表す断面画像データをビットマップ形式で表された画像データに変換する。本実施形態においては、立体造形物Ｗを水平方向に約３４μｍの厚さの層に分割する。
【００２９】
次に、作業者は、外部コンピュータ装置１４０を操作して光造形装置１００による立体造形物Ｗの造形を指示する。この指示に応答して外部コンピュータ装置１４０は、生成した加工データを光造形装置１００のコントローラ１３０に出力する。これにより、光造形装置１００は、外部コンピュータ装置１４０から順次出力される各層ごとの断面画像データを順次記憶して立体造形物Ｗの造形を開始する。具体的には、光造形装置１００のコントローラ１３０は、図示しない造形加工プログラムを実行して送液ポンプ（図示せず）の作動を制御して樹脂槽１０１内を光硬化性樹脂１０２で満たすとともに、変位装置１０３の作動を制御して支持柱１０１ａの上面の位置を前記加工水平面に位置決めする。
【００３０】
次に、コントローラ１３０は、立体造形物Ｗを構成する一つ目の層の断面形状を表わす画像を支持柱１０１ａ上に描画する。具体的には、コントローラ１３０は、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂの各光源１１１ａ，１１１ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの各光源１２１ａ，１２１ｂからそれぞれ光を照射させて第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの光軸上に光源１１１ａ，１１１ｂから出射された光の交点Ｐを形成する。この場合、コントローラ１３０は、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂにおけるＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂ（反射面１１３ａ，１１３ｂ）の向きをそれぞれ制御して第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂの光軸上に交点Ｐを形成する。
【００３１】
そして、コントローラ１３０は、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂにおけるＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂの向きおよび樹脂槽１０１の前記水平一方向（図示Ｘ軸方向）の位置を連続的に変位させることにより、加工水平面内において立体造形物Ｗを構成する１つ目の層の断面形状に沿って前記交点Ｐを変位させる。この加工水平面上を変位する光の交点Ｐは、光源１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ、１２１ｂから出射された各光であって、光硬化性樹脂１０２を硬化させるために必要な光量の約１／４強の光量の４つの光の集合によって構成されている。すなわち、光の交点Ｐは、光硬化性樹脂１０２を硬化させるために必要な光量以上の光量の光となっている。このため、光の交点Ｐが位置した光硬化性樹脂１０２は速やかに硬化を開始する。これにより、立体造形物Ｗを構成する一つ目の層の断面形状が支持柱１０１ａ上に造形される。
【００３２】
次に、コントローラ１３０は、支持柱１０１ａ上に立体造形物Ｗにおける第１層目を造形した後、樹脂槽１０１を１層分（３４μｍ）下降させることにより支持柱１０１ａ上に形成された第１層目の上面を加工水平面に位置決めする。そして、コントローラ１３０は、前記第１層目の造形と同様にして立体造形物Ｗにおける第２層目を造形する。このように、立体造形物Ｗを構成する各断面形状を表す各層の造形と、樹脂槽１０１の図示Ｚ方向の変位とを繰り返し実行することにより支持柱１０１ａ上に立体造形物Ｗが造形される。この場合、樹脂槽１０１内の加工水平面内において、例えば、一方の第１光照射機構１１０ａ側から遠い位置に光の交点Ｐを位置させて立体造形物Ｗの造形を行う場合には、同一方の第１光照射機構１１０ａから照射された光は光硬化性樹脂１０２を透過する間に減衰する。しかし、一方の第１光照射機構１１０ａ側から遠い位置に位置する光の交点Ｐには、同一方の第１光照射機構１１０ａに対向して配置された他方の第１光照射機構１１０ｂから光が補われているため、同位置における光の交点Ｐの光量の総量を減少させることがない。このため、同位置における光硬化性樹脂１０２を速やかに硬化させることができる。
【００３３】
そして、コントローラ１３０は、立体造形物Ｗの断面形状を表す全ての断面画像データを用いて立体造形物Ｗの造形を実行した場合には、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂからの光の照射を停止させて樹脂槽１０１の位置を原点復帰させるとともに、送液ポンプ（図示せず）の作動を制御して樹脂槽１０１内から光硬化性樹脂１０２を排出して造形加工プログラムの実行を終了する。作業者は、造形加工プログラムの実行の終了後、樹脂槽１０１内の支持柱１０１ａから立体造形物Ｗを引き剥がす。これにより、光造形装置１００による立体造形物Ｗの造形作業が終了する。
【００３４】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、光造形装置１００は、光硬化性樹脂１０２が貯留された樹脂槽１０１内に互いに異なる方向から光を照射する第１の光学系１１０および第２の光学系１２０を備えている。そして、これらの第１の光学系１１０および第２の光学系１２０のうち、第１の光学系１１０は、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂで構成されている。また、第２の光学系１２０は、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂで構成されている。すなわち、第１の光学系１１０および第２の光学系１２０は、樹脂槽１０１を挟んだ両側から光を照射している。これにより、樹脂槽１０１における第１の光学系１１０および第２の光学系１２０の各光軸上の全域において光硬化性樹脂１０２を硬化させるために必要な光量の光を略均等に確保することができる。この結果、樹脂槽１０１内における光の深度に関わらず光硬化性樹脂１０２を迅速かつ適確に硬化させて立体造形物Ｗを精度良く造形することができる。
【００３５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態においては、第１の光学系１１０を構成する第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂを光源１１１ａ，１１１ｂ、ＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂおよびコリメートレンズ１１５ａ，１１５ｂで構成するとともに、第２の光学系１２０を構成する第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂを光源１２１ａ，１２１ｂで構成した。しかし、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂは、一方の第１光照射機構１１０ａおよび第２光照射機構１２０ａに対して樹脂槽１０１を介して対向して設けられ、同一方の第１光照射機構１１０ａおよび第２光照射機構１２０から照射された光の少なくとも一部に重なる光を照射するように他方の第１光照射機構１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ｂを構成すれば、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
例えば、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂを第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂのように、主として光源１１１ａ，１１１ｂのみで構成してもよい。この場合、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂを樹脂槽１０１に対して相対変位可能にするため、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂを樹脂槽１０１に対して変位可能にする変位手段、または樹脂槽１０１を第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂに対して変位させる変位手段を設けるようにするとよい。また、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂで用いられる各光源は、必ずしも２つである必要はなく、１つの光源から出射した光を分光素子などを用いて分けて樹脂槽１０１内に導くようにしてもよいことは、当然である。
【００３８】
また、第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂを第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂのように、光源１２１ａ，１２１ｂのほかに前記ＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂおよびコリメートレンズ１１５ａ，１１５ｂと同様のコリメートレンズおよびＭＥＭＳミラーを用いて構成してもよい。この場合、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂのＭＥＭＳミラー１１２ａ，１１２ｂ、および第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂのＭＥＭＳミラーの各反射面の向きを制御することにより光の交点Ｐの位置を加工平面内において自由に変位させることができるため、上記実施形態のように樹脂槽１０１を水平一方向（図示Ｘ軸方向）に変位させる機構は不要である。
【００３９】
また、この場合、第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂおよび第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂに用いられるＭＥＭＳミラーを、ＭＥＭＳミラーの反射面が垂直方向（図示Ｚ軸方向）にも振動するタイプのものを用いてもよい。これによれば、光の交点Ｐを垂直方向（図示Ｚ軸方向）にも変位させることが可能となるため、重量物である樹脂槽１０１を垂直方向（図示Ｚ軸方向）に変位可能に構成する必要がなく光造形装置１００の構成を簡単にすることができるとともに、立体造形物Ｗの造形精度を向上させることができる。
【００４０】
また、第１の光学系１１０における第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂ、または第２の光学系１２０における第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂをプロジェクタで構成してもよい。この場合、プロジェクタは、立体造形物Ｗを垂直方向に複数の層に分割した各層ごとの断面形状を樹脂層１０１内に投影する。そして、第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂから照射される光、または第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂから照射される光を樹脂槽１０１内に投影された断面投影画像に水平一方向（図示Ｘ方向）に所定量（例えば、３４μｍ）ずつ変位させながら１層ごとに走査して立体造形物Ｗを造形することもできる。なお。この場合、樹脂槽１０１を介して互いに対向するプロジェクタは、互いに反転した断面画像を対向するプロジェクタに向けて投影する。
【００４１】
また、上記実施形態においては、第１の光学系１１０と第２の光学系１２０とでそれぞれ樹脂槽１０１を介して互いに対向する側から光を照射するように構成した。すなわち、第１の光学系１１０を、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂで構成するとともに、第２の光学系１２０を、樹脂槽１０１を介して互いに対向した状態で２つの第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂで構成した。しかし、第１の光学系１１０および第２の光学系１２０のうちのいずれか一方の光学系において樹脂槽１０１を介して互いに対向する側から光を照射するように構成してもよい。ただし、この場合には、他方の光学系から出射される光の光量を増加させる。これによれば、一方の光学系から出射された光の光量が全域に亘って略均一となるため、上記実施形態に準じた効果を期待できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂにおける光源１２１ａの光軸と光源１２１ｂの光軸とを一致させて構成した。しかし、樹脂槽１０１内において、第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂから照射された光が第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂから照射される光に重なって交点Ｐを形成できれば、必ずしも光源１２１ａの光軸と光源１２１ｂの光軸とは一致するように構成する必要はない。但し、この場合、第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂから照射された光が第１光照射機構１１０ａ，１１０ｂから照射される光に重なように第２光照射機構１２０ａ，１２０ｂに光軸の向きを変更させる機構が必要となる。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、支持柱１０１ｂ上面から上方に向って立体造形物Ｗを造形するように構成したが、当然、これに限定されるものではない。本発明は、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂を用いて所望する立体造形物Ｗを製作する所謂光造形法に広く適用できるものである。したがって、例えば、支持柱１０１ｂを樹脂槽１０１一側面に設けて立体造形物を水平方向に造形するように構成してもよいし、樹脂槽１０１の上部に支持柱１０１ｂを備えた蓋部材を用意して立体造形物を支持柱１０１ｂの下面から下方に向って造形するように構成してもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、第１の光学系１１０および第２の光学系をそれぞれ構成する各光源１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ，１２１ｂは、光硬化性樹脂１０２が硬化する光量の約１／４強の光量で光を出射するように構成した。これは、第１の光学系１１０および第２の光学系からそれぞれ照射される光の交点Ｐにおいて光硬化性樹脂１０２が硬化する光量とするためである。したがって、上記実施形態においては、第１の光学系１１０および第２の光学系において、それぞれ光硬化性樹脂１０２が硬化する光量の１／２強の光量を照射するように構成した。
【００４５】
しかし、第１の光学系１１０から照射される光の光量と第２の光学系から照射される光の光量は、前記光の交点Ｐにおいて光硬化性樹脂１０２が硬化するために必要な光量を確保できれば、必ずしも１対１にする必要はない。また、上記実施形態においては、各光源１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ，１２１ｂから連続的に光を照射するように構成したが、光硬化性樹脂１０２の硬化が必要な箇所にのみ断続的に光を照射するように構成してもよいことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光造形装置の全体構成を模式的に示す構成外略図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｗ…立体造形物、Ｐ…光の交点、１００…光造形装置、１０１…樹脂槽、１０２…光硬化性樹脂、１０３…変位装置、１１０…第１の光学系、１１０ａ，１１０ｂ…第１光照射機構、１１１ａ，１１１ｂ…光源、１１２ａ，１１２ｂ…ＭＥＭＳミラー、１１５ａ，１１５ｂ…コリメートレンズ、１２０ａ，１２０ｂ…第２光照射機構、１２１ａ，１２１ｂ…光源、１３０…コントローラ、１３１…インターフェース、１４０…外部コンピュータ装置。
【図１】
2010036537.tif 000003