[发明专利]光造型装置用光学系统

说明书

提供一种能够通过光造型装置进行高精度的造型的光造型装置用光学系统。光造型装置用光学系统(10)具有：光源(11)，光扫描部(16)，使从光源(11)出射的光反射并朝向造型面(IM)扫描，以及聚光透镜(17)，配置在光扫描部(16)与造型面(IM)之间，将由光扫描部(16)反射的光聚光。在将聚光透镜(17)的焦点距离设为f，将聚光透镜(17)的造型面(IM)侧的面的最大有效直径上的法线角设为A时，光造型装置用光学系统(10)满足以下的条件式：f≤25mm，0.3＜cos(A)。

技术领域

本发明涉及一种适合搭载于光造型装置中的光造型装置用光学系统，该光造型装置使用从激光光源或LED光源等光源出射的光将光固化性树脂固化来造型成期望的形状。

背景技术

以多品种少量生产、缩短试制期间、削减开发成本等为目的的增材制造技术即所谓的3D打印机备受瞩目。3D打印机将由CAD等制成的三维数据作为设计图，基于其剖面形状来附着材料，由此能够对三维的物体进行造型。3D打印机的造型方式有各种方式。其中，利用激光等光使光固化性的树脂选择性地固化来进行造型的液槽光聚合(VatPhotopolymerization)(光造型)能够实现微小且高精细的造型。

作为采用了光造型方式的3D打印机，公知有例如专利文献1中记载的光造型装置。搭载在该光造型装置中的光学系统具有光源、光强度调制器、扩束镜、聚光透镜以及2个电流计镜(Galvanometer mirror)。从光源出射的光依次穿过光强度调制器、扩束镜以及聚光透镜，入射到电流计镜。电流计镜分别具有镜片和致动器，各镜片在相互正交的方向上转动。由电流计镜的各镜片依次反射的光照射到造型面上的光固化性树脂上，被光照射的部位固化。此外，通过层叠该固化的层来对三维的物体进行造型。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-94563号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，随着光造型方式的造型对象的扩大，要求比以往更高精细的造型。例如，在衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical Element)中，为了忠实地再现凹凸结构，需要比以往更高精细的造型。在光造型中，虽然能够通过使照射到造型面的光线的聚光直径即所谓的光斑直径变小来进行高精细的造型，但为了将其实现，存在各种技术课题。

在专利文献1所记载的光造型装置的光学系统中，从光源出射的光线被扩束镜放大，该放大的光线入射到聚光透镜上。由于通过放大光线的光束直径而使聚光透镜的NA(数值孔径)变大，所以能够使照射到造型面的光线的光斑直径变小。但是，在从聚光透镜到造型面之间，配置有用于扫描光线的电流计镜，所以从聚光透镜到造型面之间的距离必然变长。因此，在专利文献1所记载的光学系统中，难以进一步减小照射到造型面的光线的光斑直径，在提高造型精度方面存在限制。

本发明的目的在于，提供一种能够进行高精细的光造型的光造型装置用光学系统。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的光造型装置用光学系统，具有：光源，光扫描部，使从光源出射的光反射并朝向造型面扫描，以及聚光透镜，配置在光扫描部与造型面之间，将被光扫描部反射的光聚光。在这样的结构中，在将聚光透镜的焦点距离设为f，将聚光透镜的造型面侧的面的最大有效直径上的法线角设为A时，本发明的光造型装置用光学系统满足以下条件式(1)以及条件式(2)。

f≤25mm(1)

0.3＜cos(A)(2)