JP2001171009A

JP2001171009A - モデル表面処理剤

Info

Publication number: JP2001171009A
Application number: JP2000043418A
Authority: JP
Inventors: Komei Noguchi; 孔明野口; Katsuhiro Shibata; 勝郭柴田; Shigeki Matsuda; 茂樹松田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】モデルの段差は、作業者が切削作業などにより
削り取り仕上げていたため、手間と時間を要していた。【解決手段】モデル表面に生じている段差を埋めるため
に用いるものであって、物理的作用により硬化する性質
を有するベース樹脂と、前記段差と同等または小さな直
径でかつ前記ベース樹脂に対して濡れ性が大きなビーズ
と、を主成分として表面処理剤を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モデルの表面段差を
処理する表面処理剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】モデルの一般的な例として、光造形装置
で形成した光造形物について以下に説明する。

【０００３】一般的な光造形装置は、図1に示すよう
に、樹脂槽１内の光硬化性樹脂２中に昇降制御装置３に
より駆動される昇降テーブル４を水平に配置するととも
に、光硬化性樹脂２の液面へ向けて光ビームを照射すべ
きプロジェクター５を備え、該プロジェクター５は、移
動制御装置６により水平面内をＸ−Ｙ方向に移動制御す
る。

【０００４】また、樹脂槽１内には、ディッパー１１と
ナイフ１３とが配置されている。該ディッパー１１は、
ディッパー駆動制御装置１０により昇降テーブル４上に
光硬化性樹脂２を樹脂槽１から引き上げて供給するよう
に駆動制御される。そして、昇降テーブル４上に供給さ
れた光硬化性樹脂２の表面を平滑化するために、ディッ
パー１２とは別にナイフ駆動装置１２によりナイフ１３
が水平方向に移動制御される。

【０００５】前記プロジェクター５には、光フィルタ７
を介してＵＶレーザ装置８からの紫外線レーザー光が供
給される。なお、光フィルター７はＵＶレーザ装置８の
出力を調整するものである。また、上記昇降制御装置
３、移動制御装置６、光フィルター７、ディッパー制御
装置１０及びナイフ制御装置１２は制御コンピュータ９
によって動作が制御されている。

【０００６】かかる構成により、ＣＡＤシステムにより
設計された立体造形物の形状データをスライスして形成
された等高線データを別途作成し、該等高線データを制
御コンピュータ９へ供給することにより、昇降テーブル
４が一定ピッチ（０．０５〜０．３ｍｍ程度）で樹脂槽
１内を降下するとともに、ディッパー１１が光硬化性樹
脂２を昇降テーブル４上に供給してナイフ１３にて昇降
テーブル４上の光硬化性樹脂２の表面を平滑化した後、
プロジェクター５からの紫外線レーザービームが昇降テ
ーブル４上の光硬化性樹脂２を前記等高線データに応じ
てＸ−Ｙ方向に走査するのである。

【０００７】この結果、昇降テーブル４上には、硬化し
た樹脂が前記等高線データに応じた形状に順次堆積し、
最終的に所定形状の立体造形物が形成される。

【０００８】ここで、ディッパー１１とナイフ１３との
動作を、図２及び図３に基づいてさらに説明する。

【０００９】図２において、１０ａはディッパー１１を
水平方向に移動させるための水平駆動モーター、１０ｂ
はディッパー１１に後述するディッパー垂直レール１０
eを介して取り付けられたガイド１０ｃを水平方向に移
動可能に連結し、前記水平駆動モーター１０ａの駆動に
よりガイド１０ｃを移動させて、ディッパー１１を水平
移動させるためのディッパ水平レール、１０ｄはディッ
パー１１を垂直方向に移動させるための垂直駆動モータ
ー、１０ｅは前記ガイド１０ｃを両端部で貫通させてデ
ィッパー１１に取り付けられ、垂直駆動モーター１０ｄ
の駆動によりガイド１０ｃを中心にディッパー１１を上
下移動させるためのディッパー垂直レールである。前述
の各構成１０a〜１０ｅは、ディッパー制御装置１０を
構成する。

【００１０】１２ａはナイフ１３を水平方向に移動させ
るための水平駆動モーター、１２ｂはナイフ１３に取り
付けられたガイド１２ｃを水平方向に移動可能に連結
し、前記水平駆動モーター１３ａの駆動によりガイド１
３ｃを移動させて、ナイフ１３を水平移動させるための
ナイフ水平レールである。前述の各構成１２a〜１２ｃ
は、ナイフ制御装置１２を構成する。

【００１１】かかる構成の動作を、図３を参照して説明
する。

【００１２】まずステップ（１）では、ディッパー１１
を樹脂槽１内から引き上げる。ステップ（２）では、デ
ィッパー１１を水平移動させて、昇降テーブル４上に光
硬化性樹脂２を供給するとともに、その後を所定の高さ
を保たせながらナイフ１３を水平移動させ、光硬化性樹
脂２の表面を平滑化させる。最後に、ステップ（３）で
は昇降テーブル４上を越えて移動した時点で、ディッパ
ー１１を樹脂槽１内に硬化させ、光造形前の準備を終了
するのである。

【００１３】その後、プロジェクター５を移動させて光
硬化性樹脂２に照射して硬化させ、光造形物１４を形成
するのである。

【００１４】前述した光造形装置で光硬化性樹脂を順次
積層硬化させて、光造形物１４を形成するのであるが、
その造形物の利用用途のうち、例えば樹脂試作品を製作
するための簡易樹脂型等へ利用する場合には、強度を向
上させる必要がある。

【００１５】そこで、特開平７-２０５１５７号公報に
示されるように、例えば径が０．３〜１μｍ、長さ１０
〜７０μｍ、アスペクト比１０〜１００の針状のウィス
カを、光硬化性樹脂内に分散配合させることにより、強
度を向上させることが考えられている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
光造形装置で形成した光造形物の表面は、その形成方法
上、積層段差が生じている。特に、成形用の簡易型の製
作に利用する場合、この積層段差がそのまま成形する成
形品の表面に現れ、商品的価値が低下するため、従来
は、この段差を作業員が手作業でぺーバーがけなどの切
削作業をして簡易型を仕上げていた。したがって、光造
形物の仕上げに手間と時間とがかかるとともにそれに伴
うコストも上昇していた。

【００１７】また、光造形物に限らず、他の方法で制作
したモデルについても、表面に生じている段差を埋める
には、前述と同様、作業者がペーパーがけなどの切削作
業似寄り仕上げていたので、やはり手間、時間及びコス
トが上昇していた。

【００１８】本発明は、かかる課題を解決するためのも
のである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明によるモデル表
面処理剤は、モデルの表面に生じている段差を埋めるた
めに用いるものであって、物理的作用により硬化する性
質を有するベース樹脂と、前記段差と同等または小さな
粒径でかつ前記ベース樹脂に対して濡れ性が良いビーズ
と、を主成分とすることを特徴とする。

【００２０】また、前記モデルは、光硬化性樹脂に光を
照射して積層硬化させて形成した光造形物であることを
特徴とする。

【００２１】また、前記ビーズの粒径は、１μｍ以上段
差寸法以下であることを特徴とする。

【００２２】また、前記ビーズは、前記ベース樹脂に対
して、最大体積比１：２．１３で前記ベース樹脂に混入
することを特徴とする。

【００２３】また、前記ベース樹脂は、エポキシ系光硬
化性樹脂であることを特徴とする。

【００２４】さらに、前記ベース樹脂は、ウレタン系光
硬化性樹脂であることを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】図４において、１４は光硬化性樹
脂、例えばウレタン系光硬化性樹脂またはエポキシ系光
硬化性樹脂に光を照射して積層硬化させて形成した光造
形物、１４ａは該光造形物を形成する再に生じた積層段
差、１５は該積層段差１４ａを埋めて光造形物１４の表
面を滑らかにする表面処理剤である。

【００２６】なお、本発明のモデルとは、樹脂などを射
出して立体物を成形するための樹脂型や立体物のモデル
等、製作される立体物全てを含む。また、本発明のモデ
ルの材質は、前記光造形物１４のように光硬化性樹脂に
限られず、金属粉体を圧縮して形成した造形物や陶器な
ど立体物を形成できる物質全てに適用可能である。

【００２７】１６は熱や光など物理的作用により硬化す
る性質を有するベース樹脂である。該ベース樹脂１６と
して、例えば光を照射して硬化できる光硬化性樹脂とし
ては、ウレタン系光硬化性樹脂またはエポキシ系光硬化
性樹脂を挙げることができる。

【００２８】ウレタン系光硬化性樹脂としては、ウレタ
ンアクリレート樹脂や変性ポリウレタンアクリレート樹
脂が挙げられ、またエポキシ系光硬化性樹脂としては、
エポキシアクリレート樹脂やエポキシ化合物が挙げられ
る。さらにその他の光硬化性樹脂としては、オリゴエス
テルアクリレート樹脂、感光性ポリイミド、アミノアル
キルド、ビニルエーテル、オキセタン、スピロオルソエ
ステル化合物、ビニルエーテル−マレイン酸、チオール
−エン等のモノマー及びオリゴマーを挙げることができ
る。

【００２９】また熱硬化性樹脂としては、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂またはシリコーン樹脂
などが挙げられる。ここでは代表として、光硬化性樹脂
を例に挙げて説明する。

【００３０】１７は該ベース樹脂に混入されたビーズで
ある。該ビーズ１７は、光造形物１４の積層段差１４ａ
に表面処理剤１５を塗布したとき、少なくとも作業員が
光を照射し硬化させるまでに積層段差１４ａから流れ出
てしまわない程度の粘度からスプレーガンで塗布できる
程度の粘度まで、ベース樹脂１６への混入量により幅広
く調整できる。具体的にビーズ１７の混入量は、ベース
樹脂とビーズとの体積比で、最大１：２．１３以下とす
ればよいことが実験で確認されている。

【００３１】尚、ここで体積比は、表面処理剤を塗布し
たモデルの断面を見たときにビーズとベース樹脂との配
合の様子が分かるが、この状態が断面に垂直な方向に積
層されているとして仮定して、演算する。この方法に限
らず、他の方法で演算したものでもよい。

【００３２】またビーズ１７は、ベース樹脂１６に対す
る濡れ性が良く、塗布したとき数十秒で沈下できるよう
に、架橋構造を持ったポリメタクリル酸メチルビーズを
使用する。尚、前述の濡れ性とは、一般には、液体と固
体との接触角の大きさを示し、液体は固体を濡らすとい
うと、接触角は０°から９０°を示す。濡れ性が良いと
は、前記接触角が小さいことを言う。この発明では、架
橋構造を持ったポリメタクリル酸メチルビーズとウレタ
ン系光硬化性樹脂またはエポキシ系光硬化性樹脂との接
触角は、２０°以下であった。接触角としては、９０°
以下のものであれば使用できるが、ベース樹脂１６に対
する濡れ性が良く、塗布したとき数十秒でビーズが沈下
できる範囲の接触角であればよい。

【００３３】さらに、前記ビーズ１７の粒径は、前述の
粘度が得られ、積層段差１４ａを生めるだけの体積を有
し、かつ積層段差と同等もしくは小さくなるように、１
μｍ〜積層段差寸法のものを用いている。

【００３４】前記表面処理剤１５の塗布の作業手順につ
いて説明する。

【００３５】表面処理剤の粘度が高い場合は、まず形成
した光造形物１４の積層段差１４ａに作業者が、ヘラで
表面処理剤１５を塗って、積層段差１４ａを生める。

【００３６】この状態は図４に示すように、塗りムラが
あり、また混入されたビーズ１７は表面処理剤１５の表
面１５ａに浮き出たままであり、このビーズ１７によっ
て表面は艶消しされた状態となっている。

【００３７】次に、作業者が、塗った表面処理剤１５を
図示しないへらでならす。その後、数十秒放置すると、
ベース樹脂１６とビーズ１７は濡れ性が良いので、表面
処理剤１５の表面１５ａから突出しているビーズ１７
は、ベース樹脂１６内に沈降する。このため、表面処理
剤１５の表面１５ａは、図５に示すように、ビーズ１７
が沈降してなくなってベース樹脂１６のみとなり、凹凸
のない滑らかな表面となって、光沢面を形成する。

【００３８】最後に、光を照射して、表面処理剤１５を
硬化させ、その後熱処理して表面処理剤１５の硬化度を
向上させて仕上げるのである。

【００３９】また、表面処理剤１５の粘度が低い場合
は、形成した光造形物１４の積層段差１４ａに作業者
が、スプレーガンで表面処理剤１５を塗布して、積層段
差１４ａを生める。第１の表面処理剤のように塗りムラ
が少ないので、塗布後に作業者が塗った表面処理剤１５
をへらでならす必要がない。

【００４０】塗布後は、前述の第１の表面処理剤と同
様、数十秒放置すると、ベース樹脂１６とビーズ１７は
濡れ性が良いので、表面処理剤１５の表面１５ａから突
出しているビーズ１７は、ベース樹脂１６内に沈降す
る。このため、表面処理剤１５の表面１５ａは、図５に
示すように、ビーズ１７が沈降してなくなってベース樹
脂１６のみとなり、凹凸のない滑らかな表面となって、
光沢面を形成する。

【００４１】なお、光造形物１４の表面と表面処理剤１
５との間の濡れ性を測定したところ、接触角が５０°以
下であれば、凹凸のない滑らかな表面となって、光沢面
を形成した。このときの接触角は、光造形物１４と、ベ
ース樹脂１６とビーズ１７との混合した表面処理剤１５
との間の接触角を測定したものである。

【００４２】以上のことより、従来作業者が光造形物１
４の表面処理を切削作業という従作業で行っていたの
が、表面処理剤１５の塗布という軽作業で行え、表面仕
上がりが向上する上、その分作業の時間が短縮できる。

【００４３】これに対し、ベース樹脂として光硬化性樹
脂を用いると、このような粘度の低下がなく、積層段差
１４ａを埋める仕上がりが良くなるという効果がある。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、モデルの表面処理の
仕上がりが向上できるとともに、それに要する時間も短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光造形装置の該略図である。

【図２】図３のディッパーとナイフとの構成を詳細に
示す図である。

【図３】ディッパーとナイフとの動作を示す図であ
る。

【図４】光造形物の段差に表面処理剤を塗布した様子
を示す図である。

【図５】図４で塗布した表面処理剤をならした様子を
示す図である。

【符号の説明】

１樹脂槽２光硬化性樹脂４昇降テーブル５プロジェクター１１ディッパー１３ナイフ１４光造形物１５表面処理剤１６ベース樹脂１７ビーズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 105:24 Ｂ２９Ｋ 105:24 (72)発明者松田茂樹大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 4F213 AA39 AA42 AA44 AC01 WA25 WB01 WL03 WL12 WL55 WL94

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モデルの表面に生じている段差を埋める
ために用いるものであって、物理的作用により硬化する
性質を有するベース樹脂と、前記段差と同等または小さ
な粒径でかつ前記ベース樹脂に対して濡れ性が良いビー
ズと、を主成分とすることを特徴とするモデル表面処理
剤。
【請求項２】前記ベース樹脂に対するビーズの接触角
が９０°未満であることを特徴とする請求項１に記載の
モデル表面処理剤。
【請求項３】前記ビーズの粒径は、１μｍ以上段差寸
法以下であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のモデル表面処理剤。
【請求項４】前記ビーズは、前記ベース樹脂に対し
て、最大体積比１：２．１３で前記ベース樹脂に混入す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１
つに記載のモデル表面処理剤。
【請求項５】前記モデルは、光硬化性樹脂に光を照射
して積層硬化させて形成した光造形物であることを特徴
とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載
のモデル表面処理剤。
【請求項６】前記モデルに対する前記ベース樹脂と前
記ビーズとを混合した表面処理剤の接触角が５０°以下
であることを特徴とする請求項５に記載のモデル表面処
理剤。
【請求項７】前記ベース樹脂は、エポキシ系光硬化性
樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のう
ちいずれか１つに記載のモデル表面処理剤。
【請求項８】前記ベース樹脂は、ウレタン系光硬化性
樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のい
ずれか１つに記載のモデル表面処理剤。