JP2019155641A - 三次元造形装置および三次元造形方法 - Google Patents
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前記側面部または前記底面部には、光反射部または光吸収部が形成されていることを特徴とする。
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる三次元造形装置の構造を説明するため、装置の断面を模式的に示した図である。
図1において、1は容器、2は液状光硬化性樹脂、3は樹脂供給部、4は光透過部、5は遮光部、6は凸部形成領域、7は光源、8はミラー部、9はレンズ部、10は光源ユニット、11は基台、12は昇降アーム、13は昇降部、14は三次元造形物である。
光透過部4の第一の面すなわち光硬化性樹脂と接する側の面は、凸部形成領域6を備えている。図3(a)は、図1の光透過部4の近傍を模式的に示した断面図である。
本実施形態に用いる光硬化性樹脂は、少なくとも重合性化合物を含み、その他、樹脂材料や、重合開始剤、重合禁止剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、離型剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
次に、上記の三次元造形装置を用いた三次元造形プロセスについて説明する。
図4は、本発明の第二の実施形態にかかる三次元造形装置の構造を説明するため、装置の断面を模式的に示した図である。
第一の実施形態では、光透過部は容器の底として機能したが、第二の実施形態では、光透過部は容器の上部に設けられており、蓋として機能している。第二の実施形態では、光源ユニット10は光透過部44の上方に配され、基台11は上面で三次元造形物14を支持する。
光透過部44の下面すなわち光硬化性樹脂と接する側の面は、凸部形成領域46を備えている。図5(a)は、図4の光透過部44の近傍を拡大して模式的に示した断面図である。
第二の実施形態においては、三次元造形の過程で基台をZ方向と反対方向に移動させる点が第一実施形態と異なるが、他は共通するので、詳細な説明は省略する。
第三の実施形態は、第一の実施形態と同様に図1、図2の三次元造形装置を用いる。図1および図2の説明は共通するので省略する。
光透過部4の上面すなわち光硬化性樹脂と接する側の面は、凸部形成領域6を備えている。図6(a)は、図1の光透過部4の近傍を拡大して模式的に示した断面図である。
本実施形態においても、光硬化性樹脂は、第一の実施形態と同様の材料を用いることが可能である。第三の実施形態の三次元造形プロセスは、第一実施形態と共通するので、詳細な説明は省略する。
部の凸部の形状は、第一の実施形態のような六角柱でなくてもよく、例えば四角柱などの他の多角柱でもよい。また、第二の実施形態のような断面形状が真円の円柱でなくてもよく、断面形状が楕円形でもよい。要は、複数の凸部を隔てる空間が光透過部と連通するように、凸部の形状や配置を構成すればよい。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と側面部で構成される角柱形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と側面部で構成される六角柱形状が六方細密配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が2%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と側面部で構成される角柱形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が77%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが50μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが800μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが10μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが200μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が1.4%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と側面部で構成される角柱形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が85%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが30μm、凸部の高さが30μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが5μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、材質がBK7ガラス、寸法が80mm×80mm×5mm厚みの平板で、光透過部の上面部に以下の凸部を設けたものを用いた。上面部と傾斜した側面部で構成される円錐台形状が格子配列された構造であり、構造の繰り返しピッチが300μm、凸部の高さが200μm、凸部の上面部の面積の割合が8%である光透過部を有する容器を用いた。前記凸部の傾斜した側面部と凹部の底面部に膜厚100nmのAlが成膜されたものを用いた。
光透過部として、光透過部上面に凸部形成領域をもたない、平坦なものを用いた。光透過部以外は実施例1と同様の装置で三次元造形を実施し、三次元造形物を得た。
光透過部として、光透過部上面に実施例1と同様の構造を設けたものを用いた。ただし、光反射膜及び光吸収膜を設置しなかった。光透過部以外は実施例1と同様の装置で三次元造形を実施したが、硬化物が基台から脱落し造形できなかった。
各実施例と比較例について、得られた結果を表1に示す。
2・・・光硬化性樹脂
3・・・樹脂供給部
4・・・光透過部
6・・・凸部形成領域
10・・・光源ユニット
11・・・基台
12・・・昇降アーム
14・・・三次元造形物
21・・・制御部
31・・・凸部
32・・・凹部
44・・・光透過部
46・・・凸部形成領域
51・・・凸部
52・・・凹部
61・・・凸部
62・・・凹部
Claims (13)
- 光硬化性樹脂を保持する容器と、
前記光硬化性樹脂を光硬化させた三次元造形物を支持する基台と、
前記基台を移動させるための移動部と、
前記光硬化性樹脂を硬化させる硬化光を発光する光源ユニットと、
前記容器の一部として前記光源ユニットと前記基台の間に設けられ、前記光硬化性樹脂と接する光透過部とを備え、
前記光透過部は、前記硬化光を透過する材料からなり、前記光硬化性樹脂と接する、上面部および側面部からなる複数の凸部と、前記複数の凸部の側面部と、底面部とで形成される凹部と、を有し、
前記側面部または前記底面部には、光反射部または光吸収部が形成されている
ことを特徴とする三次元造形装置。 - 前記光反射部は、Al、Ag、Pt、Cr、または誘電体を含むことを特徴とする請求項1記載の三次元造形装置。
- 前記光吸収部は、Au、Ni、Ti、またはCを含むことを特徴とする請求項1または2記載の三次元造形装置。
- 前記光透過部の面積に対する前記上面部の面積の割合が2%以上80%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。
- 前記複数の凸部は、隣り合う凸部の距離が10μm以上200μm以下になるよう配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記凸部の高さが、50μm以上で800μm以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記光透過部は、ガラス、透明セラミックス、アクリル、またはフルオロポリマーのいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記凸部は、多角柱形状を含む
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記凸部は、六角柱形状を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記凸部は、円柱形状を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記凸部は、円錐台形状を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の三次元造形装置。 - 光硬化性樹脂を保持する容器であって、
前記容器の一部として、前記光硬化性樹脂と接する光透過部とを備え、
前記光透過部は、前記光硬化性樹脂を硬化する硬化光を透過する材料からなり、前記光硬化性樹脂と接する、上面部および側面部からなる複数の凸部と、前記複数の凸部に囲まれた底面部を有する凹部と、を有し、
前記側面部または前記底面部には、光反射部または光吸収部が形成されている
ことを特徴とする容器。 - 光硬化性樹脂を保持する容器と、
前記光硬化性樹脂を光硬化させた造形物を支持する基台と、
前記基台を移動させるための移動部と、
前記光硬化性樹脂を光硬化させる光を発光する光源ユニットと、
前記容器の一部として前記光源ユニットと前記基台の間に設けられ、前記光硬化性樹脂と接する光透過部とを備えた三次元造形装置を用いる造形物の製造方法であって、
前記光源ユニットを発光させて前記容器の内に保持された前記光硬化性樹脂の一部を光硬化させた後に、
前記基台を前記光透過部から離間する方向に移動させ、
前記光硬化性樹脂を、光反射部または光吸収部が形成された、前記光透過部に設けられた硬化光を透過する材料からなる複数の凸部の側面部または前記複数の凸部に囲まれた底面部の凹部を通じて、前記光硬化性樹脂を前記光透過部と前記三次元造形物との間に補充する、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
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