JP2019209681A - 立体印刷装置およびその造形水槽 - Google Patents

Abstract

【課題】半製品の硬化感光性樹脂が剥離される時に型離れシートの脱落や損傷を防止することができる造形水槽、および当該造形水槽を有する立体印刷装置を提供する。【解決手段】本発明は、造形水槽を提供する。当該造形水槽は、槽本体と型離れシートとを備えており、槽本体は、底板と槽壁とを有し、底板の一主面である内底面に少なくとも１つの嵌合構造が形成され、槽壁は、内底面から延伸して底板の周縁を囲むようになっており、型離れシートは、内底面上に貼り付けるように設置されて、嵌合構造に嵌合されている。底板上に嵌合構造を設置することにより、底板と型離れシートとの間の接合力が強化されて、型離れシートの脱落を防止することができるため、型離れシートの使用寿命を延長させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、光硬化造形立体印刷装置に関し、特に、造形水槽に型離れシートが設けられた立体印刷装置およびその造形水槽に関する。

光硬化造形立体印刷装置、即ち、ステレオリソグラフィー（ＳＬＡ）の造形原理は、特定エネルギーの光源（通常は、紫外線光を用いる）で造形水槽の中に収容されている液体感光性樹脂を照射することにより、当該感光性樹脂を造形台に硬化成形させることである。造形のプロセスにおいて、１回で１層を硬化させるようになっており、造形台を移動させることにより、造形台または半製品と造形水槽の底部との間に１層の感光性樹脂を収納し、当該層の感光性樹脂を紫外線光で照射して硬化させるといった作業を繰り返すことにより、層を重ねていく造形を行う。

１層の感光性樹脂の硬化が完了した後に、造形台を移動させて、当該層の硬化感光性樹脂を造形水槽の底部から剥離させる必要がある。通常、半製品を造形台に固着させるとともに、造形台が移動する時に造形水槽の底部から剥離することができるように、造形水槽の底部にシリコンフィルム（即ち、型離れシート）を貼り付けて感光性樹脂と造形水槽の底部との間の接合力を小さくするようになっている。しかしながら、毎層の硬化感光性樹脂を造形水槽の底部から剥がす時に、シリコンフィルムが引っ張られるため、シリコンフィルムの脱落や損傷が発生し易くなっており、時々交換する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、半製品の硬化感光性樹脂が剥離される時に型離れシートの脱落や損傷を防止することができる造形水槽、および当該造形水槽を有する立体印刷装置を提供することを目的としている。

本発明は、造形水槽を提供する。当該造形水槽は、槽本体と型離れシートとを備え、前記槽本体は、底板と槽壁とを有し、前記底板の一主面である内底面に少なくとも１つの嵌合構造が形成され、前記槽壁は、前記内底面から延伸して前記底板の周縁を囲むようになっており、前記型離れシートは、前記内底面に貼り付けるように設置されて、前記嵌合構造に嵌合されている。

上記本発明の造形水槽において、前記嵌合構造は、フック部を備え、当該フック部に前記型離れシートが嵌合されるように構成されている。また、前記底板の内底面に、前記嵌合構造と連通する導流錐形孔が形成され、前記型離れシートが前記導流錐形孔を通り抜けて前記嵌合構造に嵌入されるように構成されてもよい。前記嵌合構造は、前記内底面から突出するとともに前記型離れシートが嵌入される突出部を備えるように構成されてもよい。前記フック部は、横方向へ突出するように前記突出部の側面に形成されるように構成されてもよい。前記嵌合構造は、前記底板の前記内底面から凹む凹孔を備え、当該凹孔に前記型離れシートが嵌入されるように構成されてもよい。前記フック部は、前記凹孔の内側壁から突出するように形成されてもよい。前記凹孔は、逆円錐状に形成されてもよい。前記底板の他主面は、内底面と対向する外底面であり、前記凹孔は前記底板を貫通しており、前記凹孔の底部を塞ぐように、前記外底面に外蓋板が重なって設置されるように構成されてもよい。嵌合構造によって、底板と型離れシートとの間の非平面と平面との接合が実現されている。

本発明は、さらに立体印刷装置を提供する。当該立体印刷装置は、槽本体と離れシートと造形台とを備えており、前記槽本体は、底板と槽壁とを有し、前記底板の一主面である内底面に少なくとも１つの嵌合構造が形成され、前記槽壁は、前記内底面から延伸して前記底板の周縁を囲むようになっており、前記型離れシートは、前記内底面に貼り付けるように設置されて前記嵌合構造に嵌合され、前記造形台は、前記内底面に対して昇降移動できるように、前記底板上に吊設されている。

上記本発明の立体印刷装置において、前記嵌合構造は、フック部を備え、当該フック部に前記型離れシートが嵌合されるように構成されている。また、底板の内底面に嵌合構造と連通する導流錐形孔が形成され、型離れシートは、前記導流錐形孔を通り抜けて前記嵌合構造に嵌入されるように構成されてもよい。前記嵌合構造は、内底面から突出するとともに型離れシートが嵌入される突出部を備えるように構成されてもよい。前記フック部は、横方向に突出するように突出部の側面に形成されてもよい。前記嵌合構造は、底板の内底面から凹む凹孔を備え、当該凹孔に前記型離れシートが嵌入されるように構成されてもよい。前記フック部は、凹孔の内側壁から突出するように形成されてもよい。前記凹孔は、逆円錐状に形成されてもよい。前記底板の他主面は、内底面と対向する外底面であり、前記凹孔は、前記底板を貫通し、前記凹孔の底部を塞ぐように、前記外底面に外蓋板が設置されるように構成されてもよい。前記嵌合構造によって、前記底板と前記型離れシートとの間の非平面と平面との接合が実現されている。

本発明の立体印刷装置およびその造形水槽において、造形水槽の底板上に嵌合構造が設置されているため、底板と型離れシートとの間の接合力が高められて、半製品の硬化切層が型離れシートから剥離される際に、型離れシートの脱落や損傷を防止することができ、型離れシートの使用寿命が延長される。

図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置を示す図である。 図２は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置における造形水槽中の底板を示す概要斜視図である。 図３は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置における嵌合構造を示す断面図である。 図４は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置における嵌合構造の断面図である。 図５は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置における嵌合構造の変形例を示す図である。 図６は、本発明の好ましい実施の形態に係る立体印刷装置における嵌合構造の他の変形例を示す図である。

次、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態の立体印刷装置およびその造形水槽を説明する。

図１に示すように、立体印刷装置は、造形水槽１０と、造形台２０とを備えている。造形水槽１０は、液体状態の樹脂３１を収容するためのものである。造形台２０は、造形水槽１０の底板１００の上に吊設されて、内底面１０１に対して昇降移動できるようになっている。造形のプロセスにおいて、１回で１層を硬化させるようになっており、造形台２０を移動させることによって、造形台２０と造形水槽１０の底部との間または半製品の硬化切層３２と造形水槽１０の底部との間に層液体状態の樹脂３１が収容されるようになって、そして、紫外線光で当該層液体状態の樹脂３１を照射することによって、当該層液体状態の樹脂３１を一枚の硬化切層３２として硬化させる。１層の硬化切層３２の硬化が完了した後に、造形台２０を移動することによって、硬化切層３２を造形水槽１０の底部から剥離させて、硬化切層３２と造形水槽１０の底部との間に新たな層液体状態の樹脂３１を導入する。製品が完成されるまで、このプロセスを繰り返して、硬化切層３２を１層１層、硬化させて重ねていく。

図２〜図４に示すように、本実施の形態において、造形水槽１０は、槽本体１１と、槽本体１１内に貼り付けるように設置された型離れシート２００とを備えている。槽本体１１は、底板１００と槽壁１２とを備えている。底板１００の一主面は内底面１０１であり、底板１００の他主面は内底面１０１と対向する外底面１０２である。

底板１００の内底面１０１には、少なくとも１つの嵌合構造１１０が形成されている。本実施の形態では、同じ構造の嵌合構造１１０が底板１００に複数形成されている。嵌合構造１１０によって、底板１００と型離れシート２００との間の非平面と平面との接合が実現されている。これらの嵌合構造１１０は、各方向に均等な接合力を提供するように、同間隔で環状に配列されている。後述の中に、１つの嵌合構造１１０を例として各嵌合構造１１０の具体的な構造を説明する。

槽壁１２は、内底面１０１から延伸して底板１００周縁を囲むようになっている。底板１００と槽壁１２とによって囲まれている空間は、槽本体１１の内部空間を形成して、液体状態の樹脂（以下、液体樹脂と称する）３１を収容するようになっている。

型離れシート２００は、底板１００の内底面１０１上に貼り付けるように設置されている。当該型離れシート２００は、硬化切層３２と造形水槽１０の底部との間の接合力を小さくするためのものであり、嵌合構造１１０に嵌合されている。具体的には、型離れシート２００は、シリコーンで作製されたものである。作製方法としては、液体状態のシリコーンが底板１００の内底面１０１を覆うとともに層液体シリコーンとして積み上げられるように、液体状態のシリコーンを槽本体１１に注入し、前記層液体シリコーンが硬化状態になって成形されたものは、型離れシート２００である。

一方、本実施の形態において、嵌合構造１１０は、少なくとも、底板１００の内底面１０１から凹む凹孔１０３を備えている。型離れシート２００は、当該凹孔１０３に嵌入されて底板１００に係止されるようになっている。

また、嵌合構造１１０は、フック部１１１を備えている。型離れシート２００は、フック部１１１に嵌入されるようになっている。本実施の形態において、フック部１１１は、凹孔１０３の内側壁から突出するように形成されていることで、凹孔１０３の中間部分の内径が収縮するようになっている。

具体的には、液体状態のシリコーンが底板１００の内底面１０１を覆うとともに、嵌合構造１１０の中に入り込んでフック部１１１を覆うように、液体状態のシリコーンを槽本体１１に注入し、そして、液体状態のシリコーンが硬化状態になって成形された型離れシート２００は、フック部１１１に嵌入される。

本実施の形態において、底板１００の内底面１０１から凹む導流錐形孔１２０が形成されている。詳細には、導流錐形孔１２０は、下側に向かって内径が小さくなる先端が下向きの錐形孔であり、当該導流錐形孔１２０の先端は、嵌合構造１１０の凹孔１０３と連通している。液体状態のシリコーンが槽本体１１に注入された後、導流錐形孔１２０に誘導されて、嵌合構造１１０の凹孔１０３を充満しフック部１１１を覆うようになることで、硬化後の型離れシート２００は、導流錐形孔１２０を通り抜けて嵌合構造１１０に嵌入されることができる。

図１に示すように、本発明の立体印刷装置およびその造形水槽１０によれば、造形水槽１０の底板１００に嵌合構造１１０が設置されているため、底板１００と型離れシート２００との間の接合力が強化され、半製品の硬化切層３２を型離れシート２００から剥離させる際に、型離れシート２００が引っ張られることによって造形水槽１０から脱落することを避けることができ、型離れシート２００の使用寿命を延長させることができる。

嵌合構造１１０によって、造形水槽１０の底板１００（より詳細には、内底面１０１）と型離れシート２００との間の非平面と平面との間の接合が実現され、即ち、底板１００と型離れシート２００との間は、嵌合構造１１０を介した立体的な接合構造が形成され、単純な平坦面と平坦面との接合だけではなくなるため、底板１００と型離れシート２００との間の接合力が強化されている。

嵌合構造１１０として、内底面１０１から凹むまたは突出する構造とすることができる。嵌合構造１１０自体によって、内底面１０１が平坦でなくなるため、底板１００（より詳細には、内底面１０１）と型離れシート２００との間の非平面と平面との接合が実現される。なお、嵌合構造１１０は、各断面図に示した断面において、その断面の幅が、内底面１０１から凹む深さまたは突出する高さに対応するが、その値が限定されるものではない。底板１００と型離れシート２００との間の接合力を大きくするためには、内底面１０１から凹む深さまたは突出する高さの値が大きければ大きいほど断面幅が大きくなるが、それに限定されない。

図５には、嵌合構造１１０の１つの変形例を示している。図５に示すように、下側に向かって内径が大きくなる逆円錐形の凹孔１０３を設けることによって、凹孔１０３の開口端縁が内側へ突出してフック部１１１を構成している。実情に合わせて、当該構成を作製する方法を選ぶことができる。凹孔１０３として、様々な変形形態が考えられる。例えば、上述した実施の形態において、凹孔１０３を有底穴とすることが好ましいが、凹孔１０３は、底板１００を貫通する貫通孔とされてもよく、この場合、凹孔１０３の底部を塞ぐように、外底面１０２に外蓋板３００を重ねて設置する必要がある。

図６には、嵌合構造１１０のもう１つの変形例を示している。図６に示すように、嵌合構造１１０は、底板１００から突出する構造であってもよく、嵌合構造１１０は、内底面１０１から突出する突出部１３０を備えるようにしてもよい。突出部１３０に型離れシート２００が嵌入されることで、底板１００と型離れシート２００との間の接合力が強化される。ここでは、突出部１３０の側面から横側へ突出するフック部１１１が形成されて、型離れシート２００をさらに嵌入するようになっている。型離れシート２００は、シリコーンで作製されたものである。その作製方法としては、液体状態のシリコーンが底板１００の内底面１０１を覆うとともに突出部１３０を覆うように、液体状態のシリコーンを槽本体１１に注入し、そして、液体状態のシリコーンが硬化して成形されたものは、突出部１３０に嵌入された型離れシート２００である。

以上説明したのは本発明の好ましい実施の形態であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の精神から逸脱せずに行われた他の様々な同等な変更は、すべて本発明の範囲に属している。

１０ 造形水槽
１１ 槽本体
１２ 槽壁
２０ 造形台
３１ 液体状態の樹脂
３２ 硬化切層
１００ 底板
１０１ 内底面
１０２ 外底面
１０３ 凹孔
１１０ 嵌合構造
１１１ フック部
１２０ 導流錐形孔
１３０ 突出部
２００ 型離れシート
３００ 外蓋板

Claims (16)

1. 造形水槽であって、
   槽本体と型離れシートとを備え、
   前記槽本体は、底板と槽壁とを有し、前記底板の一主面である内底面に少なくとも１つの嵌合構造が形成され、前記槽壁は、前記内底面から延伸して前記底板の周縁を囲むようになっており、
   前記型離れシートは、前記内底面上に設置されて、前記嵌合構造に嵌合されていることを特徴とする造形水槽。
2. 請求項１に記載の造形水槽において、
   前記嵌合構造は、フック部を備え、当該フック部に前記型離れシートが嵌合されていることを特徴とする造形水槽。
3. 請求項２に記載の造形水槽において、
   前記嵌合構造は、前記内底面から突出するとともに前記型離れシートが嵌入される突出部を備え、前記フック部は、横方向へ突出するように前記突出部の側面に形成されていることを特徴とする造形水槽。
4. 請求項２に記載の造形水槽において、
   前記嵌合構造は、前記底板の前記内底面から凹む凹孔を備え、当該凹孔に前記型離れシートが嵌入されていることを特徴とする造形水槽。
5. 請求項４に記載の造形水槽において、
   前記凹孔は、逆円錐状に形成され、前記フック部は、前記凹孔の内側壁から突出するように形成されていることを特徴とする記載の造形水槽。
6. 請求項４に記載の造形水槽において、
   前記底板の他主面は、前記内底面と対向する外底面であり、前記凹孔は、前記底板を貫通しており、当該凹孔の底部を塞ぐように、前記外底面に外蓋板が重なって設置されていることを特徴とする造形水槽。
7. 請求項１に記載の造形水槽において、
   前記底板の内底面に、前記嵌合構造と連通する導流錐形孔が形成され、前記型離れシートは、前記導流錐形孔を通り抜けて前記嵌合構造に嵌入されていることを特徴する造形水槽。
8. 請求項１に記載の造形水槽において、
   前記嵌合構造によって、前記底板と前記型離れシートとの間の非平面と平面との接合が実現されていることを特徴とする造形水槽。
9. 立体印刷装置であって、
   槽本体と型離れシートと造形台とを備え、
   前記槽本体は、底板と槽壁とを有し、前記底板の一主面である内底面に少なくとも１つの嵌合構造が形成され、前記槽壁は、前記内底面から延伸して前記底板の周縁を囲むようになっており、
   前記型離れシートは、前記内底面上に設置されて前記嵌合構造に嵌合され、
   前記造形台は、前記内底面に対して昇降移動できるように、前記底板上に吊設されていることを特徴とする立体印刷装置。
10. 請求項９に記載の立体印刷装置において、
    前記嵌合構造は、フック部を備え、当該フック部に前記型離れシートが嵌合されていることを特徴とする立体印刷装置。
11. 請求項１０に記載の立体印刷装置において、
    前記嵌合構造は、前記内底面から突出するとともに前記型離れシートが嵌入される突出部を備え、前記フック部は、横方向へ突出するように前記突出部の側面に形成されていることを特徴とする立体印刷装置。
12. 請求項１０に記載の立体印刷装置において、
    前記嵌合構造は、前記底板の前記内底面から凹む凹孔を備え、当該凹孔に前記型離れシートが嵌入されていることを特徴とする立体印刷装置。
13. 請求項１２に記載の立体印刷装置において、
    前記凹孔は、逆円錐状に形成され、前記フック部は、前記凹孔の内側壁から突出するように形成されていることを特徴とする立体印刷装置。
14. 請求項１２に記載の立体印刷装置において、
    前記底板の他主面は、前記内底面と対向する外底面であり、前記凹孔は、前記底板を貫通しており、当該凹孔の底部を塞ぐように、前記外底面に外蓋板が重なって設置されていることを特徴とする立体印刷装置。
15. 請求項９に記載の立体印刷装置において、
    前記底板の内底面に、前記嵌合構造と連通する導流錐形孔が形成され、前記型離れシートは、前記導流錐形孔を通り抜けて前記嵌合構造に嵌入されていることを特徴とする立体印刷装置。
16. 請求項９に記載の立体印刷装置において、
    前記嵌合構造によって、前記底板と前記型離れシートとの間の非平面と平面との接合が実現されていることを特徴とする立体印刷装置。
    

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