JP6249256B2 - 光硬化装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂を光硬化させるための装置に関する。

特に、本発明による装置は、ステレオリソグラフィプロセスによって製造される物体の表面に塗布される光硬化樹脂にとって有用である。

美的外観を改善するために、ステレオリソグラフィプロセスによって作られた物体は、光硬化性樹脂の層によって被覆され、光硬化プロセス後、該層によって、物体の表面はより滑らかになり、かつより均質になることは、周知の事実である。

先行技術によると、この処理は、物体の表面を光硬化性樹脂の層で被覆してから物体を処理するため、例えば、紫外線放射を放つ１つまたは複数のランプによって出される光硬化放射域の存在下で、光硬化室内で被覆されることを伴う。

代替的には、物体の表面を被覆する光硬化性樹脂の層はまた、物体を製造するために使用されるステレオリソグラフィプロセスから自発的に生じるぬれで構成されてよい。

光硬化装置はまた、光硬化室と連通する吸入口を有する真空ポンプ、および、略垂直回転軸に従って回転して処理されるように物体を設定する電気モータを含む。

処理中、モータによって物体に与えられた回転によって、紫外線の作用に対して物体の表面のあらゆる部分が容易に均質に露出されることで、それら物体を被覆する樹脂の最適な光硬化が得られる。

さらに、光硬化室内に真空状態が同時にもたらされることによって、樹脂からガスが容易に抽出され、被覆はより密で均質になり、光硬化プロセスが改善される。

しかしながら、上述された先行技術の装置には、いくつかの制限事項および欠点が認められる。

認められる最初の欠点は、物体は、垂直回転軸に従って回転するため、回転すると、該物体を被覆する樹脂は重力によって処理室の底部上に滴り、かつ、物体の最下部分に向かって厚くなる傾向があることにある。

これは、例えば、特許文献１に記載されるタイプの装置において生じる。この場合、物体は、垂直軸を中心に回転するように設定される。

認められる別の欠点は、ガス抜きによって樹脂は浸透しやすくなり、それによって、処理が完了した後絹のような外観を有することにある。

この後者の認められる欠点から生じる制限事項は、先行技術に従って装置を使用することによって、光沢のある表面を得ることが不可能となり、この光沢のある表面は研磨剤によって機械的に研磨することによってしか実現できないことにある。

しかしながら、研磨剤によって機械的に研磨することには別の制限事項があり、これは、この機械的に研磨することが物体の内側部分に対して実行できず、該内側部分まで届かせるのが困難でありさらには不可能であるためである。

既知の特許文献２は、「観覧車」タイプ、ひいては、水平軸に従った回転の動きと同様の動きで回転するように設定される保持具上で支持される物体を硬化するための装置を記載している。しかしながら、真空状態での処理は行われない。

また、既知の特許文献３は連続硬化方法について記載している。

独国実用新案第２０２００７００４２６６号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００１３７１９号明細書 米国特許第５，１３５，６８６号明細書

本発明の目的は、上で列挙した欠点および制限事項全てを克服することである。

特に、本発明の最初の目的は、光硬化処理中、物体を被覆する光硬化される樹脂が光硬化室の底部上に滴りにくい光硬化装置を提供することである。

本発明の別の目的は、光硬化処理中、物体の表面全体にわたって樹脂が均一に分布されることを徹底することである。

また、必然ではないが、最後の目的は、本発明による装置によって物体が滑らかかつ光沢のある表面を得られることができるように徹底することである。

上で列挙した目的は、下記で述べられる主請求項に記載される特性を有する光硬化装置によって実現される。

本発明による装置、および、前記装置によって実現可能な光硬化方法の他の特性は、従属請求項において記載される。

本発明による装置によって、有利には、既知の光硬化装置によって実現可能なものより一様な厚さの表面被覆の物体を得ることができるようにする。

さらに一層有利には、いずれの研磨材による機械的研磨も必要なく、光沢のある表面を有する物体が得られる。

また、有利には、届かないため研磨剤を使用して研磨できない、物体の内側部分上でも光沢のある表面を有する物体を得ることができる。

上で列挙した目的および利点は、非限定的例として提供される、添付の図面を参照して説明される、本発明による装置の好ましい実施形態を説明することによってより良く示されることになる。

本発明による装置の不等角投影図である。 図１の装置の内部正面図である。 図１の装置の内部正面図である。 本発明による装置の別の実施形態の内部正面図である。

本発明による光硬化装置は、図１における不等角投影図において、および、図２および図３における内部図において示され、ここでは、全体的に１で示される。

図２では、装置は構造体１ａを含む。該構造体１ａの内部には、光硬化室２が画定され、開閉式ハッチ２ａを備え、光硬化される樹脂で被覆された１つまたは複数の物体Ａを収容するように構成されることを見ることができる。

光硬化室２内には、光硬化室２の天井２ｂに取り付けられるのが好ましいが必然ではなく、例えば、市販のタイプのＵＶ放射線を放つ１つまたは複数のランプを含む光硬化放射線の光源３がある。

従って、物体Ａが入れられる光硬化室２内に光硬化域がもたらされる。

本発明による装置１を画定する構造体１ａは形状が略平行６面体であるが、他の実施形態では任意の他の形状であってよい。

さらに、光硬化放射線の光源３は、市販のＵＶランプとは異なるタイプのものであってもよい。

構造体１ａは、光硬化室２と連通する吸引ダクト５を有する真空ポンプ４と、また、光硬化プロセス中物体Ａを移動させるための手段６とを収容する。

本発明によると、移動手段６は、光硬化される物体Ａを支持するための手段９に機械的に関連付けられる駆動シャフト８を有する電気モータ７を含む。電気モータ７および駆動シャフト８は、物体Ａを実質的水平回転軸Ｘに従って回動させるように構成される。

支持手段９は、光硬化される物体Ａのタイプによっては変更してよい。

好適例では、および、単に例として、図１〜図３では、物体Ａは樹脂リングから成り、かつ、電気モータ７の駆動シャフト８に連結されるプレート９ａと、プレート９ａに取り付けられ、それぞれが物体Ａを支持する複数の把持部材９ｂとを備える支持手段９によって支持されることを見ることができる。

明確には、支持手段の形状およびサイズは、種々のタイプの物体、とりわけ、種々の形状およびサイズの物体に適するように変更してよい。

動作可能には、本発明による装置を使用して、物体Ａの表面を被覆する樹脂を硬化することで、該表面を滑らかかつ均質にする。

この目的のために、物体Ａの表面は、噴霧もしくは浸漬によって、または、他の方法を使用して塗布される光硬化性樹脂で被覆される。

代替的には、前述されるように、物体の表面を被覆する光硬化性樹脂の層は、ステレオリソグラフィプロセスから自発的に生じるぬれから構成されてよく、該プロセスによって物体は製造されている。

それぞれの物体Ａは、光硬化室内に置かれ、該光硬化室において、支持手段９と、この特定のケースでは、それぞれの対応する把持部材９ｂと関連付けられる。

次いで、光硬化室２のハッチ２ａは閉鎖され、光硬化放射線の光源３がオンにされ、真空ポンプ４および電気モータ７が有効にされる。

水平軸Ｘを中心とした回転中に、それぞれの物体Ａのあらゆる部分は、光源３の光硬化作用に対して同じ時間露出され、これによって、物体Ａの表面のあらゆる部分上の樹脂の完全かつ均質な光硬化が徹底される。

さらに、電気モータ７の回動速度は、それぞれの物体Ａが半回転を完了させるのにかかる時間が被覆用樹脂が重力によって剥落するのにかかる時間より少なくなるような値に調節できるため、光硬化室２の底部２ｂ上に樹脂が滴ることがいずれも回避でき、よって、本発明の目的のうちの１つを実現できる。

最終的に、水平軸Ｘに従った物体Ａの回転は、樹脂が蓄積するような箇所がもたらされるのを防止するため、均一な厚さの光硬化被覆を得ることにある本発明の別の目的が実現される。

光硬化処理は真空状態で行われるため、密で均質である、物体上に被覆される表面を得るというさらなる目的も、該表面に含有されるガスが放出されるため実現される。

得られた表面は、その結果として滑らかで厚さが一様になるが、光硬化室２内の陰圧の結果として、光硬化プロセス中に樹脂から自発的に現れるガスによってもたらされる微小気泡の存在によって絹のような外観を有する。

この欠点を克服し、かつ、物体上に光沢のある表面被覆をもたらすために、光硬化プロセス中に物体Ａ上の樹脂被覆を連続的に固めることによって形成する微小気泡を排除することは不可欠である。

この目的のために、図２に示されるように、移動手段６は、物体Ａを振動させるための手段１０も含む。手段１０は、１つまたは複数の、市販の既知のタイプの圧電変換器１１から成る。圧電変換器１１は、電気モータ７の基部７ａに、または、図３に示されるように装置１の構造体１ａの基部１ｂに関連付けられる。

振動手段は、電気モータ７の基部７ａに、または、装置１の構造体１ａの基部１ｂに関連付けられる超音波発生器から成ることもできる。

全体的に数字１００で示される、本発明による装置の別の実施形態が図４に示される。ここでは、移動手段１０６が、ステップタイプの電気モータ１０７と、回転運動を画定するためにステップモータ１０７を動作させるように構成されるプログラム可能論理回路を備える電子制御手段１１２とを含むこの別の実施形態が先述した実施形態とは明らかに異なることを見ることができる。

この回転運動は、全てが同じ回転方向で行われる複数の回転を含むことができる、または、前記回転運動は、対向する回転方向で行われる複数の回転を含むことができる。

記載される実施形態全てにおいて、振動運動によって物体上の樹脂被覆が固められるが、これは、光硬化室２内の真空状態によって樹脂から自発的に現れるようなガスによって生成される微小気泡をはじけさせるからである。

結果的に、光硬化プロセスの終わりに、物体の表面は光沢のあるものになるため、本発明の別の目的が実現される。

物体Ａの振動の動きと軸Ｘに従った物体Ａの回転とを組み合わせることで、結果として、物体の表面全体にわたる一様な厚さ、および、滑らかかつ密であり、一様な光硬化された外観を有するのに加えて、先行技術による光硬化装置によって実現される結果と違って光沢もある表面被覆を実現できる。

よって、機械的研磨材の手段を使用したいずれの手動の研磨も用いる必要なく、光沢のある表面を有する物体を得ることができる。

光沢のある表面はまた、機械的研磨手段では届かせることができない物体Ａの内側部分においても、該物体のあらゆる部分上で得られる。

本発明による光硬化装置によって、次の動作：
−光硬化性樹脂の層によって処理される物体の表面を被覆することと；
−物体を光硬化室内に配置することと；
−光硬化室内に光硬化放射域をもたらすことと；
−光硬化室内に真空をもたらすことと；
−物体を光硬化室内で略水平回転軸に従って回転するように設定することと；
を含む光硬化方法を実行することが実質的に可能になる。

該方法は、物体を同時に振動させることも含むことができる。

従って、上の説明に基づいて、本発明による光硬化装置が、既定の目的および利点を実現可能にすることは明らかである。

添付の特許請求の範囲内に入る、光硬化装置および光硬化方法に対して行われるいずれの修正または変形も、本発明によって保護されると考えられるべきである。

Claims (12)

1. 光硬化される１つまたは複数の物体（Ａ）を収容できるように構成される光硬化室（２）と、
   前記光硬化室（２）内に配置される光硬化放射線の光源（３）と、
   前記光硬化室（２）と連通する少なくとも１つの吸引ダクト（５）を有する真空ポンプ（４）と、
   光硬化プロセス中に前記物体（Ａ）を移動させるのに適した移動手段（６；１０６）と、を備え、
   前記移動手段（６；１０６）は、光硬化される前記物体（Ａ）を支持するのに適した支持手段（９）に機械的に関連付けられる駆動シャフト（８）を有する少なくとも１つの電気モータ（７；１０７）を含み、前記電気モータ（７；１０７）および前記駆動シャフト（８）は、前記物体（Ａ）に対して水平回転軸（Ｘ）を画定するように構成されることを特徴とする、光硬化装置（１；１００）。
2. 前記移動手段（６；１０６）は前記物体（Ａ）を振動させるのに適した振動手段（１０；１１０）も備えることを特徴とする、請求項１に記載の光硬化装置（１；１００）。
3. 前記振動手段（１０）は前記電気モータ（７）の基部（７ａ）に関連付けられることを特徴とする、請求項２に記載の光硬化装置（１）。
4. 前記振動手段（１０）は前記装置（１）の構造体（１ａ）の基部（１ｂ）に関連付けられることを特徴とする、請求項２に記載の光硬化装置（１）。
5. 前記振動手段（１０）は１つまたは複数の圧電変換器（１１）であることを特徴とする、請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の光硬化装置（１）。
6. 前記振動手段は超音波発生器を備えることを特徴とする、請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の光硬化装置（１）。
7. 前記電気モータ（１０７）はステップモータであり、前記振動手段（１１０）は、前記ステップモータ（１０７）を動作させることができるように構成されるプログラム可能論理回路を備える電子制御手段（１１２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の光硬化装置（１００）。
8. 前記ステップモータによって、全てが同じ回転方向で行われる、複数の前記支持手段（９）の複数の回転が達成されることを特徴とする、請求項７に記載の光硬化装置（１００）。
9. 前記ステップモータによって、対向する回転方向で行われる、複数の前記支持手段（９）の複数の回転が達成されることを特徴とする、請求項７に記載の光硬化装置（１００）。
10. 前記光硬化放射線の光源（３）は、ＵＶ放射線の１つまたは複数のエミッタを備えることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の光硬化装置（１；１００）。
11. 光硬化装置の光硬化室内に配置される物体の表面を覆うように配設される光硬化性樹脂を光硬化するための方法であって、次の動作：
    −前記光硬化性樹脂の層によって前記物体の表面を覆うことと、
    −前記物体を前記光硬化室内に配置することと、
    −前記光硬化室に光硬化放射域をもたらすことと、
    −前記光硬化室内に真空をもたらすことと、
    −前記物体を前記光硬化室内で回転するように設定することと、を含み、
    前記物体の前記回転は、水平回転軸に従って行われることを特徴とする、方法。
12. 前記回転中に前記物体は振動するように設定されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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