JP7296020B1

JP7296020B1 - 洗浄液の再生処理システム、光造形３ｄプリンタシステムおよび洗浄液の再生処理方法

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Publication number: JP7296020B1
Application number: JP2023043913A
Authority: JP
Inventors: 匡俊横沢; 夏樹森田; 創一郎細矢; 健真小清水; 優輝二見; 克裕長井; 允大河村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-03-20
Filing date: 2023-03-20
Publication date: 2023-06-21
Anticipated expiration: 2043-03-20

Abstract

【課題】光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を簡易かつ安全、効率的に再生するシステムを提供すること。【解決手段】光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する収容部３０と前記収容部３０に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部４０と前記収容部３０に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部５０とを含む洗浄液の再生処理システムとする。【選択図】図１

Description

本発明は、光造形３Ｄプリンタなどに用いられる光硬化性樹脂が溶解した洗浄液の再生処理システム、光造形３Ｄプリンタシステムおよび洗浄液の再生処理方法に関するものである。

近年、企業の開発現場から一般家庭まで３Ｄプリンタが普及してきた。３Ｄプリンタの代表例として、液状の光硬化性樹脂が紫外線照射によって少しずつ硬化し、薄い層の積層によって造形物が作られる光造形３Ｄプリンタが挙げられる。

光造形３Ｄプリンタでは、造形物の造形過程において、余分な光硬化性樹脂は、水や薬品などの洗浄液によって洗い流される。ここで、洗浄液や光硬化性樹脂は、毒性や刺激性を有するため、それらの取扱いには注意が必要である。

また、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液は、数回、再利用されることが一般的であるが、洗浄力は次第に低下する。また、このような洗浄液は、造形物の品質低下を引き起こす。最終的に、使用済み洗浄液は、廃棄物として専門の取扱い業者に引き取られる。

ここで、廃液を回収し、再利用する従来技術として、溶剤を含む廃液を再生処理した再生溶剤により廃材を洗浄するようにしたことを特徴とする廃材のリサイクルシステムが挙げられる（特許文献１）。

また、１以上の凹版印刷機（１０）のワイピング液をリサイクルするための装置（０１）において：前記１以上の凹版印刷機（１０）から生じる廃液に含まれるインク成分の凝集を引き起こすための凝集タンク（１２）と；遠心分離によって、前記凝集タンク（１２）から生じる廃液を、沈殿物と遠心上清とに分離するための遠心分離ユニット（１３）と；次の濾過ステップのために、前記遠心分離ユニット（１３）から生じる前記遠心上清を前処理するための処理タンク（１４）と；前記処理タンク（１４）から生じる廃液を濾過するための濾過ユニット（１５）であって、当該濾過ユニット（１５）の出力において再生液を生成する濾過ユニット（１５）とを具えており、前記再生液は、前記１以上の凹版印刷機（１０）に使用される新たなワイピング液を生成するようにリサイクルされることを特徴する装置が挙げられる（特許文献２）。

しかしながら、これらの特許文献に記載の再生、リサイクル技術は、全体として多くの工程を要するものであり、一般家庭などの小規模な場所で適用できるレベルのものではない。また、これらの技術は、ろ過、蒸留が用いられるものであるが、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を対象としたものではない。また、光造形３Ｄプリンタでは、光硬化性樹脂の種類が代えられた場合に、それまでに使用された種類の光硬化性樹脂が残存することで、その色が造形物につく、造形物を劣化させてしまう、といった問題がある。

すなわち、本発明は、上記の問題を前提として、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液から光硬化性樹脂を分離し、簡易かつ安全、効率的に洗浄液を再生することを課題とするものである。

特開２００５－０９５８２１号公報特開２０１６－０３４６３７号公報

本発明が解決しようとする課題は、主に光造形３Ｄプリンタに使用され、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を簡易かつ安全、効率的に再生することである。

第１の発明は、洗浄液の再生処理システムであって、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する収容部と、前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、を有する洗浄液の再生処理システムである。また、第２の発明は、洗浄液の再生処理システムであって、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する第１の収容部と、前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、前記収容部からの気化ガスを放熱させることで液化させる液化部と、前記液化部における液化分を再生洗浄液として収容する第２の収容部と、を有する洗浄液の再生処理システムである。また、第３の発明は、光造形３Ｄプリンタシステムであって、光造形３Ｄプリンタと、前記光造形３Ｄプリンタにて発生した光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する第１の収容部と、前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、前記収容部からの気化ガスを放熱させることで液化させる液化部と、前記液化部における液化分を再生洗浄液として収容し、必要に応じて前記光造形３Ｄプリンタに前記再生洗浄液を供するための第２の収容部と、を有する光造形３Ｄプリンタシステムである。また、第４の発明は、洗浄液の再生処理方法であって、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を加熱する第１のステップと、前記洗浄液に紫外線を照射する第２のステップと、前記洗浄液中に生じた硬化樹脂を取り除き、再生洗浄液として回収する第３のステップと、を含む洗浄液の再生処理方法である。

本発明は、洗浄液への加熱と紫外線照射により、簡易で効率的に光硬化性樹脂を硬化、析出させることで洗浄液から分離し、洗浄液を再生する効果が期待できる。また、本発明は、光造形３Ｄプリンタにおいて使用された洗浄液を収容する第１の収容部から再生後の洗浄液を収容する第２の収容部までが閉じた系であるため、安全に洗浄液を再生する効果が期待できる。

３Ｄプリンタシステムの構成図である。第１の収容部、加熱部、紫外線照射部、液化部、第２の収容部を備えたシステムの一例（正面図）である。図２のシステム例の平面図である。洗浄液の温度と光硬化の度合いを評価するための装置図である。洗浄液の温度と光硬化の度合いに関する評価結果である。収容部に析出樹脂の誘導部が設けられた例である。収容部に析出樹脂の誘導部が設けられた別の例である。溶解樹脂の誘導、硬化のための形態の例である。図８の形態における析出樹脂の捕捉イメージである。

本発明の実施の形態を以下に説明する。以下、３Ｄプリンタとは、光造形タイプの３Ｄプリンタを意味し、３Ｄプリンタシステムとは、光造形タイプの３Ｄプリンタを含むシステムを意味する。

本発明に係る３Ｄプリンタシステム１の構成について説明する。図１は、本発明に係る３Ｄプリンタシステム１の構成図である。

まず、３Ｄプリンタ１０において、目的とする造形物が造形される。この造形過程において、余分な光硬化性樹脂が洗浄液によって取り除かれる。洗浄後、洗浄に用いられた洗浄液と造形物から取り除かれた余分な光硬化性樹脂の分だけ洗浄液（使用後の洗浄液）が発生する。この使用後の洗浄液は、光硬化性樹脂が溶解したものである。洗浄液としては、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が一般的であるが、洗浄液の種類は限定されるものではなく、メタノール、ジエチルエーテル、アセトン、ジクロロメタン、ベンゼン、シクロヘキサンなど種類を問わず、ＩＰＡ以外の他の物質が洗浄液として用いられても良い。

使用後の洗浄液は、タンク２０に貯められる。タンク２０は、洗浄液が再生処理されるまでの一時的な貯蔵部としての役割を担う。ただし、タンク２０は、３Ｄプリンタシステム１の独立的な構成要素である必要はなく、洗浄液の再生処理に係る収容部３０がタンク２０を兼ねるものでもよい。すなわち、タンク２０は、必要な場合に構成要素の一つとして３Ｄプリンタシステム１を構成するものでよい。また、洗浄液の移送は、ポンプによるもの、手動によるもの、高低差を利用したものなど、どのような手段によるものでもよい。

タンク２０に貯められた洗浄液は、収容部３０に収容され、加熱、紫外線照射によって再生処理される。収容部３０は、加熱部４０からの熱と紫外線照射部５０からの紫外線を受け入れ、洗浄液を所望の温度にするとともに、洗浄液に所望の波長、強度の紫外線を照射する。

収容部３０は、洗浄液を収容するだけでなく、再生処理するための主たる反応の場でもある。そのため、収容部３０は、加熱部４０、紫外線照射部５０は、一体的な構成、例えば、加熱部４０や紫外線照射部５０が収容部３０の一部として収容部３０を形成する構成、収容部３０の内部に加熱部４０や紫外線照射５０が配置された構成、収容部３０に加熱部４０や紫外線照射部５０が隣接して配置された構成などが挙げられる。ただし、加熱部４０や紫外線照射部５０は、必ずしも収容部３０と一体的な構成である必要はない。加熱や紫外線照射は、収容部３０から離れた位置からでも可能だからである。

本発明において、収容部３０は、後述の再生後の洗浄液を収容する収容部との区別のため、前者収容部を第１の収容部、後者収容部を第２の収容部として適宜表現される。

収容部３０に収容された洗浄液は、加熱と紫外線照射によって硬化した光硬化性樹脂を析出するとともに気化する。これにより、光硬化性樹脂が溶解した洗浄液は、光硬化後の樹脂と洗浄に使用される前の洗浄液に分離処理されていく。

析出した光硬化後の樹脂は、収容部３０の洗浄液面又は底に蓄積する（硬化後の樹脂の比重が洗浄液の比重より小さい場合は浮上、大きい場合は沈降する）。この蓄積した光硬化後の樹脂は、自動的に３Ｄプリンタシステム１の系外に取り出されることが理想であるが、手作業によって取り出されることが否定されるものでない。

収容部３０において気化した洗浄液は、液化部６０において、放熱処理され液化する。放熱処理としては、例えば、冷水との熱交換によるものが挙げられるが、限定されるものではない。液化した洗浄液は、収容部７０（第２の収容部）に回収される。

収容部７０は、光硬化後の樹脂が分離された洗浄液を再生洗浄液として貯蔵する。３Ｄプリンタ１０において洗浄液が必要になると、収容部７０において貯蔵された洗浄液が、再び、余分な光硬化性樹脂の洗浄に供される。洗浄液の供給方法は、限定されるものではなく、自動、手動いずれであってもよい。

次に、本発明に係る３Ｄプリンタシステム１の各構成について、効果検証試験とともに説明する。洗浄液や冷媒を移送するためのポンプやその他電源などの一般的な技術要素については省略する。

本検証試験では、３Ｄプリンタ１０としてはＡＮＹＣＵＢＩＣ社製のＰＨＯＴＯＮＮＯＮＯが、３Ｄプリンタ１０の造形物の造形のための光硬化性樹脂にはＡＮＹＣＵＢＩＣ社製のＡＢＳ－ＬＩＫＥＲＥＳＩＮ＋が用いられた。また、光硬化性樹脂を光硬化させる紫外線の波長域は、主に３６５～４０５ｎｍである。また、洗浄液には大伸化学株式会社製のＩＰＡが用いられた。

光硬化性樹脂は、一般的にアクリル樹脂やエポキシ樹脂が用いられる。ただし、本発明における光硬化性樹脂は、所定の波長を有する光によって硬化するものであればよく、どのような種類の樹脂が用いられてもよい。光硬化のための紫外線の波長領域についても限定されるものではなく、複数の波長からなるものでもよい。

本検証試験では、３Ｄプリンタ１０から約０．８Ｌの使用済み洗浄液が発生した。この洗浄液は回収され、洗浄液の再生処理に供された。図２は、第１の収容部３０、加熱部４０、紫外線照射部５０、液化部６０、第２の収容部７０を有するシステムの正面図、図３は、その平面図である。

第１の収容部３０は、ガラス壁面からなり、約２．０Ｌの洗浄液を収容できる。加熱部４０は、第１の収容部３０の上部から延びる円柱に巻き付けられた金属導体と当該金属導体を第１の収容部３０の周囲に設けられた誘導加熱用コイル（ＩＨコイル）からなり、誘導加熱により金属導体が発熱し、第１の収容部３０に収容された洗浄液を加熱するものである。

紫外線照射部５０は、３７５ｎｍ付近を波長域とする紫外線発生装置である。図２においては、第１の収容部３０の底部から紫外線を照射するように紫外線照射部５０が配置されているが、任意の位置から第１の収容部３０の内部に紫外線を照射可能である。

液化部６０は、内部に設置された冷却管（水などの冷媒によるもの）を有する。収容部３０の上部にはガス化したＩＰＡが液化部６０へと導かれるように配管が接続されている。液化部６０からのＩＰＡは、冷却管に接触し、放熱、液化する。

第２の収容部７０は、液化部６０において液化したＩＰＡを収容する。収容されたＩＰＡは、再生処理後の洗浄液として、再び３Ｄプリンタ１０の光硬化性樹脂の洗浄に用いられる。図２においては、液化部６０の底部に第２の収容部が配置されているが、任意の位置関係で配置可能である。

図２において、使用後の洗浄液を収容する第１の収容部３０から再生された洗浄液を収容する第２の収容部７０までが閉じた系である。また、加熱部４０、紫外線照射部５０、液化部６０は、同時稼働だけでなく、それぞれが独立して稼働可能である。

以下、第１の収容部３０、加熱部４０、紫外線照射部５０における洗浄液（光硬化性樹脂５０ｍＬ、ＩＰＡ２００ｍＬの混合液）の再生処理試験の結果について説明する。紫外線の波長は３７５ｎｍ付近、加熱による洗浄液の温度範囲は２５～８３℃である。

光硬化性樹脂が溶け込んだ洗浄液について、紫外線照射のみの場合、加熱と紫外線照射を併用した場合の光硬化性樹脂の析出結果（目視確認の結果）は以下の通りである。
＜析出速度＞
加熱と紫外線照射を併用した場合＞紫外線照射のみの場合
＜最終的な析出量＞
加熱と紫外線照射を併用した場合＞紫外線照射のみの場合
＜析出物＞
いずれもゼリー状の析出物（自然乾燥により脆い固形物に変化）
＜特記事項＞
いずれにおいても、光硬化性樹脂の析出は、紫外線照射部５０に近い位置からが始まった。また、一旦析出した光硬化性樹脂は、洗浄液面に浮かび、再び溶解することはなかった。また、冷却、回収された洗浄液（IPA）は、光硬化性樹脂の洗浄に問題なく使用可能であることが確認された。また、洗浄液の温度が高いほど、一定時間において、紫外線によって硬化する樹脂量が多くなること（硬化の効率が上がること）が確認された。また、加熱併用の場合は、ＩＰＡが強制的に蒸発するため、樹脂をゼリー状物質として容易に回収可能であった。なお、析出物の自然乾燥後、析出物は体積が膨らんでスポンジ状の脆い固体となり、回収作業が煩雑になった。

光硬化性樹脂が溶け込んだ洗浄液に、他の溶媒（塩酸、水酸化ナトリウム水溶液）が同量程度混合された場合の紫外線照射による析出結果（目視確認の結果）は以下の通りである。
＜塩酸混合液＞
白濁状態の混合液は、次第に白みが増し、最終的にゼリー状に変化
＜水酸化ナトリウム水溶液混合液＞
混合液は分離（上層の洗浄液と下層の水酸化ナトリウム水溶液に分離）し、上層にのみ光硬化性樹脂が析出

実施例１の結果を踏まえ、考えられる本発明の形態を、考察、追加検証とともに実施例２として述べる。

実施例１では、第１の収容部３０に収容された洗浄液が加熱された所定温度の範囲内において、紫外線照射されることで、光硬化性樹脂が効率的に硬化、析出し、再溶解することなく、洗浄液から容易に分離可能であることが確認された。

加熱による洗浄液の温度の違いが光硬化性樹脂の硬化に及ぼす影響については、以下の追加検証が行われた。図４は、追加検証において、洗浄液の温度と光硬化の度合いを評価するための装置の構成である。シャーレ上で、レジン（ＡＮＹＣＵＢＩＣＳＴＡＮＤＡＲＤＲＥＳＩＮ＋Ｃｌｅａｒ）１０ｍＬと所定温度のＩＰＡ４０ｍＬが混合され、シャーレ上部から紫外線が照射され、シャーレを通過した紫外線がシャーレ下部の照度センサーによって照度測定された。

図５は、洗浄液の温度と光硬化の度合いに関する評価結果である。横軸が時間（秒）、縦軸が照度に基づく数値（大きいほど照度が低いことを表わす数値）である。用いられたレジンは、硬化前は透明、硬化後は白濁化するものである。すなわち、図５の縦軸は、数値が大きいほど、硬化が進んだことを表わす。図５において約２秒後からのグラフの線の立ち上がりは、紫外線照射によって樹脂の硬化が進行していることを表わす。この結果によると、洗浄水の温度が２６℃から６０℃の範囲において、高温であるほど、光硬化が進行することが示唆される。

このように光硬化処理において加熱処理が併用されるメリットとして、樹脂硬化の効率性が高まること、樹脂の光硬化と洗浄液（ＩＰＡ）のガス化を同時に行うことができること、洗浄液と析出樹脂の分離が容易になることが挙げられる。これにより、再生された洗浄液の品質向上と再生処理時間の短縮を実現できることが示唆される。

また、加熱によって第１の収容部３０に収容された洗浄液が対流する。これにより洗浄液が攪拌され、洗浄液に溶け込んだ光硬化性樹脂の多くが紫外線を受光する機会が増え、光硬化が促進されることが示唆される。

また、洗浄液に熱硬化性を有する成分も含まれる場合、収容部３０内が各種溶解成分の硬化に有利な雰囲気となり、洗浄液に溶け込んだ樹脂の硬化、析出効果が高まる可能性が示唆される。

また、実施例１では、光硬化性樹脂が紫外線照射部５０により近い位置から硬化することが確認された。この場合、紫外線照射部５０の位置を基準とすると、硬化した樹脂の後方は紫外線が届かない。すなわち、その領域においては、光硬化性樹脂の硬化、析出が進行しないことが示唆される。

そのような問題を解決するための具体策として、第１の収容部３０に収容された洗浄液が攪拌されるなど析出した樹脂を一定箇所にとどめない方法が挙げられる。これにより、紫外線が継続して当たらない箇所が生じる問題が解消され、紫外線照射による光硬化性樹脂の硬化、析出が効率的に進行することが示唆される。

洗浄液は、攪拌棒や攪拌子などによって攪拌されるものでもよいし、第１の収容部３０そのものに振動が加えられるものでもよい。また、ポンプなどによって洗浄液に一定の流れを生じさせるものでもよい。また、析出した樹脂をメッシュ状フィルタなどによって所定のタイミングで捕捉する機構によるものでもよい。

また、実施例１では、析出した樹脂が洗浄液面に浮上することが確認された。この場合、析出した樹脂が放置されると、洗浄液面が樹脂によって覆われることになる。これにより、ＩＰＡの移動経路がふさがれることが示唆される。

そのような問題を解決するための具体策として、ＩＰＡの移動経路の阻害物を所定箇所に誘導する誘導路３１を備えた収容部３０が挙げられる。図６は、そのイメージの一例である。図６は、紫外線照射によって硬化、析出した樹脂が洗浄液を浮上する過程で、収容部３０に設けられ傾斜部たる誘導部３１によって液面の一端に集中的に誘導されることを示す。

誘導部３１としては、例えば、所定の大きさの樹脂を通過させないフィルタなどによって形成されるものでよい。図６は、収容部３０内には樹脂の傾斜路が、洗浄液面には傾斜路の延長上に樹脂の隔離壁が設置され、洗浄液面上の所定箇所に樹脂を集積させる形態を示している。ただし、誘導部３１は、このような形態に限定される必要はない。

例えば、誘導部３１は、所定の目の細かさを有するメッシュ状フィルタが洗浄液面下の所定の深さの位置に水平または所定の傾斜面を有するよう設置され、洗浄液中において樹脂を捕捉するものでもよい。また、その他に、洗浄液中や洗浄液面上の析出物を所定箇所に誘導する形態であればどのようなものでもよい。また、誘導部３１は、浮遊物を所定の流れとともに所定箇所に誘導するために洗浄液面上に設けられた案内板でもよい。

また、図６の形態においては、紫外線照射部５０が収容部３０の側面に設置され、紫外線が誘導部３１よりも下部に照射される配置関係が望ましい。これにより、誘導部３１よりも上部で光硬化性樹脂が硬化、析出することを防ぎ、ＩＰＡの移動経路を確保できるからである。

洗浄液中のＩＰＡのガス化は、紫外線による光硬化性樹脂の硬化、析出が完了するよりも遅いため、洗浄液の液面の位置が下がる前に紫外線照射は完了するのが一般的である。そのため、誘導部３１は収容部３０の所定の位置に固定され、収容部３０と一体的な形態でよい。ただし、誘導部３１が洗浄液面の低下に応じて任意に位置移動する形態でもよい。

図７は、析出物が洗浄液に沈降する場合の形態例である。硬化、析出した樹脂が洗浄液よりも比重が大きい場合は、図７が示すように底部の傾斜部たる誘導部３１によって最下部（一端）に集積する。これにより、紫外線照射部５０が収容部３０の底部に設置された場合であっても、析出した樹脂などによって紫外線照射が阻害されることを防ぐことできる。

析出した樹脂の除去機構、除去方法に関しては限定されない。すなわち、図６や図７において、樹脂集積箇所付近に収容部３０の外部へと樹脂を排出する機構が設けられてもよいし、手作業で取り除かれるものでもよい。手作業による場合、収容部３０が閉じた状態で外部から内部を操作でき、集積した樹脂を洗浄液から分離できる機構が望ましい。

また、第１の収容部３０と加熱部４０によっても誘導部３１が形成され得る。図８は、洗浄液に溶解した光硬化性樹脂を所定箇所で硬化するための形態例である。当該例における加熱部４０は、複数のリングが上下方向に重なるように連結され全体として円筒状の第１の加熱部と、収容部３０の周囲に設置された第２の加熱部とからなる（図８において、第１の加熱部の収容部３０内への固定手段などは省略）。

第１の加熱部は、洗浄液中から洗浄液を加熱するとともに、その内部において光硬化性樹脂を硬化、析出させ、捕捉する。第１の加熱部の上部はメッシュ状フィルタが備えられ、硬化、浮上した樹脂の浮上を阻むことで内部にとどめる。すなわち、第１の加熱部の内部は、析出した樹脂のトラップとして機能するものである。

紫外線照射部５０は、第１の収容部３０の底部に設置されている。紫外線照射部５０によって第１の加熱部の内部に紫外線が照射され、第１の加熱部の内部の光硬化性樹脂が硬化、析出することになる。

第２の加熱部は、第１の収容部３０の周囲に設置され、第１の収容部３０の内壁面から洗浄液を加熱する。第２の加熱部は第１の収容部３０の内壁を構成する一体的なものであってもよい。

図９は、図８に示される形態において、硬化、析出した樹脂が捕捉されるイメージである。まず、第１の加熱部と第２の加熱部が洗浄液を加熱する。第１の加熱部と第２の加熱部の形態、配置関係から、第１の加熱部と第２の加熱部の間の洗浄液の温度の方が、第１の加熱部内部の洗浄液の温度よりも早く上昇する。

第１の加熱部と第２の加熱部の間の洗浄液は、第１の加熱部内部の洗浄液よりも先に温度上昇するため、上向きの流れが生じる。そして、第１の加熱部内部の洗浄液は、下向きの流れが生じる。これにより、第１の加熱部の内部には、上部から洗浄液が流入し、下部から流出することになる。このように、収容部の内部の所定の形態と洗浄液中に形成された温度勾配によって、洗浄液中に所定の流れが生じる。

上記のような洗浄液の流れが生じたら、紫外線照射部５０から第１の加熱部の内部に向けて紫外線が照射される。これにより、第１の加熱部の内部において光硬化性樹脂が硬化、析出する。析出した樹脂は、比重が小さい場合、第１の加熱部の内部を浮上し、上部のメッシュ状フィルタによって留められる。

このように、加熱部４０の形態によって、洗浄液中に所定の流れを発生させ、光硬化性樹脂を予定する箇所で硬化、析出させ、捕捉できることが検証、確認された。洗浄液の流れは、スクリューなどによっても発生可能であるが、光硬化性樹脂が装置などにまとわり付くという問題があるため、動力を用いずに洗浄液中に流れを発生させる方法が望ましい。ただし、スクリューなどの動力が用いられ、洗浄液中に流れを発生させることが否定されるものではない。

また、実施例１では、洗浄液と水酸化ナトリウム水溶液が上層の洗浄液層、下層の水酸化ナトリウム水溶液層に分離し、紫外線照射によって上層のみから光硬化性樹脂が硬化、析出することが確認された。

これにより、洗浄液に水酸化ナトリウム水溶液が混合された際、混合前から洗浄液中に含まれていた光硬化性樹脂は、水酸化ナトリウム水溶液には含まれなかったことが示唆される。一方、混合前から洗浄液に含まれていた他の成分であって、水酸化ナトリウム水溶液中に移った成分、例えば、アルカリ性溶液に溶解する不純物も存在し得る。

すなわち、水酸化ナトリウム水溶液のように、洗浄液と分離する性質を有する溶液には、洗浄液との混合によって洗浄液中の所定の不純物を移行させ、分離できることが示唆される。例えば、アルカリ性の水溶液に移る性質を有する不純物が洗浄液に含まれていた場合、洗浄液に水酸化ナトリウム水溶液が混合されることで、当該不純物は洗浄液から分離される。

このような処理によって、ＩＰＡなど洗浄液の純度を高めることができ、また、これに伴って、紫外線照射による硬化、析出や溶媒成分のガス化を促進し得ることが示唆される。上記の水酸化ナトリム水溶液は、例えば、収容部３０の底部に設けられた溶液排出口から排出されることで洗浄液と分離され、再利用されるなどの運用が考えられる（図省略）。

また、実施例１では、収容部３０の内部に加熱部４０が、底部に紫外線照射部５０が配置され、加熱と紫外線照射により光硬化性樹脂が硬化、析出することが確認された。これに対し、収容部３０の内部に紫外線照射部５０が、周囲に加熱部４０が配置される構成も考えられる。

例えば、収容部３０の側壁や底部などが加熱部４０であり、また、収容部３０の内部を紫外線がより均等に照射される位置関係で紫外線照射部５０が配置された構成が挙げられる。収容部３０の形状は円柱状、多角柱状、半球状などが考えられるが、加熱の効率や紫外線の効率的な照射、析出物の回収を実現できるものであればどのような形状であってもよい。

また、本発明は、３Ｄプリンタ使用者の安全性から、第１の収容部３０、加熱部４０、紫外線照射部５０、冷却部６０、第２の収容部７０までが閉じた系内で再生処理される構成である。この構成をさらに発展させた形態として、３Ｄプリンタ１０が、（必要に応じて３Ｄプリンタ１０から洗浄後の洗浄液を貯蔵するタンク２０を経由し）第１の収容部３０に接続され、第２の収容部７０から３Ｄプリンタ１０へと洗浄液が供給される系が挙げられる。

ただし、本発明に係るシステムの閉系は、系内の成分の系外放出によって人体などに悪影響がでない程度の構成を組み得るものであればよく、必ずしも、常時、完全に系の内外が遮断されていることを意図するものではない。従って、本発明におけるシステム系は、それぞれの構成要素が必ずしも接続されている必要はなく、必要に応じて、それぞれの構成要素が組まれるものでよいし、時間や場所の隔たりがあってもよい。

実施例１および実施例２に基づき、上記第１の発明から第４の発明以外の発明の構成として、次のような例が考えられる。

光造形３Ｄプリンタなどからの洗浄液の再生処理システムとして、第１の収容部と、加熱部と、紫外線照射部とを有し、第１の収容部が洗浄液を攪拌する攪拌手段を有する構成が考えられる。

また、光造形３Ｄプリンタなどからの洗浄液の再生処理システムとして、第１の収容部と、加熱部と、紫外線照射部とを有し、第１の収容部が硬化した樹脂その他の不純物を所定箇所に誘導する誘導部を有する構成が考えられる。さらに、当該構成において、第１の収容部が洗浄液を攪拌する手段を有する構成が考えられる。

また、実施例２の検証試験から、光造形３Ｄプリンタなどからの洗浄液の再生処理システムとして、収容部と、加熱部と、紫外線照射部とを有し、当該加熱部が洗浄液中の温度勾配を形成し、当該洗浄液中に所定の流れを発生させる第１の加熱部と第２の加熱部からなる構成が考えられる。さらに当該構成において、洗浄液の所定の流れの所定の箇所に紫外線が照射される構成が考えられる。また、洗浄液の所定の流れは、加熱部によるものではなく、振動、スクリューなどの他の動力源によって生み出される構成が考えられる。

本発明は光造形３Ｄプリンタの洗浄液の再生処理システムとして利用可能である。また光硬化性樹脂が溶解した洗浄液の再生システム、再生手段としても利用可能である。

１３Ｄプリンタシステム
１０３Ｄプリンタ
３０収容部（第１の収容部）
４０加熱部
５０紫外線照射部
６０液化部
７０収容部（第２の収容部）

Claims

洗浄液の再生処理システムであって、
光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する収容部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、
を有し、
前記収容部が前記紫外線の照射によって硬化、析出した樹脂を捕捉する捕捉手段を有する洗浄液の再生処理システム。
洗浄液の再生処理システムであって、
光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する第１の収容部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記収容部からの気化ガスを放熱させることで液化させる液化部と、
前記液化部における液化分を再生洗浄液として収容する第２の収容部と、
を有し、
前記第１の収容部が前記紫外線の照射によって硬化、析出した樹脂を捕捉する捕捉手段を有する洗浄液の再生処理システム。
光造形３Ｄプリンタシステムであって、
光造形３Ｄプリンタと、
前記光造形３Ｄプリンタにて発生した光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を収容する第１の収容部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液を加熱する加熱部と、
前記収容部に収容された前記洗浄液に紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記収容部からの気化ガスを放熱させることで液化させる液化部と、
前記液化部における液化分を再生洗浄液として収容し、必要に応じて前記光造形３Ｄプリンタに前記再生洗浄液を供するための第２の収容部と、
を有する光造形３Ｄプリンタシステム。
洗浄液の再生処理方法であって、
光硬化性樹脂が溶解した洗浄液を加熱する第１のステップと、
前記洗浄液に紫外線を照射する第２のステップと、
前記洗浄液中に生じた硬化樹脂を取り除き、再生洗浄液として回収する第３のステップと、
を含む洗浄液の再生処理方法。