JPH01228827A

JPH01228827A - 光学的造形法

Info

Publication number: JPH01228827A
Application number: JP63055397A
Authority: JP
Inventors: Yoji Marutani; 洋二丸谷; Takashi Nakai; 孝中井; Seiji Hayano; 誠治早野
Original assignee: Mitsubishi Corp; Osaka Prefecture
Current assignee: Mitsubishi Corp; Osaka Prefecture
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1989-09-12
Also published as: JPH0562579B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光及び光硬化性流動物質を用いて所望形状の
固体を形成する光学的造形法に関する。

従来の技術及びその問題点従来、鋳型製作時に必要とされる製品形状に対応する模
型、或いは切削加工の倣い制御用又は形彫放電加工電極
用の模型の製作は、手加工により、或いはＮＣフライス
盤等を用いたＮＣ切削加工により行なわれていた。しか
しながら、手加工による場合は多くの手間と熟練とを要
するという問題が存し、ＮＣ切削加工による場合は、刃
物の刃先形状変更のための交換や摩耗等を考慮した複雑
な工作プログラムを作る必要があると共に、加工面に生
じた段を除くために更に仕上げ加工を必要とする場合が
あるという問題が存していた。

このような問題を解決するものとして、本発明者は、第
４図（ａ）に示す光学的造形法を提案している（特開昭
６０−２４７５１５号、特開昭６２−１０１４０８号）
。該方法の１実施態様は、光硬化性流動物質（Ａ）を容
器（５１）内に収容し、支持棒（３）に支持されたベー
スプレート（２）を、上方からの光照射により流動物質
（Ａ）上面からベースプレート（２）上面に及ぶ連続し
た硬化部分が得られる深さとなるように流動物質（Ａ）
中に沈め、該流動物質（Ａ）の上方から凸レンズ等の光
収束器（４）を介して選択的に光照射を行い、該流動物
質（Ａ）上面からベースプレー４（２）１面に及ぶ硬化
部分を形成し、更に該硬化部分上において前記深さに相
当する深さをなすよう、ベースプレート（２）を流動物
質（Ａ）中に沈降させ、該流動物資（Ａ）の上方から選
択的光照射を行って前記硬化部分から連続して上方へ延
びた硬化部分を形成し、これらベースプレー１−（２）
の沈降及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の固体
を形成するものである。第４図（ａ）に示す硬化部分（
Ｂ）は、前記所望形状の固体を形成する途上での段階的
硬化が繰り返されているものである。

このような方法においては、第４図（ｂ）に示すように
、ベースプレート（２）を所定深さに沈降させる場合、
流動物質（Ａ）への支持棒（３）の浸漬体積が増加し、
該流動物質（Ａ）上面の位置が高くなる。これにより、
流動物質（Ａ）上面から硬化部分（Ｂ）上面までの深さ
は、容器（５１）を基準としたベースプレート（２）の
降下量より大きくなる。従って、適切なベースプレート
（２）の沈降距離を得るには、支持棒（３）の流動物質
（Ａ）への浸漬体積増をも考慮に入れた距離とすること
が必要となり、支持棒（３）の径の変更等の際に、その
考慮が面倒となる。また、徐々に流動物質（Ａ）上面の
位置が高くなるため、凸レンズ等の光収束器（４）と流
動物質（Ａ）上面との距離が所定の収束距離となるよう
、該光収束器（４）または容器（５１）の少な（ともい
ずれか一方を、センサ、駆動装置等を用いて移動制御し
なければならず、作業に手間を要し、しかも装置が大が
かりになるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決し、上述の如き煩雑な手間
を要せず簡便に所望形状の固体を形成できる光学的造形
法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明の前記目的は、光により硬化する光硬化性流動物
質を容器内に収容し、上下方向に延びる支持棒の下端部
に支持されたベースプレートを該流動物質中に浸漬し、
前記ベースプレートを、上方からの光照射により該流動
物質上面からベースプレート上面に及ぶ連続した硬化部
分が得られる深さとなるように位置決めし、該流動物質
の上方から光を点状に収束させつつ選択的に照射して該
流動物質」二面からベースプレート上面に及ぶ硬化部分
を形成し、更に該硬化部分上において前記深さに相当す
る深さをなすように前記ベースプレートを沈降させ、前
記光硬化性流動物質の上方から選択的に光照射を行なっ
て前記硬化部分から連続して延びた硬化部分を形成し、
これらベースプレートの沈降及び硬化部分の形成を繰り
返して所望形状の固体を形成する光学的造形法であって
、該ベースプレート沈降のために降下される前記支持棒
の浸漬体積増によって前記光硬化性流動物質を前記容器
から溢れ出させ、該流動物質上面の高さを一定に保持し
つつ前記固体形成を行うことを特徴とする光学的造形法
により達成される。

前記光硬化性流動物質としては、光照射により硬化する
種々の物質を用いることができ、例えば変性ポリウレタ
ンメタクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレ
タンアクリレート、エポキシアクリレート、感光性ポリ
イミド、アミノアルキドを挙げることができる。

該光硬化性流動物質に、予め顔料、セラミックス粉、金
属粉等の改質用材料を混入したものを使用してもよい。

前記光としては、使用する光硬化性物質に応じ、可視光
、紫外光等種々の光を用いることができる。

照光は通常の光としてもよいが、レーザ光とすることに
より、エネルギーレベルを高めて造形時間を短縮し、良
好な集光性を利用して造形精度を向−１ニさせ得るとい
う利点を得ることができる。

実施例以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しつつ説明
する。

第１図は、本発明方法を実施するための装置の１例を示
す。該装置は、光硬化性流動物質（Ａ）を収容する容器
（１）と、上下方向に延びる支持棒（３）の下端部に支
持されたベースプレート（２）と、容器（１）上方の光
源から発せられた光を容器（１）中の流動物質（Ａ）上
面近傍で点状に収束させる光収束器（４）とを備え、流
動物質（Ａ）に対し光照射位置を相対的に移動させるよ
うになっている。容器（１）は、その側壁（１１）に、
該容器（１）から流動物質（Ａ）を溢れ出させ、該流動
物質（Ａ）上面の高さを一定に保つための流出口（５）
が設けられている。流出口（５）の高さは、得ようとす
る造形固体（６）及びベースプレート（２）の高さを合
わせたものより高くされる。

光源及び光収束器（４）は、容器（１）外に固定されて
おり、容器（１）に対し、主に水平方向に移動する。こ
の光学的造形装置における光収束器（４）は、凸レンズ
であるが、例えば光を反射し収束せしめる凹面鏡であっ
てもよい。

また、ベースプレート（２）を支持する支持棒（３）も
容器（１）外に固定され、該容器（１）に対し垂直方向
に移動する。

上記光源及び光収束器（４）の移動制御、又は支持棒（
３）の移動制御は、ＮＣ等の自動制御や人手による制御
等、適宜に行うことができる。

本装置を用いて所望形状の固体（６）の造形を行うには
、まず容器（１）に光硬化性流動物質（Ａ）を、流出口
（５）から溢れ出る程度に入れる（第２図（ａ）参照）
。つぎに、支持棒（３）を降下させてベースプレート（
２）を流動物質（Ａ）中に浸漬し、第２図（ｂ）に示す
ように、上方からの光照射により流動物質（Ａ）上面か
らベースプレート（２）上面に及ぶ連続した硬化部分が
得られる深さとなるように該ベースプレート（２）を位
置決めする。この場合、ベースプレート（２）及び支持
棒（３）の浸漬体積分の流動物質（Ａ）が流出口（５）
から溢れ出るため、流動物質（Ａ）上面は上記所定の高
さに保持される。

その後、第２図（Ｃ）に示すように、流動物質（Ａ）の
硬化に必要なエネルギーレベルの光を光源から発し、光
収束器（４）でもって照光を、点状に収束させつつベー
スプレート（２）上の流動物質（Ａ）に集中照射する。

この状態で光の集中箇所を容器（１）に対し移動させ、
得ようとする造形固体の形状に対応して選択的に光照射
を行う。

これにより、硬化部分（６０）が得られる。なお、上述
した連続硬化部分を得ることのできる深さを超える深さ
になると、硬化部分がベースプレート（２）上面に固着
せず、流動物質（Ａ）中で浮遊又は沈降して所望形状の
造形固体を得られなくなる。硬化部分（６０）が得られ
たのち、第２図（ｄ）に示すように、容器（１）向流動
物質（Ａ）上面から硬化部分（６０）上面までの深さが
、これら両面間に及ぶ連続した硬化部分が光照射により
得られる深さ、即ち硬化部分（６０）を形成したと同じ
深さとなるように、支持棒（３）を下降させ、ベースプ
レー１−（２）を沈降させる。該支持棒（３）下降によ
り、流動物質（Ａ）に浸漬する支持棒（３）の体積は増
加するが、これに伴い該流動物質（Ａ）が、流出口（５
）から溢れ出て流動物質（Ａ）上面が、第２図（ｂ）に
示したと同様に、一定高さに保持される。よって、第２
図（ｅ）に示すように、流動物質（Ａ）上方から、前述
と同様の光収束器（４）を介する集中光照射を選択的に
行うことにより、硬化部分（６０）上に新たにこれに連
続する硬化部分（６１）を得ることができる。更に、こ
れら支持棒（３）の上記深さに相当する下降に伴うベー
スプレート（２）の沈降及び光照射による硬化部分の形
成を繰り返すことにより、所望形状の造形固体（６０）
を形成することができる。

光源及び光収束器（４）を、これら一体的に複数用いて
もよく、また、容器（１）を固定光照射に対し水平多動
させる位置制御であってもよい。

上記のように、本発明光学的造形法においては、容器内
の光硬化性流動物質上面が、支持棒の浸漬体積増にかか
わりなく該流動物質に対する光照射時には、常に一定高
さにある。これにより、光収束器から流動物質上面まで
の距離が適切な収束距離に保たれ、該光収束器又は容器
の垂直移動制御を要せず、そのためのセンサ、駆動装置
等を省くことができ、装置が簡易なものとなる。また、
支持棒の下降距離も、流動物質上面上昇を考慮した計算
等を要することなく、上記適切法さに相当する距離に設
定するだけでよい。

なお、上記光学的造形装置は、これに使用された容器（
１）に替え、第３図に示す容器（２０）を用いることも
できる。該容器（２０）は、上述した光硬化性流動物質
（Ａ）上面の所定高さ、即ち、得ようとする造形固体（
６）及びこれを保持するベースプレート（２）が該流動
物質（Ａ）中に没しうる高さと同じ高さの容器本体（２
１）と、該容器本体（２１）の開口周縁を周回するよう
にして上方・＼延びる外容器（２２）とを備えている。

この容器（２０）は、容器本体（２１）から溢れ出た流
動物質（Ａ）を外容器（２２）で受け、該外容器（２２
）に設けられた流出口（２３）から、該外容器（２２）
に受けられた流動物質（Ａ）を排出するものである。従
って、該容器（２０）も、Ｌ記の容器（１）と同様、支
持棒（３）の浸漬体積増にかかわりなく、流動物質（Ａ
）上面が一定高さに保持され、上述と同様の効果を得る
ことができる。

発明の効果以上から明らかなように、本発明方法によれば、硬化部
分を保持するベースプレートと共に降下される支持棒の
光硬化性流動物質内への浸漬体積増によって、容器内の
該流動物質を溢れ出させ、該容器内の流動物質上面の高
さを保持しつつ固体形成を行うので、光収束器と流動物
質上面との距離調節のための煩雑な手間を要せず、また
、支持棒の下降に流動物質の上面上昇を考慮することな
（、簡便に所望形状の固体を形成することができる光学
的造形法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る光学的造形法を実施す
るための装置の１例を概略的に示す縦断側面図、第２図
（ａ）〜（ｅ）はその実施状況を段階的に示す説明図、
第３図は上記装置に用いられる容器の他の例を示す縦断
正面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来の光学的造形法を概
略的に示す説明図である。（１）、（２０）・・・容器（２）・・・ベースプレート（３）・・・支持棒（４）・・・光収束器（５）、　　（２Ｂ）・・・流出口（６）・・・所望形状の造形固体（６０）、　　（６１）・・・硬化部分（Ａ）・・・光
硬化性流動物質（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光により硬化する光硬化性流動物質を容器内に収
容し、上下方向に延びる支持棒の下端部に支持されたベ
ースプレートを該流動物質中に浸漬し、前記ベースプレ
ートを、上方からの光照射により該流動物質上面からベ
ースプレート上面に及ぶ連続した硬化部分が得られる深
さとなるように位置決めし、該流動物質の上方から光を
点状に収束させつつ選択的に照射して該流動物質上面か
らベースプレート上面に及ぶ硬化部分を形成し、更に該
硬化部分上において前記深さに相当する深さをなすよう
に前記ベースプレートを沈降させ、前記光硬化性流動物
質の上方から選択的に光照射を行なって前記硬化部分か
ら連続して延びた硬化部分を形成し、これらベースプレ
ートの沈降及び硬化部分の形成を繰り返して所望形状の
固体を形成する光学的造形法であって、該ベースプレー
ト沈降のために降下される前記支持棒の浸漬体積増によ
って前記光硬化性流動物質を前記容器から溢れ出させ、
該流動物質上面の高さを一定に保持しつつ前記固体形成
を行うことを特徴とする光学的造形法。