JPH02188230A - 光学的造形法 - Google Patents

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］ 本発明は光硬化性樹脂に光を照射して目的形状の硬化体
を製造する光学的造形法に関する。詳しくは、容器に設
けた透光板から容器内の光硬化性樹脂に向って光を照射
する光学的造形法に関する。

［従来の技術］ 光硬化性樹脂に光束を照射して、該照射部分を硬化させ
、この硬化部分を水平方向に連続させると共に、さらに
その上側に光硬化性樹脂を供給して同様にして硬化させ
ることにより上下方向にも硬化体を連続させ、これを繰
り返すことにより目的形状の硬化体を製造する光学的造
形法は特開昭６０−２４７５１５号、６２−３５９６６
号、６２−１０１４０８号などにより公知である。光束
を走査する代りにマスクを用いる方法も公知である。

かかる光学的造形法として、底面又は側面に透光板を有
する容器と、この透光板を通して容器内に光を照射する
装置と、該容器内において透光板から一離反する方向へ
移動可能に設けられたベースを有するものがある。この
光学的造形法について第５図を参照して説明する。

第５図において、容器１１内には光硬化性樹脂１２が収
容されている。容器１１の底面には、石英ガラス等の透
光板よりなる透光板１３が設けられており、該透光板１
３に向けて光束１４を照射するように、レンズを内蔵し
た光出射部１５、光ファイバー１６、光出射部１５を水
平面内のＸ−Ｙ方向（ｘ、ｙは直交する２方向）にＢ動
させるＸ−Ｙ移動装置１フ、光源２０等よりなる光学系
（照射装置）が設仕られている。

容器１１内にはベース２１が設置され、該ベース２１は
エレベータ２２により昇降可能とされている。これら移
動装置１フ、エレベータ２２はコンビエータ２３により
制御される。

上記装置により硬化体を製造する場合、まずベース２１
を透光板１３よりもわずか上方に位置させ、光束１４を
目的形状物の水平断面に倣って走査させる。この走査は
コンピュータ制御されたＸ−Ｙ移動装置１フにより行な
われる。

目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面又は上面
に相当する部分）のすべてに光を照射した後、ベース２
１をわずかに上昇させ、硬化物（硬化層）２４と透光板
２１との間に未硬化の光硬化性樹脂な涜入させた後、上
記と同様の光照射を行なう、この手順を繰り返すことに
より、目的形状の硬化体が多層積層体として得られる。

［発明が解決しようとする課ｊＩ］ 上記光学的造形装置においてはベース２１を引ミ上げた
際に硬化物２４が透光板１３から離反することが必要で
ある。即ち、硬化物２４がベース２１から引き剥されて
しまったのでは造形工程を継続することができない。

ところが、従来法にあっては、ベース２１と透光板１３
とを平行に保ったままベース２１を上昇させるようにし
ているので、硬化層２４が全体として一度に透光板１３
から引き剥される。この引き剥しの瞬間には極めて大き
な力が硬化層２４にかかり、硬化層２４がベース２１か
ら離反するおそれがあった。

また、硬化層２４同志がそれらの界面から剥離するおそ
れもあった。なお、このような硬化層２４同志又は硬化
層２４とベース２１との離反現象は、硬化層２４の積層
数が多くなり、硬化層２４の全体の重量が大きくなる成
形工程後期において発生し易い。

上記従来法においては、硬化層２４を透光板から引籾剥
す際に大きな力を要するので、工、レベータ２２として
も強力な駆動力を有するものを採用する必要があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、容器の透光板から光を照射すると共にベース
を徐々に透光板から離反させ、目的形状体の断面に相当
する光硬化性樹脂の硬化層を多数積層することにより目
的形状体を造形するようにした光学的造形法において、
ベースを上昇させるときに、透光板とベースとが非平行
となるように透光板を傾け、硬゛化層をその一端側より
透光板から離反させるようにしたものである。

［作用］ かかる本発明方法にあっては、硬化層と透光板とは、硬
化層の一端側から引き剥される如くして離反するので、
この離反時に硬化層を引き上げる力が小さくて足りる。

従って、硬化層とベースとの間の！ＩＪ！１が防止され
ると共に、硬化層同志の眉間剥離も防止される。

［実施例］ 以下、図面を用いて実施例について説明する。

第１．２図は本発明方法を実施するのに好適な光学的造
形装置の容器及びその傾動機構を示す平面図と縦断面図
である。

容器１１の底面には透光板１３が枠３０により取り付け
られている。この枠３０は容器１１のフランジ部１１ａ
にボルト３１により固着されており、粋３０の内周縁部
とフランジ部１１ａとの間で透光板１３の外周縁を挟持
している。この容器１１は、その一端側が枢軸３２を介
して支持台３３に枢支されている。支持台３３は脚３４
を介して基−礎台３５に取り付けられている。

容器１１の他端側は上下移動装置３６により上下動可能
とされている。上下移動装置３６は、基礎台３５に固着
されたステッピングモータ３７、該ステッピングモータ
３７の回転軸の先端に固着されたベベルギヤ３８、該ベ
ベルギヤ３８に噛み合うベベルギヤ３９、該ベベルギヤ
３９が固着された鉛直回転軸４０、該鉛直回転軸４０の
上端に固着された雌螺子４１、該雌螺子４１に噛み合う
ナツト状の雌螺子４２、該雌螺子４２が内周面に固着さ
れている円筒状のギヤホルダ４３、該ギヤホルダ４３が
内嵌しており、その下端側が前記基礎台３５に固着され
ている案内量４４、ギヤホルダ４３を枠３０の他端側に
連結するリンクボール機構４４Ａ等により主として構成
されている。符号４５は鉛直回転軸４０を枢支する軸受
を示す。

また、符号４６は粋３０の前記他端側に固着されたブラ
ケットを示し、リンクボール機構４４Ａは連結シャフト
４７を介して該ブラケット４６に連結されている。

なお、前記透光板１３の下側には、図示はされていない
がＸ−Ｙ移動装置１７、該Ｘ−Ｙｌ勤装置１７に取り付
けられた光射出部１５、該光射出部１５に接続された光
フアイバー１６等が設置されている。また、容器１１内
にはベース２１が設置され、該ベース２１はエレベータ
２２により上下動される。エレベータ２２、Ｘ−Ｙ＄動
装置１７、上下移動装置３６、光源２０等はコンピュー
タ２３により制御される。なお、これらの構成について
は前記第５図と同様である。

このように構成された装置を用いて光学的造形方法を実
施するには、透光板１３を水平にしておき、まずベース
２１を所定距１！（例えば０．１〜１ｍｍ程度）だけ透
光板１３から離反させ、次いで光を照射することにより
まず第１層目の硬化層２４を形成する０次いで、上下移
動装置３６を作動させて透光板（容器１１と一体となっ
ている。）１３を傾ける。そうすると、ベース２１と透
光板１３との間に形成された硬化層２４は、前記他端Ａ
側より透光板１３から剥離される。従って、硬化層２４
は透光板１３から比較的弱い力で簡単に剥離する。この
硬化層２４と透光板１３との剥離が行なわれた後、ベー
ス２１を第２層目の形成厚さ分だけ上方に移動させると
共に、上下移動装置３６を作動させて透光板１３を水平
姿勢に復帰させる。その後、再び光を照射し第２層目の
硬化層２４を形成する。そして、この第２層目の硬化層
２４を形成した後、上下移動装置３６を作動させて透光
板１３を傾動させ、該透光板１３と第２層目の硬化層２
４とを剥離する。その後、ベース２１を第３層目の厚さ
分だけ上昇させると共に、上下移動装置３６により透光
板１３を水平姿勢に復帰させる。順次この工程を繰り返
すことにより、第３層目以降の硬化層２４を形成し、目
的形状体の全ての層を形成する。

目的形状体が出来上った後、硬化層２４の積層体をベー
ス２１から取り外し、必要に応じ仕上げ処理を施して目
的形状体を得ることができる。

この光学的造形法によると、硬化層２４が専ら透光板１
３との接着面から剥離されるようになり、確実に目的形
状体を得ることができる。即ち、透光板１３を傾けるこ
とにより、硬化層は透光板１３との接着面のみから引き
剥されるようになり、この引き剥し時のカが小さい、従
って、硬化層２４とベース２１とは常に強固に接合した
状態となる。また、硬化層２４同志の接合界面も剥離す
ることがない、さらに、エレベータ２２としても駆動力
の小さいもので足りるようになる。

第３図及び第４図は容器１１の別の傾動機構を示す縦断
面図と要部側面図である。この第３．４図の傾動機構は
カム機構を採用したものである。

即ち、透光板１３を支承する枠３ｏの他端Ａ側にはカム
プレート５ｏが固着されており、該カムプレート５０は
カム５１と係合している。カム５１はカムシャフト５２
に固着されており、カムシャフト５２はステッピングモ
ータ３７により回動される。

容器１１の一端側の枠３ｏは支持台３３に固着されてお
り、該支持台３３はリンクボール５３、取付基礎５４を
介して基礎台３５に支持されている。

この第３．４図の傾動機構にあっては、ステンピングモ
ータ３７を回転させることにより、カム５１が回転し、
カムプレート５０が上下動する。

これにより、容器１里が傾動する。この′！Ｊ３．４図
の装置を用いる場合も、第１．２図の装置を用いる場合
と同様に、ベース２１を引か上げるに先立って容器１１
を傾動させることにより、硬化層２４と透光板１３との
接合界面を剥離させる。

従って、この第３．４図の装置を用いる場合にも目的形
状体を確実に形成することができ、エレベータ２２とし
ても駆動力の小さなもので足りるようになる。

上記実施例では、透光板１３が容器１１と一体的に構成
され、透光板１３と容器１１とは一体的に傾動されてい
るが、仮に透光板１３のみを選択的に傾動させ、容器１
１は固定姿勢に維持しておくことができる構成とした場
合には、該透光板のみを傾動させて硬化層と透光板との
剥離を行なうようにしても良い。

本発明では、透光板１３をモータ等で駆動させる代りに
、空圧シリンダー、油圧シリンダーで動かすようにして
も良い、また、空圧、油圧駆動による機構でも良い、あ
るいは、手動など作業員の人力により動かすようにして
も良い。

上記実施例は、透光板１３を容器の底面に設は光を容器
の下方から照射するようにしているが、本発明において
は容器１１の側面に透光板を設け、訪客Ｂ１１の側面か
ら光を照射するようにしても良い、この場合、ベースを
成形過程において徐々に側方にＢ動させれば良い。

上記実施例では、Ｘ−Ｙ移動装置１７により光束１４を
走査しているが、光源からの光をミラー（図示略）で反
射させた後、レンズで収束させて光硬化性樹脂に照射す
る光学系を採用しても良い。この場合はミラーを回転さ
せることにより光束を走査できる。

上記実施例では光束１４を走査することにより硬化物２
４を創成しているが、本発明はこれを公知のマスク法に
適用し、例えば第６図の如く目的形状物の断面に相当す
るスリット２５を有したマスク２６を用いても良い、符
号２７は平行光束を示す、第６図のその他の符号は第５
図と同一部材を示している。この第６図の場合において
も、透光板１３が必要に応じ傾動される。

本発明において、前記光硬化性樹脂としては、光照射に
より硬化する種々の樹脂を用いることができ、例えば変
性ボリウ・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、エポキシアクリリー
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。

前記光としては、使用する光硬化性樹脂に応じ、可視光
、寒外光等種々の光を用いることができる。該光は通常
の光としても良いが、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上させ得るという利点を得るこ
とができ◆・ ［効果］ 以上の通り、本発明の光学的造形法によれば、ベースを
引き上げたときに、硬化層が常に透光板から離反するよ
うになるので、目的形状体を確実に形成することができ
る。即ち、硬化層がベースから剥れたり、硬化層間で眉
間剥離することがない、また、本発明によると、エレベ
ータとして小駆動力のものを採用すれば足りる。ベース
も強度、剛性の小さいもので足りるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は容器の傾動機構を示す平面図、第２図は同縦断
面図、第３図は別の傾動機構を示す縦断面図、第４図は
第３図のＩＶ−ｍＶ線矢視図、第５図及び第６図は光学
的造形方法を実施するための装置構成図である。 １２・・・光硬化性樹脂、１３−・・透光板、１６・・
・光ファイバー　２０・・・光源、２１・・・ベース、
　　　２２・・・エレベータ、３フ・・・ステッピング
モータ、 ５１・・・カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 側面又は底面に透光板を有する容器、該透光板の容器内
   側面に対して接離方向に移動可能なベース及び該透光板
   を通して容器内へ光を照射する光照射装置を備えた光学
   的造形装置を用い、該透光板を通して光を照射すると共
   に前記ベースを徐々に窓から離反方向へ移動させ、目的
   形状体の一断面に相当する硬化層を前記ベース上に積み
   重ねることにより目的形状体を造形する光学的造形法に
   おいて、 ベースを上昇させるときに、透光板とベースとが非平行
   となるように透光板を傾け、硬化層をその一端側より透
   光板から離反させることを特徴とする光学的造形法。