JPH0295830A - 三次元形状の形成方法 - Google Patents

三次元形状の形成方法

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    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
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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〕 この発明は、三次元形状の形成方法に関し、光の照射に
よって硬化する光硬化性樹脂を用いて、立体的な三次元
形状を有する物品を成形製造する方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
光硬化性樹脂を用いて三次元形状を形成する方法は、複
雑な三次元形状を、成形型や特別な加工工具等を用いる
ことなく、簡単かつ正確に形成することができる方法と
して、各種の製品モデルや立体模型の製造等に利用する
ことが考えられており、例えば、特開昭６２−３５９６
６号公報、特開昭６１−１１４８１７号公報等に開示さ
れている。
第２図および第３図は、従来の一般的な、光硬化性樹脂
を用いた三次元形状の形成方法の一例を示しており、樹
脂液槽１に貯えられた液状の光硬化性樹脂２に対して、
液面上方からレーザービーム等の光ビーム３を照射する
ことによって、液面から一定の深さまでの光硬化性樹脂
２を硬化させ、光ビーム３の照射位置を順次移動させる
ことによって、所定のパターンを有する光硬化層４０を
形成する。この光硬化層４０を適宜の成形台５に載せた
状態で液面下方に沈めると、光硬化層４０の表面に新た
な光硬化性樹脂液２が供給されることになるため、この
光硬化性樹脂液２を再び光ビーム３で所定のパターン状
に硬化させれば、前記光硬化層４０の上に別のパターン
を有する光硬化層４０が形成される。このようにして、
複数層の光硬化層４０・・・を順次積み重ねていけば、
所望の三次元形状を有する成形品４が形成できる。図示
した方法では、光ビーム３をレンズ３０で収束して、液
面付近で焦点を結ぶようにしており、この焦点位置近傍
に強い光エネルギーが与えられるので、液面直下の一定
厚みの光硬化性樹脂２のみを効率良く硬化できるように
なっている。光硬化層４０を載せた成形台５は、昇降ア
ーム５０に支持されて上下に昇降する。光硬化層４０の
厚みは、光ビーム３の強さや焦点位置の設定、あるいは
、昇降アーム５０による成形台５の昇降量等によって決
定される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような、従来の三次元形状の形成方法では、一定
の厚みを有する光硬化層を積み重ねて三次元形状の成形
品を得るため、成形品の外表面に、各光硬化層毎の段差
が生じるという問題があった。
第３図は、従来の三次元形状の形成方法で形成された成
形品４の断面構造を示しており、二点鎖線で示す滑らか
な傾斜面を有する三次元形状４′を形成しようとしても
、各光硬化層４０はいずれも一定の厚みを有する板状で
あるので、各光硬化層４０毎に階段状の段差ができてし
まい、実際に形成された成形品４の外表面側方部分は滑
らかにならない。
個々の光硬化層４０の厚みを薄くすれば、階段状の段差
が小さくなって目立たなくなり、実用上十分な滑らかさ
を得ることが可能であるが、光硬化層４０の厚みを薄く
する程、成形品４を形成するのに必要な光硬化層４０の
積層数が増える。
層の光硬化層４０を形成するには、厚みが薄くても、一
定時間の光ビーム３の移動照射およびその後の成形台５
の下降動作が必要であるから、光硬化層４０の積層数が
増えると、成形品全体を形成するための成形時間が多く
かかり、成形能率が低下してしまう。
そこで、この発明の課題は、上記したように、複数層の
光硬化層を積み重ねて三次元形状を形成する方法におい
て、成形品の外表面側方部分を滑らかにできると同時に
、成形時間すなわち成形能率を低下させることのない三
次元形状の形成方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決する、この発明の方法は、光硬化性樹脂
に光を照射して光硬化層を形成し、この光硬化層を複数
層積み重ねて、所望の三次元形状を形成する方法におい
て、三次元形状の外表面側方部分を、それより内方の部
分と別個に、内方部分よりも薄い光硬化層を積み重ねて
形成するようにしている。
〔作　　　用〕
成形品の三次元形状を、外表面側方部分とそれより内方
の部分とに分け、内方部分は成形能率等を考慮した通常
の厚みからなる光硬化層を積み重ねて形成するとともに
、外表面側方部分のみは、十分な滑らかさを得られるよ
うに、内方部分よりも薄い光硬化層を積み重ねて形成す
ると、外表面の滑らかさと良好な成形能率の何れにも優
れた成形方法となる。
〔実　施　例〕
ついで、この発明を、実施例を示す図面を参照しながら
、以下に詳しく説明する。なお、基本的な形成方法およ
び形成装置は、前記した第２図に示す従来技術と同様で
あるので、共通する個所には同じ符号を付けるとともに
、重複する説明は省略する。
第１図は、前記第３図で示した傾斜面状の外表面形状を
有する成形品と同じものを形成する場合を例示している
。まず、第１図ｆａ）に示すように、形成しようとする
三次元形状４′のうち、外表面に相当する部分のみに光
ビーム３ａを照射して、外表面側方部分の光硬化Ｊｉ４
ａを形成する。この外表面側方部分の光硬化層４ａの厚
みＴａは、成形品４に要求される外表面の清らがさに合
わせて、後述する内方部分の光硬化層４ｂの厚みＴｂよ
りもかなり薄く形成する。外表面側方部分の光硬化層４
ａの幅は、外表面を十分に覆えるとともに、光硬化Ｊｉ
４ａの自重によって三次元形状が崩れたり変形しない程
度の保形性を有していれば、出来るだけ狭いものでよい
。
つぎに、外表面側方部分の光硬化層４ａの内側に光ビー
ム３ａを照射して、内方部分の光硬化層４ｂを形成する
。この内方部分の光硬化Ｎ４ｂの厚みＴｂは、成形能率
を考慮して適当な厚みに設定され、前記した外表面側方
部分の光硬化層４ｂよりも、かなり分厚くなっている。
内方部分の光硬化層４ｂの厚みＴｂと、外表面側方部分
の光硬化層４ａの厚みＴａは、外表面の滑らかさと成形
能率とを考慮して自由に設定できる。例えば、ＴａをＴ
ｂの４分の１に設定すれば、全ての光硬化層をＴｂの厚
みに形成するのに比べて、４倍の滑らかさを有する外表
面が得られる外表面側方部分の光硬化層４ａに照射する
光ビーム３ａと、内方部分の光硬化層４ｂに照射する光
ビーム３ｂとは、全く同じ照射条件でもよいが、外表面
側方部分の光硬化層４ａは、厚みが薄くて幅が狭いので
、そのような条件に適した照射条件で実施すればより好
ましい。例えば、硬化させる液面でのビーム集光径を、
内方部分を硬化させるときの集光径Ｄｂよりも外表面側
方部分を硬化させるときの集光径Ｄａのほうが小さくな
るように設定しておけば、ビーム集光径が小さい程、照
射される光エネルギーが強くなるので、外表面側方部分
の光硬化層４ａを硬化させるときに、光ビーム３ａの照
射移動を高速で行っても、光硬化性樹脂２の光硬化しき
い値エネルギー以上に強力な光エネルギーを照射するこ
とができ、成形能率の向上を図ることができる。
〔発明の効果〕
以上に説明した、この発明にかかる三次元形状の形成方
法によれば、外表面側方部分の光硬化層の厚みを、内方
部分の光硬化層の厚みよりも薄くなるようにすることに
よって、光硬化層の積み重ねによって生じる外表面側方
の段差を小さくすることができ、外観品質の優れた三次
元形状を形成することができる。しかも、光硬化層を薄
く形成するのは、三次元形状全体からみればわずかな外
表面側方部分だけであって、外表面側方部分以外の、三
次元形状の大部分を占める内方部分の光硬化層について
は、成形能率等を考慮した通當の厚みで形成すればよい
ので、成形品全体の光硬化層を薄くす、るのに比べ、は
るかに成形能率が高い。
したがって、この発明によれば、外表面側方の滑らかさ
と成形能率の何れにも優れた三次元形状の形成方法を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）、　ｆｂｌはこの発明の実施例を段階的に
示す工程図、第２図は光硬化性樹脂による一般的な三次
元形状の形成方法の概略を示す模式図、第３図は従来方
法を示す要部拡大断面図である。 ２・・・光硬化性樹脂液　４ａ・・・外表面側方部分の
光硬化層　４ｂ・・・内方部分の光硬化層　４・・・成
形頭 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第２ 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　光硬化性樹脂に光を照射して光硬化層を形成し、こ
    の光硬化層を複数層積み重ねて、所望の三次元形状を形
    成する方法において、三次元形状の外表面側方部分を、
    それより内方の部分と別個に、内方部分よりも薄い光硬
    化層を積み重ねて形成するようにすることを特徴とする
    三次元形状の形成方法。
JP63248559A 1988-10-01 1988-10-01 三次元形状の形成方法 Expired - Lifetime JPH0757531B2 (ja)

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