JPH0479826B2 - - Google Patents

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より製造され
る造形体を透明化する処理方法に関する。

［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。

また、光硬化性樹脂をノズルの先端から流出さ
せると共に、流出された樹脂に光を照射して樹脂
を硬化させ、かつノズルを３次元模型の断面に沿
つて移動させ、硬化樹脂（硬化体）を積み重ねる
ことにより３次元模型を製造する方法も近年開発
されつつある。

第２図〜第４図は各々かかる光学的造形法を実
施するための装置の一例を示す断面図である。

第２図の装置において、容器１１内に光硬化性
樹脂１２が収容されている。容器１１の底面には
ガラス等の透光板よりなる透光窓１３が設けられ
ており、該透光窓１３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
アイバー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）に移動させるＸ
−Ｙ移動装置１７、光源２０等よりなる光学系が
設けられている。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Ｘ−Ｙ移動装置１
７、エレベータ２２はコンピユータ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を透光窓１３よりもわずか下方に位置さ
せ、光束１４を目的形状物の水平断面に倣つて走
査させる。この走査はコンピユータ制御されたＸ
−Ｙ移動装置１７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
２１をわずかに上昇させ、硬化物２４とベース２
１との間に未硬化の光硬化性樹脂を流入させた
後、上記と同様の光照射を行う。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。

第３図の装置においては、光硬化性樹脂１２の
液面１２ａに向けて光束１４を照射するようにレ
ンズ２８、ミラー２９、ミラー回転駆動装置２９
ａ、光源２０等よりなる光学系が設けられてい
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。これら駆動装置２９ａ、エレベータ２２
はコンピユータ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上の基板２１ａを液面１２ａよりもわず
か下方に位置させ、光束１４を目的形状物の水平
断面に倣つて走査させる。この走査はコンピユー
タ制御されたミラー２９の回転により行われる。
目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面に
相当する部分）のすべてに光を照射した後、ベー
ス２１をわずかに下降させ、硬化物２４の上に未
硬化の光硬化性樹脂を流入させた後、上記と同様
の光照射を行う。この手順を繰り返すことによ
り、目的形状の硬化体が得られる。

第４図は別の光学的造形装置を説明する斜視図
である。符号３０は未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵
する貯槽であり、フイーダ３２、配管３６及びポ
ンプ３７を介してノズル３８に接続されており、
光硬化性樹脂が該ノズル３８へ供給可能とされて
いる。該ノズル３８はロボツト装置３９のロボツ
トアーム４０の先端に取り付けられており、Ｘ，
Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ移動自在とされている。な
お、Ｘ，Ｙ，Ｚは直交する３次元座標軸を示して
いる。符号４１は光源であり、光フアイバー４２
を介してノズル３８に接続され、該ノズル３８の
先端から流出される光硬化性樹脂に光を照射可能
としている。符号４３はポンプ３７、ロボツト装
置３９及び光源４１を制御するコンピユータであ
る。

このように構成された装置を用いて３次元模型
を製造する場合、まず、コンピユータ４３に製造
しようとする３次元模型４４の水平断面データを
入力しておく。水平断面データとは、３次元模型
４４を所要の高さ方向（Ｚ方向）の厚みごとにい
わゆる輪切りを行うように水平方向に沿つてとつ
た断面における形状である。第４図の３次元模型
４４は自動車のモデルであり、その車体のルーフ
近傍付近における所要の厚さをもつた断面４５の
形状が一つの水平断面データとなる。この自動車
モデルとしての３次元模型４４は、多数の薄い肉
厚の断面の積み重ね体として形成され、全ての断
面の形状がコンピユータ４３に入力される。コン
ピユータ４３に入力された水平断面データに基い
て、コンピユータ４３はポンプ３７及びロボツト
装置３９の制御を行う。第４図では、成形用板材
４６の上にまずタイヤ４７の最低部が形成され、
順次その上にタイヤ４７の中央部から上部並びに
車体４８の底部が形成され、順次上方の部分が積
み重ねられる。符号４５で示す閉じたループ形状
の断面を形成する場合、ノズル３８はループ状の
軌跡を描くように移動される。ノズル３８から流
出した樹脂にはノズル３８の先端の投光部から光
が照射される。これにより、流出した樹脂は直ち
に硬化を開始し、既に積層されかつ所要の硬度に
まで硬化している模型４４の断面４５上に積み重
ねられる。

［発明が解決しようとする課題］ このように、硬化体を層状に積み重ねてゆく光
学的造形法により製造される造形体は、積み重ね
られた硬化体の各層の間に段差が生じるため、そ
の表面が平滑面ではなく凹凸面となる。

即ち、例えば第２図の部の拡大図である第１
図ａに示す如く、順次積み上げ位置をずらすよう
に積層された硬化物２４ａ，２４ｂ，２４ｃにお
いては、それぞれの硬化物間に段差状の隅角部が
ある。

また、硬化物２４の垂直断面形状も全く完全な
方形になるものではなく、光が照射される例が拡
大する台形又は三角形の断面形状になることが多
い。（光を下方から照射している第２図の装置に
よう造形体においては、各層の硬化物２４は第１
図に示す如く下方へいわゆる末広がりとなる台形
の断面形状となる。なお、逆に上方から光を照射
するタイプの光学的造形装置（図示略）では、硬
化物の上面側が広くなる台形断面形状になり易
い。

このようなことから、硬化物２４を積層してな
る造形体は、その側面に多数の微細な凹凸（第１
図の符号ａは凹部を示す。）を有したものとなつ
ていた。そして、従来の光学的造形法で製造され
る造形体は、この凹凸表面での光の乱反射のため
にスリ硝子の如く透明感の乏しい造形体となつて
いた。

このような凹凸の存在のために不透明体とされ
ている造形体を透明化する方法としては、造形体
の表面を適当な方法で研磨することにより段差Ａ
をなくし、平滑表面とする方法も考えられるが、
この方法は、研磨に多大な労力を要し、工業的に
有利な方法とはいえない。

本発明の目的は、このような従来の光学的造形
法で製造された不透明な造形体を容易に透明化す
ることができる方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光学的造形体の透明化処理方法は、光
硬化性樹脂の硬化物を積み重ねて造形する光学的
造形法で製造された造形体の表面に、透明な樹脂
液を付着させて、硬化させることを特徴とする。

［作用］ 本発明の方法によれば、光学的造形法により製
造された造形体の表面の凹凸が該樹脂液の硬化物
により埋められ滑らかな表面となる。従つて、本
発明によれば、造形体を透明化することが可能と
される。

［実施例］ 以下、本発明につき詳細に説明する。

本発明においては、例えば第２〜４図に示した
光学的造形法により製造された造形体を必要に応
じ溶剤を噴霧したり注ぎかけたりすることにより
洗浄した後、その表面に、透明な樹脂液を付着さ
せる。透明樹脂液の付着方法としては、スプレ
ー、刷毛塗り等の塗布方法の他、造形体を樹脂液
中に浸漬する方法等を採用することができる。

なお、造形体を上記の如く洗浄する場合におい
て透明樹脂液の粘性が低いときには、洗浄液とし
て当該透明樹脂液を用いても良い。このようにす
れば、洗浄と透明樹脂液の付着とを同時に行なう
ことができる。

この透明樹脂液は、造形体表面の凹部ａが樹脂
液で埋められ、滑らかな表面が得られる程度の量
で良い。造形体の表面に過度に多量の樹脂液が付
着すると、造形体の寸法、形状が変わつてしまう
おそれがある。（ただし、樹脂液をペイントの如
く均一厚に塗着できるならば、透明樹脂液を厚く
塗着しても良い。） 本発明では、上記の如くして造形体表面に付着
させた樹脂液を硬化させる。この樹脂液の硬化
は、用いる樹脂液が光硬化性樹脂の液であれば、
これに光を照射することにより行なう。また、樹
脂液が熱硬化性樹脂液である場合には、オーブン
等の適当な加熱装置により加熱して硬化させるこ
とができる。

このようにして、付着させた樹脂液を硬化させ
ることにより、第１図ｂに示す如く、造形体表面
の凹部が樹脂液の硬化物ｂにより埋められ、滑ら
かな表面となるので、造形体が透明となる。

本発明では、この硬化物ｂの屈折率が硬化物２
４とほぼ等しい値となるような透明樹脂液を用い
ると、造形体の透明度が一層高いものとなる。

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。

このような光硬化性樹脂の硬化体に付着させる
透明な樹脂液としては、光硬化性樹脂、熱硬化性
樹脂等の液を用いることができる。なお、前記の
通りこの透明樹脂液としては、その硬化物が上記
硬化性樹脂の硬化物と屈折率がほぼ等しいものが
好適である。上記光硬化性樹脂の屈折率は通常
1.4〜1.6程度であることから、屈折率がほぼ1.4〜
1.6の範囲である透明な樹脂を適宜選定する。一
般には、造形に用いた光硬化性樹脂を適当な溶剤
で希釈した液を用いるのが有利である。即ち、造
形に用いる光硬化性樹脂は高粘性であるため、こ
れを適当な粘度に希釈して用いる。なお、造形に
用いる光硬化性樹脂が低粘性のものであれば、こ
れをそのまま使用することもできる。

本発明では、造形体表面に付着させる樹脂は無
職透明であつても良く、有色透明であつても良
い。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明の方法によれば、表面が滑
らかで、透明度が著しく高く美麗な造形体を容易
かつ効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬化体表面の断面図、第２図、第３図
及び第４図は光学的造形装置の構成図である。 １２……光硬化性樹脂、１４……光束、１６…
…光フアイバー、２０……光源、２１……ベー
ス、２２……エレベータ、２４……硬化物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光硬化性樹脂の硬化物を積み重ねる光学的造
   形法により製造された造形体の表面に、透明な樹
   脂液を付着させて、硬化させることを特徴とする
   光学的造形体の透明化処理方法。