JPH0479829B2 - - 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
樹脂に向つ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
（照射装置）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。これら移動装置１７、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
（硬化層）２４と透光板２１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題］ 上記光学的造形装置においてはベース２１を引
き上げた際に硬化物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つたのでは造形工程を
継続することができない。

ところが、従来法にあつては、ベース２１と透
光板１３とを平行に保つたままベース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
それがあつた。

また、硬化層２４同志がそれらの界面から剥離
するおそれもあつた。なお、このような硬化層２
４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
ら引き剥す際に大きな力を要するので、エレベー
タ２２としても強力な駆動力を有するものを採用
する必要があつた。

［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つては、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。従つて、硬化層とベースと
の間の剥離が防止されると共に、硬化層同志の層
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、枠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３
３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に固着されたステツピングモータ３７、
該ステツピングモータ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
固着された雄螺子４１、該雄螺子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筒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は枠３０の前記他端側に固着され
たブラケツトを示し、リンクボール機構４４Ａは
連結シヤフト４７を介して該ブラケツト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−Ｙ移動装
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移動装置１
７、上下移動装置３６、光源２０等はコンピユー
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を所定距離（例えば0.1〜１
mm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。次いで、上下移動装置３６を作動さ
せて透光板（容器１１と一体となつている。）１
３を傾ける。そうすると、ベース２１と透光板１
３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。従つて、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３
６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２
４を形成する。そして、この第２層目の硬化層２
４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２４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つた後、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１３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、この引き剥し時の力が小さい。従つて、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３０の他端Ａ側に
はカムプレート５０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
はカムシヤフト５２に固着されており、カムシヤ
フト５２はステツピングモータ３７により回動さ
れる。

容器１１の一端側の枠３０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図の傾動機構にあつては、ステツ
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１１が傾動する。この第３，４
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を引き上げるに先
立つて容器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
つて、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１１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を容器の底面に設け
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、該容器１１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
徐々に側方に移動させれば良い。

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２４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ツト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。

前記光としては、使用する光硬化性樹脂に応
じ、可視光、紫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
る。

［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、硬化層間で層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−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
……光フアイバー、２０……光源、２１……ベー
ス、２２……エレベータ、３７……ステツピング
モータ、５１……カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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。