JPH0514838Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案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用いる装置に
関する。詳しくは、容器底面又は側面に設けた透
光窓から容器内の光硬化性樹脂に向つて光を照射
するよう構成された光学的造形装置に関する。

［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を実施するための装置とし
て、底面又は側面に透光窓を有する容器と、この
透光窓を通して容器内に光を照射する装置と、該
透光窓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。

［考案が解決しようとする課題］ この種の装置にあつては、光照射装置から容器
内の光硬化性樹脂に向つて照射された光により、
透光窓とベースとの間（又は、ベース下の硬化物
と透光窓との間に介在する光硬化性樹脂）が硬化
するのであるが、この硬化物は透光窓とベース
（又は該ベース下の硬化物）の双方に付着する。
そして、ベースを透光窓から離反方向に移動させ
たときに硬化物が透光窓から剥離する必要があ
る。ところが、ときとして、硬化物がその途中か
ら断裂することがあつた。即ち、積み重ねられた
硬化層同志の層間から剥離してしまうことがあつ
た。また、硬化物が透光窓ではなくベースから剥
離することもあつた。

このような層間剥離やベース面からの剥離が生
じた場合には、直ちに造形工程を中止し、造形を
最初から遣り直す必要がある。しなしながら、従
来の光学的造形装置では、かかる層間剥離やベー
ス面からの剥離を検知する手段が設けられておら
ず、上記の如き剥離が生じても装置がそのままの
状態におかれてしまい、装置稼動効率が低くなる
ことがあつた。

［課題を解決するための手段］ 本考案の光学的造形装置は、底面又は側面に透
光窓を有した光硬化性樹脂収容用の容器と、該透
光窓を通して容器内に向つて光を照射する光照射
装置と、駆動装置により透光窓に対して離反方向
へ移動可能に設置されたベースとを備えた光学的
造形装置において、前記硬化物を検出する手段を
設けたものである。この硬化物検出手段は、硬化
物を間に介在させて対向設置した投光素子と受光
素子とで構成される。

また、本考案の光学的造形装置は、底面又は側
面に透光窓を有した光硬化性樹脂収容用の容器
と、該透光窓を通して容器内に向つて光を照射す
る光照射装置と、駆動装置により透光窓に対して
離反方向へ移動可能に設置されたベースとを備え
た光学的造形装置において、前記ベース駆動装置
のモータのトルク検出器を設けたことを特徴とす
るものである。

［作用］ かかる本考案の装置にあつては、ベースを移動
させた時に硬化層間で剥離したりベース面から剥
離した場合には、直ちにこれが検出されるので、
造形工程を徒に継続することなく直ちに造形の遣
り直しを行なえる。

［実施例］ 第１、２図は本考案の実施例装置の構成を示す
縦断面図及び平断面図、第３図は作動説明図であ
る。

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
板より成る透光窓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１
７、光源２０等よりなる光学系が設けられてい
る。容器１１の上縁には投光素子１８及び受光素
子１９よりなる硬化物検知装置が設けられてい
る。これら素子１８，１９は、第１、２図に示す
如く、相対向して、かつ上下左右に格子配列にて
多数個設けられている。

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１７、エレベータ２
２はコンピユータ２３により制御される。なお、
投光素子１８はコンピユータ２３からの信号に基
いてON、OFFされ、受光素子１９の検出信号は
コンピユータ２３に入力されている。

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２
４とベース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。

この成形工程において、ベース２１を引き上げ
るに際し、通常の場合は、硬化物２４は確実に透
光窓１３の面から剥離し、ベース２１から剥離す
ることはない。従つて、造形工程が中断すること
もない。ところが、何らかの原因により、ベース
２１を上昇させた際にベース２１の下面と硬化物
２４との間から剥離することがある。また、硬化
物２４同志の結合界面から剥離することがある。
このような事態は本実施例装置では、次のように
して投光素子１８と受光素子１９とにより検出さ
れる。

即ち、ベース２１の位置はコンピユータ２３に
より確認されているので、そのときのベース２１
の下面よりも下方に位置する投光素子１８が全て
ONとされる。そして、ONとされた投光素子１
８に対向設置されている受光素子１９も全て受光
作動可能な状態におかれている。この状態におい
て、ベース２１を上昇させた際に硬化物２４と透
光窓１３との間から剥離が生じている場合には、
同一高さに設置された受光素子１９のうち少なく
とも１個は硬化物２４に遮光されて出力がLow
となる。そのため、同一レベルに設置された受光
素子１９のうち少なくとも１個の受光素子１９の
出力がLowである限り、当該レベルでは硬化物
２４が存在する。従つて、受光素子１９の各段に
おいて、少なくとも１個の受光素子がLow出力
である限り、これら稼動状態の投光素子１８と受
光素子１９との配置領域（第１図のＡの領域）で
は硬化物２４に断裂が生じていない。

一方、第３図に示す如く、この配置領域Ａにお
いてベース２１と硬化物２４との間又は硬化物２
４の層間において剥離が生じた場合には、この剥
離が生じた部分の水平側方の受光素子１９の段で
は、全ての受光素子１９の出力がHighとなつて
いる。従つて、水平方向に同じ高さに配置された
受光素子１９の或る段において全ての受光素子１
９がHigh出力状態となることがあつた場合には、
ベース２１と硬化物２４又は硬化物２４の層間で
剥離が生じたことになる。

なお、前記配置領域Ａよりも下方においてベー
ス２１と硬化物２４又は硬化物２４の層間で剥離
が生じた場合には、この剥離間隙が前記配置領域
Ａに到達した時点でかかる非定常剥離が生じたこ
とが検知される。

上記実施例では投光素子１８と受光素子１９と
が光硬化性樹脂１２の液面よりも上方に配置され
ているが、当該光硬化性樹脂１２を硬化させない
波長の光を採用する場合には、投光素子１８及び
受光素子１９を光硬化性樹脂１２の液面よりも下
方に配置しても良い。

第４図は本考案の別の実施例装置を示す縦断面
図であり、エレベータ２２の駆動モータ２２ａに
トルクメータ２２ｂが設けられている。本実施例
装置において、ベース２１を引き上げる場合、硬
化物２４を透光窓１３から剥離させるに際しては
所要以上のトルクを要する。従つて、定常状態に
て造形工程が進行している限りは、ベース２１の
引き上げ時のモータ２２ａのトルクが所定値以上
となる。ところが、硬化物２４とベースとの間又
は硬化物２４同志の層間で剥離が生じた場合に
は、ベース２１を引き上げるに際してのモータ２
２ａのトルクは極めて小さい。このため、本実施
例装置では、トルクメータ２２ｂによりベース引
き上げ作動時のトルクを検出することにより、造
形工程が定常状態にて進行しているか否かを検知
できる。本実施例装置は、ベース面からの剥離や
層間剥離が如何なる時点で発生してもこれを直ち
に（但し、ベース引上げ時に）、検知することが
できる。なお、第４図のその他の符号は第１図と
同一部材を示している。

上記実施例は、透光窓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、本考
案、特に第４図に示した装置においては容器１１
の側面に透光窓を設け、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
は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、本考案はこれを公
知のマスク法に適用し、例えば第５、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５，６図のその他の符号は第１図及
び第４図とそれぞれ同一部材を示している。

本考案において、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
度を向上させ得るという利点を得ることができ
る。

［考案の効果］ 以上の通り、本考案の光学的造形装置にあつて
は、硬化物とベースとの間の剥離や硬化物同志の
間の層間剥離を検出できる。特に、請求項２の装
置にあつては、かかる剥離が光硬化性樹脂の液中
で発生した場合でも即座に検知することができ
る。

かかる本考案装置によれば、造形時間の無駄な
経過が排除され、装置稼動効率が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る装置の構成図、
第２図は第１図−線断面図、第３図は装置作
動説明図である。第４図、第５図及び第６図はそ
れぞれ別の実施例装置の断面図である。 １２……光硬化性樹脂、１３……透光窓、１６
……光フアイバー、１８……投光素子、１９……
受光素子、２０……光源、２１……ベース、２２
……エレベータ、２２ａ……モータ、２２ｂ……
トルクメータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光硬化性樹脂に光を照射し、該光の照射され
   た部分を硬化させると共に硬化物を積み重ねる
   工程を有する光学的造形法に用いる装置であつ
   て、 底面又は側面に透光窓を有した光硬化性樹脂
   収容用の容器と、該透光窓を通して容器内に向
   つて光を照射する光照射装置と、駆動装置によ
   り透光窓に対して離反方向へ移動可能に設置さ
   れたベースとを備えた光学的造形装置におい
   て、 対向設置された投光素子と受光素子とで硬化
   物を光学的に検出する硬化物検出手段を設けた
   ことを特徴とする光学的造形装置。 (2) 光硬化性樹脂に光を照射し、該光の照射され
   た部分を硬化させると共に硬化物を積み重ねる
   工程を有する光学的造形法に用いる装置であつ
   て、 底面又は側面に透光窓を有した光硬化性樹脂
   収容用の容器と、該透光窓を通して容器内に向
   つて光を照射する光照射装置と、モータを有す
   るベース駆動装置により透光窓に対して離反方
   向へ移動可能に設置されたベースとを備えた光
   学的造形装置において、 前記ベース駆動装置のモータのトルク検出器
   を設けたことを特徴とする光学的造形装置。