JPH0523588B2 - - 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束を照射して目的形
状の硬化体を製造する光学的造形法に関する。

［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。

第３図はこの種の光学的造形法の一例を説明す
るための装置の構成図である。

撹拌機１０を備えた容器１１内には光硬化性樹
脂１２が収容され、その液面１２ａに向けて光束
１４を照射するようにレンズ１５Ａ、ミラー１６
Ａ、ミラー回転駆動装置１７Ａ、光源２０等より
なる光学系が設けられている。

容器１１内にはテーブル２１が設置され、該テ
ーブル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１７Ａ、エレベータ２
２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、まずテ
ーブル２１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１６Ａの回転により行なわれる。

目的形状物の一つの水平断面（この場合は底面
に相当する部分）のすべてに光を照射した後、テ
ーブル２１を所定ピツチだけ下降させ、硬化物２
４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得られる。

また、この種の光学的造形法として、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、該容器内におい
て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。この光学的造形法
について第２図を参照して説明する。

第２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
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。

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を所定ピツチだけ上昇させ、硬
化物２４と透光窓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］ 上記の如く、この種の光学的造形法において
は、第ｎ層目（ｎは１以上の整数）の硬化層を形
成した後、ベースを所定ピツチｐ分だけ移動さ
せ、第ｎ層目の硬化層を未硬化の光硬化性樹脂で
被う必要がある。

ところで、上記のピツチｐは形成される硬化層
の厚さと一致するものであり、通常は１mm以下と
りわけ0.5mm以下と極めて小さい値である。その
ため、第３図の光学的造形法においては、硬化物
２４の上に未硬化の光硬化性樹脂１２が流れ込ん
できて均一厚さに硬化物２４を被うようになるの
に極めて長い時間を要していた。

第２図の光学的造形法においては、硬化物２４
と透光窓１３との間には液面高さ分だけ液圧がか
かるから、第３図の方法に比べると光硬化性樹脂
は硬化物２４と透光窓１３との間隙に流入し易い
が、上記ピツチｐが特に狭い場合にはやはり該間
隙間に流入し終るのにある程度の時間がかかる。

このようなことから、従来法では、ベースを所
定ピツチ移動させた後、光照射を開始するまでの
待ち時間が長くなつており、製造工程の時間も全
体として長いものとなつていた。

また、第２図の方法において、硬化物２４があ
る程度まで積層してくると、ベース２１を上昇さ
せても硬化物積層体が伸び、最下層の硬化物２４
が透過窓１３にくつついたまま剥れなくなるとい
う事態が生じる。

また、硬化物積層体と透光窓との間に流入した
光硬化性樹脂に気泡が含まれていると、この気泡
が新たに硬化して生じる硬化物中に取り込まれて
しまい、モデル（目的形状体）中に、「巣」と称
される空孔部が生じてしまう。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ベースを容器の透光窓から離反する
方向に所定ピツチ移動させた後、光照射を行なつ
て硬化層を順次に積層させるようにした光学的造
形法において、前記ベースをピツチｐ分だけ移動
させるに際し、まずｐよりも大きなｐ＋ｌ分だけ
移動させ、次にベースをｌ分だけ戻すようにした
ものである。

［作用］ かかる本発明方法によれば、ベースをｐ＋ｌ分
だけ移動した際に硬化物の上や硬化物と透光窓と
の間に光硬化性樹脂が迅速に流入する。ベース自
体の移動は駆動装置で迅速に行なえるので、本発
明によれば第ｎ層を形成した後、ベースを所定ピ
ツチｐ分だけ移動させて第ｎ＋１層の形成用の光
照射を開始するに到る間の時間が極めて短かくな
る。

また、ベース移動に伴つて硬化物積層体が伸び
る場合であつても、ベースを過剰に（ｐ＋ｌ）だ
け移動させるための硬化物積層体が透光窓から確
実に引き剥されるようになる。

ベースを過剰分ｌだけ戻すときには、硬化物積
層体と透光窓との間〓内の光硬化性樹脂の一部が
該間〓から流れ出る。該間〓内に気泡が存在して
いても、該気泡はこの流れに乗つて速やかに該間
〓から離脱するようになる。

［実施例］ 以下、図面を用いて実施例について説明する。

第１図は第２図に示した装置を用いて光学的造
形法を実施する場合のベースの操作方法を示して
いる。

第１図は第１層目の硬化物２４を形成した後、
第２層目を形成しようとしている状態に係るもの
である。第１図において、ベース２１はまずその
下面２１ａがで示すレベルに位置されて光照射
がなされ、硬化物２４が形成され終わつている。
ベース２１は、その後、その下面２１ａがで示
すレベルまでｐ＋ｌ分だけ上昇され、次に距離ｌ
分だけ下降され、のレベルに停止されている。
このように〜の順序でベース２１を移動させ
ると、ベース２１の下面がまで上昇された際に
ベース２１に付着した硬化物２４と透光窓１３と
の間に著しく大きな距離ｌの間隙が開く。従つ
て、未硬化の光硬化性樹脂１２が仮に相当に高粘
性のものであつても、該硬化物２４と透光窓１３
との間に急速に流入される。種々の実験の結果、
本実施例において、ピツチｐを0.1〜１mm程度と
した場合、距離ｌをピツチｐの１倍以上とりわけ
５〜30倍、特に10〜20倍程度とするのが好適であ
ることが認められた。

なお、本実施例は第２層目の形成時にベース２
１を移動させる場合に関するが、第３層目以降を
形成する際のベース移動方法も同様にして行なえ
る。また、まずベース２１の下面２１ａを透光窓
１３に密着又はほぼ密着させ、該下面２１ａや透
光窓１３の表面に付着した気泡を追い出した後、
ベース２１をｐ分だけ上昇させる場合にも本発明
方法を適用できる。

目的形状体のすべての層を形成した後、硬化物
２４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。

上記実施例は、透光窓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４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４図のその他の符号はそれぞれ第２，３
図と同一部材を示している。

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、本発明方法によればベースを所定
ピツチずつ移動させる工程を有する光学的造形法
において、ベース移動時に硬化物が透光窓から速
やかに剥れると共に、ベース移動後直ちに光照射
を開始することができる。従つて、製造時間の著
しい短縮が図れる。また、高粘性の光硬化性樹脂
を原料としても、硬化物と透光窓との間の光硬化
性樹脂に含まれることがある気泡を速やかに該硬
化物と透光窓との間から追い出すことができるの
で、選択し得る原料光硬化性樹脂の範囲が拡張さ
れ、種々の材料よりなる造形体を製造することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示すベース部分の拡大
図、第２図、第３図、及び第４図は光学的造形装
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、２０……光源、２１……ベー
ス、２２……エレベータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透光窓を有する容器内に、該透光窓に対し接
   近及び離反方向に移動自在なベースを設け、該容
   器内に光硬化性樹脂を収容し、該ベースと透光窓
   との間に形成された硬化物一層分の厚さに相当す
   る間〓に該透光窓を通して光を照射することによ
   り硬化物をベース及び透光窓の双方に接するよう
   に形成させ、次いでベースを所定ピツチで移動さ
   せ硬化物を透光窓から引き剥し、硬化物と透光窓
   との間に光硬化性樹脂を流入させた後、該透光窓
   を通して光を照射し、該硬化物と透光窓の双方に
   接するように新たな硬化物を形成させ、この工程
   を繰り返すことにより硬化物を積層して目的形状
   体を造形する光学的造形法において、 前記ベースを所定ピツチ移動させるに際し、ま
   ず目標とする移動ピツチｐよりも大なる距離ｐ＋
   ｌだけ移動させ、次いで過剰移動距離ｌ戻すこと
   により、ベースを目標ピツチｐだけ移動させるこ
   とを特徴とする光学的造形法。