JPH0523942B2 - - 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、容器に設けた透光窓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
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
（硬化層）２４と透光窓１３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が透光窓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。

このため、従来、透光窓１３の容器内面側の表
面にフツ素樹脂などの樹脂被覆層を形成すること
が行なわれている。この樹脂被覆層は、光硬化性
樹脂が硬化した硬化物２４との付着性（なじみ）
が低く、ベース２１を引き上げると硬化物２４は
透光窓１３から簡単に引き剥され、硬化物２４は
ベース２１に常時、付着保持されるようになる。

ところが、この樹脂被覆層が光束１４に長時間
暴露されると、樹脂が劣化したり、樹脂の表面に
微細な凹凸が形成されるようになり、硬化物２４
と樹脂被覆層との付着力が増大する。そして、こ
の結果、ベース２１の上昇移動時に硬化物２４が
ベース２１から引き剥されるおそれがあつた。こ
のような樹脂被覆層の劣化は、例えば円盤状硬化
物を積層することにより、長い円柱部材を円柱長
手方向に成長させる場合など、局部的に光束照射
が継続して長時間行なわれる場合に発生し易い。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、容器の樹脂被覆層付の透光窓から光
を照射すると共にベースを徐々に透光窓から離反
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、硬化
層（硬化物）が透光窓から離反した状態のときに
透光窓を窓面に平行な方向に移動させるようにし
たものである。

［作用］ かかる本発明方法にあつては、透光窓の同一個
所に集中的に継続して光束が照射されることが回
避される。

この結果、樹脂被覆層の劣化が防止されるよう
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図は本発明方法を実施するのに好適な光学
的造形装置の縦断面図である。

本実施例では容器１１は平面視形状が円形であ
る。

容器１１の底面には透光窓１３がリング状の枠
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１１の内周縁部とフランジ部１
１ａとの間で透光窓１３の外周縁を挟持してい
る。枠３０の底面にはリング状のラツク３２が固
着されている。枠３０は上下１対のスラストベア
リング３３を介してマシンベース３４上の支持ブ
ロツク３５に枢支されており、容器１１はその軸
心Ａを中心として水平面内で回動自在とされてい
る。

マシンベース３４上にはモータ３６が設置さ
れ、該モータの回転シヤフトにはピニオン３７が
固着されている。該ピニオン３７は前記ラツク３
２に噛合している。

透光窓１３の底面に対面してＸ−Ｙ移動装置１
７が設けられ、該Ｘ−Ｙ移動装置１７により光出
射部１５が水平面内方向に移動自在とされてい
る。光出射部１５には光フアイバー１６を介して
光源２０（第１図では図示略）からレーザ光等の
光が供給される。前記容器１１内にはベース２１
が配置され、エレベータ２２により上下動可能と
されている。光源２０、エレベータ２２、モータ
３６及びＸ−Ｙ移動装置１７はコンピユータ２３
により制御される。

なお、透光窓１３の表面（上面）にはフツ素樹
脂による樹脂被覆層が形成されている。

上記装置を開いて光学的方法を実施するには、
まずベース２１を所定距離だけ（例えば0.1〜１
mm程度）だけ透光窓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、エレベータ２２によりベー
ス２１を所定距離だけさらに透光窓１３から離反
させた後、モータ３６を駆動して容器１１を軸心
Ａ回りに所定角度回転させる。その後、再び光を
照射し、第２層目の硬化層２４を形成する。次
に、ベース２１を所定距離だけ上昇させた後、容
器１１を回転させ、第３層目の硬化層２４を形成
し、順次この工程を繰り返す。

目的形状体のすべての層を形成した後、硬化物
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、透光窓１３の樹脂
被覆層に局部的に集中して光が照射されることが
ない。即ち、第ｎ層（ｎは自然数）の硬化層２４
を形成した後、容器１１を回転させてから第ｎ＋
１層の硬化層２４を形成するので、仮に第ｎ層と
第ｎ＋１層とが同一形状であり、かつベース２１
に対して同一位置に形成される場合であつても、
光出射部１５からの光は、第ｎ層目を形成すると
きと第ｎ＋１層目を形成するときとでは、互いに
異なる透光窓１３の部位を通過することになる。
（ただし、第ｎ層と第ｎ＋１層とが軸心Ａに対し
て同心状の同一形状の円形層である場合を除く。
この場合はXY移動装置のセンターと容器回転軸
のセンターとを異なるように配置すると良い。） 従つて、透光窓１３の樹脂被覆層に局部的に集
中して光が照射されることが防止されるのであ
る。

上記実施例では容器１１を円形槽状のものとし
ているが、三角形、四角形、五角形、六角形など
角形としても良い。また、上記実施例では第ｎ層
目と第ｎ＋１層目との間に容器１１を回転させて
いるが、複数層の硬化層を形成した後、容器１１
を回転させ、この複数層の硬化層を形成する間は
容器１１を回転させないようにしても良い。

本発明では容器１１の本体部分と透光窓１３と
を相対的に移動可能としておき、容器１１の本体
部分は停止させておき、透光窓１３のみを移動さ
せるようにしても良い。

本発明では、透光窓１３を窓面内で回転させる
代りに、窓面内で２次元方向に移動させるように
しても良い。

本発明では、透光窓１３をモータ等で駆動させ
る代りに、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の側面から光の照射するようにし
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３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３図のその他の符号は第１，２図と同一
部材を示している。この第３図の場合において
も、透光窓１３が必要に応じ窓面方向に移動すれ
ば良い。

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、
透光窓の樹脂被覆層の劣化が防止され、光学的造
形装置の耐久性が高くなる。また、硬化物と樹脂
被覆層との剥離性が良好になるので、光学的造形
法を円滑に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３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 側面又は底面に透光窓を有する容器、該透光
   窓の容器内側面に対して接離方向に移動可能なベ
   ース及び該透光窓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
   光窓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、 前記透光窓の容器内面側の表面には樹脂被覆層
   が設けられており、前記硬化層が透光窓から離反
   した状態のときに透光窓を窓面に平行な方向に移
   動させることを特徴とする光学的造形法。