JPH06114947A - 光学的造形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】光硬化性流動物質に対する選択的光照射により
固体を造形するにあたり、基盤面上に着脱可能に配設さ
れた支持部材に支持させて固体形成を行ない、形成後、
必要に応じて支持部材を固体から除去する。 【効果】基盤面上での固体形成を、剥離や傾斜を生じる
ことなく行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光及び光硬化性流動物
質を用いて所望形状の固体を形成する光学的造形法に関
する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来、鋳型製作時に必要
とされる製品形状に対応する模型、或いは切削加工の倣
い制御用又は形彫放電加工電極用の模型の製作は、手加
工により、或いはＮＣフライス盤等を用いたＮＣ切削加
工により行なわれていた。しかしながら、手加工による
場合は多くの手間と熟練とを要するという問題が存し、
ＮＣ切削加工による場合は、刃物の刃先形状変更のため
の交換や摩耗等を考慮した複雑な工作プログラムを作る
必要があると共に、加工面に生じた段を除くために更に
仕上げ加工を必要とする場合があるという問題が存して
いた。

【０００３】このような問題に対処すべく、光硬化性樹
脂を選択的に硬化させて所望形状の固体を得る方法が種
々提案されている。

【０００４】例えば、上記光硬化性樹脂を用いた固体形
成の一方法として、該光硬化性樹脂に対するマスキング
に基づく選択的光照射を繰返し行い、所望の立体を得る
方法が提案されている。これは、まず極めて浅い光硬化
性樹脂に上方または下方から光照射をするにあたり、得
ようとする立体物の断面形状に相当する光透過部分を有
したマスキングフィルムを光硬化性樹脂の手前に配置
し、この照射により所望断面形状の薄層硬化部分を得、
これに連続する断面形状について、光硬化性樹脂の深さ
を僅かづつ増しマスキングフィルムを順次取替えては光
照射を繰返すことにより、所望の立体を得る方法であ
る。

【０００５】また、他の方法としては、連続した硬化部
分が得られる厚みの光硬化性流動物質層に対し、所望形
状の固体の断面形状に従って光エネルギ集中照射を行な
い、所定の硬化部分を形成した後に該硬化部分表面に新
たな光硬化性流動物質層を付加し、該硬化部分に連続す
る断面形状について再び光エネルギ集中照射を行ない新
たな硬化部分を形成する、という操作を繰返し行なって
所望の立体を得る方法が提案されている。

【０００６】上記の各種方法においては、所望形状の固
体を保持する基盤面、例えば容器の底壁又は該固体を支
持するベースプレート等と前記固体とが強固に固着して
いる場合があり、これにより基盤面と固体との分離に手
間取り、固体を破損することもあった。

【０００７】更に、基盤面に対し極めて僅かな面積で接
する球体の如き形状の固体を製作する途上において、硬
化部分が、基盤面から剥離し、又は基盤面に対し傾斜し
て、前記固体の造形を継続し得ないという問題があっ
た。

【０００８】本発明の目的は、上記問題点を解決し、所
望形状の固体形成を確実に行なうことができ、しかも固
体形成後における該固体と基盤面との分離を、該固体の
破損を伴うことなく容易に行ない得る光学的造形法を提
供することにある。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明の上記目的は、
光により硬化する光硬化性流動物質を容器内に収容し、
該流動物質中に光照射を行ないつつ、該照射箇所を前記
容器に対し水平及び垂直方向に造形対象の形状に応じて
相対移動させ、所望形状の固体を基盤面上に形成するに
あたり、該固体形成後に除去可能な形状の支持部材を前
記基盤面上に着脱可能に配設し、該支持部材に支持され
るように前記固体形成を行ない、該形成後に前記支持部
材を必要に応じて前記固体から除去することを特徴とす
る光学的造形法により達成される。

【００１０】前記支持部は、前記所望形状固体に対し小
さい接触面積を有し、該固体を支持し得るように１箇所
又は複数箇所に設けられたものとすることができる。

【００１１】前記光硬化性流動物質としては、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。

【００１２】該光硬化性流動物質に、予め顔料、セラミ
ックス粉、金属粉等の改質用材料を混入したものを使用
してもよい。

【００１３】前記光としては、使用する光硬化性物質に
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。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照
しつつ説明する。図１は、本発明の１実施例に係る光学
的造形法を実施するための装置を用いて、所望形状の固
体を製作する工程を段階的に示す。該装置は、光硬化性
流動物質（Ａ）を収容する容器（図示せず）と、上下方
向に延びる支持棒（１）の下端部に支持されたベースプ
レート（２）と、前記容器上方の光源から発せられた光
を該容器中の流動物質（Ａ）上面近傍で点状に収束させ
る光収束器（４）とを備え、流動物質（Ａ）に対し光照
射位置を相対的に移動させるようになっている。光源お
よひ光収束器（４）は、容器外に固定されており、該容
器に対し、主に水平方向に移動する。光収束器（４）
は、上記凸レンズに換えて、例えば凹面鏡とすることも
できる。また、ベースプレート（２）を支持する支持棒
（１）の上端部も容器外に固定され、該容器に対し垂直
方向に移動する。

【００１５】上記光源及び光収束器（４）の移動制御、
又は支持棒（１）の移動制御は、ＮＣ等の自動制御や人
手による制御等、適宜に行なうことができる。

【００１６】本装置を用いて、例えば球に近似した形状
の固体の造形を行なうには、まず、光硬化性流動物質
（Ａ）を容器内に収容し、ベースプレート（２）を、上
方からの光照射により流動物質（Ａ）上面からベースプ
レート（２）上面に及ぶ連続した硬化部分が得られる深
さとなるように流動物質（Ａ）中に沈め、位置決めす
る。その後、流動物質の硬化に必要なエネルギレベルの
光を光源から発し、光収束器（４）でもって該光を点状
に収束させつつベースプレート（２）と上述の球状固体
との間に、該固体を支持する支持部（３）に対応する硬
化部分を得る（図１（ａ）参照）。

【００１７】前記硬化部分が得られた後、流動物質
（Ａ）上面から該硬化部分上面までの深さが、これら両
面間に及ぶ連続した硬化部分が光照射により得られる深
さ、即ち前記硬化部分を形成したと同じ深さとなるよう
ベースプレート（２）を沈降させ、前述と同様の光収束
器（４）を介する集中光照射を選択的に行なうことによ
り、前記硬化部分上に新たにこれに連続する硬化部分を
得る。この操作を繰返して得られる支持部（３）は、垂
直に延びる径の細い複数本の柱体により構成されてい
る。更に、これらベースプレート（２）の沈降と、光照
射による硬化部分の形成を繰返し行ない（図１（ｂ）参
照）、支持部（３）の上に球状固体（５）を形成する
（図１（ｃ）参照）。このように、支持部（３）が固体
（５）とベースプレート（２）との間に介在するように
固体形成を行なうため、丸い底面を有する硬化部分がベ
ースプレート（２）から剥離したり、該ベースプレート
（２）に対し傾斜したりすることがなく、球状固体
（５）の形成を円滑且つ確実に行なうことができる。

【００１８】該固体（５）の形成後、支持部（３）の部
分を破断してベースプレート（２）から固体（５）を分
離する（図１（ｄ）参照）。支持部（３）は、上述の如
き細い柱体により構成されているため、ベースプレート
（２）に対する接触面積が小さく、容易に該ベースプレ
ート（２）上で破断することができる。また、支持部
（３）をベースプレート（２）との接触面から剥がして
もよい。いずれにしても、手間を要せず固体（５）をベ
ースプレート（２）から分離することができ、該固体
（５）の破損を伴うこともない。次に、ベースプレート
（２）から分離した支持部（３）を、図１（ｅ）に示す
ように、固体（５）から適当な手段で除去する。これに
より、破損等の全くない所望の球状固体（５）を得るこ
とができる。

【００１９】図２は、本発明の他の実施例に係る光学的
造形法を、上述の装置を用いて段階的に示す。該光学的
造形法は、上述の如き球状固体（５′）をベースプレー
ト（２）上に形成するにあたり、図２（ａ）に示すよう
に、支持部材（１３）をベースプレート（２）上に着脱
自在に配設する。

【００２０】支持部材（１３）は、平板状基部（１４）
と、該基部（１４）上に立設された複数本の細い柱体
（１５）とを備えたものであり、球状固体（５′）は、
これら柱体（１５）の先端部を包含するように、前述と
同様の操作により形成される。支持部材（１３）は、ベ
ースプレート（２）に対し、着脱可能に配置されている
ため、図２（ｂ）に示すように、簡単に該支持部材（１
３）をベースプレート（２）から取り外すことができ
る。固体（５′）をベースプレート（２）から分離した
後は、該固体（５′）に残存させたままとしてもよく、
或いは露出した支持部材（１３）を除去してもよい。

【００２１】上記支持部及び支持部材は、上記形状に限
るものではなく、例えば所望形状固体の下面中心部を支
持する１本の柱体であってもよい。

【００２２】なお、本発明方法は、上述のように、基盤
面と所望形状固体との間に支持部又は支持部材を介在さ
せて造形を行なうことを特徴とするものであり、この特
徴を備える限りにおいて、光照射に基づく種々の造形法
に適用されるものである。例えば、容器内の光硬化性流
動物質の上面を上昇させつつ光照射により固体を形成す
る方法、容器内光硬化性流動物質中に透明板を有する箱
体を浸漬させ該透明板を上昇させつつ該透明板を介する
光照射に基づき固体を形成する方法、容器の側壁又は底
壁の一部を透明板とし硬化部分を支持する基盤面を該透
明板から遠ざけつつ該透明板を介する光照射に基づき基
盤面に固体を形成する方法などに適用され得る。また、
これら方法における光照射は、例えば導光体を用いた光
照射、複数の光源から発せられる光を一点に交差させる
光照射、光軸に垂直な断面が環状の光量分布を有する光
の照射などを採用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明方法に
よれば、次の効果を得ることができる。即ち、基盤面と
所望形状固体との間に、該固体形成後に除去可能な形状
の支持部が介在するように該支持部を光照射に基づき形
成して固体形成を行ない、必要に応じて該支持部を除去
するので、上記所望形状の固体形成を確実に行なうこと
ができ、しかも固体形成後における該固体と基盤面との
分離を、該固体の破損を伴うことなく容易に行ない得
る。更に、固体形成後に除去可能な形状の支持部材を基
盤面上に着脱可能に配設し、該支持部材に支持されるよ
うに固体形成を行ない、該形成後に支持部材を必要に応
じて固体から除去すれば、上記の効果の外、固体と基盤
面との分離を手間を要せず極めて容易に行ない得るとい
う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の１実施例にかかる光
学的造形法を段階的に示す説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の１実施例にかかる光
学的造形法を段階的に示す説明図である。

【符号の説明】

１ 支持棒 ２ ベースプレート（基盤面） ３ 支持部 ４ 光収束器 ５，５′ 所望形状固体 Ａ 光硬化性流動物質

フロントページの続き (72)発明者 早野 誠治 東京都千代田区丸の内２丁目６番３号 三 菱商事株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光により硬化する光硬化性流動物質を容器
   内に収容し、該流動物質中に光照射を行ないつつ、該照
   射箇所を前記容器に対し水平及び垂直方向に造形対象の
   形状に応じて相対移動させ、所望形状の固体を基盤面上
   に形成するにあたり、該固体形成後に除去可能な形状の
   支持部材を前記基盤面上に着脱可能に配設し、該支持部
   材に支持されるように前記固体形成を行ない、該形成後
   に前記支持部材を必要に応じて前記固体から除去するこ
   とを特徴とする光学的造形法。