JPH061807Y2 - 光学的造形体の仕上げ処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は光学的造形体の仕上げ処理装置に係り、特に、
光学的造形法により製造された造形体の洗浄及び後露光
を行なうことができる光学的造形体の仕上げ処理装置に
関する。

［従来の技術］ 光硬化性樹脂等の光硬化性流動物質に光束を照射して、
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流動物質を供
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６０−２４７５
１５号、６２−３５９６６号、６２−１０１４０８号な
どにより公知である。また、目的形状の硬化体の一断面
に相当するスリットを有する造形用マスクを通して光を
照射して硬化させ、次に硬化層の上に未硬化の光硬化性
流動物質を存在させると共にこの造形用マスクを目的形
状の硬化体の高さ方向に隣接する一断面に相当するスリ
ットに有するものに交換し、再び光を照射する工程を繰
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
形法も公知である。（例えば、上記特開昭６２−３５９
６６号）。

第２図はかかる光源的造形法を実施するための装置の一
例を示す断面図である。

第２図の装置において、容器３１内には光硬化性樹脂３
２が収容されている。容器３１の底面にはガラス等の透
光板よりなる透光窓３３が設けられており、該透光窓３
３に向けて光束３４を照射するように、レンズを内蔵し
た光出照部３５、光ファイバー３６、前記光出照部３５
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３７、光源３８等よりなる光
学系が設けられている。

容器３１内にはフレーム４０が設置され、該フレーム４
０にはプレート４１が着脱自在に装置されている、該プ
レート４１は、フレーム４０と一体となってエレベータ
４１により昇降可能とされている。これらＸ−Ｙ移動装
置３７、エレベータ４２はコンピュータ４３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、まずプレート４
１を透光窓３３よりもわずか上方に位置させ、光束３４
を目的形状物の水平断面に倣って走査させる。この走査
はコンピュータ制御されたＸ−Ｙ移動装置３７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最上
面に相当する部分）のすべてに光を照射した後、プレー
ト４１をわずかに上昇させ、硬化体４４とプレート４１
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ひとにより、
ほぼ目的形状の硬化体が多層積層体として得られる。

［考案が解決しようとする課題］ 光硬化性樹脂は、その硬化時に収縮を起こすので、この
収縮応力を小さくすることが造形体の精度向上及び亀裂
防止のために重要である。

本考案は、硬化の工程を２段階に分けることにより硬化
時の収縮応力を緩和するようにした光学的造形法を実施
する場合に好適な、造形体の洗浄及び後露光を行なうこ
とが可能な光学的造形体の仕上げ処理装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案の光学的造形体の仕上げ処理装置は、光学的造形
体を収容するチャンバと、該チャンバ内の光学的造形体
を洗浄剤で洗浄する洗浄手段と、該チャンバ内の光学的
造形体に光を照射する照射装置とを備えてなることを特
徴とする。

［作用］ 光学的造形法により造形体を製造するにあたり、光硬化
性樹脂に光を照射し、該光の照射された部分を部分的に
未硬化の光硬化性樹脂が残留するように硬化させると共
に、該硬化物を積み重ねてほぼ目的形状の立体とする第
１の硬化工程と、該立体に光を照射し、残留する未硬化
の光硬化性樹脂を硬化させる第２の硬化工程との２段階
に硬化工程を分けることにより、硬化時の収縮応力を緩
和し、高精度の造形体を得ることができる。

即ち、上記のような２段階硬化法において、第１の硬化
工程において得られる立体は、光の照射により、光硬化
性樹脂を部分的に未硬化の樹脂が残留するように硬化さ
れたものである。このように部分的に未硬化の光硬化性
樹脂が残留するように硬化させると、硬化による収縮応
力は分散されると共に、未硬化の部分で吸収されるよう
になるため、第１の硬化工程においては、全体として収
縮応力は殆ど発生しない硬化立体（以下、「１次硬化
体」ということがある。）となる。

第２の硬化工程においては、第１の硬化工程にて得られ
た１次硬化体に更に光を照射（以下、この光の照射を
「後露光」という。）して、残留する未硬化の光硬化性
樹脂を硬化させる。この第２の硬化工程を経ることによ
り強度の高い硬化立体が得られる。この第２の硬化工程
においても、硬化が伝播する際に、その周囲に未硬化の
光硬化性樹脂が存在している限り、硬化進行領域に収縮
応力は殆ど発生しない。このように、硬化工程を２段階
に分けることにより、収縮応力が発生するのは硬化工程
の末期の極めて短い期間となり、収縮応力自体も極めて
小さな値となる。

ところで、光学的造形法においては、通常得られる造形
体に付着している未硬化の光硬化性樹脂を除去するため
に、造形体を洗浄する必要がある。従って、光学的造形
法において前記の２段硬化法を採用した場合には、洗浄
及び後露光のための２つの別異の処理が必要となり、処
理工程、作業数が増加し、処理が煩雑となる。

本考案の光学的造形体の仕上げ処理装置は、チャンバ内
にて光学的造形体（１次硬化体）を洗浄することがで
き、また、該チャンバ内の光学的造形体に光を照射する
照射装置により後露光を行なうことができる。

このように、本考案の仕上げ処理装置によれば、１つの
装置にて、洗浄及び後露光を連続して容易にかつ効率的
に行なうことができるので、処理効率が向上される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例に係る光学的造形体の仕上げ
処理装置を示す斜視図である。

図中、２は光学的造形法により得られた造形体、即ち１
次硬化体１を収容するチャンバである。チャンバ２の底
面にはモーターＭにより回転するターンテーブル３が設
けられており、１次硬化体１は、洗浄及び後露光に際
し、チャンバ２内で回転されるように構成されている。
モーターＭはスイッチＳ_１を介して電源に接続される。
２ａは１次硬化体１の装入及び取出用の開閉扉である。

チャンバ２の側面２ｂと上面２ｃには、洗浄用洗浄剤の
噴射ノズル４ａ，４ｂが取り付けられており、各々の噴
付ノズル４ａ，４ｂには、溶剤槽５の洗浄剤が、エゼク
タ６ａ，６ｂを介して供給されるように構成されてい
る。即ち、エゼクタ６ａ，６ｂには、それぞれ、溶剤槽
５の洗浄剤が配管１１、１２を経て供給される。そし
て、コンプレッサ７から圧送されると共にヒータ８で加
温された空気が配管１３、１４を経て該エゼクタ６ａ，
６ｂに供給され、洗浄剤が空気により霧状に噴霧され
る。コンプレッサ７及びヒータ８は、それぞれスイッチ
Ｓ_２，Ｓ_３を介して電源に接続される。

なお、Ｖ_１、Ｖ_２はそれぞれ配管１１、１２内の洗浄剤
流量を調節するバルブであり、またＶ_３、Ｖ_５はそれぞ
れ配管１３、１４内の空気流量を調節するバルブであ
る。

一方、チャンバ２の側面２ｄには、後露光のためのラン
プ９ａ，９ｂが取り付けられており、このランプ９ａ，
９ｂはスイッチＳ_４を介して電源に接続される。また、
側面２ｄの下部には洗浄排液の抜出管１０が接続されて
いる。洗浄排液は抜出管を経て、排液タンク２１に送ら
れる。Ｖ_５は開閉バルブである。

２２はファン２３を備える排気管である。

本実施例において、モーターＭのスイッチＳ_１、コンプ
レッサ７のスイッチＳ_２、ヒータ８のスイッチＳ_３、ラ
ンプ９ａ，９ｂのスイッチＳ_４のON，OFF、並びにバル
ブＶ_１〜Ｖ_４の開閉は各々制御装置２４により所定のプ
ログラムで自動的に制御される。

このような本考案の仕上げ処理装置により１次硬化体１
の洗浄及び後露光を行なうには、まず、チャンバ２内の
ターンテーブル上に１次硬化体１を載置し、扉２ａを閉
める。次いで、スイッチＳ_１、Ｓ_２をON、バルブＶ_１〜
Ｖ_４を開として、モーターＭによりターンテーブル３を
回転させると共に、溶剤槽５内の洗浄用溶剤をコンプレ
ッサ７からの空気によりエゼクタ６ａ，６ｂを経て霧状
としてノズル４ａ，４ｂより１次硬化体１に向けて噴霧
する。

１次硬化体１はターンテーブル３により回転されている
ため、ノズル４ａ，４ｂからの洗浄剤の噴霧により、そ
の外表面が満遍なく洗浄され、表面に付着している未硬
化の樹脂液が除去される。洗浄排液は抜出管１０より抜
き出され、排液タンク２１へ送られる。この排液タンク
２１の排液の上澄みは溶剤槽５に返送して再利用するよ
うにしても良い（配管１５）。

洗浄のための時間は通常１〜１０分であり、洗浄剤とし
ては塩酸、硫酸等の酸、NaOH、KOH等のアルカリ水溶液
又はルタノール、エタノール、プロピルアルコール等の
アルコール、界面活性剤（望ましくは非イオン系）の水
溶液又は水懸濁液、アセトン、メチルエチルケトン等有
機溶剤を用いることができる。

このようにして洗浄が終了した後は、バルブＶ_１、Ｖ_２
を閉として、洗浄剤の噴霧を停止する。次に、スイッチ
Ｓ_４をONとしてランプ９ａ，９ｂを点燈する。この際、
１次硬化体を乾燥するために、ヒータ８のスイッチＳ_３
をONとしコンプレッサ７はそのままONとすると共にバル
ブＶ_３、Ｖ_４は開として、５０〜１００℃程度の乾燥空
気をノズル４ａ，４ｂから送給するのが好ましい。乾燥
は約３〜１５分で十分である。

本考案において、後露光に用いるランプ９ａ，９ｂとし
ては水銀ランプ又はクセノンランプ等を用いることがで
き、本実施例では１００Ｗの水銀ランプを２個用いてい
る。勿論、ランプ９ａ，９ｂとしては、上記以外のもの
を用いることができ、また、レーザ等を光源として採用
することもできる。

ランプ９ａ，９ｂの光は、１次硬化体１がターンテーブ
ル３の回転により回転するため、１次硬化体の全表面に
満遍なく照射され、１次硬化体１中に残留する未硬化の
光硬化性樹脂が硬化して、強固な硬化体が得られる。

この後露光に要する時間は約２〜３０分程度である。

本実施例装置によれば例えば３００mmφ×３００mm高さ
程度の１次硬化体であっても効率的に仕上げ処理するこ
とができる。

第３図は本考案の別の実施例に係る光学的造形体の仕上
げ処理装置の構成を示す縦断面図である。

本実施例では、１次硬化体１はプレートホルダ５０に保
持される。即ち、第２図の如く、１次硬化体はプレート
４１に付着した状態で徐々に上方に引き上げられて形成
される。従って、光学的造形装置から１次硬化体を取り
出すときには、１次硬化体とプレートとが付着した状態
で取り出される。もちろん、この硬化体は、最終的には
プレートと切り離されて製品とされるのであるが、本実
施例は、１次硬化体がプレート４１にくっついた状態で
洗浄を済ませてしまうことができるようにしたものであ
る。

前記プレートホルダ５０には、プレート４１をその下面
側に保持するための保持部材５１が設けられている。該
ホルダ５０は、その中央部分にロータシャフト５２が連
結されており、該ロータシャフト５２はジャーナルベア
リング５３及びスラストベアリング５４を介してチャン
バ５５に支持されている。ロータシャフト５２はチャン
バ５５の上面を貫通しており、その上端はモータＭに連
結されている。

チャンバ５５内には、洗浄剤の液を収容するバス５６が
上下移動装置５７により上下動可能に設置されている。
該バス５６には超音波発振器５８が取り付けられてい
る。符号５９は液体洗剤の貯槽であり、該貯槽５９はポ
ンプ６０及び配管６１を介してバス５６に接続されてい
る。バス５９には、水道水の給水管６２と、排水管６３
とが接続されている。符号６４、６５は弁、６６はポン
プを示す。

チャンバ５５には、１次硬化体１に光を照射するための
ランプ（本実施例では超高圧水銀ランプ）６７及び反射
ミラー６８が設置されている。また、チャンバ５５内に
温風を供給するための温風発生器６９とチャンバ５５内
から排気するための排気管７０が設けられており、該排
気管７０は排気ファン（図示略）に接続されている。

このように構成された光学的造形体の処理装置におい
て、１次硬化体１が付着したプレート４１がホルダ５０
に保持され、１次硬化体は該プレートから垂下した状態
に保持される。１次硬化体が保持された後、洗浄液を収
容したバス５６が上昇され、この１次硬化体１が洗浄液
中に浸漬される。この後、又はこれに先立ってモータＭ
を駆動すると共に、超音波発振器５８を作動させ、１次
硬化体１洗浄する。

この洗浄を行なうに際しては、水道水や洗剤を連続的又
は間欠的に補給するのが好適であるが、バッチ式に洗浄
しても良い。

洗浄が十分に行なわれた後は、モータＭ及び超音波発振
器５８を停止し、バス５６を下降させる。（この後、バ
ス５６内から洗浄廃液が排出される。） 次いで、温風発生器６９及び排気ファンを作動させ、１
次硬化体を温風乾燥する。その後ランプ６７を点灯さ
せ、後露光を行なう。

１次硬化体が十分に硬化した後、プレート４１をホルダ
５０から外し、硬化体をチャンバ５５から取り出す。そ
の後、硬化体とプレート４１とを切り離す。

本実施例において、上記反射ミラー６８としては、熱線
成分を吸収し、紫外線を反射するものが好適である。こ
のようにすると、１次硬化体１に熱応力を過剰に負荷さ
せることが防止される。

なお、本考案においては、第１図に示した噴霧洗浄機構
と、第３図に示した浸漬洗浄機構とを１つのチャンバに
組み込むようにしても良い。

［考案の効果］ 以上の通り、本考案によれば、光学的造形法において硬
化体に発生する収縮応力を減少させると共に、収縮応力
を硬化体の全体に均一に分散させるために２段硬化法を
採用するに際し、１次硬化体の洗浄、後露光を１つの装
置で容易かつ連続的に行なうことができ、仕上げ処理効
率は大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る仕上げ処理装置の斜視
図、第２図は光学的造形置の縦断面図である。第３図は
別の実施例装置の断面を示す構成図である。 １…１次硬化体、２…チャンバ、 ３…ターンターブル、４ａ，４ｂ…ノズル、 ５…溶剤槽、６ａ，６ｂ…エゼクタ、 ７…コンプレッサ、８…ヒータ、 ９ａ，９ｂ…ランプ、３２…光硬化性樹脂、 ３４…光束、３６…光ファイバー、 ３８…光源、４１…プレート、 ４２…エレベータ、５０…プレートホルダ、 ５６…バス、５８…超音波発振器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:24

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的造形体を収容するチャンバと、該チ
   ャンバ内の光学的造形体を洗浄剤で洗浄する洗浄手段
   と、該チャンバ内の光学的造形体に光を照射する照射装
   置とを備えてなる光学的造形体の仕上げ処理装置。