JPH0698685B2 - 光学的造形装置 - Google Patents

光学的造形装置

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JPH0698685B2
JPH0698685B2 JP62147589A JP14758987A JPH0698685B2 JP H0698685 B2 JPH0698685 B2 JP H0698685B2 JP 62147589 A JP62147589 A JP 62147589A JP 14758987 A JP14758987 A JP 14758987A JP H0698685 B2 JPH0698685 B2 JP H0698685B2
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加津衛 剣持
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学的造形装置に関し、詳しくは光エネルギー
を照射することによって硬化又は分解する流動物質に所
望の形状に合わせて光エネルギーを照射して造形する装
置に関するものである。
従来の技術 従来から良く知られている光学的造形方法としては、半
導体部門で用いられているリソグラフィ技術がある。し
かし、半導体のリソグラフィ技術は、マスクを用いた造
形方法であるため造形精度は高いが、マスクを必要とす
るため、その製作時間を考慮すると短時間で造形するこ
とはできず、さらに立体物の造形にはマスクを多数必要
とすることから実際には適用不可能である。
一方、特開昭60-247515号公報には、得ようとする立体
物を収容することができる容器内に光によって硬化する
光硬化性流動物質を収容し、光エネルギーの作用点を容
器内において三次元的に相対移動させることができる光
照射手段を設け、この光照射手段による光エネルギーの
作用点をまず水平方向に相対移動させつつ光硬化性流動
物質に対して選択的に光エネルギーを照射して平面状の
硬化部分を形成し、次いで作用点を垂直方向に若干相対
移動させた後又は漸次相対移動させつつ上記と同様に水
平方向に相対移動させて硬化部分を積層形成し、これを
繰り返すことにより所望の立体物を造形する方法が開示
されている。
又、本出願人は先に特願昭61-132342号において、第4
図に示すように、陰極線管等の任意に変化可能な領域か
ら選択的に光エネルギーを放射できる面光源を用い、こ
の面光源による光エネルギーの放射面上に、光エネルギ
ーにて硬化又は分解する流動物質の薄膜を形成し、この
流動物質の薄膜の所定の部分に選択的に光エネルギーを
照射して所定形状の硬化物質膜を形成し、この硬化物質
膜を引き上げてこれと前記放射面との間に前記流動物質
の薄膜を形成し、この流動物質の薄膜の所定の部分に光
エネルギーを照射するという工程を繰り返し、硬化物質
膜を積層成形することによって立体物を造形する方法を
提案した。第4図において、31は陰極線管、32はその画
面上に配置した光ガイドで、石英ガラスファイバを集積
して構成され、光エネルギーの放射面となる上面は平面
に形成されている。33は流動物質を収容する容器、34は
形成された硬化物質膜を付着させて引き上げる引き上げ
部材、35は流動物質の薄膜、36は流動物質供給手段、37
は陰極線管31の光放射領域を制御する画像処理装置であ
る。
発明が解決しようとする問題点 ところが、特開昭60-247515号公報の造形方法では、光
照射手段又は容器を動作させて光エネルギーの作用点を
移動させ、作用点における流動物質を逐次硬化させてい
るので、短時間で造形することができず、特に大型の立
体物を造形するのに適していないという問題がある。
一方、本出願人の先の出願に係る方法では、面状に硬化
又は分解が可能であるため、高速にて短時間で所望の形
状の硬化物質膜を得ることができるとともに、その硬化
物質膜の形状は電気的な制御のみで任意に設定すること
ができ、さらにこの硬化物質膜を順次積層することによ
って短時間で能率的に所定の立体物を造形することがで
きるという利点がある。しかしながら、放射面と、引き
上げ部材又は先に形成された硬化物質膜の間に流動物質
を導入して流動物質の薄膜を形成する必要があるが、流
動物質の粘性のためにこの薄膜を形成するのに、引き上
げ部材を上昇させて流動物質を放射面の全面に流し出
し、その後引き上げ部材を下降させて所定の厚みの薄膜
を形成するという工程が必要となり、時間がかかって能
率が悪いという問題があり、また形成された硬化物質膜
を引き上げ部材にて引き上げる際に、硬化物質膜の下面
と放射面の間の密着面の全面を一度に離間させねばなら
ず、硬化物と引き上げ部材の間に大きな力が作用し、硬
化物の変形、破損や脱落を生ずる虞れがあるという問題
がある。
本発明は上記問題点に鑑み、光エネルギーの照射によっ
て短時間で硬化物質膜を造形でき、かつそのための流動
物質の薄膜を能率的に形成できるとともに硬化物質膜の
引き上げも小さな力で円滑に行える光学的造形装置を提
供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、任意に変化させ得る
領域から選択的に光エネルギーを放射可能な面光源と、
この面光源による光エネルギーの放射面上に光エネルギ
ーにて硬化又は分解する流動物質の薄膜を形成する流動
物質膜形成手段と、前記放射面に対向配置されて前記流
動物質の薄膜に光エネルギーが照射されて形成された硬
化物質膜が付着する基板と、この基板の引き上げ手段と
を備え、前記流動物質膜形成手段が、前記放射面上を移
動可能な透明シートと、この透明シート上に薄膜状に流
動物質を塗布する塗布手段とから成ることを特徴とす
る。
作用 本発明は上記構成を有するので、流動物質を薄膜状に塗
布された透明シートを放射面上に移動させることによっ
て速やかに放射面上に流動物質の薄膜を形成でき、次に
引き上げ部材を下降させ、放射面から光エネルギーを放
射させることによって、透明シート上の流動物質を硬化
又は分解して任意の形状の硬化物質膜を高速で形成する
ことができ、次に引き上げ部材を上昇させると、硬化物
質膜は透明シートを付着した状態で小さな力で円滑に引
き上げられ、その後付着した透明シートを片側から順次
引き剥すことによって硬化物に大きな力を加えずに透明
シートを剥すことができ、したがって流動物質の薄膜を
能率的に形成できるとともに、硬化物を変形、破損、脱
落等を生じずに順次引き上げて行くことができる。
実施例 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を参照しな
がら説明する。1は、ブラウン管等の陰極線管であっ
て、発光面を上向きして配置されている。この陰極線管
1の発光面となるガラス壁2の裏面には、陰極線の照射
によって主として紫外線を放射する蛍光材を塗布した蛍
光面3が形成されている。前記ガラス壁2上には、セル
フォックレンズ4aを多数集積したレンズアレイ4から成
る光案内部5が配置されている。この光案内部5の上に
は透明板6が配置され、その上面にて光エネルギーを放
射する放射面7が構成されている。8は、前記放射面7
上を通る給送経路に沿って間欠的に給送される透明シー
トであり、好ましくは表面の離型性が向上されている。
前記給送経路の放射面7の手前位置には、透明シート8
上に流動物質10を薄膜状に塗布する塗布手段9が配置さ
れている。この塗布手段9は、透明シート8の下面に当
接する送りローラ11と、透明シート8上に配置された塗
布ローラ12と、塗布ローラ12に流動物質を膜状に供給す
る供給ローラ13と、供給ローラ13上の流動物質の厚さを
調整するドクターローラ14と、供給ローラ13上に流動物
質10を供給する供給手段15にて構成されている。16は、
前記透明シート8上の流動物質の薄膜18の上面に下面が
接する下限位置から上方に移動可能な引き上げ基板、17
はその引き上げ手段である。前記セルフォックスレンズ
4は、蛍光面3の任意の発光点から出た光が透明シート
8上の流動物質の薄膜18の対応する一点に集光するよう
に構成されている。
次に、以上の構成による立体物の造形工程を説明する。
まず、第2図(a)に示すように、引き上げ基板16を上
昇させた状態で、塗布手段9にて流動物質の薄膜18を形
成された透明シート8を放射面7上に移動させた後、第
2図(b)に示すように、引き上げ基板16を下降させて
その下面を流動物質の薄膜18上面に接触させ、次に陰極
線管1を図示しない画像処理装置にて作動させ、形成す
べき硬化物質膜19の形状に対応する領域の蛍光膜3に陰
極線を照射し、放射された紫外線を光案内部5を介して
前記流動物質の薄膜18に照射し、流動物質を硬化又は分
解させる。このとき、発光点から出た光が流動物質の薄
膜18の対応位置に集光されるので、高い分解能が得られ
る。所定の硬化又は分解が完了すると、硬化物質膜19が
付着した引き上げ基板16を上昇させる。すると、第2図
(c)に示すように、硬化物質膜19に透明シート8も付
着した状態で持ち上げられる。そのため、硬化物質膜19
が放射面7に直接密着している場合に比して極めて小さ
な力で円滑に引き上げられる。その後、適宜手段にて透
明シート8を端から順に剥すことにより硬化物質膜19に
付着した透明シート8を硬化物質膜19に大きな力を作用
させずに容易に剥すことができる。その後、再び第2図
(a)に示すように流動物質の薄膜18を形成された透明
シート8を放射面7上に移動させ、以下上記動作を繰り
返して硬化物質膜19を順次積層形成することにより、所
望の立体物を引き上げ基板12の下面に形成することがで
きるのである。
前記透明シート8としては、PP(ポリプロピレン)、PE
T(ポリエチレンテレフタレート)、PES(ポリエーテル
スルフォン)、ポリメチルペンテン(商標名“TPX")等
のシートを用いることができる。
前記光エネルギーを照射して硬化又は分解する流動物質
としては、一般に用いられているポジ型又はネガ型のレ
ジスト及びこれらのレジストを主成分とした配合材料を
用いることができる。特に、硬化物の強度や耐熱性が必
要な場合には、例えば変性ポリウレタン(メタ)アクリ
レート、オリゴエステル(メタ)アクリレート、ウレタ
ン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレー
ト、感光性ポリイミド、アミノアルキドなどを挙げるこ
とができる。さらに詳しくは、樹脂の耐熱性、透明性が
必要なものには、多官能アクリレート化合物も用いられ
る。この多官能アクレート化合物としては、下記一般式 [式中、R1は炭素数2〜50のアルコール残基であり、R2
はHまたはCH3であり、nは2〜6の数である。] で表される化合物で、これをラジカル重合して得られる
硬化物のガラス転位温度が110℃以上を有する化合物が
好適に使用される。
かかる多官能性アクリレート化合物で、特に光学的性質
上好ましい具体例としては、2,2′−ビス[4−(β−
メタクロイルオキシエトキシ)シクロヘキシル]タロパ
ン、ビス(オキシメチル)トリシクロ[5.2.1.025]デ
カンジメタクリレート、1,4−ビス(メタクロイルオキ
シメチル)シクロヘキサンが利用できる。ここで(メ
タ)アクリレートとはアクリレートとメタクリレートの
両者を総称して示す。
更に、上記のごとき一般式の化合物に加えて、一般的に
粘度調整剤として用いられるラジカル重合性モノマーを
10重量%以下の範囲で使用することができる。かかるラ
ジカル重合性モノマーとしては、ビニル化合物、(メ
タ)アクリル化合物、アリル化合物が挙げられる。又、
これらのモノマーの重合の際には公知の適宜ラジカル開
始剤を用いることができる。さらにラジカル開始剤の添
加量は多官能性アクリレート化合物100重量部に対して
0.01〜10重量部である。
上記実施例では、透明シート8を一方向に移動させて使
い捨てにしているが、第3図に示すように、透明シート
8を循環させるようにしてその途中に流動物質の塗布装
置9を配置してもよい。21a〜21dは透明シート8のカイ
ドローラ、22は塗布装置9における流動物質10の供給手
段を兼ねる容器で、収容した流動物質10中に前記供給ロ
ーラ13の下部が浸漬されている。23は、透明シート8に
残留した流動物質の薄膜18をかき落として容器22中に回
収するプレートである。
又、上記実施例では光案内部5がセルフォックレンズを
用いたレンズアレイ4から成るものを例示したが、グラ
スファイバの両端面を球面等に曲面加工して構成した棒
状レンズを多数集積したレンズアレイを用いることもで
きる。又、面光源として陰極線管1と光案内部5と透明
板6を組み合わせたものを用いた例を示したが、その他
光源と液晶等の面状スイッチング手段等を組み合わせた
もの等を用いることもできる。
発明の効果 本発明の光学的造形方法によれば、以上のように流動物
質を薄膜状に塗布された透明シートを放射面上に移動さ
せることによって速やかに放射面上に流動物質の薄膜を
形成でき、この流動物質の薄膜に放射面から光エネルギ
ーを放射させることによって流動物質を硬化又は分解し
て任意の形状の硬化物質膜を高速で形成することがで
き、また引き上げた硬化物質膜に付着した透明シートは
片側から順次引き剥すことによって硬化物に大きな力を
加えずに透明シートを剥すことができ、したがって流動
物質の薄膜を能率的に形成できるとともに、硬化物を変
形、破損、脱落等を生じずに順次引き上げて行くことが
できるという大なる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示し、第1図は
概略構成を示す縦断正面図、第2図(a)〜(c)は動
作説明図、第3図は他の実施例の概略構成図、第4図は
従来例の概略構成図である。 1……陰極線管 5……光案内部 6……透明板 7……放射面 8……透明シート 9……塗布手段 10……流動物質 16……引き上げ基板 17……引き上げ手段 18……流動物質の薄膜 19……硬化物質膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】任意に変化させ得る領域から選択的に光エ
    ネルギーを放射可能な面光源と、この面光源による光エ
    ネルギーの放射面上に光エネルギーにて硬化又は分解す
    る流動物質の薄膜を形成する流動物質膜形成手段と、前
    記放射面に対向配置されて前記流動物質の薄膜に光エネ
    ルギーが照射されて形成された硬化物質膜が付着する基
    板と、この基板の引き上げ手段とを備え、前記流動物質
    膜形成手段が、前記放射面上を移動可能な透明シート
    と、この透明シート上に薄膜状に流動物質を塗布する塗
    布手段とから成ることを特徴とする光学的造形装置。
JP62147589A 1987-06-12 1987-06-12 光学的造形装置 Expired - Lifetime JPH0698685B2 (ja)

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