JPH07329188A - 光造形ファブリケ−ション法及びこれを利用した金属構造体の製造方法 - Google Patents
光造形ファブリケ−ション法及びこれを利用した金属構造体の製造方法Info
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Abstract
脂よりなる立体的な3次元構造物を製造する方法に関
し、特に精度として1μm程度、原理的にはより微細な
精度を有する立体的な3次元構造物を光造形ファブリケ
−ション法によって製造する3次元構造物を製造する光
造形ファブリケ−ション法に関する。 【構成】液状の光硬化性樹脂を用い光造形法により3次
元構造物を製造する光造形ファブリケ−ション法におい
て、透明な板で規制された前記液状の光硬化性樹脂の液
面に気泡を介して光を照射し、または/及び前記液状の
光硬化性樹脂中に光透過度調整剤を添加して光の樹脂中
への透過度を調整することを特徴とする光造形ファブリ
ケ−ション法である。
Description
ョンによって光硬化性樹脂よりなる立体的な3次元構造
物を製造する方法に関し、特に精度として1μm程度、
原理的にはより微細な精度を有する立体的な3次元構造
物を光造形ファブリケ−ション法によって製造する光造
形ファブリケ−ション法に関し、更に、この方法によっ
て得られた3次元構造物を型として金属構造体を製造す
る方法に関する。
の立体形状を設計したデ−タをコンピュ−タで高さ方向
に等間隔の水平面で切断してスライス図形のデ−タ群を
作製し、他方、液状の光硬化性樹脂を満たしたタンク内
に液面よりdの位置にテ−ブルをセットし、先に作製し
たスライス図形デ−タの中で最下端のものを取り出し、
このスライス形状に沿ってレ−ザビ−ムをガラス等の透
明な板で規制されている液面に照射して前記スライス図
形デ−タに対応した形状を有する厚さdの平板状の樹脂
板を成形し、次にテ−ブルをdだけ降下させ、固化した
樹脂板上に未硬化の樹脂液が厚さdとなるように存在さ
せ、これに第2層のスライス図形デ−タの形状に沿って
レ−ザビ−ムを前述の場合と同様に液面上を走らせて固
化させ、第1層の場合と同様に第2層のスライス図形デ
−タに対応した形状を有する厚さdの平板状の樹脂板を
成形する。しかして、この第2層の固化部分は第1層の
固化部分と自然に接合する。このようにして第3層、第
4層・・・・と順次同様の操作を行うことによって、全
体が固化した所望の立体形状をした成形物が得られる。
(第1図参照)。すなわち、光造形法は、このようにス
ライス図形デ−タをもとにして順次光硬化樹脂を硬化さ
せて三次元構造物を製造する方法である。
高いので樹脂を注入すると液面に凹凸が生じ、これらが
元の平滑な水平面に戻るためにはある程度の時間を要す
る。この時間的なロスを防止するため、通常樹脂液の液
面をガラス等の透明な規制板を使用して液面の水平面を
保ち、この規制板を通して樹脂液面に光を照射してい
る。しかし、この方法では硬化した樹脂と透明な規制板
との間の接着性が問題となり、このために得られる3次
元構造物の精度は数mm程度のものに制約される。ま
た、精度を高めるためにレ−ザビ−ムの径を小さくして
樹脂の硬化部分の径を小さくする必要がある。しかし、
レ−ザビ−ムの径を小さくすると、ビ−ムの焦点深度が
深さ方向に大となり、その結果、硬化部が長くなって、
ミクロンオ−ダの硬化精度を有する構造物を得ることは
できなかった。
記の欠点を改良し、上記製造方法において、3次元微細
構造物を高精度で製造するため種々検討した結果、本発
明を完成したもので、本発明の目的は高精度をもって3
次元微細構造物を光造形ファブリケ−ション法によって
製造する方法を提供するものであり、且つ、該成形物を
型として金属構造体を製造する方法を提供するものであ
る。
光硬化性樹脂を用い光造形法により3次元構造物を製造
する光造形ファブリケ−ション法において、透明な板で
規制された前記液状の光硬化性樹脂の液面に気泡を介し
て光を照射して光硬化性樹脂を硬化させることを特徴と
する光造形ファブリケ−ション法であり(以下、第1発
明という)、また、液状の光硬化性樹脂を用い光造形法
により3次元構造物を製造する光造形ファブリケ−ショ
ン法において、前記液状の光硬化性樹脂中に光透過度調
整剤を添加して光の樹脂中への透過度を調整することを
特徴とする光造形ファブリケ−ション法である(以下第
2発明という)。そして、更に、本発明においては、上
記第1及び第2発明によって得られた光硬化性樹脂より
なる3次元構造物内に金属を鋳込んだ後、光硬化性樹脂
を溶解除去して金属構造物を製造することを特徴とする
金属構造体の製造方法(以下、第3発明という)であ
る。
と透明規制面との間を常時分離させて樹脂と規制面との
間の接着を防止し、これによって精度を高め、また、第
2発明においては、光透過度調整剤を液状の光硬化性樹
脂中に添加し、レ−ザビ−ムの樹脂中へレ−ザビ−ムの
透過深度を制限し、レ−ザビ−ムの径に対する透過深度
の長さの比、即ちアスベクト比を1に近づけて硬化形状
を球形にして精度を高めるものである。そして、第3発
明では、このようにして得られた高精度の3次元構造物
を型として金属構造物を製造するのである。
の光造形ファブリケ−ション法は、先に述べた光造形法
と、その操作は何等異ならない。そして、本発明で使用
する光硬化性樹脂についても光造形法で使用されるもの
は何れも使用することができ、例えば、ポリエステルア
クリレ−ト、ポリウレタンアクリレ−ト、ノボラック型
エポキシ樹脂、ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂等で、こ
れにアセトフェノン系、ベンゾイル系、ベンジルケタ−
ル系或いはケトン系の光開始剤を添加したものである。
Cdレ−ザ、アルゴンレ−ザ、クリプトンレ−ザ等の紫
外線レ−ザや、キセノンランプ、水銀ランプ等の紫外線
ランプ等である。CADシステム上で設計した数値モデ
ルをコンピュ−タで高さ方向に等間隔の水平面で切断し
てスライス図形(断面図形)のデ−タを作成するに際し
てスライスの間隔が細かい程、表面形状が細かく好まし
いが、通常、1μm〜5μmの範囲に設定して行なう。
また、液面を規制する透明な規制板は従来よりこの種の
光造形法において使用されているものであれば良い。
射するのであるが、気泡の大きさ等は単に透明な規制板
と硬化された樹脂とが接着しなければどのような寸法で
も良く、通常径が1mm以下のものが好ましく、また、
気泡が先端部より移動しないように光源の鏡胴先端部が
凹状に形成されていることが好ましい。第2発明におけ
る透過度を調整する手段としては光吸収剤或いは染料等
を添加すればよく、具体的にはアクリル系染料等が挙げ
られる。
造形方法の説明図である。図において液状樹脂液1を入
れた容器2をXYステ−ジ3上に載置する。樹脂液内に
は液面規制板4が置かれ、その液面を平らにする。XY
ステ−ジ3はCADシステムデ−タによって制御用コン
ピュ−タを作動し、これにより左右前後に移動し、また
規制板4はZ軸ステ−ジ3’によって上下に移動でき、
この上下移動は制御用コンピュ−タ9によってコントロ
−ルされる。この樹脂面の上方に光源5が固定されてお
り、光源5の光はシャッタ−6及び集光レンズ7を通し
て樹脂の表面に集光される。あるCADシステムより得
られたスライス第1層のデ−タを制御用コンピュ−タに
よってXYステ−ジ制御、シャッタ−制御及び2軸ステ
−ジ制御によって第1層のデ−タにもとづいた形状の硬
化樹脂板を得る。続いて第2層……と順次それぞれの樹
脂板を得て最終的に全体像のものを創製する。
泡を介して光を照射するのであるが、その状態を図2に
示す。図2において、光束は集光レンズ7を通り、透明
規制板4の中央に設けて凹状部内にある気泡8を介して
集光させて樹脂を硬化させる。本発明の方法によって得
られた光硬化樹脂よりなる成形物を鋳型とし、これに電
鋳により金属を埋込んだ後、樹脂を除去することによっ
て、微細な金属成形物が得られる。
説明する。 実施例1 図1において、透明規制板の中央に図2に示すような凹
状部を設け、この中に気泡8を存在させた装置を用い
て、レ−ザビ−ムを集光して樹脂を硬化して3次元構造
物を成形した。光硬化性樹脂としては、アクリル系樹脂
を使用し、これに光透過度調整剤としてアクリル系染料
を添加して光透過度を調整してアスペクト比(入射光の
焦点深度/入射光の径)を10とした。得られた3次元
構造物の寸法は100×100×100μmで作成に要
した時間は約1時間程度であった。
の精度は極めて高く、微細のものであり、従来、この種
の物の成形法であるシリコンプロセス、異方性エッチン
グ、放電加工、LIGAプロセス、レ−ザCVD法等に
比して次のような長所を有する。 1.完全な3次元構造の実現が可能である。 2.高精度の物が得やすい。 3.高アスペクト比のものを製造することができる。 4.高速生産性、量産性を有する。 5.装置が簡単で低コシトで作成できる。 6.ランニングコストも低い。 7.有毒ガスや爆発性ガスは一切使用しないので安全性
が高い。 8.省スペ−ス 9.金属等樹脂以外の素材でも容易に転写可能である。
おける集光部分の拡大説明図
XYステ−ジ 3’ Z軸ステ−ジ 4 透明規制板 5
光源 6 シャッタ− 7 集光レンズ 8
気泡 9 制御用コンピュ−タ−
Claims (3)
- 【請求項1】 液状の光硬化性樹脂を用い光造形法によ
り3次元構造物を製造する光造形ファブリケ−ション法
において、透明な板で規制された前記液状の光硬化性樹
脂の液面に気泡を介して光を照射して光硬化性樹脂を硬
化させることを特徴とする光造形ファブリケ−ション
法。 - 【請求項2】 液状の光硬化性樹脂を用い光造形法によ
り3次元構造物を製造する光造形ファブリケ−ション法
において、前記液状の光硬化性樹脂中に光透過度調整剤
を添加して光の樹脂中への透過度を調整することを特徴
とする光造形ファブリケ−ション法。 - 【請求項3】 請求項1または/及び2の方法によって
得られた光硬化性樹脂よりなる3次元構造物内に金属を
鋳込んだ後、光硬化性樹脂を溶解除去して金属性構造物
を製造することを特徴とする金属構造体の製造方法。
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JP12929794A JP3579798B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 光造形ファブリケーション法及びこれを利用した金属構造体の製造方法 |
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-
1994
- 1994-06-10 JP JP12929794A patent/JP3579798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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