JPH08230047A - 三次元形状の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光硬化性材料の積層強度が高く剥がれ難いと
ともに、外形精度等の品質性能に優れた成形品を簡単に
製造することのできる三次元形状の形成方法を提供す
る。 【解決手段】 光硬化性樹脂からなり加熱接着性を有す
る光硬化性板状体９０に光３を照射して光硬化層９１を
形成する。第１の発明では、真空下で光硬化性板状体９
０を加熱接着して積み重ねていく。第２の発明では、赤
外線ランプを照射して光硬化性板状体９０を加熱接着し
て積み重ねていく。第３の発明では、光硬化性樹脂をロ
ーラ部材の外周面に所定の厚みで層状に付着させ、余分
の光硬化性樹脂を回収して、加熱接着性を有する光硬化
性板状体９０を得る。この光硬化性板状体９０に光３を
照射して光硬化層９１を形成するとともに、光硬化性板
状体９０を加熱ローラで押圧して加熱接着して積み重ね
ていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、三次元形状の形
成方法に関し、光の照射によって硬化する光硬化性樹脂
を用いて、立体的な三次元形状を有する物品を成形製造
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光硬化性樹脂を用いて三次元形状を形成
する方法は、複雑な三次元形状を、成形型や特別な加工
工具を用いることなく、簡単かつ高精度に形成すること
ができる方法として、各種の製品モデルや立体模型等の
製造に利用することが考えられており、例えば、特開昭
５６−１４４４７８号公報、特開昭６２−３５９６６号
公報、特開昭６１−１１４８１７号公報等に開示されて
おり、これを第１０図に、一般的な成形方法の例として
示している。樹脂液槽１に溜められた液状の光硬化性樹
脂２に対して、液面上方から集光レンズ３０で集光され
たレーザービーム等の光ビーム３を照射することによっ
て、光ビーム３の焦点位置付近の、液面から一定の深さ
までの光硬化性樹脂２を硬化させ、光ビーム３の照射位
置を順次移動させることによって、所定のパターンを有
する光硬化層４ａを形成する。この光硬化層４ａの上に
新たな光硬化性樹脂液２を供給し、この光硬化性樹脂液
２を再び光ビーム３で所定のパターン状に硬化させれ
ば、前記光硬化層４ａの上に別のパターンを有する光硬
化層４ａが形成される。このようにして、複数層の光硬
化層４ａ…を順次積み重ねていけば、所望の三次元形状
を有する成形品４が成形できることになる。

【０００３】ところが、上記のような方法では、光硬化
性樹脂として液状の比較的低分子量の材料を用いる必要
があるので、硬化に時間がかかるとともに硬化時の収縮
が大きくなるという欠点がある。このような欠点を解消
するために高分子量の樹脂材料を用いると、粘度が高く
なり、樹脂液槽への供給充填や供給後の表面の平滑化に
長時間を要する等の困難をきたすことになる。

【０００４】特開昭６３−３９３２４号公報には、光重
合系感光性材料からなる感光液に、露光パターンフィル
ムを通した光を照射して、感光板を露光させた後、露光
済み感光板を接着剤で接着することによって、互い積層
一体化させる方法が開示されている。このように、固体
の板状材料を使用すれば、光重合系感光性材料すなわち
光硬化性樹脂として、液状で低分子量のものを使用する
必要がなくなるため、硬化時間が早くなり、硬化収縮も
少なくなる。また、光硬化性樹脂液を収容する樹脂液槽
等が不要であるため、面積の広い大きな寸法のものまで
形成することが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
は、複数層の露光板をそれぞれ別個に露光して、いわゆ
る光硬化層を形成した後、それぞれの間に接着剤を介し
て積層しており、接着剤の塗布作業が非常に面倒で、接
着剤の乾燥時間もかかるため、全体の作業能率が低下す
るという問題があった。

【０００６】また、一般的に、接着剤は光硬化性がな
く、露光板の材料である光硬化性樹脂とは異なる材料か
らなるものなので、接着剤部分が縞状に表れて外観的に
見苦しくなるとともに、品質的にも接着剤部分は他の光
硬化性樹脂部分とは違ったものになってしまう。そのた
め、例えば、積層された露光板を溶剤処理して光硬化層
以外の未露光部分を溶解除去する際に接着剤が除去され
てしまって、接着強度が低下したり、露光板が剥がれて
しまう問題が起きる。また、接着剤は、液状のものを塗
布するので、接着剤部分の厚み精度を厳密に制御するの
は困難であり、露光板を積層して形成された成形品の外
形精度が低下するという問題もあった。

【０００７】また、特開昭６３−１３９７３０号公報に
は、多孔質板状の基材に光硬化性樹脂を含浸させてお
き、この基材に所定パターンで光を照射して光硬化層を
形成し、これを積み重ねて立体形状を形成する方法が開
示されている。しかし、この方法では、上下の光硬化層
の境目で基材が途切れるので構造の連続性がなくなり、
境目での強度等が劣るものとなる。また、基材の存在に
より光硬化層の特性が変わってしまうことや、基材の作
製および基材への光硬化性樹脂の含浸という手間のかか
る工程が増え、未硬化の光硬化性樹脂とともに基材を除
去する工程にも手間がかかることなどの問題もある。

【０００８】そこで、この発明の課題は、上記したよう
な、板状の光硬化性材料に光を照射して光硬化層を形成
し、この光硬化層を積み重ねて三次元形状を形成する方
法において、接着剤を使用することなどによる従来技術
の有する諸問題を解消して、光硬化性材料の積層強度が
高く剥がれ難いとともに、外形精度等の品質性能に優れ
た成形品を簡単に製造することのできる三次元形状の形
成方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかる三次元形状の形成方法は、光硬化性樹脂
に光を照射して光硬化層を形成し、この光硬化層を複数
層積み重ねて、所望の三次元形状を形成する方法におい
て、光硬化性樹脂からなり加熱接着性を有する光硬化性
板状体に光を照射して光硬化層を形成する。

【００１０】そして、請求項１に記載の発明では、真空
下で光硬化性板状体を加熱接着して積み重ねていく。請
求項２に記載の発明では、赤外線ランプを照射して光硬
化性板状体を加熱接着して積み重ねていく。請求項３に
記載の発明では、光硬化性樹脂をローラ部材の外周面に
所定の厚みで層状に付着させて加熱接着性を有する光硬
化性板状体を作製するとともに、余分の光硬化性樹脂を
回収し、得られた光硬化性板状体に光を照射して光硬化
層を形成するとともに、光硬化性板状体を加熱ローラで
押圧して加熱接着して積み重ねていく。

【００１１】光硬化性樹脂の材料には、高分子状多官能
フォトポリマー、高分子＋多官能オリゴマー、多官能オ
リゴマー等からなるものであり、光を照射することによ
って硬化する、いわゆる光硬化性を有する樹脂であれ
ば、従来の通常の感光性樹脂凸版材料やプリント配線板
加工用のフィルム状フォトレジスト材料（ドライフィル
ム）等として利用されている材料が使用できる。

【００１２】光硬化性板状体は、上記のような光硬化性
樹脂から、フィルム、シート等のいわゆる固体の板状に
形成されたものである。光硬化性板状体は、取扱いが可
能な程度の形状維持性があるとともに、ある程度の変形
が可能な柔軟性を備えているものを用いる。そして、光
硬化性板状体は、加熱によって溶融軟化して接着性を発
揮する、いわゆる加熱接着性を有するものを用いる。具
体的には、例えば、６０〜１５０℃程度の加熱温度範囲
で軟化溶融あるいは流動化して、自己接着性を示すもの
が好ましい。光硬化性板状体の厚みは、形成する三次元
形状の成形品に要求される加工精度や形状寸法等によっ
て異なる。

【００１３】光硬化性板状体に光を照射して所定パター
ンの光硬化層を形成する方法としては、通常、光ビーム
を所定パターンにしたがって移動照射する方法が用いら
れる。光ビームとしては、光硬化性樹脂材料の特性に合
わせて、可視光線や紫外線等の任意の波長成分を有する
光ビームが用いられる。光ビームの移動は、コンピュー
タ等で自動制御し、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置と連動させてお
けば、極めて正確かつ簡単に所定パターンの光硬化層を
形成することができる。

【００１４】光硬化層の形成方法としては、上記の光ビ
ームを用いる方法のほか、所定パターを有するマスクフ
ィルムを光硬化性板状体に重ねた後、全面に光を照射し
て一括露光する方法も採用できる。光硬化性板状体を加
熱接着して積み重ねていくには、例えば、光硬化層が形
成された光硬化性板状体の上に、未硬化の光硬化性板状
体を積み重ねた後、上方から赤外線ランプを照射するな
どして加熱し、未硬化の光硬化性板状体を溶融硬化させ
て、その下の光硬化性板状体に接着積層すればよい。加
熱手段には、赤外線ランプ以外にも、ドライフィルムラ
ミネータ等の通常の加熱積層手段が採用できる。加熱温
度は、光硬化性板状体の樹脂材料に合わせて適当な温度
に設定される。加熱と同時に光硬化性板状体を押圧もし
くは圧着させれば、より確実に接着させることができ
る。

【００１５】光硬化性板状体同士の積層面には、空気溜
まりや隙間、いわゆるボイドが生じないようにして接着
する必要ある。そこで、上記加熱および圧着を真空下で
行うようにすると、ボイドの発生がなく、良好な接着面
と高い接着強度が得られる。加熱は、未硬化の光硬化性
板状体側から行うことが好ましい。これは、光硬化層が
形成された光硬化性板状体を強く加熱すると、光硬化層
の形状が変形する可能性があるのに対し、未硬化の光硬
化性板状体が加熱変形したとしても、加熱接着された後
で、未硬化の光硬化性板状体に光を照射して光硬化層を
形成するようにすれば、形成された光硬化層自体の形状
には加熱による悪影響は生じず、正確な形状に成形され
るからである。但し、硬化済みの光硬化性板状体の表面
のみを加熱溶融させて、この加熱溶融された表面に未硬
化の光硬化性板状体を接着することもでき、両方の光硬
化性板状体の表面を加熱溶融させて接着することもでき
る。さらに、予め光硬化層が形成された光硬化性板状体
同士の対向面を加熱溶融させて積み重ねていく方法も採
用できる。

【００１６】硬化済みの光硬化性板状体の上に未硬化の
光硬化性板状体を積み重ねた場合には、未硬化の光硬化
性板状体に対して、前記した手段で光を照射して光硬化
層を形成し、このような、光の照射による光硬化層の形
成工程と、加熱接着工程とを繰り返すことよって、所望
の三次元形状を有する成形品が得られる。なお、前記し
たように、硬化済みの光硬化性板状体を加熱接着してい
く場合には、予め必要な枚数の光硬化性板状体に光硬化
層を形成した後、まとめて加熱接着を行うこともでき
る。

【００１７】さらに別の方法として、光硬化性樹脂をロ
ーラ部材の外周面に所定の厚みで層状に付着させ、この
ローラ部材に付着した光硬化性板状体をローラ部材の外
周面から平坦な光照射用基台上に移行させた後、平坦な
光硬化性板状体に光を照射して光硬化層を形成し、光照
射用基台上に光硬化層を積み重ねていく方法が採用でき
る。

【００１８】この方法でも、光硬化性樹脂の材料として
は、前記した材料が使用できるが、光硬化性樹脂をロー
ラ部材の外周面に付着させた状態で取り扱うので、光硬
化層を形成するときに大きな寸法収縮や変形を起こさな
い程度であれば、比較的柔軟で変形し易い状態のもので
あってもよい。ローラ部材は、円筒状もしくは円柱状を
なし、外周面に光硬化性樹脂を付着させることができる
とともに、光硬化性板状体を剥がし易い材料からなるも
のを用い、例えば、金属、合成樹脂、セラミック、ゴム
等で実施される。

【００１９】ローラ部材の外周面に光硬化性樹脂を所定
の厚みで層状に付着させるには、平坦な塗布台上に粘性
状態の光硬化性樹脂の固まりを載せ、塗布台との間に所
定の間隔をあけた状態でローラ部材を転動させれば、ロ
ーラ部材と塗布台との間に光硬化性樹脂が挟まれて所定
の厚みで層状になってローラ部材の外周面に付着する。
ローラ部材と塗布台との隙間は、必要な光硬化性板状体
の厚みに合わせて設定しておく。

【００２０】また、塗布台の上で、へらやナイフ等で光
硬化性樹脂を一定の厚みに延ばして光硬化性板状体を形
成した後、これをローラ部材に巻き取るようにしてもよ
く、ローラ部材の外周面に直接光硬化性樹脂を付着させ
て、へらやナイフで一定の厚みに均すようにしてもよ
く、ローラ部材ともう一つのローラの隙間に光硬化性樹
脂を挟んで一定の厚みにしたものをローラ部材側に付着
させるようにしてもよい。

【００２１】ローラ部材の外周面に付着して形成された
光硬化性板状体の厚みは、前記と同様でよいが、この方
法では、ローラ部材の外周面に付着させて取り扱うので
比較的薄くても実施できる。ローラ部材の外周面に光硬
化性樹脂を付着させる際には、光硬化性板状体に必要な
量の光硬化性樹脂よりも多い量の光硬化性樹脂が用いら
れる。そこで、光硬化性板状体として利用されなかった
光硬化性樹脂を回収するのが好ましい。回収された光硬
化性樹脂は、再び光硬化性板状体の形成に利用できる。

【００２２】光照射用基台は、光硬化性板状体を載せる
平坦な表面を有するものであり、光照射用基台の上方に
は、光硬化性板状体に光を照射するための光照射機構が
備えられている。ローラ部材に付着した光硬化性板状体
を光照射用基台に移行させるには、ローラ部材を光照射
用基台の上面で転動させて、外周の光硬化性板状体を光
照射用基台側に押し付けて付着させるようにすればよ
い。光照射用基台に移行した光硬化性板状体は、光照射
用基台の平坦な表面に沿って平坦な状態になる。

【００２３】この平坦な光硬化性板状体に光を照射して
光硬化層を形成する。光照射または光硬化手段として
は、前記同様の手段が適用できる。上記のような工程を
繰り返して、光照射用基台の上に光硬化性板状体が積み
重ねられていく。上下の光硬化性板状体もしくは光硬化
層を接着する手段としては、前記同様の手段が適用でき
る。ローラ部材の内部に加熱ヒータを内蔵させておけ
ば、ローラ部材に付着した光硬化性板状体を効率良く加
熱できる。

【００２４】上記方法において、ローラ部材から光照射
用基台側に光硬化性板状体を移行させるには、光硬化性
板状体が付着したローラ部材を転動させる高さを、光照
射用基台の表面もしくは、その上に積み重ねられた光硬
化性板状体の表面位置に一致させなければならない。光
照射用基台に積み重ねられる光硬化性板状体の数が増え
ると、光硬化性板状体の表面位置が高くなるので、ロー
ラ部材を転動させる高さを段階的に高くするか、光照射
用基台全体を段階的に低くするかして、ローラ部材の転
動高さと光照射用基台上の光硬化性板状体の表面高さと
が一致するように調製することが好ましい。

【００２５】この方法では、塗布台の表面とローラ部材
の間に光硬化性樹脂を挟み込んで押し拡げるような状態
で、ローラ部材の外周面に光硬化性板状体を形成するの
で、光硬化性板状体は、ローラ部材の円周の沿う方向と
中心軸に沿う方向とで、強度等の性質に異方性が生じる
場合がある。この場合には、光照射用基台の上でローラ
部材を転動させて光硬化性板状体を移行させるときに、
ローラ部材を転動させる方向を、積み重ねる光硬化性板
状体毎に変えるようにすれば、積み重ねられる複数層の
光硬化性層状体の全体としては異方性が無くなり、強度
等の性質に優れたものとなる。

【００２６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、光硬化層を形成
するための光硬化性樹脂として、固体状の光硬化性板状
体を用いているので、液状の光硬化性樹脂に比べて、硬
化が早くなり硬化時の収縮も少なくなる。しかも、光硬
化性板状体に加熱接着性があることによって、光硬化性
板状体同士を直接加熱接着させることができ、従来の方
法のような接着剤を用いる必要がなくなる。

【００２７】しかも、真空下で光硬化性板状体を加熱接
着して積み重ねることにより、光硬化性板状体同士の積
層面に、空気溜まりや隙間などのいわゆるボイドが生じ
るのを防げ、良好な接着面と高い接着強度が得られる。
また、空気中の酸素と樹脂が反応して樹脂が劣化すると
いう問題も防ぐことができる。請求項２記載の発明によ
れば、赤外線ランプを照射して光硬化性板状体を加熱接
着して積み重ねていくことにより、光硬化性板状体の全
体を均一に加熱することができる。また、非接触で加熱
するので、光硬化性板状体を傷つけたり変形させたりす
る心配もない。

【００２８】請求項３記載の発明によれば、光硬化性樹
脂をローラ部材の外周面に所定の厚みで層状に付着さ
せ、余分の光硬化性樹脂を回収して光硬化性板状体を形
成するので、単独では取扱いが難しいような薄いあるい
は柔軟な光硬化性樹脂からでも、均一で正確な厚みの光
硬化性板状体を能率的に製造して、光硬化層の形成に利
用できる。光硬化性板状体に使用されなかった余分の光
硬化性樹脂を回収すれば、光硬化性樹脂の無駄がなく、
材料コストが削減できる。

【００２９】光硬化性板状体を加熱ローラで押圧して加
熱接着して積み重ねていけば、加熱接着が迅速かつ効率
的に行え、接着強度も高まる。

【００３０】

【発明の実施の形態】ついで、この発明を、実施形態の
１例を示す図面を参照しながら以下に説明する。第１図
は、光硬化性板状体を用いる場合について、工程順にし
たがって模式的に示している。

【００３１】第１図(a) に示すように、１枚の光硬化性
板状体９０に、レンズ３０等を通してレーザービーム等
の光ビーム３を照射し、光ビーム３を平面方向にパター
ン状に移動させることによって、所定パターンの光硬化
層９１が形成される。第１図(b) に示すように、光硬化
層９１が形成された光硬化性板状体９０の上に、つぎの
段階で硬化させる未硬化の光硬化性板状体９０を重ねた
後、上方から赤外線ランプ（図示せず）を照射して、未
硬化の光硬化性板状体９０側から加熱する。未硬化の光
硬化性板状体９０は、加熱よって溶融軟化して、下側の
光硬化性板状体９０に接着積層される。

【００３２】上記のようにして、硬化済みの光硬化性板
状体９０と未硬化の光硬化性板状体９０が接着積層され
た後、第１図(c) に示すように、表面側の未硬化の光硬
化性板状体９０に光を照射して光硬化層９１を形成す
る。この光照射工程は、前記第１図(a) で説明したのと
同様に行われる。第１図(a) 〜(c) の工程を繰り返すこ
とによって、光硬化層９１が形成された光硬化性板状体
９０が次々に接着積層され、第１図(d) に示すように、
複数層の三次元形状を有する成形品９が製造される。成
形品９の外周には、光硬化層９１にならなかった未硬化
の樹脂材料が残っているので、この未硬化樹脂材料を適
宜溶剤等で洗い流してしまえば、目的とする成形品９が
得られる。未硬化材料を除去するための溶剤としては、
光硬化層９１を侵したり悪影響を与えないものが好まし
い。但し、上記方法では接着剤を使用しないので、接着
剤の材料を考慮して溶剤を選定する必要はない。

【００３３】つぎに、第２図以降には、ローラ部材を用
いる場合の実施例を示している。第２図は全体の工程お
よび使用する装置を概略的に示している。上面が平坦な
塗布台６０の上方に、ローラ部材４０が回転および水平
移動自在に設けられている。ローラ部材４０の移動経路
の上方には、樹脂供給機構５０が備えられている。この
樹脂供給機構５０から塗布台６０の上に光硬化性樹脂材
料９４を供給する。塗布台６０の先端下方には、樹脂回
収槽６１が設けられており、塗布台６０から落下する余
分な樹脂材料を回収する。塗布台６０の側方には、光照
射用基台７０が設けられている。光照射用基台７０は、
平坦な表面に光硬化性板状体９５を積み重ねて載せるこ
とができるようになっているとともに、一端に連結され
た作動部材７１を介して、モータやシリンダ機構等の駆
動機構（図示せず）で光照射用基台７０が上下動するよ
うになっている。光照射用基台７０の上方には、光硬化
性板状体９５に光ビーム３を照射して光硬化層９１を形
成するために、集光レンズ３０等からなる光照射機構が
備えられている。したがって、この光照射用基台７０の
上に、三次元形状を有する成形品９が形成されることに
なる。

【００３４】第３図および第４図は、上記装置を用いた
成形品９の製造工程を工程順に示している。まず、第３
図(a) に示すように、樹脂供給機構５０から塗布台６０
の上に光硬化性樹脂材料９４を供給する。この光硬化性
樹脂材料９４は、液状ではなく比較的粘性のある柔軟な
固体状態のものである。

【００３５】第３図(b) に示すように、ローラ部材４０
を回転させながら水平方向に移動させると、ローラ部材
４０と塗布台６０との間に光硬化性樹脂材料が挟み込ま
れてローラ部材４０の外周面に層状に付着する。このと
き、光硬化性樹脂材料９４は、塗布台６０の表面よりも
ローラ部材４０の外周面への付着力が強いようにしてお
く。ローラ部材４０の外周面に付着する光硬化性樹脂材
料９４の厚みは、ローラ部材４０と塗布台６０の間隔に
よって決まる。

【００３６】第３図(c) に示すように、ローラ部材４０
が回転および水平移動すなわち転動を行って、ローラ部
材４０の外周面全体に一定の厚みで層状の光硬化性樹脂
材料９４が付着すれば、光硬化性板状体９５が形成され
る。樹脂供給機構５０から塗布台６０に供給された樹脂
材料９４のうち、光硬化性板状体９５にならなかった余
分の樹脂材料９４は、塗布台６０の先端から樹脂回収槽
６１に落下して回収される。

【００３７】第４図(d) に示すように、ローラ部材４０
が光照射用基台７０の上に転動してきて、ローラ部材４
０の外周面に付着した光硬化性板状体９５を、光照射用
基台７０の上に移行させる。光硬化性板状体９５は、ロ
ーラ部材４０の外周面によりも光照射用基台７０の表面
に対する付着力のほうが強いようにしておく。光照射用
基台７０は、上面が塗布台６０の上面と同じ高さになる
ように配置されており、ローラ部材４０が水平方向に転
動するだけで、光硬化性板状体９０が光照射用基台７０
の上に移行する。

【００３８】第４図(e) に示すように、光照射用基台７
０の上の光硬化性板状体９５に光ビーム３を照射して光
硬化層９１を形成する。ローラ部材４０は、塗布台６０
の元の位置に戻る。上記のような、第３図(c) 〜第４図
(e) の工程を繰り返すことによって、光照射用基台７０
の上に、光硬化性板状体９５が積み重ねられる。光照射
用基台７０に積み重ねられる光硬化性板状体９５が増え
るにつれ、光照射用基台７０を段階的に下降させて、光
照射用基台７０の最上端の光硬化性板状体９５の表面
が、常に、塗布台６０の表面と同じ高さに配置されるよ
うにしておく。

【００３９】積み重ねられた光硬化性板状体９５もしく
は光硬化層９１同士を接着するには、ローラ部材４０か
ら光照射用基台７０の光硬化性層状体９５の上に未硬化
の光硬化性板状体９５を移行させた段階で、上方から赤
外線ランプで照射して加熱し、下の光硬化性板状体９５
に加熱接着すればよい。また、ローラ部材４０の内部に
加熱ヒータを内蔵しておいて、ローラ部材４０上で光硬
化性板状体９５を加熱することもできる。

【００４０】以上のような工程を経て、第２図に示すよ
うに、光照射用基台７０の上に、複数層の光硬化層９１
が積層一体化された三次元形状を有する成形品９が形成
されることになる。なお、成形品９の周囲に残る未硬化
の樹脂材料を溶剤等で除去するのは、前記実施例と同様
である。つぎに、第５図には、前記第２図および第３図
〜第４図に示した実施例と、一部異なる実施例を示して
おり、以下に説明する。なお、前記実施例と共通する事
項については説明を省略する。

【００４１】樹脂供給機構５０が、水平腕５１を介し
て、塗布台６０と一体になった支持構造体６２に取り付
けられている。この支持構造体６２が、上下方向に昇降
自在に設けられている。一方、光照射用基台７０には作
動部材７１がなく固定されている。したがって、ローラ
部材４０から光照射用基台７０へと光硬化性板状体９５
を移行させるには、固定された光照射用基台７０の光硬
化性板状体９５の表面高さに、塗布台６０の表面高さを
合わせるように、支持構造体６２を上下移動させる。

【００４２】この実施例によれば、光照射用基台７０を
動かさなくてもよいので、光硬化性板状体９５に対する
光の照射位置が正確に設定でき、高精度な光硬化層９１
が形成できるとともに、上下に積み重ねる光硬化層９１
同士の形状のズレも少なく、形状精度の優れた成形品９
が得られる。なお、この実施例の場合、支持構造体６２
の上方への移動に対応して光ビーム３の焦点位置も上方
に移動させて、常に最上部の光硬化性板状体９５に焦点
が合って光硬化層９１が形成できるようにしておく。

【００４３】つぎに、第６図および第７図に示す実施例
について説明する。この実施例でも、第５図の実施例と
同様に、樹脂供給機構５０および塗布台６０を支持構造
体６２に取り付けて上下動させる。支持構造体６２を上
下方向に貫通して、ねじ軸６３がねじ嵌合されており、
ねじ軸６３を上下方向に規制した状態でモータ等により
回転駆動させれば、ねじ軸６３にねじ嵌合している支持
構造体６２が相対的に上下動する。ローラ部材４０の両
端は、支持構造体６２から水平方向に突出した一対の支
持レール４１、４１にスライド自在に軸支されており、
ローラ部材４０は支持レール４１に沿って光照射用基台
７０の上方まで水平移動する。光照射用基台７０は、タ
ーンテーブル７３の上に取り付けられてあって、水平面
内で回転可能に取り付けられている。

【００４４】ターンテーブル７３の機能について説明す
る。光硬化性樹脂材料９４をローラ部材４０の外周面に
付着させて光硬化性板状体９５を形成させる際には、光
硬化性樹脂材料９４をローラ部材４０の回転方向に押し
拡げたり引き伸ばす力が作用するので、形成された光硬
化性板状体９５は、ローラ部材４０の中心軸に沿う方向
と円周方向とで強度等の性質に異方性が生じるという問
題がある。

【００４５】そこで、ローラ部材４０から光照射用基台
７０に光硬化性板状体９５を移行させる際に、ターンテ
ーブル７３の上の光照射用基台７０を回転させて向きを
変えれば、第６図に示すように、光硬化性板状体９５が
上下で向きを変えて積み重ねられる（図中、矢印の方向
がローラ部際４０の円周方向に沿った方向を示してい
る）。その結果、複数層の光硬化層９１からなる成形品
９の全体では、異方性がなくなり、強度等の性能に優れ
たものが製造できるのである。

【００４６】なお、上記のようなターンテーブル７３を
用いず、光照射用基台７０の縦横両方向に、それぞれ塗
布台６０およびローラ部材４０等を配置しておき、それ
ぞれの方向から交互に光照射用基台７０の上に光硬化性
板状体９５を供給するようにしてもよい。また、光硬化
性板状体９５を付着したローラ部材４０を、方向転換自
在で、光照射用基台７０の縦横両方向に転動できるよう
に構成しておいてもよい。

【００４７】つぎに、第８図および第９図に示す実施例
は、ローラ部材４０に加熱ヒータを内蔵させた場合を示
している。第８図に示すように、樹脂供給機構５０は、
水平腕５１を介して、垂直壁６４に固定されており、こ
の垂直壁６４から水平方向に突出して支持レール４１が
設けられ、この支持レール４１にローラ部材４０が支持
されている。第９図は支持レール４１の断面構造を示し
ており、左右一対の支持レール４１は、対向面の内側に
軸受溝４５を備え、この軸受溝４５にローラ部材４０の
両端軸部４４、４４が支承されていて、両端軸部４４、
４４が軸受溝４５内で回転すると同時に水平方向へ移動
できるようになっている。ローラ部材４０の内部には、
円筒状の加熱ヒータ８０が装着されていて、ローラ部材
４０の外周面を加熱できるようになっている。ローラ部
材４０の両端軸部４４には、加熱ヒータ８０につながる
電源取り込みリング４３が装着され、支持レール４１の
軸受溝４５の内底面に設けられた電源レール４２に前記
電源取り込みリング４３が載っており、電源レール４２
に接続された外部電源（図示せず）から、電源レール４
２、電源取り込みリング４３を経て加熱ローラ８０に電
源を供給できるようになっている。

【００４８】上記のように、ローラ部材４０に加熱ヒー
タ８０が内蔵されていれば、ローラ部材４０に付着した
光硬化性板状体９５を光照射用基台７０まで移動させる
間に加熱して、光照射用基台７０に移行させると同時
に、その下の光硬化性板状体９５に加熱接着させること
ができ、作業能率が向上する。なお、ローラ部材４０内
に回転および移動用の駆動モータが内蔵されている場合
には、前記電源取り込みリング４３から電源を供給する
こともできる。

【００４９】

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる三次元
形状の形成方法では、従来のように液状の光硬化性樹脂
材料を用いるのでなく、固体状の光硬化性板状体を積層
していくので、高分子量の光硬化性樹脂材料を使用する
ことができる。その結果、硬化時間が短くなり、硬化収
縮量も少なくなって、寸法精度の高い三次元形状が形成
できるようになる。液状材料のように、供給した樹脂液
の表面が沈静して平坦化するのを待ってから光の照射を
行う面倒や時間の無駄がないので、作業時間を大幅に短
縮でき生産性を向上できる。

【００５０】また、光硬化性板状体として、加熱接着性
を有するものを用いるので、接着剤を使用する必要がな
く、光硬化性板状体自身を直接に接着することができ
る。したがって、接着剤を塗布する手間がかからず、接
着剤のような異なる材料が介在しないので、形成された
成形品の材質は全て同じであり、光透過性等の品質性能
が均一化する。光硬化性板状体の未硬化部分を溶解除去
する際に、接着剤に対する影響を考慮する必要がなく、
未硬化部分の除去処理剤の選定が容易である。材質の異
なる接着剤のように、積層部分が剥がれたり、その部分
の強度が低下することがない。厚みの制御が困難な接着
剤を使用しないとともに、寸法精度の安定した固体状の
光硬化性板状体を直接に接着するので、成形品全体の寸
法精度も非常に向上する。

【００５１】特に、請求項１の発明によれば、真空下で
光硬化性板状体を加熱接着して積み重ねることにより、
積層面にボイドが発生するのを防げ、強度等の特性に優
れた接着が可能になる。請求項２記載の発明によれば、
赤外線ランプを照射して光硬化性板状体を加熱接着して
積み重ねていくことにより、非接触で均一な加熱ができ
る。

【００５２】請求項３記載の発明によれば、前記ローラ
部材を用いることで、柔軟な光硬化性樹脂からでも均一
で正確な厚みの光硬化性板状体が能率的に製造できる。
余分の光硬化性樹脂を回収することで、光硬化性樹脂の
無駄がなくなり材料コストが削減できる。光硬化性板状
体を加熱ローラで押圧して加熱接着して積み重ねていく
ことで、接着強度などに優れた良好な接着が能率的に行
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す模式的工程図

【図２】別の実施例の使用装置を示す全体構造図

【図３】上記装置の使用方法を(a) 〜(c) へと工程順に
示す概略工程図

【図４】前図につづく工程を(d) 〜(e) へと工程順に示
す概略工程図

【図５】別の実施例を示す全体構造図

【図６】別の実施例を示す全体構造斜視図

【図７】前図の正面図

【図８】別の実施例を示す全体構造図

【図９】前図の支持レール部分の一部省略断面図

【図１０】従来例の概略構成図

【符号の説明】

３ 光ビーム ３０ 集光レンズ ４０ ローラ部材 ５０ 樹脂供給機構 ６０ 塗布台 ７０ 光照射用基台 ９ 成形品 ９０ 光硬化性板状体 ９１ 光硬化層 ９４ 光硬化性樹脂材料 ９５ 光硬化性板状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池野 忍 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 小笠原 正信 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 内野々 良幸 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 小沢 俊五 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光硬化性樹脂に光を照射して光硬化層を形
   成し、この光硬化層を複数層積み重ねて、所望の三次元
   形状を形成する方法において、 光硬化性樹脂からなり加熱接着性を有する光硬化性板状
   体に光を照射して光硬化層を形成するとともに、 真空下で光硬化性板状体を加熱接着して積み重ねていく
   三次元形状の形成方法。
2. 【請求項２】光硬化性樹脂に光を照射して光硬化層を形
   成し、この光硬化層を複数層積み重ねて、所望の三次元
   形状を形成する方法において、 光硬化性樹脂からなり加熱接着性を有する光硬化性板状
   体に光を照射して光硬化層を形成するとともに、 赤外線ランプを照射して光硬化性板状体を加熱接着して
   積み重ねていく三次元形状の形成方法。
3. 【請求項３】光硬化性樹脂に光を照射して光硬化層を形
   成し、この光硬化層を複数層積み重ねて、所望の三次元
   形状を形成する方法において、 光硬化性樹脂をローラ部材の外周面に所定の厚みで層状
   に付着させて加熱接着性を有する光硬化性板状体を作製
   するとともに、余分の光硬化性樹脂を回収し、 得られた光硬化性板状体に光を照射して光硬化層を形成
   するとともに、 光硬化性板状体を加熱ローラで押圧して加熱接着して積
   み重ねていく三次元形状の形成方法。