JPH09150459A - 光硬化造型物及びその造型方法と造型装置 - Google Patents
光硬化造型物及びその造型方法と造型装置Info
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- JPH09150459A JPH09150459A JP7312382A JP31238295A JPH09150459A JP H09150459 A JPH09150459 A JP H09150459A JP 7312382 A JP7312382 A JP 7312382A JP 31238295 A JP31238295 A JP 31238295A JP H09150459 A JPH09150459 A JP H09150459A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光硬化樹脂液を層状に硬化させ、これを積層
して得られる光硬化造型物は、機械的な強度が弱く、特
に層間の剥離が生じ易い。 【解決手段】 光硬化樹脂液２をレーザ光により層状に
硬化させ、これを積層して光硬化造型物Ｍを製造する際
に、光硬化樹脂液２に強化材５を落下させて混入させ
る。硬化積層された光硬化造型物は強化材によりその機
械的な強度が高められ、特に積層された層間に延在され
る強化材によって層間での剥離が防止される。光硬化樹
脂液を硬化する際のレーザ光の出力を上げた場合でも、
余分のエネルギは強化材によって吸収或いは散乱される
ため、不要な深さまで硬化が行われることがなく、寸法
精度の高い光硬化造型物が製造できる。
して得られる光硬化造型物は、機械的な強度が弱く、特
に層間の剥離が生じ易い。 【解決手段】 光硬化樹脂液２をレーザ光により層状に
硬化させ、これを積層して光硬化造型物Ｍを製造する際
に、光硬化樹脂液２に強化材５を落下させて混入させ
る。硬化積層された光硬化造型物は強化材によりその機
械的な強度が高められ、特に積層された層間に延在され
る強化材によって層間での剥離が防止される。光硬化樹
脂液を硬化する際のレーザ光の出力を上げた場合でも、
余分のエネルギは強化材によって吸収或いは散乱される
ため、不要な深さまで硬化が行われることがなく、寸法
精度の高い光硬化造型物が製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光硬化樹脂に対して
光走査を行って形成される造型物に関し、特に機械的な
強度を高めた造型物と、その造型方法及び造型装置に関
する。
光走査を行って形成される造型物に関し、特に機械的な
強度を高めた造型物と、その造型方法及び造型装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光硬化樹脂を用いた光硬化造型方法とし
て、例えば特開平５−３３７９５１号公報に記載された
ものがある。図３はその光硬化造型方法を説明するため
の概略構成図であり、光硬化樹脂液２を入れたタンク１
内に上下移動されるテーブル３が内装されており、かつ
この光硬化樹脂液２の上方の一側には紫外線レーザ光源
としてのプロジェクタ７が配置され、このプロジェクタ
７から射出されるレーザ光Ｌは駆動機構９により二次元
方向に駆動される偏向ミラー８によって前記テーブル３
上の光硬化樹脂液に対して平面方向に走査される構成と
されている。前記プロジェクタ７及び偏向ミラー８は制
御回路１０により同期的に制御動作されるように構成さ
れる。
て、例えば特開平５−３３７９５１号公報に記載された
ものがある。図３はその光硬化造型方法を説明するため
の概略構成図であり、光硬化樹脂液２を入れたタンク１
内に上下移動されるテーブル３が内装されており、かつ
この光硬化樹脂液２の上方の一側には紫外線レーザ光源
としてのプロジェクタ７が配置され、このプロジェクタ
７から射出されるレーザ光Ｌは駆動機構９により二次元
方向に駆動される偏向ミラー８によって前記テーブル３
上の光硬化樹脂液に対して平面方向に走査される構成と
されている。前記プロジェクタ７及び偏向ミラー８は制
御回路１０により同期的に制御動作されるように構成さ
れる。
【０００３】このような光硬化造型装置では、ＣＡＤ
（Computer Aided Design ）やＸ線ＣＴ（Computer tom
ography ）等から得られる三次元モデルを水平方向にス
ライスし、その輪切り像から得られるパターン像に基づ
いて制御回路１０によりプロジェクタ７と偏向ミラー８
が制御されると、レーザ光Ｌはテーブル３上の光硬化樹
脂液２の所定の深さの層領域に対して所要のパターンで
走査されるため、このレーザ光Ｌが走査された領域の光
硬化樹脂液２が硬化される。１層の走査及び硬化が終了
すれば、テーブルは数十μｍから数百μｍ程度の寸法だ
け下方に移動され、その状態で次のレーザ光の走査が行
われる。この動作をテーブル３を順次下降させながら繰
り返し行うことで、各層の硬化された樹脂パターンが上
下方向に積層され、光硬化された樹脂による立体的な造
型物Ｍが形成される。
（Computer Aided Design ）やＸ線ＣＴ（Computer tom
ography ）等から得られる三次元モデルを水平方向にス
ライスし、その輪切り像から得られるパターン像に基づ
いて制御回路１０によりプロジェクタ７と偏向ミラー８
が制御されると、レーザ光Ｌはテーブル３上の光硬化樹
脂液２の所定の深さの層領域に対して所要のパターンで
走査されるため、このレーザ光Ｌが走査された領域の光
硬化樹脂液２が硬化される。１層の走査及び硬化が終了
すれば、テーブルは数十μｍから数百μｍ程度の寸法だ
け下方に移動され、その状態で次のレーザ光の走査が行
われる。この動作をテーブル３を順次下降させながら繰
り返し行うことで、各層の硬化された樹脂パターンが上
下方向に積層され、光硬化された樹脂による立体的な造
型物Ｍが形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光硬化造型方法で製造される造型物は、光硬化樹脂
の材料の特性上の理由により、一般的な樹脂、例えばＡ
ＢＳ樹脂等に比較してその機械的な強度がかなり弱いと
いう問題がある。特に、積層した樹脂層間の結合が弱
く、層間で剥離することによる造型物の損傷が極めて多
いものとなっている。この場合、レーザ光の出力を上げ
れば光硬化樹脂の硬化が促進されて造型物の強度を増加
することも可能ではあるが、この方法ではレーザ光が走
査された光硬化樹脂が必要以上に深く硬化されてしま
い、微細な寸法精度の造型物を製造することが困難にな
る。
うな光硬化造型方法で製造される造型物は、光硬化樹脂
の材料の特性上の理由により、一般的な樹脂、例えばＡ
ＢＳ樹脂等に比較してその機械的な強度がかなり弱いと
いう問題がある。特に、積層した樹脂層間の結合が弱
く、層間で剥離することによる造型物の損傷が極めて多
いものとなっている。この場合、レーザ光の出力を上げ
れば光硬化樹脂の硬化が促進されて造型物の強度を増加
することも可能ではあるが、この方法ではレーザ光が走
査された光硬化樹脂が必要以上に深く硬化されてしま
い、微細な寸法精度の造型物を製造することが困難にな
る。
【０００５】本発明の目的は、機械的な強度を高める一
方で、微細な寸法精度に製造することが可能な造型物と
その製造方法及び製造装置を提供することにある。
方で、微細な寸法精度に製造することが可能な造型物と
その製造方法及び製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光硬化された
樹脂層を積層して構成される光硬化造型物であって、内
部に強化材が混入されていることを特徴とする。この強
化材は隣接する光硬化樹脂層間にわたって延在され、か
つ強化材はカーボン繊維、銅粉、砂鉄等の繊維、粉末、
粒状物で構成される。また、強化材は導電性物質である
ことが好ましい。
樹脂層を積層して構成される光硬化造型物であって、内
部に強化材が混入されていることを特徴とする。この強
化材は隣接する光硬化樹脂層間にわたって延在され、か
つ強化材はカーボン繊維、銅粉、砂鉄等の繊維、粉末、
粒状物で構成される。また、強化材は導電性物質である
ことが好ましい。
【０００７】本発明の光硬化造型物の造型方法は、光硬
化樹脂液中に強化材を混入させる工程と、強化材が混入
された光硬化樹脂液の所定深さの層に対してレーザ光を
所要のパターンに走査し、その層の光硬化樹脂液を硬化
させる工程と、硬化された樹脂及び光硬化樹脂液を１層
分の深さだけ降下させる工程と、降下された光硬化樹脂
液に対して前記深さ層に対して再度レーザ光を所要のパ
ターンで走査し、その層の光硬化樹脂液を硬化させる工
程とを含むことを特徴とする。
化樹脂液中に強化材を混入させる工程と、強化材が混入
された光硬化樹脂液の所定深さの層に対してレーザ光を
所要のパターンに走査し、その層の光硬化樹脂液を硬化
させる工程と、硬化された樹脂及び光硬化樹脂液を１層
分の深さだけ降下させる工程と、降下された光硬化樹脂
液に対して前記深さ層に対して再度レーザ光を所要のパ
ターンで走査し、その層の光硬化樹脂液を硬化させる工
程とを含むことを特徴とする。
【０００８】さらに、本発明の光硬化造型装置は、光硬
化樹脂液を入れたタンクと、前記光硬化樹脂液中に設置
されて上下移動されるテーブルと、このテーブルの表面
上の前記光硬化樹脂液に対して平面方向にレーザ光を走
査するレーザ光走査手段と、前記光硬化樹脂液に強化材
を混入させる手段とを備えることを特徴とする。特に、
強化材を混入させる手段は、タンクの上方に位置された
網目状のホッパと、このホッパを振動させるバイブレー
タを備え、ホッパがバイブレータにより振動されたとき
にホッパ内の強化材を網目を通して光硬化樹脂液に落下
させる構成とされる。
化樹脂液を入れたタンクと、前記光硬化樹脂液中に設置
されて上下移動されるテーブルと、このテーブルの表面
上の前記光硬化樹脂液に対して平面方向にレーザ光を走
査するレーザ光走査手段と、前記光硬化樹脂液に強化材
を混入させる手段とを備えることを特徴とする。特に、
強化材を混入させる手段は、タンクの上方に位置された
網目状のホッパと、このホッパを振動させるバイブレー
タを備え、ホッパがバイブレータにより振動されたとき
にホッパ内の強化材を網目を通して光硬化樹脂液に落下
させる構成とされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明にかかる光硬化造型装
置の概略構成を示す断面構成図である。タンク１内には
光硬化樹脂液２が入れられており、かつこのタンク１内
には図外の上下移動機構によって上下移動されるテーブ
ル３が光硬化樹脂液２内に沈められた状態で設置されて
いる。また、前記タンク１の上部開口位置には、その下
面が網目状に形成されたホッパ４が配置され、このホッ
パ４内には微細なカーボン繊維等で構成される強化材５
が入れられている。なお、ホッパ４の網目は、ホッパが
静止された状態では強化材５が網目を通過して落下する
ことはないが、ホッパ４が振動されたときには強化材５
が網目を通過してタンク１内に落下されるように構成さ
れている。また、前記ホッパ４にはバイブレータ６が連
結されており、このバイブレータ６によりホッパ４が振
動されるように構成される。
参照して説明する。図１は本発明にかかる光硬化造型装
置の概略構成を示す断面構成図である。タンク１内には
光硬化樹脂液２が入れられており、かつこのタンク１内
には図外の上下移動機構によって上下移動されるテーブ
ル３が光硬化樹脂液２内に沈められた状態で設置されて
いる。また、前記タンク１の上部開口位置には、その下
面が網目状に形成されたホッパ４が配置され、このホッ
パ４内には微細なカーボン繊維等で構成される強化材５
が入れられている。なお、ホッパ４の網目は、ホッパが
静止された状態では強化材５が網目を通過して落下する
ことはないが、ホッパ４が振動されたときには強化材５
が網目を通過してタンク１内に落下されるように構成さ
れている。また、前記ホッパ４にはバイブレータ６が連
結されており、このバイブレータ６によりホッパ４が振
動されるように構成される。
【００１０】また、前記タンク１の上方の一側には紫外
線レーザ光Ｌを射出するレーザ光源であるプロジェクタ
７が配置され、さらにタンク１内の光硬化樹脂液２の上
方位置には、ミラー駆動機構９によって前記レーザ光Ｌ
を反射して平面二次元方向に偏向される偏向ミラー８が
配置される。これらプロジェクタ７とミラー駆動機構
９、並びに前記バイブレータ６は制御回路１０に接続さ
れており、この制御回路１０による制御によって前記バ
イブレータ６が振動され、かつプロジェクタ７からのレ
ーザ光の射出と、偏向ミラー８の偏向角度とが同期して
駆動されるように構成され、その結果プロジェクタ７か
らのレーザ光Ｌを偏向ミラー８により平面二次元方向に
所要のパターンで走査することが可能とされている。
線レーザ光Ｌを射出するレーザ光源であるプロジェクタ
７が配置され、さらにタンク１内の光硬化樹脂液２の上
方位置には、ミラー駆動機構９によって前記レーザ光Ｌ
を反射して平面二次元方向に偏向される偏向ミラー８が
配置される。これらプロジェクタ７とミラー駆動機構
９、並びに前記バイブレータ６は制御回路１０に接続さ
れており、この制御回路１０による制御によって前記バ
イブレータ６が振動され、かつプロジェクタ７からのレ
ーザ光の射出と、偏向ミラー８の偏向角度とが同期して
駆動されるように構成され、その結果プロジェクタ７か
らのレーザ光Ｌを偏向ミラー８により平面二次元方向に
所要のパターンで走査することが可能とされている。
【００１１】この構成の光硬化造型装置を用いて光硬化
造型物を製造するには、タンク１内のテーブル３の高さ
を所定位置に設定し、光硬化樹脂液２の液面が安定した
ところで、バイブレータ６を駆動してホッパ４を振動さ
せると、ホッパ４内の強化材５はタンク１内に落下さ
れ、光硬化樹脂液２内に浸漬される。一般に光硬化樹脂
液は粘度が大きいため、強化材５は直ぐには沈澱される
ことがないため、強化材５は光硬化樹脂液２中に懸架さ
れた状態とされる。この状態で、ＣＡＤやＸ線ＣＴ等か
ら得られる三次元モデルを水平方向にスライスし、その
輪切り像から得られるパターン像に基づいて制御回路１
０によりプロジェクタ７と偏向ミラー８が制御される
と、レーザ光Ｌはテーブル３の表面上の光硬化樹脂液２
の深さの層領域に対して所要のパターンで走査されるた
め、このレーザ光Ｌが走査された領域の光硬化樹脂液２
が硬化される。
造型物を製造するには、タンク１内のテーブル３の高さ
を所定位置に設定し、光硬化樹脂液２の液面が安定した
ところで、バイブレータ６を駆動してホッパ４を振動さ
せると、ホッパ４内の強化材５はタンク１内に落下さ
れ、光硬化樹脂液２内に浸漬される。一般に光硬化樹脂
液は粘度が大きいため、強化材５は直ぐには沈澱される
ことがないため、強化材５は光硬化樹脂液２中に懸架さ
れた状態とされる。この状態で、ＣＡＤやＸ線ＣＴ等か
ら得られる三次元モデルを水平方向にスライスし、その
輪切り像から得られるパターン像に基づいて制御回路１
０によりプロジェクタ７と偏向ミラー８が制御される
と、レーザ光Ｌはテーブル３の表面上の光硬化樹脂液２
の深さの層領域に対して所要のパターンで走査されるた
め、このレーザ光Ｌが走査された領域の光硬化樹脂液２
が硬化される。
【００１２】このように、１層の走査及び硬化が終了す
れば、テーブル３は数十μｍから数百μｍ程度の寸法だ
け下方に移動され、その状態で次のレーザ光Ｌの走査が
前記と同様に行われる。この場合にも光硬化樹脂液２中
の強化材は順次に光硬化された樹脂内に取り込まれるこ
とになる。この動作をテーブル３を順次下降させながら
繰り返し行うことで、各層の硬化された樹脂パターンが
上下方向に積層され、光硬化された樹脂による立体的な
造型物Ｍが形成される。
れば、テーブル３は数十μｍから数百μｍ程度の寸法だ
け下方に移動され、その状態で次のレーザ光Ｌの走査が
前記と同様に行われる。この場合にも光硬化樹脂液２中
の強化材は順次に光硬化された樹脂内に取り込まれるこ
とになる。この動作をテーブル３を順次下降させながら
繰り返し行うことで、各層の硬化された樹脂パターンが
上下方向に積層され、光硬化された樹脂による立体的な
造型物Ｍが形成される。
【００１３】したがって、製造される光硬化造型物Ｍ
は、図２にその一部を拡大して示すように、硬化された
樹脂２Ａ中に強化材５が全体に混入された状態とされる
ため、この強化材５によって造型物の機械的な強度が増
加される。特に、取り込まれる強化材５の中には、その
一部が一つの層に埋設され、他の部分がその上の層に埋
設された状態のものが存在しており、したがってこの強
化材５は上下に隣接する光硬化樹脂２Ａの層間に延在さ
れることになり、これら上下の層は強化材５によって互
いに連結されることになる。これにより、層間の結合強
度も高められ、層間での剥離が防止される。
は、図２にその一部を拡大して示すように、硬化された
樹脂２Ａ中に強化材５が全体に混入された状態とされる
ため、この強化材５によって造型物の機械的な強度が増
加される。特に、取り込まれる強化材５の中には、その
一部が一つの層に埋設され、他の部分がその上の層に埋
設された状態のものが存在しており、したがってこの強
化材５は上下に隣接する光硬化樹脂２Ａの層間に延在さ
れることになり、これら上下の層は強化材５によって互
いに連結されることになる。これにより、層間の結合強
度も高められ、層間での剥離が防止される。
【００１４】また、走査されるレーザ光の出力を多少高
めに設定しても、光硬化に寄与するエネルギ以上の余分
なレーザ光エネルギは強化材５によって吸収され、或い
は拡散されるため、光硬化樹脂液２が不要な深さの部分
まで硬化されることはなく、造型物の寸法精度が劣化さ
れるようなことはない。
めに設定しても、光硬化に寄与するエネルギ以上の余分
なレーザ光エネルギは強化材５によって吸収され、或い
は拡散されるため、光硬化樹脂液２が不要な深さの部分
まで硬化されることはなく、造型物の寸法精度が劣化さ
れるようなことはない。
【００１５】なお、前記実施形態では、強化材にカーボ
ンの繊維を用いているが、銅粉、砂鉄等の粉末や粒状物
を用いてもよい。また、導電性の強化材を用いることで
造型物に電磁遮断能力を保有させることができ、ＥＭＩ
対策部品の造型に極めて有効なものとなる。
ンの繊維を用いているが、銅粉、砂鉄等の粉末や粒状物
を用いてもよい。また、導電性の強化材を用いることで
造型物に電磁遮断能力を保有させることができ、ＥＭＩ
対策部品の造型に極めて有効なものとなる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は光硬化樹
脂液をレーザ光により層状に硬化させ、これを積層して
光硬化造型物を製造する際に、光硬化樹脂液に強化材を
混入させているので、硬化積層された光硬化造型物は強
化材によりその機械的な強度が高められ、特に積層され
た層間に延在される強化材によって層間での剥離を防止
することができ、機械的強度に優れた光硬化造型物を得
ることができる。また、光硬化樹脂液を硬化する際のレ
ーザ光の出力を上げた場合でも、余分のエネルギは強化
材によって吸収或いは散乱されるため、不要な深さまで
硬化が行われることがなく、寸法精度の高い光硬化造型
物を得ることができる。
脂液をレーザ光により層状に硬化させ、これを積層して
光硬化造型物を製造する際に、光硬化樹脂液に強化材を
混入させているので、硬化積層された光硬化造型物は強
化材によりその機械的な強度が高められ、特に積層され
た層間に延在される強化材によって層間での剥離を防止
することができ、機械的強度に優れた光硬化造型物を得
ることができる。また、光硬化樹脂液を硬化する際のレ
ーザ光の出力を上げた場合でも、余分のエネルギは強化
材によって吸収或いは散乱されるため、不要な深さまで
硬化が行われることがなく、寸法精度の高い光硬化造型
物を得ることができる。
【図１】本発明の光硬化造型装置の一実施形態の断面構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の光硬化造型物の断面構造を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】従来の光硬化造型装置の概略構成を示す断面図
である。
である。
１ タンク ２ 光硬化樹脂液 ３ テーブル ４ ホッパ ５ 強化材 ６ バイブレータ ７ プロジェクタ ８ 偏向ミラー ９ ミラー駆動機構 １０ 制御回路 Ｌ レーザ光 Ｍ 造型物
Claims (7)
- 【請求項１】 光硬化された樹脂層を積層して構成され
る光硬化造型物であって、内部に強化材が混入されてい
ることを特徴とする光硬化造型物。 - 【請求項２】 強化材は隣接する光硬化樹脂層間にわた
って延在される請求項１の光硬化造型物。 - 【請求項３】 強化材はカーボン繊維、銅粉、砂鉄等の
繊維、粉末、粒状物である請求項１または２の光硬化造
型物。 - 【請求項４】 強化材は導電性物質である請求項３の光
硬化造型物。 - 【請求項５】 光硬化樹脂液中に強化材を混入させる工
程と、強化材が混入された光硬化樹脂液の所定深さの層
に対してレーザ光を所要のパターンに走査し、その層の
光硬化樹脂液を硬化させる工程と、硬化された樹脂及び
光硬化樹脂液を１層分の深さだけ降下させる工程と、降
下された光硬化樹脂液に対して前記深さ層に対して再度
レーザ光を所要のパターンで走査し、その層の光硬化樹
脂液を硬化させる工程とを含むことを特徴とする光硬化
造型方法。 - 【請求項６】 光硬化樹脂液を入れたタンクと、前記光
硬化樹脂液中に設置されて上下移動されるテーブルと、
このテーブルの表面上の前記光硬化樹脂液に対して平面
方向にレーザ光を走査するレーザ光走査手段と、前記光
硬化樹脂液に強化材を混入させる手段とを備えることを
特徴とする光硬化造型装置。 - 【請求項７】 強化材を混入させる手段は、タンクの上
方に位置された網目状のホッパと、このホッパを振動さ
せるバイブレータを備え、ホッパがバイブレータにより
振動されたときにホッパ内の強化材を網目を通して光硬
化樹脂液に落下させる構成とされる請求項６の光硬化造
型装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312382A JP2746235B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 光硬化造型物の造型方法と造型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312382A JP2746235B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 光硬化造型物の造型方法と造型装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09150459A true JPH09150459A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2746235B2 JP2746235B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=18028590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312382A Expired - Lifetime JP2746235B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 光硬化造型物の造型方法と造型装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746235B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016158124A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 武藤工業株式会社 | 三次元造形装置、改質体供給器、造形物及び造形物の製造方法 |
| JP2017007116A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 花王株式会社 | 三次元造形用の光硬化性組成物 |
| JP2019059102A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 富士ゼロックス株式会社 | 積層造形用粉末、三次元造形用材料セット、三次元造形装置及び三次元造形物 |
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1995
- 1995-11-30 JP JP7312382A patent/JP2746235B2/ja not_active Expired - Lifetime
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