JPH02188228A - 光学的造形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は光硬化性樹脂に光を照射して目的形状の硬化体
を製造する光学的造形法に関する。詳しくは、容器に設
けた透光窓から容器内の光硬化性′ａ１脂に向って光を
照射する光学的造形法に関する。

［従来の技術］ 光硬化性樹脂に光束を照射して、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樹脂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６０−２４７５１５号、６２−３５９６６
号、６２−１０１４０１３号などにより公知である。光
束を走査する代りにマスクを用いる方法も公知である。

かかる光学的造形法として、底面又は側面に透光窓を有
する容器と、この透光窓を通して容器内に光を照射する
装置と、該容器内において透光窓から離反する方向へ移
動可能に設けられたベースを有するものがある。この光
学的造形法について第２図を参照して説明する。

第２図において、容器１１内には光硬化性樹脂１２が収
容されている。容器１１の底面には、石英ガラス等の透
光板よりなる透光窓１３が設けられており、該透光窓１
３に向けて光束１４を照射するように、レンズを内蔵し
た光出射部１５、光ファイバー１６、光出射部１５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−ｙｇ動装置１７、光源２０等よりなる光学系
（照射装置）が設けられている。

容器１１内にはベース２１が設置され、該ベース２１は
エレベータ２２により昇降可能とされている。これら移
動装置１フ、エレベータ２２はコンピュータ２３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、まずベース２１
を透光窓１３よりもわずか上方に位置させ、光束１４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１７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上面
に相当する部分）のすべてに光を照射した後、ベース２
１をわずかに上昇させ、硬化物（硬化層）２４と透光窓
２１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なう、この手順を繰り返すことに
より、目的形状の硬化体が多層積層体・とじて得られる
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記光学的造形装置においてはベース２１を引き上げた
際に硬化物２４が透光窓１３から離反することが必要で
ある。即ち、硬化物２４がベース２・１から引き剥され
てしまったのでは造形工程を継続することがで台ない。

このため、従来、透光窓１３の容器内面側の表面にフッ
素樹脂などの樹脂被覆層を形成することが行なわれてい
る。この樹脂被覆層は、光硬化性樹脂が硬化した硬化物
２４との付着性（なじみ）が低く、ベース２１を引き上
げると硬化物２４は透光窓１３から簡単に引き剥され、
硬化物２４はベース２１に常時、付着保持されるように
なる。

ところが、この樹脂被覆層が光束１４に長時間暴露され
ると、樹脂が劣化したり、樹脂の表面に微細な凹凸が形
成されるようになり、硬化物２４と樹脂被覆層との付着
力が増大する。そして、この結果、ベース２１の上昇移
動時に硬化物２４がベース２１から引き剥されるおそれ
があった。このような樹脂被覆層の劣化は、例えば円盤
状硬化物を積層することにより、長い円柱部材を円柱長
手方向に成長させる場合など、局部的に光束照射が継続
して長時間性なわれる場合に発生し易い。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、容器の樹脂被覆層付の透光窓から光を照射す
ると共にベースを徐々に透光窓から離反させ、目的形状
体の断面に相当する光硬化性樹脂の硬化層を多数積層す
ることにより目的形状体を造形するようにした光学的造
形法において、硬化層（硬化物）が透光窓から離反した
状態のときに透光窓を窓面方向に移動させるようにした
ものである。

［作用］ かかる本発明方法にあっては、透光窓の同一箇所に集中
的に継続して光束が照射されることが回避される。

この結果、樹脂被覆層の劣化が防止されるようになる。

［実施例］ 以下、図面を用いて実施例について説明する。

第１図は本発明方法を実施するのに好適な光学的造形装
置の縦断面図である。

本実施例では容器１１は平面視形状が円形である。

容器１１の底面には透光窓１３がリング状の枠３０によ
り取り付けられている。この枠３０は容器１１のフラン
ジ部１１ａにボルト３１により固着されており、枠１１
の内周縁部とフランジ部１１ａとの間で透光窓１３の外
周縁を挟持している。枠３０の底面にはリング状のラッ
ク′３２が固着されている。枠３０は上下１対のスラス
トベアリング３３を介してマシンベース３４上の支持ブ
ロック３５に枢支されており、容器１１はその軸心Ａを
中心として水平面内で回動自在とされている。

マシンベース３４上にはモータ３６が設置され、該モー
タの回転シャフトにはビニオン３７が固着されている。

該ビニオン３７は前記ラック３２に噛合している。

透光窓１３の底面に対面してＸ−Ｙ移動装置１７が設け
られ、該Ｘ−Ｙ＃動装置１７により光出射部１５が水平
面内方向に移動自在とされている。光出射部１５には光
ファイバー１６を介して光源２０（第１図では図示路）
からレーザ光等の光が供給される。前記容器１１内には
ベース２１が配置され、エレベータ２２により上下動可
能とされている。光源２０、エレベータ２２、モータ３
６及びＸ−Ｙ移動装置１７はコンピュータ２３により制
御される。

なお、透光窓１３の表面（上面）にはフッ素樹脂による
樹脂被覆層が形成されている。

上記装置を開いて光学的方法を実施するには、まずベー
ス２１を所定距離だけ（例えば０．１〜１ｍｍ程度）だ
け透光窓１３から離反させ、次いで光を照射することに
よりまず第１層目の硬化層２４を形成する。次いで、エ
レベータ２２によりベース２１を所定距離だけざらに透
光窓１３から離反させた後、モータ３６を駆動して容器
１１を軸心Ａ回りに所定角度回転させる。その後、再び
光を照射し、第２層目の硬化層２４を形成する。

次に、ベース２１を所定距離だけ上昇させた後、容器１
１を回転させ、第３層目の硬化層２４を形成し、順次こ
の工程を繰り返す。

目的形状体のすべての層を形成した後、硬化物２４の積
層体をベース２１から取り外し、必要に応じ仕上げ処理
を施して目的形状体を得ることができる。

この光学的造形法によると、透光窓１３の樹脂被覆層に
局部的に集中して光が照射されることがない。即ち、第
ｎ層（ｎは自然数）の硬化層２４を形成した後、容器１
１を回転させてから第ｎ＋１層の硬化Ｎ２４を形成する
ので、仮に第ｎ層と第ｎ＋１層とが同一形状であり、か
つベース２１に対して同一位置に形成される場合であっ
ても、光出射部１５からの光は、第ｎ層目を形成すると
きと第ｎ＋１層目を形成するときとでは、互いに異なる
透光窓１３の部位を通過することになる。（ただし、第
ｎ層と第ｎ＋１層とが軸心Ａに対して同心状の同一形状
の円形層である場合を除く。この場合はＸＹ移動装置の
センターと容器回転軸のセンターとを異なるように配置
すると良い。） 従って、透光窓１３の樹脂被覆層に局部的に集中して光
が照射されることが防止されるのである。

上記実施例では容器１１を円形櫓状のものとしているが
、三角形、四角形、五角形、六角形など角形としても良
い。また、上記実施例では第ｎ層目と第ｎ＋１層目との
間に容器１１を回転させているが、複数層の硬化層を形
成した後、容器１１を回転させ、この複数層の硬化層を
形成する間は容器１１を回転させないようにしても良い
。

本発明では容器１１の本体部分と透光窓１３とを相対的
に８勤可能としておき、容器１１の本体部分は停止させ
ておき、透光窓１３のみを移動させるようにしても良い
。

本発明では、透光窓１３を窓面内で回転させる代りに、
窓面内で２次元方向に移動させるようにしても良い。

本発明では、透光窓１３をモータ等で駆動させる代りに
、手動など作業員の人力により動かすようにしても良い
。

上記実施例は、透光窓１３を容器の底面に設は光を容器
の下方から照射するようにしているが、本発明において
は容器１１の側面に透光窓を設け、該容器１１の側面か
ら光を照射するようにしても良い、この場合、ベースを
成形過程において徐々に側方に移動させれば良い。

上記実施例では、Ｘ　−Ｙ　１３動装置１７により光束
１４を走査しているが、光源からの光をミラー（図示路
）で反射させた後、レンズで収束させて光硬化性樹脂に
照射する光学系を採用しても良い、この場合はミラーを
回転させることにより光束を走査できる。

上記実施例では光束１４を走査することにより硬化物２
４を創成しているが、本発明はこれを公知のマスク法に
適用し、例えば第３図の如く目的形状物の断面に相当す
るスリット２５を有したマスク２６を用いても良い、符
号２フは平行光束を示す。第３図のその他の符号は第１
．２図と同一部材を示している。この第３図の場合にお
いても、透光窓１３が必要に応じ窓面方向に移動すれば
良い。

本発明において、前記光硬化性樹脂としては、光照射に
より硬化する種々の樹脂を用いることができ、例えば変
性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエステルアクリ
レート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート
、感光性ポリイミド、アミノアルキドを挙げることがで
きる。

前記光としては、使用する光硬化性樹脂、に応じ、可視
光、紫外光等種々の光を用いることができる。該光は通
常の光としても良いが、レーザ光とすることにより、エ
ネルギーレベルを高めて造形時間を短縮し、良好な集光
性を利用して造形精度を向上させ得るという利点を得る
ことができる。

［効果〕 以上の通り、本発明の光学的造形法によれば、透光窓の
樹脂被覆層の劣化が防止され、光学的造形装置の耐久性
が高くなる。また、硬化物と樹脂被覆層、との剥離性が
良好になるので、光学的造形法を円滑に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は光学的造形方法を実施する
ための装置構成図である。 １２−・・光硬化性樹脂、１３・・・透光窓、１６−・
・光ファイバー　２０・・・光源、２１・・・ベース、
　　　２２−・・エレベータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 側面又は底面に透光窓を有する容器、該透光窓の容器内
   側面に対して接離方向に移動可能なベース及び該透光窓
   を通して容器内へ光を照射する光照射装置を備えた光学
   的造形装置を用い、該透光窓を通して光を照射すると共
   に前記ベースを徐々に窓から離反方向へ移動させ、目的
   形状体の一断面に相当する硬化層を前記ベース上に積み
   重ねることにより目的形状体を造形する光学的造形法に
   おいて、 前記透光窓の容器内面側の表面には樹脂被覆層が設けら
   れており、前記硬化層が透光窓から離反した状態のとき
   に透光窓を窓面方向に移動させることを特徴とする光学
   的造形法。