JPH06226863A

JPH06226863A - 光造形装置

Info

Publication number: JPH06226863A
Application number: JP5017254A
Authority: JP
Inventors: Terunori Maruyama; 照法丸山; Masayuki Muranaka; 昌幸村中; Kiyoshi Wada; 清和田; Norio Goto; 典雄後藤; Osamu Uchiyama; 修内山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】【目的】立体物の精度向上と造形速度向上が同時に可能
で、さらに、高精度域と低精度域が共にあることの多い
立体物を造形する場合に、精度の高低域に対応して光造
形の作業内容を容易に変更できる光造形装置を提供する
こと。【構成】表面をコ−ティングすることで重合防止作用と
潤滑作用を与えた光透過板を用い、液槽内の樹脂液の上
側に着脱容易に設ける。高精度域と低精度域が共にある
立体物を造形する場合に、高精度域を造形する際は、こ
の光透過板を液槽に取付け、光透過板のコ−ティングし
た側の面を樹脂液に接触させ、光透過板を介して、光ビ
−ムを上方から樹脂液に照射する。低精度域を造形する
際は、この光透過板を液槽から取外して光造形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光性の樹脂液面に紫外
線の光ビ−ムを走査して硬化した固化層を順次積重ねる
ことで３次元立体物を創成する光造形装置に係り、特
に、立体物を高精度に光造形する場合や高精度域と低精
度域を有す立体物を短時間で光造形する場合に好適な光
造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レ−ザ紫外線の光ビ−ムを感光性
の樹脂液に照射して硬化、積層させ複雑な３次元立体物
を短時間に製作する光造形装置が利用されだしている。
光造形装置を用いると、複雑な３次元の自由曲面が忠実
に製作でき、ＮＣ工作機や手作業では数週間から数か月
要す立体物の製作が数時間から数日間でできる。このた
め、製品開発における電磁気特性評価、音響特性評価、
機構動作評価、強度評価、組立て特性評価用のワ−キン
グサンプル作成、意匠検討用のモックアップ作成、デザ
イン評価、金型のマスタ−モデル作成等に光造形装置が
用いられている。

【０００３】光造形装置による立体物の造形原理を図２
を用いて説明する。ＣＡＤシステム１で定義された立体
形状の数値モデルを高さ方向にスライス状に水平面で切
断し、数μｍ〜１ｍｍ内のほぼ一定厚さｈを有するスラ
イス図形デ−タ群２を作成する。次に、制御装置３でそ
れらのスライス図形デ−タを端から取り出して、その形
状に基づいて、光ビ−ム４０を感光性の樹脂液面５０ｓ
上に走査し、固化層６ａを形成する。

【０００４】光硬化は樹脂液５の液面５０ｓ近傍のみで
生じるので、光ビ−ム４０を走査すると、所望形状の固
化層１層分が得られる。最初の固化層６ａの形成後、固
化層６ａを樹脂液５内に沈め、未硬化の樹脂液５を固化
層６ａの上に流入させて樹脂液の層となし、次のスライ
ス図形について光ビ−ム４０を走査し次の固化層６ｂを
形成する。硬化反応時に上下の固化層６ａ，６ｂは互い
に強固に接合するので、この工程をモデルの上端にいた
るまで繰り返し、固化層を順次積み重ねていくと、任意
形状の立体物ができる。

【０００５】従来の光造形装置は文献（型技術、第７
巻、第１０号、１９９２年９月号、ｐ１８〜２３）に詳
述されているように図３に示す（ａ）、（ｂ）二つのタ
イプがある。（ａ）では、光ビ−ム４０を樹脂液５の上
から照射する。固化層６ａは樹脂液５中に設けられてあ
る支持台７の上に固着し、１層分の固化が終わると、支
持台７を樹脂液５中に沈めることにより、樹脂液５を固
化層６ａの上に乗せる。

【０００６】樹脂液５を固化層の上に確実に乗せるた
め、１固化層形成のたびに、支持台７を、次の光硬化に
必要な樹脂の液層の厚みｔより一旦はるかに深く降下し
てから、所定深さまで引上げる。さらに、液層の厚みｔ
を高精度に整えるため、液面５０ｓをスキ−ジ８で掃く
操作を行う。（ａ）では光ビ−ム４０を走査するのに先
立ち、このような作業から成る液面の整定工程が必要
で、液面の整定工程が造形時間の多くを占めている。

【０００７】（ｂ）では、光ビ−ム４０を樹脂液５が入
っている液槽９０の平らな底面をなす光透過板１０の下
から照射し、固化層６ａは支持台７の下に固着される。
この場合、樹脂液５の液面５１ｓが光透過板１０で規制
されていることと、樹脂の液層の厚みｔが支持台７と光
透過板１０の位置で機械的に定まるため、液面５１ｓの
整定工程は不要であり、樹脂の液層の厚みｔを高精度に
設定し易い。

【０００８】しかし、支持台７の下側に固着された固化
層は１固化層形成のたびに、同時に光透過板１０にも付
着するので、光透過板１０から造形途中の立体物を剥離
することが確実でない場合もある。この剥離をより確実
化するために、支持台７の移動速度を低速にして、支持
台７を次の光硬化に必要な樹脂の液層の厚みｔよりはる
かに大きく引き上げる必要がある。（ｂ）では光ビ−ム
４０を走査するのに先立ち、このような作業から成る剥
離工程が必要で、剥離工程が造形時間の多くを占めてい
る。

【０００９】液面の整定工程や剥離工程の際に行う支持
台７の移動に伴い、樹脂液５は動揺する。これに伴い、
固化層が積層してできる造形途中の立体物も動揺変形す
るので、（ａ）、（ｂ）とも立体物の精度は劣りがちで
ある。

【００１０】立体物の精度を良好にするには、光ビ−ム
４０を走査するのに先立ち、精度に大きな影響を与える
樹脂液５の動揺が完全におさまるのを待つ必要がある。
支持台７の移動速度や剥離速度を早めることは、樹脂液
５の動揺を大きくし、立体物の精度を劣化するので困難
である。これらの理由で、（ａ）、（ｂ）ともに造形速
度を早めることが困難である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の光造形装置は樹
脂液の動揺のため立体物の精度が劣りがちである。立体
物の精度を向上するには、精度に大きな影響を与える樹
脂液の動揺を減少する必要がある。

【００１２】また、従来の光造形装置は液面の整定工程
や剥離工程の必要性と樹脂液の動揺が収まるのを待つ必
要性、及び、支持台の移動速度を高速化しがたいため、
造形速度を早めることが困難である。造形速度を早める
には、造形時間の多くを占める液面の整定工程を不要に
したり、剥離工程における支持台の移動距離を減少し、
支持台の移動時間を減少する必要がある。

【００１３】液面の整定工程を不要にするため光透過板
を用い樹脂液の液面を規制した場合、造形途中の立体物
を光透過板から剥離することを確実にする必要がある。
このためには、光透過板に樹脂の固化層が付着する力を
弱める必要がある。

【００１４】通常、立体物は高精度域と低精度域が共に
ある場合が多い。立体物の精度を向上できたら、さら
に、高精度域と低精度域が共にある立体物を高速に光造
形できることが望まれる。この場合、高精度域では精度
を重視し低精度域では造形速度を重視するため、光造形
中に高精度域と低精度域で光造形の作業内容を容易に変
更できる必要がある。

【００１５】本発明の目的は、前記した従来の光造形装
置の問題点を改善し、立体物の精度向上と造形速度向上
を同時に可能にすると共に、さらに、高精度域と低精度
域が共にある立体物を高速に光造形するため、高精度域
では精度を重視し、低精度域では造形速度を重視する光
造形が可能な光造形装置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、以下の手段を用いる。

【００１７】立体物の精度を向上するには、精度に大き
な影響を与える樹脂液の動揺を減少する必要がある。こ
のため、重合防止作用と潤滑作用の両方あるいは潤滑作
用を有す材料を光透過板にコ−ティングする、前記材料
をフィルムにして光透過板に貼付る、前記材料で光透過
板製を製作する等の方法で、光透過板に剥離性能を与え
る。そして、剥離性能を与えた光透過板を液槽に取付
け、剥離性能を与えた光透過板の表面を樹脂液に接触さ
せて光造形する。

【００１８】造形速度を早めるには、造形時間の多くを
占める液面の整定工程を不要にする必要があるので、光
透過板の表面を樹脂液に接触させて液面を規制する。光
透過板を用い樹脂液の液面を規制した場合、剥離を確実
にすると共に、剥離工程における支持台の移動距離を減
少する必要がある。そのためにも、造形途中の立体物を
光透過板から剥離することを容易にする必要がある。こ
の剥離を容易にするため、前記の剥離性能を与えた光透
過板を用いる。

【００１９】高精度域と低精度域が共にある立体物を光
造形する場合、高精度域では精度を重視し、低精度域で
は造形速度を重視するため、高精度域と低精度域で光造
形の作業内容を容易に変更できることが望まれる。その
ため、高精度域を造形する際は、前記光透過板を液槽に
取付けて光造形し、低精度域を造形する際は、前記光透
過板を液槽から取り外して光造形できるようにするた
め、液槽の上側に上蓋を設けて、上蓋に光透過板を着脱
容易に取り付け、光透過板を樹脂液の液面に対し着脱容
易にする。

【００２０】

【作用】高精度に光造形する場合、表面に剥離性能を与
えた光透過板を液槽に取付け、その表面を樹脂液に接触
させて光造形する。剥離性能を与えるため、潤滑作用や
重合防止作用を与えた光透過板表面を樹脂液に接触させ
て光造形するので、光透過板表面に接触している樹脂が
光透過板に付着することや光硬化することを妨害でき
る。このことにより、光透過板に樹脂の固化層が付着す
る力を弱め、造形途中の立体物を光透過板から剥離する
ことを容易にできるので、剥離工程における支持台の移
動距離を減少できる。このため、樹脂液の動揺を減少し
て、立体物の精度を向上することができる。

【００２１】また、光透過板の表面を樹脂液に接触させ
て液面を規制し、液面の整定工程を不要にしている。さ
らに、造形途中の立体物を光透過板から剥離することを
容易にしているので、剥離工程における支持台の移動距
離を減少し、支持台の移動時間を減少できる。これらの
効果で、造形速度を向上することができる。

【００２２】高精度域と低精度域が共にある立体物を光
造形する場合、高精度域では精度を重視し、低精度域で
は造形速度を重視するため、高精度域と低精度域で光造
形の作業内容を容易に変更できることが望まれる。その
ため、本発明では、液槽の上側に上蓋を設けて、上蓋に
光透過板を着脱容易に取り付け、光透過板を樹脂液の液
面に対し着脱容易にしている。

【００２３】これにより光造形途中で光造形作業を一時
中断し、光透過板を液槽に取り付けたり、液槽から取り
外したりすることが容易にできるので、高精度域を造形
する際は、光透過板を取付けて前述した高精度に光造形
する場合のように光造形し、低精度域を造形する際は、
光透過板を取り外し、剥離工程を不要にして光造形する
ことができる。低精度域を造形する際は、液層厚みを高
精度に設定するための液面の整定工程と剥離工程を不要
にできるので、支持台の移動速度を高速化でき、高精度
域を造形する際に比べ一層高速度で造形することが可能
になる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る光造形装置を
用い、高精度に造形する場合の光造形プロセスの要点を
示す模式図である。図１を用いてさらに詳細に説明す
る。

【００２５】図１に示すように、液槽９に上蓋２２を設
け、さらに、上蓋２２内に光透過板１１を着脱容易に取
り付け、光透過板１１を樹脂液５Ａの液面５２ｓに対し
着脱容易にした。高精度に造形する場合、上蓋２２と光
透過板１１を常に樹脂液５Ａに接触させた状態で液槽９
の上面を密閉して光造形する。

【００２６】上蓋２２には、樹脂液５Ａを外部に漏らす
ことなく、支持台７のア−ム７１を高精度かつ摺動自在
に移動するため、パッキン付きガイド２１を設けた貫通
孔が設けられている。液槽９の下部は樹脂液供給容器２
３と連結してあり、光造形中に、樹脂が光硬化により収
縮し液槽９内の樹脂液５Ａが減少したとき、樹脂液供給
容器２３内の樹脂液５Ｂを直ちに補給することができ
る。

【００２７】図１（１）は上側から光ビ−ム４０を照射
し、光透過板１１を介して感光性の樹脂液５Ａの液面５
２ｓ上を走査し、固化層１２を立体物１３上に固着した
状態を示す。立体物１３は固化層１２に先だって積層さ
れ、支持台７上に固着している光造形途中の立体物であ
る。

【００２８】光透過板１１の片面には反射防止膜２０が
設けられ、図４に示すように、光ビ−ム４０が斜めの角
度をもって樹脂液面５２ｓを照射したときも光透過板１
１のなかで反射した光ビ−ム４１が樹脂液面５２ｓを照
射するのをカットし、光透過板１１のなかで反射しなか
った光ビ−ム４２のみが液面５２ｓを照射するようにし
ている。

【００２９】図１（１）の場合、光透過板１１を樹脂液
５Ａに接触させ、液面５２ｓを規制したため、光ビ−ム
４０の走査に先立つ液面の整定工程は不要である。コ−
ティングの方法は後記するが、光透過板１１の片面には
潤滑性材料をコ−ティングしたコ−ティング面１４が設
けてあり、剥離性能を与えている。このため、光ビ−ム
４０を照射して固化層１２を形成しても、光透過板１１
から固化層１２を剥離することは容易に行える。

【００３０】その理由は、光透過板１１の表面に剥離性
能を与えるため、光透過板１１の表面を前記材料でコ−
ティングし潤滑作用を与えて、コ−ティング面１４に接
触している樹脂の面１２ｓが光透過板１１に付着するこ
とを妨害し、固化層１２が光透過板１１に付着する力を
弱めるからである。

【００３１】図１（２）は剥離工程を示す図であり、固
化層１２の形成後、支持台７を下に移動することで、支
持台７と一体の立体物１３及び固化層１２を光透過板１
１から剥離して、次の液層を用意するため、樹脂液５Ａ
を固化層１２と光透過板１１の間に流入させた状態を示
す。樹脂液５Ａの液面５２ｓが光透過板１１で規制され
ていることと、液層の厚みが支持台７と光透過板１１の
位置で機械的に定まるため、液層の厚みを高精度に設定
できる。

【００３２】支持台７を移動しても、上蓋２２と光透過
板１１を用いて樹脂液５Ａの上側の液面全体を規制して
いるので、液面５２ｓが波だっことはなく、あわが液面
５２ｓに発生するのを防止できる。また、樹脂液５Ａの
上側の液面全体を規制しているので、光ビ−ム４０の照
射により固化層が形成される液面５２ｓ近傍の樹脂液５
Ａの動揺を少なくでき、立体物の精度を向上できる。

【００３３】前述の理由で、光透過板１１から固化層１
２を剥離することは容易に行えるので、剥離時の支持台
７の移動距離を減少できる。このため、剥離する際や支
持台７の移動に伴う造形途中の立体物の変形を減少でき
るので、立体物の精度を向上できる。また、支持台７の
移動時間を減少することと、次に光ビ−ム４０を走査す
る前に必要な樹脂液５Ａの動揺がおさまるのを待つ時間
を減少できるので、造形速度を向上できる。次の液層を
固化層１２と光透過板１１の間に用意した後、再び光ビ
−ム４０を走査し、次の固化層を形成する。この工程を
モデルの上端にいたるまで繰り返す。

【００３４】このようにして、感光性の樹脂液面に紫
外線の光ビ−ムを走査して硬化した固化層を順次積重ね
ることで立体物を創成する光造形装置において、少なく
とも、剥離性能を表面に有す光透過板を介して、上方よ
り光ビ−ムを照射して、樹脂の固化層を形成することを
特徴とする光造形装置を提供することができる。また、
前記の光造形装置において、前記光透過板の表面に少
なくとも、潤滑作用を与えたことを特徴とする光造形装
置を提供することができる。

【００３５】コ−ティングの方法は後記するが、潤滑性
材料に重合防止材料を添加し、潤滑性材料と重合防止材
料を複合化した材料を用いて光透過板１１をコ−ティン
グすると、光透過板１１の表面の剥離性能を一層向上
し、光透過板１１から固化層１２を剥離することを一層
容易に行える。

【００３６】その理由は、光透過板１１の表面に前記複
合化した材料をコ−ティングすると、光透過板１１の表
面に潤滑作用に加え、重合防止作用を与えることがで
き、コ−ティング面１４に接触している樹脂の面１２ｓ
が光透過板１１に付着することを妨害できるだけでな
く、光硬化することも妨害でき、固化層１２が光透過板
１１に付着する力を一層弱められるからである。

【００３７】このようにして、前記の光造形装置におい
て、前記光透過板の表面に少なくとも、潤滑作用と重合
防止作用を与えたことを特徴とする光造形装置を提供す
ることができる。

【００３８】また、前述のように、高精度に造形する場
合、上蓋２２と光透過板１１を常に樹脂液５Ａに接触さ
せた状態で液槽９の上面を密閉して光造形するので、光
ビ−ム４０の照射により固化層が形成される液面５２ｓ
近傍の樹脂液５Ａの動揺を少なくでき、立体物の精度を
向上できる。

【００３９】それゆえ、前記光造形装置において、感光
性の樹脂液の上面を密閉したことを特徴とする光造形装
置を提供することができる。

【００４０】本発明では、前述のように、光透過板１１
を樹脂液５Ａの上側に位置させて、液槽９に設けた上蓋
２２に着脱容易に取り付けてあるので、光造形途中で光
造形作業を一時中断し、光透過板１１を上蓋２２に取り
付けたり、取外したりすることが容易である。このた
め、高精度域と低精度域が共にある立体物を光造形する
場合、高精度域では精度を重視し、低精度域では造形速
度を重視するため、高精度域と低精度域で光造形の作業
内容を容易に変更できる。

【００４１】高精度域を造形する際は、光透過板１１を
上蓋２２に取り付けて、前述した高精度に造形する場合
のように光造形し、低精度域を造形する際は、図５に示
すように、樹脂液５Ａの液面５２ｓに対し着脱容易にな
っている光透過板１１を上蓋２２から取り外し、剥離工
程を不要にして光造形することができる。高精度域の上
端の固化層を形成した後、光造形作業を一時中断し、光
透過板１１を上蓋２２から取り外す。その後、再び光透
過板１１を液槽９から取外した状態で光造形作業を再開
する。

【００４２】図５は光ビ−ム４０を照射し、感光性の樹
脂液５Ａの液面５２ｓ上を走査し、固化層１５を立体物
１６上に固着した状態を示す。立体物１６は固化層１５
に先だって積層され、支持台７上に固着している光造形
途中の立体物である。

【００４３】固化層１５の形成後、支持台７を下へ移動
することで、支持台７と一体の立体物１６及び固化層１
５を樹脂液５Ａの中に沈め、樹脂液５Ａを固化層１５の
上に流入させ、次の液層を固化層１５の上に用意す
る。低精度域を造形する場合、液層厚みを高精度に設定
することは不要なので、光透過板１１を用いていない。
光透過板１１を用いていないので剥離工程を不要にでき
る。

【００４４】低精度域を造形する場合、液層厚みを高精
度に設定することと剥離工程を不要にできるので、支持
台７の移動速度を高速化できる。このため、高精度域を
造形する場合に比べ、造形速度を一層高速化できる。次
の液層を用意した後、再び光ビ−ム４０を走査し、固化
層１５の上に次の固化層を形成する。この工程をモデル
の低精度域の上端にいたるまで繰り返す。

【００４５】このように、光透過板１１を介した光造形
と光透過板１１を介さない光造形を適宜組み合わせてる
ことで、高精度域では精度を重視し、低精度域では造形
速度を重視した光造形が容易に可能であり、光造形装置
において、光透過板を樹脂液の面に対し着脱容易にした
ことを特徴とする光造形装置を提供することができる。
次に、他の実施例を説明する。図６は、前記感光性の
樹脂液の上面を密閉しないで光造形する光造形装置の要
部説明図である。この場合、光透過板１１は棚１７に
着脱容易に設置してある。光透過板１１の縁全周には光
透過板１１と一体に側板１８が設けてあり、光透過板１
１をある程度樹脂液５の中に沈めて取り付けている。光
透過板１１の縁全周に側板１８を設けて、光透過板１１
を樹脂液５の中に沈めて取り付けてあるので、樹脂液５
が揺れて波だったときも、あわが液面５２ｓの中に入る
のを防止できる。また、光造形中に、樹脂が光硬化によ
り収縮し樹脂液５が減少したときも、側板１８の周囲に
ある樹脂液１９により直ちに補給することができる。さ
らに、図１の場合と同様に、光透過板１１の片面には反
射防止膜２０が設けられ、光透過板１１の他の片面には
剥離性能を与えたコ−ティング面１４が設けられてい
る。

【００４６】この場合、樹脂液の上側の液面全体を規制
していないので、光ビ−ム４０を走査する前に必要な樹
脂液５の動揺がおさまるのを待つ時間は図１の場合に比
し少し長く要す。このため、造形速度は図１の場合より
も少し遅い。しかし、図１における上蓋２２とパッキン
付きガイド２１及び、樹脂液供給容器２３がないため、
光造形装置を安価にできる。

【００４７】このようにして、光透過板を介して、上方
より光ビ−ムを照射して、樹脂の固化層を形成する光造
形装置において、前記感光性の樹脂液の上面を開放した
ことを特徴とする光造形装置を提供することができる。

【００４８】紫外線透過率と剥離性能および皮膜強度に
関して、種々の材料を比較実験した結果、潤滑性材料と
してアモルファスフッ素樹脂を用いたときが本発明のコ
−ティング材料として良好であることが判明し、図１
（１）、（２）および図６に示す実施例では前記材料を
用いた。

【００４９】アモルファスフッ素樹脂を光透過板１１に
コ−ティングする方法を説明する。光透過板１１として
は厚さ４．０ｍｍの石英ガラス基板を用い、シランカッ
プリング処理として、エタノ−ルで希釈した濃度１％の
シランカップリング液中に室温で３０分浸せき後、１
８０℃で３０分キュアし、その後エタノ−ルで洗浄し
た。

【００５０】他方、潤滑性材料としては紫外線透過率が
良好なアモルファスフッ素樹脂を用い、パ−フルオロ溶
剤中にアモルファスフッ素樹脂を濃度９％で溶解した。
この溶液を、前記シランカップリング処理した前記ガラ
ス板にスピンコ−ト法でコ−ティングした。その後、
（ｉ）室温で２時間、（ii）５０℃で２時間、（iii）
３℃／毎分の速度で１８０℃まで昇温、（iv）１８０℃
で２時間アフタ−キュアして溶媒を乾燥した。

【００５１】以上の方法で表面平滑かつ透明な約５μｍ
厚の皮膜を前記ガラス板上に形成した。この皮膜は、パ
−フルオロ溶剤とフロン系溶剤以外の溶剤に対し極めて
良好な耐薬品性を有し、感光性の樹脂液に対しても極め
て良好な耐薬品性を有す。

【００５２】次に潤滑性材料を板やフイルムにして、光
透過板に応用した他の実施例を説明する。この場合、Ｔ
ダイ付き押出機を用い板やフイルムに成形でき、かつ、
紫外線透過率が良好なポリメチルペンテン（商品名ＴＰ
Ｘ、（株）三井石油化学工業製）を用いた。

【００５３】図７（１）に示すように、厚さ５．０ｍｍ
のポリメチルペンテン板２４を用い、片面に反射防止膜
２０を形成し樹脂液５に接触させ光透過板とした。さら
に、ポリメチルペンテンの他、潤滑性材料であるアモル
ファスフッ素樹脂も板に成形でき、図７（１）における
ポリメチルペンテン板２４と同様な光透過板として用い
ることができた。

【００５４】このようにして、光造形装置において、光
透過板を少なくとも潤滑性材料を用いた板材料で製作し
たことを特徴とする光造形装置を提供することができ
る。また、前記の光造形装置における、潤滑性材料とし
て少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、ポリメチルペ
ンテンを単独にあるいは複合して含むことを特徴とする
光造形装置を提供することができる。

【００５５】さらに、図７（２）に示すように、厚さ約
４０μｍのポリメチルペンテンフイルム２５を用い、片
面に反射防止膜２０を形成した石英ガラス基板１１にこ
のフイルムを貼り付け、基板の縁をゴム製の枠２６で挾
んだものを本発明の光透過板として用いることができ
た。さらに、ポリメチルペンテンの他、潤滑性材料であ
るアモルファスフッ素樹脂、紫外線透過率が良好で透明
なシリコ−ン樹脂（商品名ＫＪＲ−９０１０、（株）信
越化学工業製）も公知の方法でフイルムに成形でき、図
７（２）におけるポリメチルペンテンフイルム２５と同
様にして用いることができた。

【００５６】このようにして、光造形装置において、光
透過板の片面に少なくとも潤滑性材料を含む材料をフイ
ルム状にして有すことを特徴とする光造形装置を提供す
ることができる。また、前記の光造形装置における、潤
滑性材料として少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、
ポリメチルペンテン、シリコ−ン樹脂を単独にあるいは
複合して用いたことを特徴とする光造形装置を提供する
ことができる。

【００５７】アモルファスフッ素樹脂、シリコ−ン樹
脂、ポリメチルペンテンの他、潤滑性材料であるZn(C₁₈
H₃₅O₂)₂、Mg(C₁₈H₃₅O₂)₂、Pb(C₁₈H₃₅O₂)₂、Ba(C₁₈H
₃₅O₂)₂、Ca(C₁₈H₃₅O₂)₂、Sr(C₁₈H₃₅O₂)₂、2PbO・Pb(C₁₈H
₃₅O₂)₂等の脂肪酸金属塩系化合物、ポリエチレンワック
ス、高融点ワックス、パルミチルアミド等のパラフィン
化合物、ステアリン酸アマイド、ステアリン酸アミド、
ステアリン酸モノグリセリド、ステアロアミド、ステア
リン酸アルミニュウム等のステアリン酸化合物も単独に
あるいは複合して用い、公知のコ−テイング方法（例え
ば、James J. Licari 著長坂秀雄訳、エレクトロニク
スのためのプラスッチックコ−ティング、槙書店、Ｐ１
４１〜１７８）でシランカップリング処理した石英ガラ
ス基板上に薄くコ−テイングし、本発明中の光透過板と
して用いることが可能であった。

【００５８】このようにして、光造形装置において、光
透過板の表面を少なくとも潤滑性材料を含む材料でコ−
ティングしたことを特徴とする光造形装置を提供するこ
とができる。また、前記の光造形装置における、潤滑性
材料として少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、シリ
コ−ン樹脂、脂肪酸金属塩系化合物、パラフィン化合
物、ステアリン酸化合物を単独にあるいは複合して用い
たことを特徴とする光造形装置を提供することができ
る。

【００５９】前記したように、光透過板１１のコ−ティ
ング材料として、潤滑性材料と重合防止材料を複合化し
た材料を用いてコ−ティングすると、光透過板１１の剥
離性能を一層向上し、光透過板１１から固化層１２を剥
離することを一層容易に行える。

【００６０】種々比較実験した結果、潤滑性材料として
アモルファスフッ素樹脂、重合防止材料として感光性の
樹脂液に対して重合反応防止効果を有すヒドロキノンを
複合化してコ−ティング材料に用いる場合が光透過板１
１の剥離性能を最良にした。

【００６１】この材料を光透過板１１にコ−ティングす
る方法は、アモルファスフッ素樹脂を濃度９％で溶解し
たパ−フルオロ溶剤中に、重合防止材料としてヒドロキ
ノンを濃度２％で添加して希釈分散した点を除き、アモ
ルファスフッ素樹脂のみをコ−ティング材料に用いた前
記の場合と同じである。

【００６２】ヒドロキノンの他、感光性の樹脂液に対し
て重合防止効果のあるジフェニルアミン、ジフェニルピ
クリルヒドラジル、ベンゾキノンも単独にあるいは複合
して用いてパ−フルオロ溶剤中に潤滑性材料であるアモ
ルファスフッ素樹脂と共に希釈分散でき、上記したヒド
ロキノンの場合と同様な方法で透明皮膜をガラス板上に
形成して不溶化し、本発明中のコ−ティング材料として
用いることができた。

【００６３】次に、潤滑性材料として前述のシリコ−ン
樹脂を用い、コ−テイング材料とした他の実施例を説明
する。ガラス板にコ−ティングする際、硬化前のシリコ
−ン樹脂液を前記のようにシランカップリング処理した
石英ガラス基板上にナイフコ−ト法でコ−ティングし
た。その後、６０℃で５時間アフタ−キュアして橋かけ
構造を形成し、約２０μｍ厚の透明皮膜を形成し、本発
明中のコ−ティング材料として用いることができた。

【００６４】さらに、上記のシリコ−ン樹脂液中に、重
合防止材料であるヒドロキノンを濃度２％で希釈分散
し、この溶液を上記と同様な方法で、前記石英ガラス基
板上にコ−ティング及びアフタ−キュアし、ヒドロキノ
ンをシリコ−ン樹脂の網目結合の中に封じ込めて不溶化
した透明皮膜を形成し、本発明中のコ−ティング材料と
して用いることができた。

【００６５】ヒドロキノンの他、感光性の樹脂液に対し
て重合防止効果のあるジフェニルアミン、ジフェニルピ
クリルヒドラジル、ベンゾキノンも単独にあるいは複合
して用いて潤滑性材料であるシリコ−ン樹脂の硬化前の
液中に希釈分散し、前記のヒドロキノンの場合と同様な
方法で透明皮膜を前記石英ガラス基板上に形成して不溶
化し、本発明中のコ−ティング材料として用いることが
できた。

【００６６】さらに、重合防止材料であるヒドロキノ
ン、ジフェニルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジ
ル、ベンゾキノンは単独にあるいは複合して、潤滑性材
料である脂肪酸金属塩系化合物、パラフィン化合物、ス
テアリン酸化合物を単独あるいは複合して溶解した溶液
中に希釈分散でき、公知のコ−テイング方法で前記石英
ガラス基板上に透明皮膜を形成して不溶化し、本発明中
のコ−ティング材料として用いることができた。

【００６７】このようにして光造形装置において、光透
過板の表面を少なくとも潤滑性材料と重合防止材料の両
方を含む材料でコ−ティングしたことを特徴とする光造
形装置を提供することができる。また、前記の光造形装
置における、潤滑性材料として、アモルファスフッ素樹
脂、シリコ−ン樹脂、脂肪酸金属塩系化合物、パラフィ
ン化合物、ステアリン酸化合物を単独にあるいは複合し
て用い、重合防止材料として、ハイドロキノン、ジフェ
ニルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジル、ベンゾキ
ノンを単独にあるいは複合して用いたことを特徴とする
光造形装置を提供することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明では、重合防止作用と潤滑作用を
与えた光透過板を液槽の上側に脱着容易に設けて、この
光透過板を介して光造形する。この光透過板を樹脂液の
面に接触させて、液面を規制するため、液面の整定工程
を不要にしている。また、光造形中に光透過板から造形
途中の立体物を剥離することを容易にしているので、１
固化層形成のたびに行う支持台の移動量を減少できる。
このため、樹脂液の動揺を減少し、造形途中の立体物
の変形を減少できるので、立体物の精度を向上できる。
また、支持台の移動量と樹脂液の動揺がおさまるのを待
つ時間を減少できるので、造形速度を向上できる。

【００６９】さらに、光造形途中で光透過板を取りつけ
たり、取外すことが容易にできので、要求精度の高低域
に対応して、光造形の作業内容を変更することが容易に
できる。このため、高精度域と低精度域が共にある立体
物を造形する場合、高精度域を造形する際は、上述のよ
うに光透過板を介して光造形し、低精度域を造形する際
は、光透過板を取り外して光造形できる。このため、低
精度域を造形する際、剥離工程を不要にできるので、支
持台の移動速度を高速化でき、高精度域における造形速
度に比し一層、造形速度を高速化することが可能であ
る。

【００７０】さらに、造形時間を短縮できるため、スラ
イス厚ｈを小さくして、積層数を増すことも容易になる
ので、積層によって立体物の表面に発生する段差を小さ
くすることが容易になる。このため、立体物の表面に発
生する段差をなくする際に必要なサンドペ−パや塗装に
よる表面仕上げ作業を軽減でき、光造形の用途を表面平
滑性を要求する用途に適用し易くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光造形プロセスの要部
説明図である。

【図２】光造形原理の説明図である。

【図３】従来の光造形装置の要部説明図である。

【図４】反射防止膜の効果説明図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る光造形装置の要部説
明図である。

【図６】本発明の別の実施例に係る光造形装置の要部説
明図である。

【図７】本発明の別の実施例に係る光透過板の要部説明
図である。

【符号の説明】

１…ＣＡＤシステム、２…スライス図形デ−タ群、３…
制御装置、４０、４１、４２…光ビ−ム、５、５Ａ、５
Ｂ、１９…感光性の樹脂液、５０ｓ、５１ｓ、５２ｓ
…樹脂の液面、６ａ…初めの固化層、６ｂ…次の固化
層、７…支持台、７１…支持台のア−ム、８…スキ−
ジ、９…液槽、１０…液槽の底面をなす光透過板、１１
…光透過板、１２、１５…固化層、１２ｓ…コ−ティン
グ面１４に接している樹脂の面、１３、１６…光造形途
中の立体物、１４…コ−ティング面、１７…棚、１８…
側板、２０…反射防止膜、２１…パッキン付きガイド、
２２…上蓋、２３…樹脂液供給容器、２４…ポリメチル
ペンテン板、２５…ポリメチルペンテンフィルム、２６
…ゴム製の枠、ｔ…樹脂液層の厚み、ｈ…スライス厚。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤典雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者内山修神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光性の樹脂液面に紫外線の光ビ−ムを走
査して硬化した固化層を順次積重ねることで立体物を創
成する光造形装置において、少なくとも、剥離性能を表
面に有す光透過板を介して、上方より光ビ−ムを照射し
て、樹脂の固化層を形成することを特徴とする光造形装
置
【請求項２】請求項１記載の光造形装置において、前記
光透過板の表面に少なくとも、潤滑作用を与えたことを
特徴とする光造形装置
【請求項３】請求項１記載の光造形装置において、前記
光透過板の表面に少なくとも、潤滑作用と重合防止作用
を与えたことを特徴とする光造形装置
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に記
載の光造形装置において、前記感光性の樹脂液の上面を
密閉できることを特徴とする光造形装置
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれ１項に記載
の光造形装置において、前記光透過板を樹脂液の面に対
し着脱容易にしたことを特徴とする光造形装置
【請求項６】請求項１、２、３又は５記載の光造形装置
において、前記感光性の樹脂液の上面を開放したことを
特徴とする光造形装置。
【請求項７】請求項１又は請求項２記載の光造形装置に
おいて、前記光透過板を少なくとも潤滑性材料を用いた
板材料で製作したことを特徴とする光造形装置。
【請求項８】請求項７記載の光造形装置にいて、潤滑性
材料として少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、ポリ
メチルペンテンを単独にあるいは複合して用いたことを
特徴とする光造形装置。
【請求項９】請求項１、２、４、５又は６記載の光造形
装置において、前記光透過板の表面に少なくとも潤滑性
材料を含む材料をフイルム状にして有すことを特徴とす
る光造形装置。
【請求項１０】請求項９記載の光造形装置にいて、潤滑
性材料として少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、ポ
リメチルペンテン、シリコ−ン樹脂を単独にあるいは複
合して用いたことを特徴とする光造形装置。
【請求項１１】請求項１から請求項６のいずれか１項に
記載の光造形装置において、前記光透過板の表面を少な
くとも潤滑性材料を含む材料でコ−ティングしたことを
特徴とする光造形装置。
【請求項１２】請求項１１記載の光造形装置にいて、潤
滑性材料として少なくとも、アモルファスフッ素樹脂、
シリコ−ン樹脂、脂肪酸金属塩系化合物、パラフィン化
合物、ステアリン酸化合物を単独にあるいは複合して用
いたことを特徴とする光造形装置。
【請求項１３】記請求項１から請求項６のいずれか１項
に記載の光造形装置において、前記光透過板の表面を少
なくとも重合防止材料と潤滑性材料の両方を含む材料で
コ−ティングしたことを特徴とする光造形装置。
【請求項１４】請求項１３記載の光造形装置にいて、潤
滑性材料として、アモルファスフッ素樹脂、シリコ−ン
樹脂、脂肪酸金属塩系化合物、パラフィン化合物、ステ
アリン酸化合物を単独にあるいは複合して用い、重合防
止材料として、ハイドロキノン、ジフェニルアミン、ジ
フェニルピクリルヒドラジル、ベンゾキノンを単独にあ
るいは複合して用いたことを特徴とする光造形装置。