JPH0479830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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、容器に設けた透光板から容器内の光硬化性
樹脂に向つ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、62−101408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
光板を有する容器と、この透光板を通して容器内
に光を照射する装置と、該容器内において透光板
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５図を参照して説明する。

第５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板１３が設けら
れており、該透光板１３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
フアイバー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−Ｙ移動装置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１７、エレベータ２２はコ
ンピユータ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を透光板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つて走
査させる。この走査はコンピユータ制御された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２１をわずかに上昇させ、硬化物
（硬化層）２４と透光板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して得られる。

［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が透光板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
２１から引き剥されてしまつたのでは造形工程を
継続することができない。

ところが、従来法にあつては、ベース２１と透
光板１３とを平行に保つたままベース２１を上昇
させるようにしているので、硬化層２４が全体と
して一度に透光板１３から引き剥される。この引
き剥しの瞬間には極めて大きな力が硬化層２４に
かかり、硬化層２４がベース２１から離反するお
それがあつた。

また、硬化層２４同志がそれらの界面から剥離
するおそれもあつた。なお、このような硬化層２
４同志又は硬化層２４とベース２１との離反現象
は、硬化層２４の積層数が多くなり、硬化層２４
の全体の重量が大きくなる成形工程後期において
発生し易い。また、透光板１３と硬化層２４との
接触面積が大きい場合にも発生し易い。

上記従来法においては、硬化層２４を透光板か
ら引き剥す際に大きな力を要するので、エレベー
タ２２としても強力な駆動力を有するものを採用
する必要があつた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、容器の透光板から光を照射すると共
にベースを徐々に透光板から離反させ、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、１つの層を形成する
ときに、当該層の一部を形成した後、ベースを上
昇させて硬化物と透光板とを剥離させ、次いでベ
ースを下降させて硬化物を透光板に当接させた
後、当該層の他部を形成するようにしたものであ
る。

［作用］ かかる本発明方法にあつては、硬化層と透光板
とは、硬化層と透光板との接触面積が小さいうち
に引き剥されるので、この離反時に硬化層を引き
上げる力が小さくて足りる。従つて、硬化層とベ
ースとの間の剥離が防止されると共に、硬化層同
志の層間剥離も防止される。

［実施例］ 以下、図面を用いて実施例について説明する。

第１図は本発明方法を説明する光学的造形装置
の容器底面の平面図である。なお、本発明方法
は、例えば第５図に示した装置を用いて行なえ
る。

本発明方法では、ある１つの硬化層を形成する
際に、該硬化層を２又は３以上の小区画に区分
し、各小区画を順次に形成するものであつて、か
つ各小区画を形成した後、次の小区画を形成する
前にベースを一旦引き上げて、硬化層と透光板と
を引き剥す。

第１図は、正方形状の硬化層３０を形成するに
際し、まず第１小区画３１を形成する。即ち、ベ
ース（又は既に形成されている一層前の硬化層）
と透光板との間に所定の間隙ｔをあけ、光を照射
して第１小区画３１を形成する。次いで、ベース
を上昇させて第１小区画３１の硬化層を透光板か
ら引き剥した後、再度ベースを降下させ、ベース
（又は一層前の硬化層）と透光板との間にｔなる
間隙をあける。なお、これにより、第１小区画３
１に形成された小硬化層はベースに当接する。

次に、第２小区画３２に硬化層を形成した後、
ベースを上昇させて、第２小区画３２の硬化層と
透光板とを引き剥す。次いで、ベースを降下させ
てベース（又は一層前の硬化層）と透光板との間
にｔなる間隙をあけ、第３小区画３３を形成す
る。

次に、ベースを上昇及び降下させて、第３小区
画３３の硬化層を透光板から引き剥すと共に、第
４小区画３４の部分にｔなる間隙をあける。この
状態から、第４小区画３４に光を照射して第４小
区画３４に硬化層を形成し、硬化層３０の全体を
形成する。

この硬化層３０の形成後、該硬化層３０に積層
される次段の硬化層の形成を行なう。

このように、ある硬化層を形成する場合、一部
の小区画が形成された後、次の小区画の形成に先
立つて硬化層を透光板から引き剥すから、この引
き剥し時に加える力は小さくて済む。従つて、硬
化層とベースとの間の剥離や、硬化層間の層間剥
離が生じない。

また、エレベータとしても、上昇駆動力の小さ
いもので足りる。

第２〜４図及び第７図は、別の実施例方法を示
すものであり、第２図ではある硬化層４０を形成
するに際し、該硬化層４０の中央部分から硬化層
を形成し始める。硬化層は、小区画４１，４２，
４３の順に大きなものとなり、最終的に硬化層４
０が形成される。

第３図では、散点状の小区画５１からまとまつ
た小区画５２，５３の順に大きな硬化層が形成さ
れ、最終的に硬化層５０が形成される。

第４図では、硬化層６０の外周側から硬化層が
形成され始め、小区画６１，６２，６３の順に硬
化層が成長し、最終的に硬化層６０が形成され
る。

第７図では硬化層７０の格子状の硬化層小区画
７１から形成され始め、小区画７２，７３の順に
大きな硬化層が形成され、最終的に硬化層７０が
形成される。

第２〜４図及び第７図においても、小区画４
１，５１，６１，７１で硬化層を形成した後、小
区画４２，５２，６２，７２の硬化に移るに先立
つて、ベースを上昇させて、小区画４１，５１，
６１，７１における硬化層を透光板から引き剥
す。そして、その後、ベースを降下させて小区画
４２，５２，６２，７２での硬化層の形成を行な
う。

小区画４２，５２，６２，７２から小区画４
３，５３，６３，７３の硬化層の形成に移行する
とき及び、小区画４３，５３，６３，７３から最
終的な硬化層４０，５０，６０，７０の形成に移
行するときも、同様にベースの昇降を行ない、硬
化層と透光板との剥離を行なう。

上記実施例では、方形の硬化層３０，４０，５
０，６０，７０を形成しているが、硬化層の形状
は任意である。また、区分する小区画の箇所及び
個数も任意であり、小区画の形状も任意のものと
しうる。

本発明では、積層されるすべての硬化層につい
て、上記と同じように小区画の硬化手順を経て形
成されても良く、例えば平面積の大きな硬化層の
み上記のように区分形成し、平面積の小さな硬化
層については従来と同様に当該硬化層を一度に形
成しても良い。

上記実施例は、透光板１３を容器の底面に設け
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の側面に透光板を設
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。

第５図の方法では、Ｘ−Ｙ移動装置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（図示略）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。

上記の方法では光束１４を走査することにより
硬化物２４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６図の如く目的
形状物の断面に相当するスリツト２５を有したマ
スク２６を用いても良い。符号２７は平行光束を
示す。第６図のその他の符号は第５図と同一部材
を示している。

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、
ベースを引き上げたときに、硬化層が常に透光板
から離反するようになるので、目的形状体を確実
に形成することができる。即ち、硬化層がベース
から剥れたり、硬化層間で層間剥離することがな
い。また、本発明によると、エレベータとして小
駆動力のものを採用すれば足りる。ベースも強
度、剛性の小さいもので足りるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図及び第７図は
本発明方法を説明するための平面図である。第５
図及び第６図は光学的造形装置を説明する断面図
である。 １２……光硬化性樹脂、１３……透光板、１６
……光フアイバー、２０……光源、２１……ベー
ス、２２……エレベータ、３０，４０，５０，６
０，７０……硬化層、３１〜３４，４１〜４３，
５１〜５３，６１〜６３，７１〜７３……小区
画。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側面又は底面に透光板を有する容器、該透光
   板の容器内側面に対して接離方向に移動可能なベ
   ース及び該透光板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
   光板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、 １つの層を形成するときに、当該層の一部を形
   成した後、ベースを上昇させて硬化物と透光板と
   を剥離させ、次いでベースを下降させて硬化物を
   透光板に当接させた後、当該層の他部を形成する
   ことを特徴とする光学的造形法。