JPH0550514A - 光学的造形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器１１内の光硬化性樹脂１２に光束１４を
走査して照射することにより硬化物の層をベース２１上
に形成させ、ベースを所定ピッチで移動させ硬化物の層
を光硬化性樹脂で被った後、光束１４を走査して照射す
る工程を繰り返すことにより硬化物の層を順次積層して
目的形状体を造形する方法において、表面平滑で外面の
形状精度の高い造形体を容易に造形する。 【構成】 目的形状体の外面が前記硬化物２４Ａの層の
積層方向においてベース２１面と垂直方向に対し傾いて
いる場合、この外面部分を造形するに際し、この傾きに
応じて前記光束１４をベース面と垂直方向に傾けて照射
する。 【効果】 光束１４を目的形状体の外面に対して接線方
向に照射することができる。このため、表面平滑で美観
に優れ、形状精度及び寸法精度の高い造形体を造形する
ことが可能とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光硬化性樹脂に光束を照
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。

【０００２】

【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、６
２−３５９６６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。

【０００３】この種の光学的造形法として、光硬化性樹
脂を収容する容器と、該容器内に光を照射する装置と、
該容器内において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３図を参照し
て説明する。

【０００４】第３図において、容器１１内は光硬化性樹
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１３Ａよりなる透光窓１３が設けられて
おり、該透光窓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、光ファイバー１
６、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、光シ
ャッタ１８、光源２０等よりなる光学系が設けられてい
る。

【０００５】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はコンピュー
タ２３により制御される。

【０００６】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。

【０００７】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を所定ピッチだけ上昇させ、硬化物２４
と透光窓１３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（造形体）が多層積層
体として得られる。

【０００８】第３図に示す、光束１４を容器１１の底面
側から照射するものに対して、光束１４を光硬化性樹脂
の液面の上方から照射する方法も公知である。この方法
は、ベース又はその上の硬化物と液面との間に所定厚さ
となるように光硬化性樹脂を介在させた後、光束を照射
して目的形状物の一水平断面の硬化物を形成し、その
後、ベースを所定ピッチだけ下降させるようにしたもの
であり、その他の操作は第３図と同様である。

【０００９】従来の方法において、光束１４の照射方向
は、目的形状体の形状にかかわらず、第３図に示す如
く、常に、透光板１３Ａと垂直、即ち、ベース２１面と
垂直方向とされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、ベース面
と垂直方向に光束を照射して、硬化物を層状に積み重ね
てゆく光学的造形法により、外面が硬化物層の積層方向
において、ベース面と垂直方向に対し傾いて目的形状体
を造形した場合、得られる造形体は、積み重ねられた硬
化物の各層の間に段差が生じたものとなり、その表面が
平滑面ではなく階段状の凹凸面となる。

【００１１】このように表面に多数の微細な凹凸を有し
た造形体は、その段差の部分で造形精度に誤差が生じ、
目的形状体の外面形状が正確に造形されたものとはなら
ない。しかも、凹凸表面での光の乱反射のためにスリ硝
子の如く透明感の乏しい造形体となるという欠点もあ
る。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点を解決し、表
面平滑で外面の形状精度の高い造形体を容易に造形する
ことができる光学的造形法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光学的造形法
は、容器内に移動自在なベースを設け、該容器内に収容
された光硬化性樹脂に光束を走査して照射することによ
り硬化物の層をベース上に形成させ、次いでベースを所
定ピッチで移動させ硬化物の層を光硬化性樹脂で被った
後、光束を走査して照射し、この工程を繰り返すことに
より硬化物の層を順次積層して目的形状体を造形する光
学的造形法において、前記目的形状体の外面が前記硬化
物の層の積層方向においてベース面と垂直方向に対し傾
いている場合、この外面部分を造形するに際し、この傾
きに応じて前記光束をベース面と垂直方向に対し傾けて
照射することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の光学的造形法においては、目的形状体
の外面が硬化物の層の積層方向においてベース面と垂直
方向（以下、「Ｚ方向」と称す。）に対し傾いている場
合、この外面部分を造形するに際し、この傾きに応じて
光束をＺ方向に対し傾けて照射するため、光束を目的形
状体の外面に対して接線方向に照射することができる。
このため、表面平滑で形状精度及び寸法精度の高い造形
体を造形することが可能とされる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を用いて実施例について説明す
る。第１図は本発明の光学的造形法の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図の要部（光出射部１５）拡大図で
ある。なお、第１図及び第２図において、第４図に示す
部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してあ
る。

【００１６】図示の如く、本発明の光学的造形法は、目
的形状体の外面が硬化物の層の積層方向においてＺ方向
に対し傾いている場合（傾き角θ）、この外面部分を造
形するに際し、この傾きθに応じて光束１４をＺ方向に
対しθ傾けて照射する。

【００１７】この光束１４をＺ方向に対して傾けて照射
するための傾動機構について、第２図及び第３図を参照
して説明する。

【００１８】第２図に示す装置において、筒状ケース１
の後端に光ファイバー１６が接続され、先端にレンズ２
が取り付けられることにより光出射部１５が構成されて
いる。この光出射部１５の筒状ケース１はハウジング３
内に挿入され、シャフト５によりケース１に枢支されて
いる。このシャフト５の一端にモータ４が連結されてお
り、該モータ４を正転又は逆転することにより光出射部
１５が傾動される。また、光出射部１５をＸ−Ｙテーブ
ル１７Ａのテーブル面と垂直方向に進退させるためにＺ
方向移動装置６が該Ｘ−Ｙテーブル１７Ａに立設されて
いる。このＺ方向移動装置６は、駆動装置（図示略）に
よりＺ方向に移動されるスライドブロック７を備えてお
り、前記ハウジング３はこのスライドブロック７に固定
されている。

【００１９】このＺ方向移動装置６の役割を次に説明す
る。

【００２０】第２図に破線で示す如く、光出射部１５の
光軸方向の延長線上に前記レンズ２の焦点Ｆが位置す
る。このレンズ２の焦点Ｆは、前記容器１１の内部のう
ち前記透光板１３Ａの直近位置に位置するのが好適であ
る。光出射部１５の光軸方向が透光板１３Ａの板面と垂
直を維持したまま該光出射部１５がＸ−Ｙ方向に移動さ
れる場合には、レンズ２の焦点Ｆは透光板１３Ａの前記
直近位置に常に位置する。ところが、光出射部１５が傾
いたときには、光出射部１５のＺ方向の位置が不変であ
るとすると、レンズ２の焦点ＦはそれよりもＸ−Ｙテー
ブル１７Ａ側に位置することになる。かかる状態では、
光硬化性樹脂に十分な光エネルギーを供与できない。そ
こで、光出射部１５を傾斜させたときには、この傾斜の
度合に応じて光出射部１５を透光板１３Ａに接近するよ
うにＺ方向移動装置６で移動させ、レンズ２の焦点Ｆを
透光板１３Ａの前記直近位置に合わせる。

【００２１】なお、このＺ方向移動装置６の代りに、自
動焦点装置によって、レンズの焦点が所定位置に位置す
るように焦点距離を調節することもできる。

【００２２】本発明の方法は、目的形状体の形状に対し
て、光束の傾動角度及び光出射位置のＸ−Ｙ方向及びＺ
方向の移動距離をコンピュータで算出、制御することに
より、自動制御にて容易に実施することが可能である。

【００２３】なお、第２図に示した装置は水平（ＸＹ
軸）方向の１つの軸について図示しているが、実際には
これを２組組合せて（Ｘ軸、Ｙ軸）装置となる。また、
図示の方法は本発明の一実施例であって、本発明はその
要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるもの
ではない。このような本発明の光学的造形法は、図示の
如く、容器底面側から光束を照射する方法に限らず、光
束を光硬化性樹脂の液面の上方から照射する方法、その
他、光束を走査させるあらゆる光学的造形法に適用する
ことが可能である。また、光束を傾動ミラーを用いて照
射する方法にも適用可能である。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光学的造形
法によれば、外面形状が硬化物層の積層方向においてＺ
方向に対して傾いている目的形状体を造形する場合であ
っても、表面平滑で形状精度及び寸法精度の高い造形体
を容易かつ効率的に造形することが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の光学的造形法の一実施例を示
す断面図である。

【図２】第２図は第１図の要部拡大断面図である。

【図３】第３図は従来の光学的造形法を説明する断面図
である。

【符号の説明】 １ 筒状ケース ２ レンズ ３ ハウジング ４ モータ ５ シャフト ６ Ｚ方向移動装置 ７ スライドブロック １２ 光硬化性樹脂 １３ 透光窓 １３Ａ 透光板 １４ 光束 １５ 光出射部 １６ 光ファイバー １７Ａ Ｘ−Ｙテーブル ２０ 光源 ２１ ベース ２２ エレベータ ２４ 硬化物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に移動自在なベースを設け、該容
   器内に収容された光硬化性樹脂に光束を走査して照射す
   ることにより硬化物の層をベース上に形成させ、次いで
   ベースを所定ピッチで移動させ硬化物の層を光硬化性樹
   脂で被った後、光束を走査して照射し、この工程を繰り
   返すことにより硬化物の層を順次積層して目的形状体を
   造形する光学的造形法において、 前記目的形状体の外面が前記硬化物の層の積層方向にお
   いてベース面と垂直方向に対し傾いている場合、この外
   面部分を造形するに際し、この傾きに応じて前記光束を
   ベース面と垂直方向に対し傾けて照射することを特徴と
   する光学的造形法。