JPH0224122A

JPH0224122A - 光学的造形体の透明化処理方法

Info

Publication number: JPH0224122A
Application number: JP63172684A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Murata; 勝英村田; Katsumi Sato; 勝美佐藤; Shigeru Nagamori; 茂永森; Yoshinao Hirano; 平野　義直
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26
Also published as: JPH0479826B2

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】［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より製造される造形体を透明
化する処理方法に関する。

［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。

また、光硬化性樹脂をノズルの先端から流出させると共
に、流出された樹脂に光を照射して樹脂を硬化させ、か
つノズルを３次元模型の断面に沿って１３！ｌＩさせ、
硬化樹脂（硬化体）を積み重ねることにより３次元模型
を製造する方法も近年開発されつつある。

第２図〜第４図は各々かかる光学的造形法を実施するた
めの装置の一例を示す断面図である。

第２図の装置において、容器１１内に光硬化性樹脂１２
が収容されている。容器１１の底面にはガラス等の透光
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′８！
ｌ］させるＸ−Ｙ移動装置１７、光源２０等よりなる光
学系が設けられている。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Ｘ−Ｙ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。

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よりもわずか下方に位置させ、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２１をわずかに上昇させ、硬化物２４とベース２
１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。

第３図の装置においては、光硬化性樹脂１２の液面１２
ａに向けて光束１４を照射するようにレンズ２８、ミラ
ー２９、ミラー回転駆動装置２９ａ、光源２０等よりな
る光学系が設けられている。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。これら駆動装置２９ａ、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
上の基板２１ａを液面１２ａよりもわずか下方に位置さ
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ミラー２９の回
転により行われる。目的形状物の一つの水平断面（この
場合は底面に相当する部分）のすべてに光を照射した後
、ベース２１をわずかに下降させ、硬化物２４の上に未
硬化の光硬化性樹脂を流入させた後、上記と同様の光照
射を行う、この手順を繰り返すことにより、目的形状の
硬化体が得られる。

第４図は別の光学的造形装置を説明する斜視図である。

符号３０は未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する貯槽であり
、フィーダ３２、配管３６及びポンプ３７を介してノズ
ル３８に接続されており、光硬化性樹脂が該ノズル３８
へ供給可能とされている。該ノズル３８はロボット装置
３９のロボットアーム４０の先端に取り付けられており
、ｘｌＹ、Ｚ方向にそれぞれ移動自在とされている。な
お、Ｘ、Ｙ、Ｚは直交する３次元座標軸を示している。

符号４１は光源であり、光ファイバー４２を介してノズ
ル３８に接続され、該ノズル３８の先端から流出される
光硬化性樹脂に光を照射可能としている。符号４３はポ
ンプ３７、ロボット装置３９及び光源４１を制御するコ
ンピュータである。

このように構成された装置を用いて３次元模型を製造す
る場合、まず、コンピュータ４３に製造しようとする３
次元模型４４の水平断面データを入力しておく。水平断
面データとは、３次元模型４４を所要の高さ方向（Ｚ方
向）の厚みごとにいわゆる輪切りを行うように水平方向
に沿ってとりだ断面における形状である。第４図の３次
元模型４４は自動車のモデルであり、その車体のルーフ
近傍付近における所要の厚さをもった断面４５の形状が
一つの水平断面データとなる。この自動車モデルとして
の３次元模型４４は、多数の薄い肉厚の断面の積み重ね
体として形成され、全ての断面の形状がコンピュータ４
３に入力される。コンピュータ４３に入力された水平断
面データに基いて、コンピュータ４３はポンプ３７及び
ロボット装置３９の制御を行う。第４図では、成形用板
材４６の上にまずタイヤ４フの最低部が形成され、順次
その上にタイヤ４７の中央部から上部並びに車体４８の
底部が形成され、順次上方の部分が積み重ねられる。符
号４５で示す閉じたループ形状の断面を形成する場合、
ノズル３８はループ状の軌跡を描くように移動される。

ノズル３８から流出した樹脂にはノズル３８の先端の投
光部から光が照射される。これにより、流出した樹脂は
直ちに硬化を開始し、既に積層されかつ所要の硬度にま
で硬化している模型４４の断面４５上に積み重ねられる
。

［発明が解決しようとする課題］このように、硬化体を層状に積み重ねてゆく光学的造形
法により製造される造形体は、積み重ねられた硬化体の
各層の間に段差が生じるため、その表面が平滑面ではな
く凹凸面となる。

即ち、例えば第２図の１部の拡大図である第１図（ａ）
に示す如く、順次積み上げ位置をずらすように積層され
た硬化物２４　ａ、　２４　ｂ、　２４　ｃにおいては
、それぞれの硬化物間に段差状の隅角部がある。

また、硬化物２４の垂直断面形状も全く完全な方形にな
るものではなく、光が照射される例が拡大する台形又は
三角形の断面形状になることが多い。（光を下方から照
射している第２図の装置による造形体においては、各層
の硬化物２４は第１図に示す如く下方へいわゆる末広が
りとなる台形の断面形状となる。なお、逆に上方から光
を照射するタイプの光学的造形装置（図示略）では、硬
化物の上面側が広くなる台形断面形状になり易い。

このようなことから、硬化物２４を積層してなる造形体
は、その側面に多数の微細な凹凸（第１図の符号ａは凹
部を示す。）を有したものとなっていた。そして、従来
の光学的造形法で製造される造形体は、この凹凸表面で
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
形体となっていた。

このような凹凸の存在のために不透明体とされている造
形体を透明化する方法としては、造形体の表面を適当な
方法で研磨することにより段差Ａをなくし、平滑表面と
する方法も考えられるが、この方法は、研磨に多大な労
力を要し、工業的に有利な方法とはいえない。

本発明の目的は、このような従来の光学的造形法で製造
された不透明な造形体を容易に透明化することができる
方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の光学的造形体の透明化処理方法は、光硬化性樹
脂の硬化物を積み重ねて、造形する光学的造形法で製造
された造形体の表面に、透明な樹脂液を付着させて、硬
化させることを特徴とする。

［作　用］本発明の方法によれば、光学的造形法により製造された
造形体の表面の凹凸が該樹脂液の硬化物により埋められ
滑らかな表面となる。従って、本発明によれば、造形体
を透明化することが可能とされる。

［実施例］以下、本発明につき詳細に説明する。

本発明においては、例えば第２〜４図に示した光学的造
形法により製造された造形体を必要に応じ溶剤を噴露し
たり注ぎかけたりすることにより洗浄した後、その表面
に、透明な樹脂液を付着させる。透明樹脂液の付着方法
としては、スプレー、刷毛塗り等の塗布方法の他、造形
体を樹脂液中に浸漬する方法等を採用することができる
。

なお、造形体を上記の如く洗浄する場合において透明樹
脂液の粘性が低いときには、洗浄液として当該透明樹脂
液を用いても良い。このようにすれば、洗浄と透明樹脂
液の付着とを同時に行なうことができる。

この透明樹脂液は、造形体表面の凹部ａが樹脂液で埋め
られ、滑らかな表面が得られる程度の量で良い。造形体
の表面に過度に多量の樹脂液が付着すると、造形体の寸
法、形状が変わってしまうおそれがある。（ただし、樹
脂液をペイントの如く均一厚に塗着できるならば、透明
樹脂液を厚く塗着しても良い。）本発明では、上記の如くして造形体表面に付着させた樹
脂液を硬化させる。この樹脂液の硬化は、用いる樹脂液
が光硬化性樹脂の液であれば、これに光を照射すること
により行なう。また、樹脂液が熱硬化性樹脂液である場
合には、オーブン等の適当な加熱装置により加熱して硬
化させることができる。

このようにして、付着させた樹脂液を硬化させることに
より、第１図（ｂ）に示す如く、造形体表面の凹部が樹
脂液の硬化物すにより埋められ、滑らかな表面となるの
で、造形体が透明となる。

本発明では、この硬化物すの屈折率が硬化物２４とほぼ
等しい値となるような透明樹脂液を用いると、造形体の
透明度が一層高いものとなる。

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物質を用いることかでき、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。

このような光硬化性樹脂の硬化体に付着させる透明な樹
脂液としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の液を用
いることができる。なお、前記の通りこの透明樹脂液と
しては、その硬化物が上記硬化性樹脂の硬化物と屈折率
がほぼ等しいものが好適である。上記光硬化性樹脂の屈
折率は通常１．４〜１．６程度であることから、屈折率
がほぼ１．４〜１．６の範囲である透明な樹脂を適宜選
定する。一般には、造形に用いた光硬化性樹脂を適当な
溶剤で希釈した液を用いるのが有利である。即ち、造形
に用いる光硬化性樹脂は高粘性であるため、これを適当
な粘度に希釈して用いる。

なお、造形に用いる光硬化性樹脂が低粘性のものであれ
ば、これをそのまま使用することもできる。

本発明では、造形体表面に付着させる樹脂は無職透明で
あっても良く、有色透明であっても良い。

［発明の効果］以上の通り、本発明の方法によれば、表面が滑らかで、
透明度が著しく高く美麗な造形体を容易かつ効率的に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は硬化体表面の断面図、第２図、第３図及び第４
図は光学的造形装置の構成図である。１２・・・光硬化性樹脂、　　１４・・・光束、１６・
・・光ファイバー　　２０・・・光源、２１・・・ベー
ス、　　　　　２２・・・エレベータ、２４・・・硬化
物。代理人　　弁理士　　重　野　　剛第１図（ａ）第３図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光硬化性樹脂の硬化物を積み重ねる光学的造形法
により製造された造形体の表面に、透明な樹脂液を付着
させて、硬化させることを特徴とする光学的造形体の透
明化処理方法。