(57)【要約】【課題】３Ｄ造形による樹脂型と、当該樹脂型に製品樹脂材料を射出することで、あらゆる熱可塑性樹脂を用いることが可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を提供する。【解決手段】ステージと、前記ステージに設置された貯留槽と、エネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、合成樹脂である第１の材料を可塑化させ、射出口から射出する射出部と、前記ステージと、前記エネルギー線照射部および射出部と、が相対的に３次元移動を可能とする駆動手段と、を備え、前記貯留槽は、少なくとも重力方向に駆動可能なテーブルを内部に備え、前記エネルギー線によって硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料が貯留されている樹脂成形装置。【選択図】図１
2018079652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージに設置された貯留槽と、
エネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、
合成樹脂である第１の材料を可塑化させ、射出口から射出する射出部と、
前記ステージと、前記エネルギー線照射部および射出部と、が相対的に３次元移動を可能とする駆動手段と、を備え、
前記貯留槽は、少なくとも重力方向に駆動可能なテーブルを内部に備え、前記エネルギー線によって硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料が貯留されている、
ことを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
前記エネルギー線照射部から照射される前記エネルギー線が、前記第２の材料を硬化させて層状に第１成形物が形成され、
前記射出部から射出される前記第１の材料が硬化し、層状に第２成形物が形成され、
前記第１成形物が重力方向に積層された第１成形体と、前記第２成形物が重力方向に積層された第２成形体と、が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
【請求項３】
前記第１成形体には、前記第２成形体を形成するキャビティーが形成され、前記第２成形体は前記第２の材料が前記キャビティーに向けて射出され、充填される、
ことを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形装置。
【請求項４】
前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の樹脂成形装置。
【請求項５】
前記合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の樹脂成形装置。
【請求項６】
ステージに設置された貯留槽に貯留されたエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料にエネルギー線を照射し、前記エネルギー線硬化型樹脂を硬化させて単層の型成形物単層を形成する型成形物単層形成工程と、
可塑化させた合成樹脂である第１の材料を、前記型成形物単層に形成された成形領域に向けて射出部から射出して充填し、成形物単層を形成する単層射出成形工程と、
前記型成形物単層形成工程によって形成された第一の型成形物単層に積層させ、前記型成形物単層形成工程によって第二の型成形物単層を形成する型成形物積層工程と、
前記単層射出成形工程によって形成された第一の成形物単層に積層させ、前記単層射出成形工程によって第二の成形物単層を形成する成形物積層工程と、を含み、
前記型成形物積層工程を所定の回数、繰り返し、前記型成形物単層が所定の層数、積層された型成形体と、
前記成形物積層工程を前記所定の回数、繰り返し、前記型成形体の前記成形領域に積層された成形体と、を形成する、
ことを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項７】
前記成形体を前記型成形体から離型する離型工程を含み、
前記離型工程が、前記型成形体を溶解させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形方法。
【請求項８】
前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の樹脂成形方法。
【請求項９】
前記合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の樹脂成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形装置および樹脂成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体成形物の形成に紫外線硬化型樹脂を用い、紫外線によって層状に硬化させた硬化層を順次積層させて所望の立体成形物を得る方法が知られている（特許文献１）。また特許文献１には、立体成形物における再下端にまで達しない分岐部を成形する場合に、分岐部の下側に連続させてダミー用の硬化層を予め形成することが開示され、これにより正確な立体成形物が得られるとしている。
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された立体成形物を得る方法では、ダミー用の硬化層に相当する部分を設計段階から追加しておくことが必要であり、更には、立体成形の後にダミー用の硬化物を除去する必要がある。そこで、融点が異なる異種の樹脂材料を含むホットメルトタイプのインクをインクジェットヘッドから吐出させて、高融点のインクで形成される所望の立体成形物の単層と、低融点のインクで所望の立体成形物以外の領域の単層と、を形成し、当該単層を積層させて立体を形成する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００４】
そして、特許文献２に開示された方法では、低融点のインクの融点より高く、且つ高融点のインクの融点より低い温度で加熱することで、形成された立体から低融点のインクを溶融、除去することで高融点のインクで形成された所望の立体成形物を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２５１４１９号公報
【特許文献２】特開平９−１２３２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、および特許文献２に開示された立体成形物の形成方法では、いずれも適用できる材料に制限があった。特許文献１では、紫外線を含むエネルギービームによって硬化させることが可能な材料を用いなければならない。特許文献２では、ホットメルトタイプのインクとしてインクジェットヘッドから吐出供給が可能な樹脂材料であることが要求される。
【０００７】
しかし、近年、立体成形物の造形（以下、３Ｄ造形という）では、所望形状の造形に留まらず、所望の品質、例えば強度、耐熱性、耐薬品性、などが３Ｄ造形によって得られる立体成形物に要求されるようになってきている。従って、エネルギービームによって硬化させる性能が付与できない材料、あるいは極低融点材料、などが要求される試作品、製品には特許文献１、および特許文献２に開示された立体成形物の形成方法を適用することが困難であった。
【０００８】
そこで、３Ｄ造形による樹脂型と、当該樹脂型に製品樹脂材料を射出することで、あらゆる熱可塑性樹脂を用いることが可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例の樹脂成形装置は、ステージと、前記ステージに設置された貯留槽と、エネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、合成樹脂である第１の材料を可塑化させ、射出口から射出する射出部と、前記ステージと、前記エネルギー線照射部および射出部と、が相対的に３次元移動を可能とする駆動手段と、を備え、前記貯留槽は、少なくとも重力方向に駆動可能なテーブルを内部に備え、前記エネルギー線によって硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料が貯留されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例の樹脂成形装置によれば、立体造形、いわゆる３Ｄ造形が容易なエネルギー線硬化型樹脂をエネルギー線照射によって硬化させるエネルギー線照射部と、熱可塑性樹脂を射出することができる射出部と、を備えることで、熱可塑性樹脂を射出成形可能とする型をエネルギー線硬化型樹脂にエネルギー線を照射して硬化させる３Ｄ造形によって形成することができ、金型設計、金型製作、金型組立の金型製造から製品の射出成形までのリードタイムは従来より短く設定できる。これにより、エネルギー線硬化型樹脂に適用できない高機能樹脂材料を、短時間、且つ高額な金型を作成しないことによる低コスト化が可能な樹脂成形を可能にすることができる。
【００１２】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記エネルギー線照射部から照射される前記エネルギー線が、前記第２の材料を硬化させて層状に第１成形物が形成され、前記射出部から射出される前記第１の材料が硬化し、層状に第２成形物が形成され、前記第１成形物が重力方向に積層された第１成形体と、前記第２成形物が重力方向に積層された第２成形体と、が形成されることを特徴とする。
【００１３】
上述の適用例によれば、容易に３Ｄ造形された第１成形体および第２成形体を得ることができる。
【００１４】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記第１成形体には、前記第２成形体を形成するキャビティーが形成され、前記第２成形体は前記第２の材料が前記キャビティーに向けて射出され、充填されることを特徴とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、第１成形体を成形型として、第１成形体に形成されるキャビティー内に第２の材料を射出成形することができ、金型設計、金型製作、金型組立の金型製造から製品の射出成形までのリードタイムは従来より短く設定できる。これにより、エネルギー線硬化型樹脂に適用できない高機能樹脂材料を、短時間、且つ高額な金型を作成しないことによる低コスト化が可能な樹脂成形を可能にすることができる。
【００１６】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする。
【００１７】
上述の適用例によれば、短い硬化時間による高い生産性と、照射部および紫外線の発熱量が少ない低熱量エネルギー線であることから、第２成形物を構成する第２の材料への熱影響を回避することができる。
【００１８】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【００１９】
上述の適用例によれば、射出成形による精密な造形が可能となる。
【００２０】
〔適用例６〕本適用例の樹脂成形方法は、ステージに設置された貯留槽に貯留されたエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料にエネルギー線を照射し、前記エネルギー線硬化型樹脂を硬化させて単層の型成形物単層を形成する型成形物単層形成工程と、可塑化させた合成樹脂である第１の材料を、前記型成形物単層に形成された成形領域に向けて射出部から射出して充填し、成形物単層を形成する単層射出成形工程と、前記型成形物単層形成工程によって形成された第一の型成形物単層に積層させ、前記型成形物単層形成工程によって第二の型成形物単層を形成する型成形物積層工程と、前記単層射出成形工程によって形成された第一の成形物単層に積層させ、前記単層射出成形工程によって第二の成形物単層を形成する成形物積層工程と、を含み、前記型成形物積層工程を所定の回数、繰り返し、前記型成形物単層が所定の層数、積層された型成形体と、前記成形物積層工程を前記所定の回数、繰り返し、前記型成形体の前記成形領域に積層された成形体と、を形成することを特徴とする。
【００２１】
本適用例の樹脂成形方法によれば、３Ｄ造形が容易なエネルギー線硬化型樹脂をエネルギー線照射によって硬化させ、積層することで得られる型成形体に対して、熱可塑性樹脂を射出し積層することによって成形体を得ることができ、金型設計、金型製作、金型組立の金型製造から製品の射出成形までのリードタイムは従来より短く設定できる。従って、エネルギー線硬化型樹脂に適用できない高機能樹脂材料を、短時間、且つ高額な金型を作成しないことによる低コスト化が可能な樹脂成形方法を可能にする。
【００２２】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記成形体を前記型成形体から離型する離型工程を含み、前記離型工程が、前記型成形体を溶解させることを特徴とする。
【００２３】
上述の適用例によれば、成形体を損傷することなく、型成形体から離型し、得ることができる。
【００２４】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする。
【００２５】
上述の適用例によれば、短い硬化時間による高い生産性と、照射部および紫外線の発熱量が少ない低熱量エネルギー線であることから、成形体への熱影響を回避することができる。
【００２６】
〔適用例９〕上述の適用例において、前記合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【００２７】
上述の適用例によれば、射出成形による精密な造形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る樹脂成形装置の概略構成を示す構成図。
【図２】第１実施形態に係る樹脂成形装置の駆動を説明する図。
【図３】第１実施形態に係る樹脂成形装置の駆動を説明する図。
【図４】第１実施形態に係る樹脂成形装置の駆動を説明する図。
【図５】第１実施形態に係る樹脂成形装置の駆動を説明する図。
【図６】第２実施形態に係る樹脂成形方法のフローチャート。
【図７】第２実施形態に係る樹脂成形方法において例示する第２成形体を示す外観斜視図。
【図８】第２実施形態に係る樹脂成形方法の型成形物単層成形工程の詳細フローチャート。
【図９】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１０】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１１】第２実施形態に係る樹脂成形方法の単層射出成形工程の詳細フローチャート。
【図１２】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１３】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１４】図１３に示すＡ部拡大図。
【図１５】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１６】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１７】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１８】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【図１９】第２実施形態に係る樹脂成形方法の製造工程を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る樹脂成形装置の概略構成を示す構成図である。図１に示す樹脂成形装置１０００は、ステージ２００と、ステージ２００に設置され、内部にエネルギー線が照射されて硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第２の材料としての液状樹脂材料Ｍｆが貯留される貯留空間３００ａが形成された貯留槽３００と、ステージ２００を３次元駆動する図示しない駆動手段としてのステージ駆動装置を備える基台１００と、を備えている。３次元駆動とは、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれにも駆動可能とするものである。
【００３１】
貯留槽３００の貯留空間３００ａ内には、成形物形成面４１０ａ（以下、形成面４１０ａという）を備えるテーブル４１０と、テーブル４１０をＺ軸方向に駆動する駆動軸４２０と、を備える成形部４００が配置されている。
【００３２】
上述したように、樹脂成形装置１０００は、貯留槽３００には第２の材料としてのエネルギー線硬化型樹脂を含む液状樹脂材料Ｍｆが貯留され、形成面４１０ａ上に、後述するようにエネルギー線によって硬化し、硬化層を形成し、積層する装置であることから、液状樹脂材料Ｍｆの液上面と、形成面４１０ａと、は略並行に配置される。従って、図示するＺ軸方向は所謂、重力方向であり、テーブル４１０は重力方向に駆動される、と言い換えることができる。
【００３３】
貯留槽３００の重力方向の上部には液状樹脂材料Ｍｆの液上面に向けてエネルギー線を照射するエネルギー線照射部５００が配置されている。なお、本実施形態に係る樹脂成形装置１０００では、エネルギー線として紫外線を例示して説明する。従ってエネルギー線照射部５００を、以下では紫外線照射部５００として説明する。なお、エネルギー線としては、紫外線に限定されず、高周波、放射線、その他、被照射物を硬化させるエネルギーを付与するエネルギー線とエネルギー線硬化型樹脂であってもよい。
【００３４】
また、貯留槽３００の重力方向の上部には製品材料となる合成樹脂である第１の材料としての樹脂材料Ｍｐを可塑化して射出する射出部６００が配置されている。本実施形態ではフラットスクリューを備える射出部６００を例示して説明する。
【００３５】
射出部６００は、図示しないヒーター（加熱手段）を備え、内部空間を有するシリンダー６２０と、シリンダー６２０の内部空間に配設されるフラットスクリュー６３０と少なくともフラットスクリュー６３０を回動駆動させる駆動装置６４０と、シリンダー６２０の内部空間にペレット状の樹脂材料Ｍｐを供給する材料供給部６１０と、を備えている。
【００３６】
シリンダー６２０に供給されたペレット状の樹脂材料Ｍｐは、シリンダー６２０に備えるヒーターによってガラス転移点以上の温度に加熱され、可塑化した樹脂材料Ｍｐとなる。可塑化した樹脂材料Ｍｐは、フラットスクリュー６３０を回動させることで射出口６２０ｂまで送出され、射出口６２０ｂより射出される。
【００３７】
フラットスクリュー６３０による樹脂材料Ｍｐの射出原理は、材料供給部６１０からペレット状の樹脂材料Ｍｐがシリンダー６２０の材料投入口６２０ａに搬送され、シリンダー６２０のヒーターによって可塑化される。可塑化された樹脂材料Ｍｐは、フラットスクリュー６３０が駆動装置６４０によって回動中心６３０ｒを中心に回動されることで、フラットスクリュー６３０の外側より回動中心６３０ｒに向けて渦巻き状に形成された搬送溝６３０ａに沿って可塑化された樹脂材料Ｍｐが回動中心６３０ｒに向けて加圧搬送され、その圧力によって射出口６２０ｂから射出される。
【００３８】
本実施形態に係る樹脂成形装置１０００は、制御ユニット７００が備えられ、基台１００に備える図示しないステージ駆動装置の駆動を制御するステージコントローラー７１０と、貯留槽３００内で重力方向に駆動される成形部４００を駆動する図示しないテーブル駆動装置を制御するテーブルコントローラー７２０と、紫外線照射部５００を制御する紫外線照射制御部７３０と、射出部６００を制御する射出制御部７４０と、を制御する。
【００３９】
図２から図５は、樹脂成形装置１０００の駆動を説明する図である。図２は樹脂成形装置１０００により樹脂成形の準備段階を示す概略構成図である。図２に示すように、樹脂成形装置１０００の樹脂成形の準備段階では、貯留槽３００の貯留空間３００ａにエネルギー線としての紫外線ＵＶが照射されることによって硬化物が生成される液状樹脂材料Ｍｆが貯留する。
【００４０】
そして、テーブル４１０の形成面４１０ａを、貯留された液状樹脂材料Ｍｆの液面Ｓｆより深さＤL1沈み込ませる。深さＤL1は、後述する成形物の１層目の厚さを得るために要するテーブル４１０の沈み込み量となる。
【００４１】
射出部６００では、材料供給部６１０のホッパー６１０ａからペレット状の樹脂材料Ｍｐが投入され、シリンダー６２０まで搬送される。シリンダー６２０では図示しないヒーターによって樹脂材料Ｍｐはガラス転移点を超える温度まで加熱され、可塑化される。そして、フラットスクリュー６３０の回動によって可塑化された樹脂材料Ｍｐは射出口６２０ｂまで加圧搬送される。
【００４２】
図２に示す樹脂成形装置１０００の樹脂成形の準備が終わると、図３に示すように液状樹脂材料Ｍｆの液面Ｓｆに向けて、紫外線照射部５００の紫外線照射口からエネルギー線としての紫外線ＵＶが照射される。そして紫外線ＵＶの照射に同期させてステージ２００は基台１００に備える図示しないステージ駆動装置によって、紫外線照射部５００に対して相対的にＸ−Ｙ方向に駆動され、ステージ２００に配置された貯留槽３００が紫外線照射部５００に対して相対的にＸ−Ｙ方向に移動される。そして、液状樹脂材料Ｍｆは、紫外線ＵＶが照射されることで硬化し、ＤL1の厚さを有する１層目の第１成形物としての第１成形型層８０１が形成面４１０ａ上に形成される。
【００４３】
図３で説明した第１成形型層８０１に囲われた成形領域８０１ｓに射出部６００の射出口６２０ｂより可塑化された樹脂材料Ｍｐが、図４に示すように所定の射出領域に射出され、１層目の第２成形物としての第１成形層９０１が形成面４１０ａ上に形成される。なお、本例では枠状に形成された第１成形型層８０１の内側を１層目の成形領域８０１ｓとして、第１成形層９０１が形成される形態を例示する。
【００４４】
上述したように、液状樹脂材料Ｍｆを紫外線ＵＶにより硬化させて第１成形型層８０１を形成し、第１成形型層８０１を型枠として可塑化させた樹脂材料Ｍｐを射出部６００から射出して第１成形層９０１を形成することで、層状の成形物を形成する。そして層状の形成物の形成を繰り返して積層させることにより、図５に示すように成形物をテーブル４１０の形成面４１０ａ上に形成する。
【００４５】
図５は、上述した層状の形成物の形成を繰り返して積層させた状態を示す。図５に示すように、１層目の第１成形型層８０１上に２層目の第２成形型層８０２が積層される。本形態では後述する第２成形体９００の第１成形層９０１を底とするカップ状の形状を例示している。２層目の第２成形型層８０２は、第２成形層９０２を形成する２層目の成形領域８０２ｓを構成するように第２成形外型層８０２ａが第１成形型層８０１の上面に積層され、第２成形内型層８０２ｂが第１成形層９０１の上面に積層される。そして、２層目の成形領域８０２ｓに樹脂材料Ｍｐが射出され、第２成形層９０２が形成される。
【００４６】
次に、第３成形層９０３を形成する３層目の成形領域８０３ｓを構成するように第３成形外型層８０３ａが第２成形外型層８０２ａの上面に積層され、第３成形内型層８０３ｂが第２成形内型層８０２ｂの上面に積層されて３層目の第３成形型層８０３が形成される。そして、３層目の成形領域８０３ｓに樹脂材料Ｍｐが射出され、第３成形層９０３が形成される。
【００４７】
更に３層目の第３成形型層８０３および第３成形層９０３上に、順次、Ｎ層目の第Ｎ成形型層８０Ｎおよび第Ｎ成形層９０Ｎまで積層され、第１成形体８００と、第１成形体８００によって形成される成形領域、所謂、キャビティーに樹脂材料Ｍｐが充填されて第２成形体９００が形成される。
【００４８】
上述したように、第１成形体８００は第２成形体９００を成形する空間であるキャビティーが形成された成形用樹脂型となる。従って、製品となる第２成形体９００を製造するための高額な金属製の型、いわゆる金型を準備する必要が無く、液状樹脂材料Ｍｆをエネルギー線としての紫外線ＵＶによって硬化させることで容易に立体形状の造形、いわゆる３Ｄ造形を可能とする。また、製品となる第２成形体９００は、熱可塑性樹脂の樹脂材料Ｍｐを射出部６００から射出し、第１成形体８００を成形型として成形する、いわゆる射出成形によって形成することができる。従って、樹脂材料Ｍｐは熱可塑性樹脂であればよい。このことは、従来、一般的に紫外線硬化型樹脂によって３Ｄ造形を行う造形装置では製品の樹脂材料は紫外線硬化型樹脂に限定されてしまう。言い換えれば、紫外線硬化が不可能な樹脂が製品樹脂として指定されれば、金型を用いた射出成形に頼らざるを得ないものであった。
【００４９】
本実施形態に係る樹脂成形装置１０００によれば、短時間に、尚且つ安価に３Ｄ造形が可能なエネルギー線硬化型樹脂によって熱可塑性樹脂の射出成形用の型を成形することができる。従って、エネルギー線硬化型樹脂に適用できない高機能樹脂材料を、短時間、且つ高額な金型を作成しないことによる低コスト化が可能な樹脂成形を可能にすることができる。
【００５０】
紫外線硬化型樹脂としてアクリレートラジカル重合およびエポキシカチオン重合が挙げられるが、この樹脂材料を除く樹脂は紫外線硬化による成形に不適合であるといえる。製品となる第２成形体９００に適用できる熱可塑性の樹脂材料としては、例えば、結晶性樹脂としてＰｅ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などが挙げられる。また、液晶性樹脂として、ＬＣＰ（液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ））が挙げられる。非晶性樹脂として、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）などが挙げられる。
【００５１】
上述した樹脂成形装置１０００は、基台１００に備えるステージ２００の図示しないステージ駆動装置によって、成形部４００に対して紫外線照射部５００および射出部６００が相対的に３次元移動を可能とする装置としたが、これに限定されない。例えば、紫外線照射部５００および射出部６００を、ロボットアームに保持させ、成形部４００に対して相対的に３次元駆動させる装置であってもよい。
【００５２】
（第２実施形態）
第２実施形態として、第１実施形態に係る樹脂成形装置１０００を用いた樹脂成形方法を説明する。図６は、第２実施形態に係る樹脂成形方法のフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートは、予め製造準備として、樹脂成形装置１０００に備える貯留槽３００に所定量の液状樹脂材料Ｍｆを貯留し、射出部６００の材料供給部６１０にペレット状の樹脂材料Ｍｐを供給する。そして、シリンダー６２０に備える図示しないヒーターによって加熱、可塑化された樹脂材料Ｍｐが射出口６２０ｂまで搬送された状態までが進められる。この製造準備が完了し、図６に示すフローチャートが開始される。
【００５３】
なお、第２実施形態に係る樹脂成形方法の説明は、第１実施形態において説明した第２成形体９００として、図７の外観斜視図に示す形態を例に、成形する方法を説明する。なお、以下、第２成形体９００を成形体９００という。成形体９００は、図７に図示するように、断面形状９００ａを有する円錐台の外形を有し、内部空間と底部を備える容器を例示する。
【００５４】
（型成形物単層形成工程）
まず型成形物単層形成工程（Ｓ１）が実行される。型成形物単層形成工程（Ｓ１）の詳細フローチャートを図８に示す。
【００５５】
（ステージ・テーブルを成形開始位置へ駆動）
上述した準備工程において液状樹脂材料Ｍｆが貯留された貯留槽３００と、貯留槽３００内に備えるテーブル４１０と、が基台１００に備えるステージ駆動装置によって駆動される、テーブルを成形開始位置へ駆動（Ｓ１１）のステップが実行される。テーブルを成形開始位置へ駆動（Ｓ１１）のステップでは、図９に示すように、テーブル４１０の形成面４１０ａと、紫外線照射部５００の紫外線出射部５００ａと、の間隔Ｄｕｖが所定の間隔となるようにテーブル４１０と、紫外線照射部５００と、の相対位置が設定される。間隔Ｄｕｖの所定の間隔とは、紫外線照射部５００から照射される紫外線ＵＶが形成面４１０ａ直上の液状樹脂材料Ｍｆを硬化させることができるエネルギーが到達可能な距離である。そして、テーブル４１０と、貯留槽３００との相対位置を、形成面４１０ａが液状樹脂材料Ｍｆの液面Ｓｆから深さＤL1となる位置となるようにテーブル４１０と貯留槽３００を移動させる。なお深さＤL1は、最初に成形すべき、後述する１層目の成形厚さとなる。
【００５６】
（紫外線照射工程）
テーブル４１０に対する所定の相対位置に紫外線照射部５００が配置されると、紫外線照射工程（Ｓ１２）が実行される。紫外線照射工程（Ｓ１２）は、図１０に示すように深さＤL1を維持して紫外線照射部５００から紫外線ＵＶを照射しながら、紫外線照射部５００がテーブル４１０に対して相対的に移動するようにステージ２００は駆動される。図７に示す成形体９００の外形状に沿うように紫外線照射部５００を紫外線ＵＶを照射しながら相対移動させることにより、内側に１層目の成形領域８０１ｓが構成される１層目の型成形物単層としての第１成形型層８０１が形成される。そして、単層射出成形工程に移行される。
【００５７】
（単層射出成形工程）
単層射出成形工程（Ｓ２）は、テーブル４１０の形成面４１０ａ上に紫外線照射工程（Ｓ１２）によって形成された１層目の型成形物単層としての第１成形型層８０１を型枠として、成形体９００の一部としての単層が射出成形される。図１１は、単層射出成形工程（Ｓ２）の詳細フローチャートを示す。
【００５８】
（テーブルを射出成形開始位置に駆動）
単層射出成形工程（Ｓ２）では、先ず図１２に示すように、射出部６００の射出口６２０ｂが、射出部６００をテーブル４１０に対する相対位置として射出開始位置に配置されるようにステージ２００を駆動させる、テーブルを射出成形開始位置に駆動（Ｓ２１）が実行される。この時、テーブル４１０の形成面４１０ａの液状樹脂材料Ｍｆの液面Ｓｆからの深さＤL1は変えずにステージ２００が駆動される。
【００５９】
（射出成形工程）
テーブルを射出成形開始位置に駆動（Ｓ２１）のステップが実行されると、準備工程において射出部６００の射出口６２０ｂにまで搬送され、射出部６００に備えるヒーターによって樹脂材料Ｍｐのガラス転移点以上に加熱され可塑化された樹脂材料Ｍｐが、図１３に示すように、所定の圧力によって射出口６２０ｂから、テーブル４１０に向けて射出される。この時、型成形物単層形成工程（Ｓ１）において形成された第１成形型層８０１の内側に構成されたキャビティーとなる成形領域８０１ｓに樹脂材料Ｍｐが射出、充填される。
【００６０】
図１３に示す射出部６００の射出口６２０ｂからの樹脂材料Ｍｐの射出の状態をＡ部拡大図の図１４で説明する。なお、図１４での説明の便宜上、可塑化された樹脂材料Ｍｐを可塑樹脂Ｍｐｆ、可塑化状態から固化された樹脂材料Ｍｐを固化樹脂Ｍｐｓ、という。
【００６１】
図１４に示すように、可塑樹脂Ｍｐｆはフラットスクリュー６３０の回動駆動によって加圧されて射出口６２０ｂから射出される。射出された可塑樹脂Ｍｐｆはテーブル４１０の形成面４１０ａに到達する過程でガラス転移点未満に冷えることで固化樹脂Ｍｐｓに形態が変化する。固化した固化樹脂Ｍｐｓ上に連続して可塑樹脂Ｍｐｆの積層、固化が繰り返され、第１成形型層８０１の成形領域８０１ｓ内に固化樹脂Ｍｐｓが成形物として形成される。
【００６２】
この時、枠状に形成されている第１成形型層８０１の内側には、硬化していない液状樹脂材料Ｍｆが残存していることで、可塑樹脂Ｍｐｆは残存する液状樹脂材料Ｍｆに触れて冷却され、固化樹脂Ｍｐｓとなる固化を促進させることができる。従って、形成面４１０ａ上での可塑樹脂Ｍｐｆ状態の時間を短くし、図示するＸ−Ｙ方向への不要な流動、所謂、流れ出しを防止することができ、正確な形状での成形を行うことができる。
【００６３】
なお、上述したように本実施形態に係る樹脂成形方法に用いる第１実施形態に係る樹脂成形装置１０００に備える射出部６００は、射出口６２０ｂから圧力を付加して可塑樹脂Ｍｐｆを射出する方法であり、所謂、射出成形方法の一つの実施形態である。
【００６４】
そして、図１５に示すように、射出口６２０ｂから可塑化された樹脂材料Ｍｐを射出しながら、射出部６００はテーブル４１０に相対する所定の経路を移動するようにステージ２００が駆動され、第１成形型層８０１によって構成される成形領域８０１ｓ内に樹脂材料Ｍｐが配設され、１層目の成形物単層としての第１成形層９０１が形成される。なお、本実施形態では図７に示す成形体９００を形成することを例示しているので、第１成形層９０１は、成形体９００の底部に相当し、平板状に形成される。
【００６５】
１層目の第１成形層９０１が形成されると、単層射出成形工程（Ｓ２）における射出成形工程（Ｓ２２）が終了し、次に積層数確認工程（Ｓ３）に移行する。
【００６６】
（積層数確認工程）
本実施形態に係る樹脂成形方法では、上述した第１成形型層８０１、および第１成形層９０１の単層をＮ層（Ｎ：１以上の自然数）まで積層させて成形体９００が形成される。そこで、積層数確認工程（Ｓ３）の直前の単層射出成形工程（Ｓ２）において、Ｎ層まで積層されたかを判定する積層数確認工程（Ｓ３）が実行される。
【００６７】
積層数確認工程（Ｓ３）において、直前の単層射出成形工程（Ｓ２）によって成形物単層の積層数がＮより小さい（ＮＯ）の場合、積層工程（Ｓ４）に移行される。
【００６８】
（積層工程）
本実施形態に係る樹脂成形方法における積層工程（Ｓ４）は、繰り返し型成形物単層形成工程（Ｓ１）と、単層射出成形工程（Ｓ２）と、を実行させる指令工程であり、積層数確認工程（Ｓ３）において確認された最上層の型成形物単層上に新たに型成形物単層を形成する型成形物単層形成工程（Ｓ１）の繰り返しを指令する型成形物積層工程（Ｓ４１）と、積層数確認工程（Ｓ３）において確認された最上層の成形物単層上に新たに成形物単層を形成する単層射出成形工程（Ｓ２）の繰り返しを指令する成形物積層工程（Ｓ４２）と、を含んでいる。積層工程（Ｓ４）に含む型成形物積層工程（Ｓ４１）によって出された指令によって、テーブル４１０上に既に形成されている最上層の型成形物単層上に新たに型成形物単層を成形する型成形物単層形成工程（Ｓ１）に移行される。
【００６９】
積層工程（Ｓ４）に含む型成形物積層工程（Ｓ４１）の指令に基づき実行される型成形物単層形成工程（Ｓ１）では、先ず、テーブルを成形開始位置へ駆動（Ｓ１１）のステップが実行される。図１６に示すようにテーブルを成形開始位置へ駆動（Ｓ１１）のステップでは、テーブル４１０上に形成された第一の型成形物単層としての第１成形型層８０１の上面と、紫外線照射部５００の紫外線出射部５００ａと、が間隔Ｄｕｖとなるようにテーブル４１０と、紫外線照射部５００と、の相対位置が設定される。積層工程（Ｓ４）に係るテーブルを成形開始位置へ駆動（Ｓ１１）のステップにおける間隔Ｄｕｖとは、紫外線照射部５００から照射される紫外線ＵＶが第１成形型層８０１の直上の液状樹脂材料Ｍｆを硬化させることができるエネルギーが到達可能な距離である。そして、テーブル４１０と、貯留槽３００との相対位置を、第１成形型層８０１上面が液状樹脂材料Ｍｆの液面Ｓｆから深さＤL2となる位置となるようにテーブル４１０と貯留槽３００を移動させる。なお深さＤL2は、２層目の型成形物単層の成形厚さとなる。
【００７０】
次に、紫外線照射工程（Ｓ１２）に移行される。積層工程（Ｓ４）に含む型成形物積層工程（Ｓ４１）に係る紫外線照射工程（Ｓ１２）は、図１７に示すように深さＤL2を維持して紫外線照射部５００から紫外線ＵＶを照射しながら、紫外線照射部５００がテーブル４１０に対して相対的に移動して成形体９００の形状に沿うようにステージ２００は駆動される。そして、紫外線照射部５００が紫外線ＵＶを照射しながら相対移動されることにより、２層目の第二の型成形物単層としての第２成形型層８０２が形成される。第２成形型層８０２は、成形体９００の外側形状を形成するための第２成形外型層８０２ａと、成形体９００の内側を形成するための第２成形内型層８０２ｂと、により構成される。第２成形外型層８０２ａは１層目の第１成形型層８０１の上に積層されるが、本実施形態で例示する成形体９００は、平板状の底部となる第１成形層９０１が形成されているため、第２成形内型層８０２ｂは、第１成形層９０１上に積層される。そして、第２成形外型層８０２ａと、第２成形内型層８０２ｂと、によって囲まれる２層目の成形領域８０２ｓが構成される。
【００７１】
続いて、積層工程（Ｓ４）に含む成形物積層工程（Ｓ４２）に係る単層射出成形工程（Ｓ２）が実行され、第一の成形物単層としての第１成形層９０１上に２層目の第二の成形物単層が形成される。積層工程（Ｓ４）に係る単層射出成形工程（Ｓ２）は図１８に示すように、積層工程（Ｓ４）に係る型成形物単層形成工程（Ｓ１）によって形成された第２成形型層８０２の成形領域８０２ｓに対向するように射出部６００の射出口６２０ｂを、テーブル４１０に対して相対移動をさせながら、射出口６２０ｂから可塑化された樹脂材料Ｍｐを成形領域８０２ｓ内に射出する。そして、射出された樹脂材料Ｍｐによって成形体９００を構成する２層目の第二の成形物単層としての第２成形層９０２が形成される。
【００７２】
積層工程（Ｓ４）に含む成形物積層工程（Ｓ４２）に係る単層射出成形工程（Ｓ２）によって第２成形層９０２が形成されると、積層数確認工程（Ｓ３）に移行され、積層数確認工程（Ｓ３）の直前の単層射出成形工程（Ｓ２）において、Ｎ層まで積層されたかが判定される。そして、直前の単層射出成形工程（Ｓ２）によって成形物単層の積層数がＮより小さい（ＮＯ）の場合、再び、積層工程（Ｓ４）に移行される。
【００７３】
なお、上述した積層工程（Ｓ４）において、第一の型成形物単層、第二の型成形物単層、および第一の成形物単層、第二の成形物単層における第一の、第二の、とは、単に順序を示すもので、積層数を示すものではない。例えば、３層目の第３成形型層８０３上に４層目の第４成形型層８０４を積層する場合、第３成形型層８０３を第一の型成形物単層と呼び、第４成形型層８０４を第二の型成形物単層と呼ぶ。同様に、３層目の第３成形層９０３上に４層目の第４成形層９０４を積層する場合、第３成形層９０３を第一の成形物単層と呼び、第４成形層９０４を第二の成形物単層と呼ぶ。
【００７４】
積層工程（Ｓ４）が所定回数、繰り返され、図１９に示すように、型成形物単層の第１成形型層８０１から第Ｎ成形型層８０ＮまでのＮ層積層された型成形体としての第１成形体８００と、第１成形体８００を成形型として、積層される成形領域８０１ｓ，８０２ｓ，８０３ｓ，…，８０Ｎｓ内、所謂キャビティー内に樹脂材料Ｍｐが射出されて第１成形層９０１から第Ｎ成形層９０ＮまでのＮ層積層された第２成形体としての成形体９００と、が形成される。そして、積層数確認工程（Ｓ３）に移行されＮ層まで積層された（ＹＥＳ）と判定され、離型工程に移行される。
【００７５】
（離型工程）
離型工程（Ｓ５）は、第１成形体８００から成形体９００を分離し、成形体９００を取り出す工程である。離型工程（Ｓ５）とし、物理的な手段により離型、あるいは化学的な手段による離型などが用いられる。物理的な離型手段としては、第１成形体８００にハンマーなどで衝撃を付加して破壊する、第１成形体８００と成形体９００との境界部に高圧空気を圧入して第１成形体８００と成形体９００とを分離する、などの手段が適用できる。
【００７６】
化学的な離型手段としては、第１成形体８００を構成する紫外線硬化型樹脂を選択的に溶解する溶剤に浸漬し、成形体９００を分離する離型手段を適用することが好ましい。これにより、成形体９００を損傷する虞が無く、第１成形体８００から離型分離することができる。
【００７７】
第１実施形態に係る樹脂成形装置１０００による第２実施形態に係る樹脂成形方法は、成形体９００を得るための射出成形用の型が、エネルギー線によって硬化する樹脂を用いる公知の３次元樹脂成形方法によって樹脂型として形成される。これにより、金型作成に対して大幅な型製作時間の削減と、金型作成用の金属加工装置を必要としないことによる設備費用の削減と、を達成することができる。
【００７８】
また、本実施形態に係る樹脂成形方法では、成形体９００を構成する樹脂材料Ｍｐは、射出成形が可能な熱可塑性の樹脂であれば限定はない。すなわち、従来の公知技術であるエネルギー線によって硬化する樹脂を用いて３次元樹脂成形物を形成する方法では、エネルギー線によってラジカルが発生する触媒を含むことができるモノマー、例えばアクリレートラジカル重合樹脂およびエポキシカチオン重合樹脂などに限定される。しかし、本実施形態に係る樹脂成形方法では、エネルギー線による硬化型樹脂に適さない、例えば、結晶性樹脂としてＰｅ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などが挙げられる。また、液晶性樹脂として、ＬＣＰ（液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ））が挙げられる。非晶性樹脂として、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）などを適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００…基台、２００…ステージ、３００…貯留槽、４００…成形部、５００…エネルギー線照射部（紫外線照射部）、６００…射出部、７００…制御ユニット、１０００…樹脂成形装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2018079652.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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