(57)【要約】　　　（修正有）【課題】　光造形に供せられる可視光光硬化性樹脂が環境光である光エネルギー露光を無用に浴びることによって光の被爆経験を蓄積し、反応感度の低下あるいは光の被爆蓄積値が可視光光硬化性樹脂の硬化敷居値を越えることによって生じるゲル化・硬化の原因となり造形装置の不能に陥ることのないようにする。【解決手段】　樹脂造形槽下方より波長４００ｎｍ及至６５０ｎｍの光エネルギーを照射して、規制された間隙領域の樹脂を層状に硬化させ得られる平面硬化物を順次上方へ引き上げつつ３次元造形物を成形する光造形装置であって、樹脂造形槽２、光照射装置およびＸ−Ｙプロッタの駆動装置からなる装置本体の遮光兼外装構造を有し、さらに樹脂造形槽直上に開閉可能な蓋状遮光カバー９を備えている。【選択図】　　図１
0003099358.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
　樹脂造形槽内の可視光光硬化性樹脂に、樹脂造形槽下方より所望する任意形状に波長４００ｎｍ及至６５０ｎｍの光エネルギーを照射して、樹脂造形槽底面と樹脂液内に配置される積層転写面に規制された間隙領域の樹脂を層状に硬化させ得られる平面硬化物を、順次上方へ引き上げつつ３次元造形物を成形する光造形装置であって、樹脂造形槽、光照射装置およびＸ−Ｙプロッタの駆動装置からなる装置本体の遮光兼外装構造を有し、さらに樹脂造形槽直上に開閉可能な蓋状遮光カバーが配置されていることを特徴とする可視光光硬化性樹脂の露光防止カバー。
【請求項２】
　樹脂造形槽直上に配置される開閉可能な蓋状遮光カバーとして、光照射装置を載荷するＸ−Ｙプロッタの走査駆動により押動開閉するための、蓋状遮光カバーに付設する開閉フックが光照射装置の造形エリア外であるＸ−Ｙプロッタの走査経路に配置されていることを特徴とする請求項１記載の可視光光硬化性樹脂の露光防止カバー。
【考案の詳細な説明】
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】　本考案は、光硬化性の樹脂に所望する任意形状に光エネルギーを照射して、得られた層状の平面硬化物を積層し、３次元造形物を形成する光造形装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】　従来より、光硬化性の樹脂に光エネルギーを照射して３次元造形物を形成する光造形法は、各種のものが知られており、特に、最近では日刊工業新聞社発行の「光造形法」（１９９０年１０月３０日発行・著者：丸谷洋二，大川和夫，早野誠治，斉藤直一郎，中井孝）により広く理解されるようになっている。【０００３】　光造形法としては、光硬化性樹脂を貯留した上面開放形樹脂槽内の液面近くに配置した造形テーブルを樹脂の自由液面から順次降下させて、この自由液面に上方から光エネルギーを照射することにより、造形テーブル上に得られる樹脂硬化物を順次沈下積層しながら造形物を成形する自由液面法が一般的に知られており、また、別の方法としては、底面を光の透過窓とした樹脂槽内に、透過窓と造形テーブルにより規制された光硬化性樹脂を配置し、光エネルギーを樹脂槽の底面透過窓よりベースプレート方向へ照射して前記プレートと樹脂槽底面との間の樹脂を樹脂硬化物層として順次引き上げ積層させる規制液面法が、例えば特開平７−１５９４号、特開平７−１５９５号、特開平８−１０８４８０号、特開平８−１０８４８１号などにより知られている。【０００４】　また、光硬化性樹脂に対して光エネルギーを照射するための光源としては、主として、紫外線領域の光エネルギーを照射するＡｒ（アルゴン）レーザ、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘリウム・カドミウム）レーザ、などの気体レーザまたは可視光領域の光エネルギーを照射する半導体レーザ、ＹＡＧ第２高調波レーザなどが用いられている。
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】　しかしながら、前記の光源のうち半導体レーザあるいはＹＡＧ第２高調波レーザなどの可視光レーザは、光造形装置として可視光領域の光エネルギーを照射するが故に、可視光硬化型の光硬化性樹脂である可視光光硬化性樹脂と組合せて光造形に供せられるが、可視光光硬化性樹脂はレーザ光ではない室内環境にも環境光として充満して存在する可視光エネルギーにも例外なく感度を持ち常に反応をしようとする。
【０００６】　可視光は文字通り目に光として感じる・見ることが可能な光であり可視光なくしては光造形装置内外のあらゆる作業が出来ないのであるが、可視光があるという状態は可視光光硬化性樹脂が環境光である光エネルギーの露光にさらされているという状態で、可視光光硬化性樹脂は無用に露光を浴びることによって光の被爆経験を蓄積し反応感度が低下、あるいは光の被爆蓄積値が可視光光硬化性樹脂の硬化敷居値を越えることによって生じるゲル化・硬化の原因となり樹脂槽を固着させ造形の不能に陥るという造形装置として大きな問題点を有している。
【０００７】　可視光光硬化性樹脂を用いる光造形装置は、装置本体の外装に遮光性を持つカバー構造を用いているものの環境露光による光の被爆事故が後を絶たず、可視光光硬化性樹脂の光の被爆経験を減少させる目的で、光造形装置本体を暗窓に設置したりあるいは光造形装置本体を設置する環境の照明照度を制御できるインフラ設備が不可欠になるという大きな問題点を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】　本考案に係る可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーは、上記のような従来における光造形装置の問題点を解消することを目的として開発されたものであり、課題を解決するための具体的な手段として、樹脂造形槽内の可視光光硬化性樹脂に、樹脂造形槽下方より所望する任意形状に波長４００ｎｍ及至６５０ｎｍの光エネルギーを照射して、樹脂造形槽底面と樹脂液内に配置される積層転写面に規制された間隙領域の樹脂を層状に硬化させ得られる平面硬化物を、順次上方へ引き上げつつ３次元造形物を成形する光造形装置であって、樹脂造形槽、光照射装置およびＸ−Ｙプロッタの駆動装置からなる装置本体の遮光兼外装構造を有し、さらに樹脂造形槽直上に開閉可能な蓋状遮光カバーが配置されていることを特徴とする。
【０００９】前記樹脂造形槽直上に配置される開閉可能な蓋状遮光カバーとして、光照射装置を載荷するＸ−Ｙプロッタの走査駆動により押動開閉するための、蓋状遮光カバーに付設する開閉フックが光照射装置の造形エリア外であるＸ−Ｙプロッタの走査経路に配置されていることを特徴とする。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】　次に本考案に係る光造形装置の構成を、図１に示す規制液面法による造形装置により説明すると、２は可視光光硬化性樹脂を貯留する樹脂造形槽であり、この樹脂造形槽２は透明プレートを底面に配置した容器形状をなしている。【００１１】　前記樹脂造形槽２の上方には、エレベータ装置８によって上下動する造形テーブル１が設けられており、波長４００ｎｍ及至６５０ｎｍの光エネルギーを照射するための光照射装置６が、図示外のコンピュータユニットによる制御によって縦横方向に自由に移動することが可能な樹脂造形槽２の下方に設けられたＸ−Ｙプロッタ５に載荷配置されている。【００１２】　本実施例に示す光朋射装置６は半導体レーザを用い、その波長は可視光領域の４０５ｎｍ、出力は２０ｍＷであり、光硬化性樹脂は日本化薬（株）製可視光硬化性の樹脂を供している。【００１３】　可視光光硬化性樹脂は樹脂基材においてはアクリル系の樹脂、あるいはエポキシ系の樹脂をあげることができるが、使用する光エネルギー照射装置固有の出力強度および出力波長域において充分硬化する性能があれば、いずれも好適に使用することができる。【００１４】　Ｘ−Ｙプロッタ５に載荷される光照射装置６は、半導体レーザ、ＹＡＧ第２高調波レーザあるいは、ランプ光源、ＬＥＤ発光体の配列による光源装置など多様な光源をあげることができるが、使用する可視光光硬化性樹脂の感度硬化特性を満足し充分硬化する性能があれば、いずれも好適に使用することができる。【００１５】　Ｘ−Ｙプロッタ５、エレベータ装置８および光照射装置６は、前記コンピュータユニットにより制御されるが、このコンピュータユニットは、装置本体の駆動制御回路や光照射装置の電源供給回路を制御するほか、所望する３次元形状の積層造形用の積層スライス毎の平面形状を演算し、更にこれに光照射装置６が所望する平面形状を描画するように、光エネルギー照射の走査速度や走査幅などの属性データの計算も同時に行なう。【００１６】　更に、コンピュータユニットはＣＡＤを内蔵し、３次元モデルのＣＡＤ入力から積層造形データの演算制御を行なうもの、あるいは３次元モデルの設計は他のコンピュータで行なうもの、あるいはＣＴスキャナー、ＭＲＩ、３次元形状測定機による３次元立体形状の認識を行なう装置とのデータ授受により、該装置の積層造形制御を行なうものなど多様な組み合わせが考えられる。【００１７】　装置本体の遮光カバーとして、装置下部遮光カバー７、正面遮光カバー３、背面遮光カバー４からなり、これらが、装置外装機能を兼ね、装置内部への遮光、防塵、耐力構造を受け持っており、樹脂造形槽２の直上には、樹脂造形槽直上遮光カバー９が配置されている。【００１８】　樹脂造形槽直上遮光カバー９はヒンジを使用した複数の板状蓋材からなる折畳み式構造になっており、折畳み伸縮方向手前端の板状蓋材は樹脂造形槽のＸ原点側のＹ軸方向縁部に沿って固定されており、伸縮方向反対側の板状蓋材の装置本体手前側にあたる角端部であり樹脂造形槽２の配置の障害にならない箇所には樹脂造形槽直上遮光カバー開閉フック１０が下方に向けて取り付けられている。【００１９】　この樹脂造形槽直上遮光カバー開閉フック１０を樹脂造形槽２下方に配置されたＸ−Ｙプロッタ５が、Ｘ軸方向である左右方向へ自在に押動することにより、折畳式の板状蓋材である樹脂造形槽直上遮光カバー９を開閉することが出来る。【００２０】　本考案に係る可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーによる樹脂造形槽直上遮光カバーの開閉動作を説明する側面図である図２、ならびに平面図である図３により樹脂造形槽直上遮光カバー９の開閉動作を説明する。【００２１】　まず光造形装置が光造形作業中である場合光照射装置６を載荷したＸ−Ｙプロッタ５は、造形エリア１２内をコンピュータユニットの指示に従い、所望する３次元形状の積層造形用の積層スライス毎の平面形状を描画するように走査運動を繰り返しているが、樹脂造形槽直上遮光カバー９の開閉動作を行なうタイミングは光造形作業が中断しているとき、あるいは造形作業が終了しているときである。【００２２】　このとき造形テーブル１および造形テーブル１に固着された造形物は、エレベータ装置８によって、樹脂造形槽直上遮光カバー９の開閉動作の障害にならないよう上方へ退避していなければならない。【００２３】　樹脂造形槽直上遮光カバー９の開動作に入るとき、Ｘ−Ｙプロッタ５は造形エリア１２中央部の造形待機点１３にあり、開動作受令とともに樹脂造形槽直上遮光カバーの開閉動作を説明する側面図である図２および平面図である図３に示す樹脂造形槽直上遮光カバー開動作開始点１４へ移動する。【００２４】　続いて樹脂造形槽直上遮光カバー開閉フック１０の押動操作に移行して、Ｘ−Ｙプロッタ駆動モータ１１の作動によるＸ−Ｙプロッタ５の走査によって、該開閉フックを樹脂造形槽直上遮光カバー開動作終了点１５まで押動する。【００２５】　このとき図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すようにヒンジを使用した複数の板状蓋材からなる折畳み式構造である樹脂造形槽直上遮光カバー９は形体を移行しつつ開動作を終了し、Ｘ−Ｙプロッタ５は造形待機点１３へ復帰して次の動作に備える。【００２６】　同様に樹脂造形槽直上遮光カバー９の閉動作に入るとき、Ｘ−Ｙプロッタ５は造形エリア１２中央部の造形待機点１３にあり、閉動作受令とともに樹脂造形槽直上遮光カバーの開閉動作を説明する側面図である図２および平面図である図３に示す樹脂造形槽直上遮光カバー閉動作開始点１６へ移動する。【００２７】　続いて樹脂造形槽直上遮光カバー開閉フック１０の押動操作に移行して、Ｘ−Ｙプロッタ駆動モータ１１の作動によるＸ−Ｙプロッタ５の走査によって、該開閉フックを樹脂造形槽直上遮光カバー閉動作終了点１７まで押動する。【００２８】　このとき図２（ｄ）、図２（ｅ）、図２（ｆ）に示すようにヒンジを使用した複数の板状蓋材からなる折畳み式構造である樹脂造形槽直上遮光カバー９は形体を移行しつつ閉動作を終了し、Ｘ−Ｙプロッタ５は造形待機点１３へ復帰して次の動作に備える。【００２９】　図１に示した規制液面法による光造形装置について、その造形プロセスを説明すると、まず装置本体の正面遮光カバー３を開けて、最上部へ退避しているエレベータ装置８へ造形テーブル１を取り付ける。【００３０】　このとき可視光光硬化性樹脂は樹脂造形槽２内に必要量が貯留されているが、樹脂造形槽直上遮光カバー９は閉まっており、可視光光硬化性樹脂が環境光などの露光に曝されることがないため、装置本体が暗室に設置されていたり、設置されている環境の照明を制御するなどの必要はない。【００３１】　装置本体の正面遮光カバー３を閉め、次に前述した樹脂造形槽直上遮光カバー９の開閉動作により樹脂造形槽直上遮光カバー９がＸ−Ｙプロッタ５による押動操作により開き、造形テーブル１を樹脂造形槽２の底面である透明プレートと造形テーブル１の間に積層造形物の積層厚に相当する間隙を作るように降下待機させる。【００３２】　つぎにコンピュータユニットにより積層するべく所望する平面形状の被照射部分を演算して、得られたデータにより光照射装置６を載荷するＸ−Ｙプロッタ５を走査することにより、光エネルギーを樹脂造形槽２底面の透明プレートと造形テーブル１に挟まれたの可視光光硬化性樹脂に照射し、第１層目の樹脂硬化物層を成形する。【００３３】　樹脂硬化物層を順次引き上げ積層させる規制液面方式の光造形装置では樹脂造形槽２の底面に配置された透明プレートを通して光エネルギーが可視光光硬化性樹脂に供給されるために、造形テーブル１に固着した樹脂硬化物層のみならず透明プレートの側にも固着硬化を生じ、次層の積層造形のためのエレベータ装置８による上方への引き剥がし作業が困難となる。【００３４】　このとき樹脂硬化物層の応力を超えてしまうと樹脂硬化物層が破壊されてしまうことになるので、樹脂造形槽２底面である透明プレート面上にフッ素樹脂やシリコン樹脂などの高分子素材を塗布または貼付する方法で、透明プレート面上からの樹脂硬化物層の剥離を促進する。【００３５】　このようにして第１層目の樹脂硬化物層を剥離離反し、第２層目の樹脂硬化物層の用意として前記と同様な手順により、順次樹脂硬化物層と透明プレートとの間に積層厚に等しい間隙を用意した後、また光照射装置６により所望する硬化物層を連続的に成形し、以下同様な操作を繰り返すことにより順次樹脂硬化物層を積層して、目的とする所定の３次元積層造形物を成形する。【００３６】　造形作業が終了すると造形テーブル１に固着して完成した造形物をエレベータ装置８により上方へ退避して、樹脂造形槽直上遮光カバー９を前述した樹脂造形槽直上遮光カバー９の開閉動作により閉じる。【００３７】　このとき装置本体の遮光カバーは全部閉じている状態であり、造形物を取り出そうとして装置本体の正面遮光カバー３を開けても、樹脂造形槽直上遮光カバー９はすでに閉じた状態になっており、造形作業を開始するときと同様に樹脂造形槽２内の可視光光硬化性樹脂が環境光などの露光に曝されることがないため、装置本体が暗室に設置されていたり、設置されている環境の照明を制御するなどの必要はない。【００３８】　樹脂造形槽直上遮光カバー９の構造としては本実施例では、ヒンジを使用した板状蓋材の折畳式構造で説明しているが、蓋材については引戸式、跳ね上げ式、回転板式、シャッター式あるいはこれらを組合せた構造形式などがあり、また押動開閉する機構においても本実施例では樹脂造形槽直上遮光カバーに取り付けられた開閉フックを直線的に押動操作することにより開閉を行っているが、リンク機構を解して行なう手法などいずれも好適に使用することができる。【００３９】　光造形法としては、本実施例で説明した規制液面法に分類される下方露光法であるとか、樹脂槽底面とその上方に配置した透明プレートの間に、上方からの光照射により第１層目の造形物を成形した後に、透明プレートを上方に引き上げて前記造形物の上に新しい造形物を順次積層していく上方露光法であるとか、あるいは、自由液面法等の公知の光造形手段があるが、本発明で示した改良をこれらの各種造形法に適用することは充分可能である。
【考案の効果】
【００４０】　以上説明したように、本考案では可視光レーザを光照射装置として備えた光造形装置における可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーとして、装置本体の外装に遮光性を持つカバー構造と組合せて、樹脂造形槽直上に開閉可能な蓋状遮光カバーを配置することにより、環境光として存在する可視光により樹脂造形槽内の可視光光硬化性樹脂が露光に曝され無用に露光を浴びることがなく、樹脂の光の被爆経験の蓄積を防ぎ感度の低下を抑制し、樹脂の長期間使用が可能となるとともに、光の被爆経験の蓄積量が硬化敷居値を越えることによるゲル化・硬化を抑制し、快適な光造形装置として樹脂造形槽内の可視光光硬化性樹脂のコンディションを良好に保つことが出来る。
【００４１】　また環境露光による可視光光硬化性樹脂の光の被爆を防ぎ、樹脂造形槽内の光硬化性樹脂のコンディションを良好に保つことが出来ることにより、光造形装置本体を設置する暗室や環境照明の照度を制御できるインフラ設備の必要がなく、通常の室内環境において造形をはじめとする光造形装置内外のあらゆる作業が快適に行える環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に係る可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーを実施するための造形装置の構成を示す正面斜視図である。
【図２】本考案に係る可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーによる樹脂造形槽直上遮光カバーの開閉動作を説明する側面図である。
【図３】本考案に係る可視光光硬化性樹脂の露光防止カバーによる樹脂造形槽直上遮光カバーの開閉動作を説明する平面図である。
【符号の説明】
１：造形テーブル
２：樹脂造形槽
３：正面遮光カバー
４：背面遮光カバー
５：Ｘ−Ｙプロッタ
６：光照射装置
７：装置下部遮光カバー
８：エレベータ装置
９：樹脂造形槽直上遮光カバー
１０：樹脂造形槽直上遮光カバー開閉フック
１１：Ｘ−Ｙプロッタ駆動モータ
１２：造形エリア
１３：造形待機点
１４：樹脂造形槽直上遮光カバー開動作開始点
１５：樹脂造形槽直上遮光カバー開動作終了点
１６：樹脂造形槽直上遮光カバー閉動作開始点
１７：樹脂造形槽直上遮光カバー閉動作終了点
【図１】
0003099358.tif 000003
【図２】
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【図３】
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