JPH04156325A - 非発光形表示デバイスを用いる造形方法および造形装置 - Google Patents

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」−の利用分野〉 本発明は、非発光形表示デバイスよりなる露光マスクを
用いる造形方法および造形装置、詳しくは、透過形液晶
パネルデイプレイなどの非発光形表示デバイスを露光マ
スクとし“Ｃ用い光照射によって薄い未硬化液状樹脂層
を固化して所要形状の薄板状切片を積層して３次元物体
を造形する造形方法および造形装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、機械部品、自動車などの工業製品や住宅、ビ
ル、ポールなと建築物や橋梁、）−ンネル、高速道路な
どの建造物なとの設泪の確認のために、予め、３次元実
体モデル、すなわち縮小または拡大立体模型や実寸の立
体模型が製作されＣいる。

最近の工業製品や建築物においては、曲面を多用したデ
サインか用いられ、部品や設備の実装密度も非常に高く
なっているため、ＣＡＤシステムによる設計が普及して
いる一方、模型による確認も強く要求されている。　こ
れに伴ない、ＣＡＤデータを直接用いて機械的に３次元
実体モデルを製作する技術か強く求められている。

ところで、従来機械部品等の３次元物体の機械的加工に
は、不要部分を除去する数値制御（ＮＣ）フライス加工
やレーザ加工なとかあるが、現実には裏面や側面の切削
加工か困難であり、また除去深さか制御てきないなとの
問題かあり、上述のような設Ｒイの確認のための完全な
３次元模型を製作することはできなかった。

このため、不要部分を除去する代りに必要部分な付加す
る方法として、炭酸ガスレーザーによって所要形状に切
断した多数の金属平板や樹脂平板を積層する方法、１層
分の粉末を積層し、必要部分を赤外線レーザによって、
焼結または溶融・固化する方法、バインダーと粉末とを
ノズルから押し出しつつ、赤外線レーザて焼結または溶
融・固化する方法などがある。　これらの方法はレーザ
を用いることがてきるのでＣＡＤデータを直接用いるこ
とかできるが、設謂確認のための変形や寸法誤差が小さ
く、完成度の高い３次元模型を得るためには多大な手間
がかかるという問題がある。

これに対し、近年液状の光硬化性樹脂を像様に露光して
平板状に硬化し、積層して３次元物体を造形する試みが
なされている。　これは、目的とする３次元物体を所定
間隔でスライスした断面形状を予め求め、この断面形状
に液状光硬化性別脂層を露光して薄板状切片を得、こわ
を積層して３次元物体とするもので、」−述の種々力ｔ
１工方法に比べ、比較的変形や寸法誤差の小さい３次元
物体を極めて容易に得ることかできるという特徴を有し
ている。

この３次元造形方法には、２つの露光方式があった。

その一つは、第７図に示す造形装置１００のように積層
すべき断面形状の像を焼きイ」けたフォトマスク１０２
を多数用意しておき、断面形状ごとにフォトマスク１０
２を変え、光源１０４から射出され、フォトマスク１０
２を透過した投影光により液状の未硬化光硬化性樹脂１
０６の表面を露光して投影像状に硬化させ、これを基板
１０８をＺ移動装置１０９により所定量下方に移動させ
つつくり返し、順次薄板状切片１１０を積層して３次元
物体１１２を造形するものである。

他の一つば、第８図に示す造形装置１２０のように積層
ずへき断面形状ことに光源１０４から射出され、レンズ
１２２により収束させた光で未硬化光硬化性樹脂１０６
の表面をＸ−Ｙ移動装置１２４により像状に走査して硬
化させ、基板１０８をＺ　Ｓ動装置１０９により所定量
下方に移動させ、順次薄板状切片１１０を積層して、３
次元物体１１２を造形するものである。

後者は、第８図に示すようにＣＡＤシステムを用いて設
計した３次元物体のデータ１２６を直接的に用いること
が可能で、これらのデータ１２６を直接コンピュータ１
２８などのＮＣ（数値制御）装置に人力して、光源１０
４とレンズ１２２との間の光路に挿入されたシャッタ１
３０と、光硬化性樹脂１０６を満たしたタンク１３２お
よび３次元物体１１０を支持する基板１０８のＺ移動装
置１０９を載置した台１３４を２次元方向に移動するＸ
−Ｙ移動装置１２４とを連動して駆動するように制御し
て、１層分の薄板状切片１１０を形成するとともにＺ　
Ｂ動装置１０９を制御して、この切片１１０を積層する
ことにより、従来よりは極めて容易に精度よく３次元物
体を製作できる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述の光硬化性樹脂の露光をフォトマスク１
０２で行う造形装置１００は、安価で極めて簡便な装置
であるが、断面形状の像を有する写真フィルムなどのフ
ォトマスク１０２が多数必要であり、積層ごとにフォト
マスク１０２を取り換えなければならず、手間がかかる
ばかりでなく、その位置合わせなども面倒であるという
問題があった。

もう一つ収束光で露光する方式の造形装置１２０は、Ｃ
ＡＤデータなどを直接利用することができるが、収束光
を移動するにしても基板１０８を移動するにしてもＮＣ
テーブル等の高価な２次元的に位置精度よ〈移動可能な
Ｘ−Ｙ移動装置１２４が必要であるばかりか、光源１０
４として光量の十分なレーザ例えばＵＶレーザの他に、
レーザ光学系を構成する高精度シャッタ１３０やレンズ
１２２が必要であり、ざらにＸ−Ｙ移動装置１２４およ
びシャッタ１３０を制御するためのそれぞれのコントロ
ーラが必要であり、高価であるばかりか、装置構成が大
型になるという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、液晶
パネルデイスプレィなどの非発光形表示デバイスからな
る露光マスクを用いて容易に光照射により硬化する樹脂
を露光し、硬化させ、この硬化物を積層することにより
、ＣＡＤデータを直接用いることができ、簡単な装置構
成で簡便かつ庶偏に３次元物体を得ることのできる非発
光形表示デバイスを用いた造形方法および造形装置を提
供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、光
照射によって硬化する液状の樹脂を所要厚さおよび形状
の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片を積層し
て３次元物体を造形するに際し、 前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として前記３次
元物体を支持する基板またはすでに硬化した薄板状切片
の上または下に形成し、所要形状のマスクを形成するよ
うに制御された非発光形表示デバイスからなる露光マス
クを通して前記未硬化樹脂層に光照射し、この未硬化樹
脂層を硬化させて薄板状切片を得ることを特徴とする非
発光形表示デバイスを用いる造形方法を提供するもので
ある。

本発明の第２の態様は、光照射によりて硬化する液状の
樹脂を所要厚さおよび形状の薄板状切片として硬化させ
、この薄板状切片を積層して３次元物体を造形する造形
装置であって、前記積層薄板状切片を支持する基板と、
前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として形成する
ために、前記基板またはすでに硬化した薄板状切片と未
硬化樹脂の液面とを相対的に移動する手段と、 前記未硬化樹脂層に光照射するための光源前記未硬化樹
脂層と光源との間に配設され、所要形状のマスクを形成
する非発光形表示デバイスからなる露光マスクと、 前記相対昼勤手段の穆動量および前記露光マスクのマス
ク形状を制御する制御装置とを有することを特徴とする
非発光形表示デバイスを用いる造形装置を提供するもの
である。

上記各態様において、前記非発光形表示デバイスからな
る露光マスクは、透過型液晶マスクであるのが々了まし
し）。

また、前記光照射によって硬化する液状樹脂（Ｊ光硬化
性樹脂であるのが好ましい。

また、前記相対移動手段は、前記基板な上−■動させる
上下移動装置であるのが好ましい。

また、前記未硬化樹脂は、タンク内に保持されるのが好
ましい。

〈発明の作用〉 本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光マスクを用
いる造形力法は、ＣＡＤシステムや、種々の画像処理装
置などから直接あるいは、他の画像処理装置で画像処理
した後、得られた、目的とする３次元物体の所定間隔勿
のスライス形状に関する画像データを透過型の液晶デイ
スプレィなどの非発光形表示デバイスに出力し、これを
露光マスクとして用い、この露光マスクを介して基板ま
たはすてに硬化した薄板状切片のトまたは下に形成され
た所定の厚さの光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂の薄い液体
層に光を照射して画像状に硬化さ−Ｕることにより薄板
状切片を積層し、３次元物体を造形するものである。

また、この造形方法を実施するために、本発明の造形装
置は、画素毎にオン−オフ可能な透過型液晶マスクなど
の非発光形表示デバイスからなる露光マスクを制御装置
により所定のマスク形状となるように制御し、一方、液
面移動手段または基板移動装置を前記制御装置により制
御して、前記樹脂の液面を前記基板または積層薄板状切
片の上または下に所定厚さの未硬化樹脂層を形成するよ
うに調整し、前記露光マスクを介して露光光源から射出
された光で所定形状に露光硬化を行うことを繰り返すよ
うに制御している。

従って、従来の３次元造形方法に比べ、極めて簡単に比
較的寸法精度のよい３次元物体を造形できる。　特に、
従来、薄い光硬化性樹脂層を多数の写真フィルムなどの
フォトマスクを用いて露光する方法に比べ、これらのフ
ォトマスクを多数用意する必要もないし、積層する毎に
これらの）才］・マスクを交換する必要もない。　一方
、レーザ光などの収束光を用いて走査露光する方法に比
へ、高価なＮＣ２次元移動装首を必要としない。

このため、本発明の造形装置は、小型、コンパクトであ
り、かつ廉価であるばかりか、３次元物体を全自動で造
形することも可能で、３次元物体を極めて容易に得るこ
とかできるばかりか、得られた３次元物体も廉価なもの
とすることがてきる。

〈実施態様〉 本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる造形方法お
よびこれを実施する本発明の非発光形表示デバイスを用
いる造形装置を添付の図面に示す好適実施例に基づいて
詳細に説明する。

本発明に用いられる非発光形表示デバイスからなる露光
マスクは、電気信号化されている画像データに応して画
素毎に光の透過量をオンオフてきる構造を有するマトリ
ックス駆動可能な露光マスつてあれば、どのような構造
のものでもよく、またどのような非発光形表示デバイス
を用いるものてもよい。

非発光形表示デバイスとしては、光学的異方性、特に偏
光面の回転を利用する液晶表示デバイス（ＬＣＤ）、電
気化学的酸化還元による発消色を利用するエレクトロク
ロミック表示デバイス（ＥＣＤ）、コロイド粒子の電気
泳動を利用する電気泳動表示、およびカー効果やポッケ
ルス効果などの電気光学効果を利用する強銹電性セラミ
ック表示デバイスなどを用いることができる。

以下、代表的に液晶表示デバイス（液晶パネルデイスプ
レィ）を露光マスクとして用いる液晶マスクを非発光形
表示デバイスからなる露光マスクの例として説明する。

第１図は、本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光
マスクとして液晶マスクを用いる造形装置の一実施例の
断面模式図である。

同図において、本発明の液晶マスクを用いる造形装置１
０は、光源１２と、拡散板１４と、液晶マスク１６と、
光照射によって硬化する液状の樹脂１８を満たすタンク
２ｏと、タンク２０内で硬化薄板状切片２２を支持する
基板２４と、基板２４を上下に駆動させる移動装置２６
と、データ供給源２８から目的とする３次元物体の画像
データを受けて液晶マスク１６および移動装置２６を制
御する制御装置３ｏとを有する。

なお、図示例の装置１０においては、樹脂１８の液面１
９との間の基板２４の位置制御が正確になされるように
、タンク２０と移動装置２６とは同一の基台３２に載置
されている。

光源１２は、所要面積の面露光であっても樹脂１８の硬
化か可能な光量の光を発するものであれば、特に制限的
でなく樹脂１８に応して最適な公知の光源が利用可能で
ある。　例えば、樹脂１８として紫外線によって硬化す
る性質を有する光硬化性樹脂を用いる場合は石英水銀灯
、炭素アーク灯などの紫外線ランプ、樹脂１８として赤
外線によりて硬化する熱硬化性樹脂を用いる場合はグロ
ーバー、タングステンランプ、高圧水銀灯などの赤外線
ランプ、可視光線によって硬化する場合には、ハロゲン
ランプ等を用いることができる。

拡散板１４は、必ずしも必要ではないが、所要面積の液
晶マスク１６の露光面に均一な光を照射するためには設
けるのが好ましい。

液晶マスク１６は、画像が表示可能な透過型液晶デイス
プレィ、例えばマトリックス表示方式の液晶デイスプレ
ィであって、光シャッタとして機能するものであればど
のようなものでもよい。

液晶マスク１６の一実施例を第２ａ図に示す。　液晶マ
スク１６は、ネマチック液晶、コレステリックＹ夜晶、
スメクティック？！晶などの液晶３４を２枚のガラス基
板３６．３７の間に入れ、ガラス基板３６．３７が互い
に接触しないように適当の厚さの薄い絶縁性のスペーサ
３８．３９を挟んで封入し、ガラス基板３６．３７の内
側表面に透明導電膜などからなる透明電極４０．４１を
付けた液晶セル４２と、この液晶セル４２の前後に配さ
れる２枚の偏光板４４．４５からなる。

ここで第２ｂ図に示すように、一方の透明電極４０を所
定の方向（Ｘ軸方向）に多数の帯状の透明電極を多数平
行に配列したものとし、対向する他方の透明電極４１を
これと直交する方向（Ｙ軸方向）に多数の帯状透明電極
を平行に配列した構造としてマトリックス駆動を可能と
し、帯状電極の数により、所要の画素数例えば、６４０
Ｘ４００画素程度の液晶マスク１６を構成することかで
きる。

２枚の偏光板４４．４５の偏光方向を直交させて配置し
たものでは、液晶マスク１６に入射した光は一方の、例
えは偏光板４４を通るので、一方向に振動する光たけが
通過し、液晶セル４２に入射する。　ここで透明電極４
０．４１に電圧を印加しないと、液晶セル４２に入射し
た光は液晶３４のなかで９０°回転して、液晶セル４２
を出射し、もう一つの偏光板４５に入用する。　ここで
偏光板４５の偏光方向は、偏光板４４と直交しているの
で、人肘先は偏光板４５を透過でざる。　これに対し、
透明電極４０．４１に十分な電圧を印加すると、液晶セ
ル４２内の液晶３４は入射光の振動方向を回転せず、そ
のまま通過させるので、偏光板４５を通過てきない。

これに対し、２枚の偏光板４４．４５の偏光方向を平行
させて配置したものでは、液晶セル４２の透明電極４０
．４１に電圧を印加したいとき、光を遮断し、電圧を印
加したとぎ光を透過する。

本発明に用いられる液晶マスク１６としては、いずれの
構成の液晶ティスプレィを用いてもよい。

本発明に用いられる光照射によって硬化する液状の樹脂
１８は、紫外線、可視光線、赤外線などの照射によって
照射部分のみか硬化し、硬化によって得られる固化物の
硬度および剛性が目的とする３次元物体を形成するのに
十分である樹脂であればどのようなものでもよい。

例えば、光重合反応により硬化する光硬化性樹脂や熱線
により熱硬化する熱硬化性樹脂などかあげられるが、以
下のような性質を具備するものが好ましい。

ａ、光照射前の液体状態では、透明で粘度か低いこと。

ｂ、光照射時において、光または光熱線に対する感度が
高く、硬化速度が速く、光照射部分以外への硬化の伝播
が少なく、硬化時の体積収縮が小さいこと。

Ｃ硬化によって得られた固化物において、硬度や剛性が
部分にあること。

本発明に用いられる光硬化性樹脂としては、紫外線や可
視光線の照ＩＪを受り、直接または光重合開始剤の分解
によって重合を開始し、ラジカル反応またはイオン反応
により重合硬化するものであればどのようなものてもよ
く、例えば、スチレン系樹脂、メタクリ系樹脂、アクリ
ル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などのビニル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ポリエステル系イΔＪ脂、ヒスフェノール
Ａ形ポリカーボネートなどを挙げることができる。

ラジカル反応によって光重合する光硬化性樹脂としては
、一般に上述の樹脂の光重舎利プレポリマー（オリゴマ
ー）、光重合性モノマー（千ツマ−）および光重合開始
剤の混合物からなり、さらに、増感剤、消泡剤、安定剤
などを必要に応じて含んでいてもよい。

ここで、オリゴマーは硬化生成物の特性を決定する主成
分であるが、粘度か非常に高い。

モノマーは、オリゴマーの粘度を下げる希釈剤として混
入されている。

千ツマ−は、光重合反応するので、多量である硬化収縮
が生じる。　従って、希釈剤として千ツマ−の代りに非
反応性の希釈剤を添加するものであってもよいし、プラ
スチックビーズ等の充填剤を添加して千ツマ−の比率を
下げたものであってもよい。

樹脂タンク２０は、液状樹脂１８を収容するタンクであ
って、目標とする３次元物体を基板２４にｆｆｉ！置し
たまま収容できる深さと大ぎさを有していればどのよう
なものでもよい。

基板２４は目標とする３次元物体を支持する強度を有し
、硬化樹脂からなる薄板状切片２２の積層体２３を載置
するものであればどのようなものでもよいが、図示例で
は、樹脂タンク２０の底部と平行にタンク２０の一方の
端から端まで延在し、一方の端部にはこの平行部分２４
ａに垂直上方に腕２４ｂを有し、腕２４ｂは移動装置２
６のトラヘリングナラ］−２６８に固着されている。　
平行部分２４ａおよび腕２４ｂの形状および長さは３次
元物体の形状、大きさおよび高さに応じて予め適宜定め
ておけばよい。　特に、積層体２３の積層か進んでも平
行部分２４ａが撓むことなく平行に移動で参るたり強度
を有している必要がある。

移動装置２６は、ｌ−ラベリングナラｔ−２６ａと、こ
れに噛合するドライブスクリュー２６ｂと、ドライブス
クリュー２６１）を回転する千−タ２６ｃとからなり、
基板２４または積層体２３の上側に正確に所定厚さの樹
脂層を形成するために、所定量基板２４を移動するため
のものである。　モータ２６ｃとししては、正確にドラ
イブスクリュー２６ｂを所定の回転量たけ回転させつる
ものであればよく、例えば、ステッピング千−夕、ＡＣ
ザーホ′モータ、ＤＣサーボモータなどを用いることが
できる。　また、移動手段としては、トラベリングナツ
ト２６ａとドライブスクリュー２６ｂとによるものには
限定されず、ラックアンドビニオン、ベルトとプーリー
、チェーンとスプロケットなどおよびこれらを組み合わ
せた往復移動手段を用いることができる。

データ供給源２８は、ＣＡＤデータなどの設計データか
ら適当な間隔で水平切断されたスライス形状データなど
を記憶し、制御装置３０に伝送するものであり、記憶装
置からなりていてもよいし、コンピュータであってもよ
い。

ここに記憶されているデータは、ＣＡＤまたは他の手段
から人力された設計データでもよいがこの場合には制御
装置３０内でスライス形状データとしてもよいし、図示
しない別のコンピュータによりスライス形状データとし
てもよい。

本発明におけるスライス形状の画像データは、目標とす
る３次元物体を水平切断する間隔は、一定であってもよ
いし、可変、例えば、形状変化が大ぎい部分では小さく
、形状変化が小さい部分では大きく変化するものであっ
てもよいが、制御の簡単さから一定間隔のほうが好まし
い。

制御装置３０は、液晶マスク１６および移動装置２６の
そ一タ２６ｃに接続され、スライス形状データからなる
画像データに応じて液晶マスク１６の各画素のオン−オ
フを制御するマスクコントローラと、モータ２６ｃの回
転量を制御して基板２４の移動量を制御する移動コント
ローラと、これらのコントローラによる液晶マスク１６
のオン・オフのタイミングおよび基板２４の移動のタイ
ミング等やその他各種の制御を行うコンピュータからな
る。

本発明の非発光形表示デバイスよりなる露光マスクとし
て液晶マスクを用いる造形方法は、基本的に以上のよう
に構成される造形装置１０によって、以下のように行わ
れる。

予め、樹脂タンクに、液状樹脂１８が満たされ、光源１
２は点灯され、データ供給源２８にはスライス形状の画
像データ群が記憶され、制御装置３０へ伝送可能の状態
にある。

まず、基板２４を、移動装置２６により最も上方に移動
して、基板２４の上側にスライス形状データの間隔に応
じた厚さの液体樹脂層を形成する。

次に、制御装置３０はデータ供給源２８から取り込んだ
目標とする３次元物体の最底部の画像データに応じて液
晶マスク１６をオン・オフ制御し、光源１２から射出さ
れ、拡散板１４によって均一化された光を像様に透過さ
せ、この透過光により前記液体樹脂層を所定時間面露光
して、この樹脂１８を前記透過光の照射部分のみ像様に
硬化させて、固化した薄板状切片２２を基板２４上に形
成する。

こうして、３次元物体の最底部の第１層が形成される。

次に、制御装置３０は、移動装置２６のモータ２６ｃを
所定回転量回転させ、基板２４を所定量下降させ、３次
元物体の第２層の間隔に相当する厚さの液体樹脂層を第
１層上に形成する。

この後上述と同様な方法で第２層の断面形状を液晶マス
ク１６を介して露光して、第１層上に第２層目を硬化し
、薄板状切片２２を積層する。

上述の手順をスライス形状の画像データをその順序に従
って変えながら、積層体２３上に薄板状切片２２を多数
積層して３次元物体を造形する。

本発明の造形方法は、予め硬化して得られた薄板状切片
２２上に所定厚さの液状樹脂層を形成し、この樹脂層を
所定の断面形状データに応じて制御された液晶マスク１
６を介して露光硬化して薄板状切片２２を積層すること
を繰り返して３次元物体を得ることができるものであれ
ば、上述の造形装置１０を用いる方法に限定されず、以
上に示す造形方法を始めとして、種々の方法が可能であ
る。

第３図に示す造形装置５０は、積層体２３を載置する基
板を移動させず、基板として樹脂タンク２０の底部また
は、内部に固定し、基板を下降させて積層体を下降させ
る代りに、樹脂液貯蔵容器５２からポンプ５４によりバ
イブ５６を通し”Ｃ樹脂液１８を供給し、液面を上昇さ
せて積層体２３上に所定厚さの樹脂液層を形成するもの
である。　この樹脂液層の厚さを正確に制御するために
、制御装置３ｏはポンプ５４の駆動量を単に制御するだ
けでなく、樹脂液面を検出する手段５７を設り、こねに
よる液面検知信号によって樹脂厚さを制御するようにし
てもよい。

露光方法は第１図に示す例と全く同様なものを用いて全
く同様に行うことがで参るが、好ましくは、少なくども
液晶マスク１６を、より好ましくは液晶マスク１６、拡
散する１４および光源を移動装置５８により樹脂液面１
９の上Ａ−に応じて上ｙ−させるのが好ましい。　移動
装置５８のは、前述の移動装置２６と同様の構成のもの
を用いることが°Ｃきる。

第４図に示す造形装置６０も、第３図にボず例と同様に
基板を移動さゼず固定するものである。　図示例では、
基板として樹脂タンク２０の底部を用い、樹脂液１８中
に液面を規制する透明板６２からなる液面規制板を底部
に有する箱体６４を樹脂タンク２０内に沈めておき、７
↑１体６４を移動装置２６に取り（（けて制御しつつ上
昇させ、透明板６２と積層体２３との間に所定厚さの樹
脂液層を形成する。　この樹脂液層を透明板６２の上側
に直接または間接的に配置された液晶マスク１６を介し
°Ｃ露光硬化し、上述の例と同様に積層して、３次元物
体を造形しＣいる。　ここでも、液晶マスク］６、拡散
板１４、光源１２を箱体６４の移動に付って、移動させ
るのが好ましい。

第５図に示す造形装置７０は、基板２４の下側に薄板状
切片２２を積層するもので、１□（板２４を移動装置２
６により所定量−１，ｙさせ、積層体２３と樹脂タック
２０との間に樹脂液層を形成し、樹脂タンク２０の底部
の所定部分を透明板７２で構成し、底部透明板７２の裏
側シ二配置された液晶マスク１６を介して光源１２から
射出され、拡散板１４により均一化された光ににり像様
面露光を行うものである。

第６図に示す造形装置８０は、第５図に示す例と同様に
透明板８２の裏側から液晶マスク１６を介して露光硬化
して基板２４のＦ側に薄板状切片２２を積層するもので
あるが、積層体２３と透明板８２との間の樹脂液層の形
成を第２図に示す例のように樹脂液貯蔵容器５２からポ
ンプ５４によりバイブ５６を通して供給するものである
。　　しかし、第２図に示す例とは異なり、樹脂液１８
は、透明板８２−トに１層分のの形成される。

第４〜６図に示す例では、樹脂液１８を透明板６２．７
２および８２で規制しているのて、硬化した薄板状切片
２２と透明板６２．７２．８２とをｉＵ　ＩＩｌ［する
必要がある。　このため、透明板６２．７２．８２を剥
離しやすい材料て構成するか、透明板６２．７２．８２
の樹脂液１８側の表面に￥１」離を促進する被膜、例え
ば１摸状に形成てきる￥！Ｉ　１１ｍ１ｔ剤を被覆して
おくのか良い。

また、第４〜６図に示す例において、透明板６２．７２
．８２と液晶マスク１６とを一体的に形成する構成であ
ってもよい。　また、透明板６２．７２．８２を省略し
、液晶マスク１６を直接用いるようにしてもよい。

図示例においては、オΔ１脂液層を像様に露光硬化させ
るための非発光形表示デバイスからなる露光マスクとし
て透過型液晶デイスプレィからなる液晶マスクを例に挙
げて説明したが、本発明はこれに限定されず、エレクト
ロクロミック表示デバイスや弾語電性セラミック表示デ
バイスなどの様々な非発光表示デバイスか使用可能なこ
とは前述した通っである。　例えは、エレク）・ロクロ
ミック表示デバイス（ＥＣＤ）としては、ＷＯ３、Ｍｏ
Ｄ３．Ｉ　ｒ　（ＯＨ）。なとの無機エレク［・ロクロ
ミック材料もしくはブルシアンブルー系化合物、ビオロ
ゲン誘導体、フタロシアニンなどを用いる有機エレクト
ロクロミック材料の薄膜を透明電極に貼り付け、この膜
を内側にして前記透明電極と対向透明電極との間に電解
質を封入した構造のものを挙げることができる。

また、強誘導性セラミック表示デバイ スからなる露光マスクとしては、ＧａＡｓ、ＫＨ２ＰＯ
，＋　、ＫＤ２　ＰＯ４、ＬｉＮｂＯ２、ＬｉＴａＯ３
，ＰＬＺＴなどの電気光学効果を示す電気光学材料を２
枚の偏光板（例えは、偏光子と検光子）挟んだマトリッ
クス構造もしくはアレイ状構成の光シャッタを露光マス
クとして用いるものを挙げることができる。

本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる造形方法お
よび造形装置は、基本的に以上のように構成されるが、
本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、印刷
製版用途などのように単に１層のみの硬化層を別の基台
上に形成するものであってもよいなど本発明の要旨を免
税しない範囲において改良および設計の変更か可能なこ
とは勿論である。

〈発明の効果〉 以上、詳述したように、本発明の造形方法によれば、所
定厚さの液状樹脂層を液晶マスクなどの非発光形表示デ
バイスよりなる露光マスクを介して面露光して硬化する
ことを繰り返して積層し、３次元物体を得ているので、
従来の多数の写真フィルムをフォトマスクとして使用す
るものに比べて極めて簡単に３次元物体を得ることがで
きるし、また、ＣＡＤデータや各種処理装酋でＩＡ理さ
れた設計データを直接利用できる。

一方、従来の露光時間か長いレーザスキャン露光による
造形方法に比べて、本発明法は、全面露光により薄板状
切片を硬化させることができるので、露光時間を短縮で
きるし、スキャンを行わないのてＸ　−Ｙ　７Ｊ動装置
などが不要で可動部分が少なく装置構成か簡単である。

また、本発明の造形装置によれば、上記本発明法の効果
を具現できるのに加え、高価のＸ−Ｙ移動装置が不要で
あり、装置構成を小型、コンパクトかつ廉価にすること
かできる。

従って、本発明装置は、設計現場において、設計の確認
のために、機械部品、自動車などの工業製品、住宅、ビ
ル、ホールなどの建築物、橋梁、トンネル、高速道路な
どの建造物などの３次元実体モデルを容易かつ精度よく
かつ廉価に製作することがてぎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る非発光形表示デバイスを用いる
造形方法を実施する造形装置の一実施例の模式的断面図
である。 第２ａ図は、本発明に用いられる液晶マスクの一実施例
の断面図、第２ｂ図は、第２ａ図の液晶マスクを構成す
る液晶セルの構成を示す斜視図である。 第３図、第４図、第５図および第６図は、それぞれ本発
明の非発光形表示デバイスを用いる造形装置の異なる実
施例の模式的断面図である。 第７図および第８図は、それぞれ、従来の３次元造形装
置の模式的断面図である。 符号の説明 １０．５０．６０．７０．８０ ・・・液晶マスクを用いる造形装置、 １２・・・光源、 １４・・・拡散板、 １６・・・７夜晶マスク、 １８・・・樹脂、 ２０・・・樹脂液タンク、 ２２・・・薄板状切片、 ２３・・・積層体、 ２４・・・基板、 ２６．５８・・・移動装置、 ２８・・・データ供給源、 ３０・・・制御装置、 ３４・・・液晶、 ３６．３７・・・透明ガラス板、 ３８．３９・・・スペーサ、 ４０．４１・・・透明電極、 ４２・・・液晶セル、 ４４．４５・・・偏光板、 ５２・・・樹脂液貯蔵容器、 ５４・・・ポンプ、 ５６・・・バイブ、 ６２．７２．８２・・・透明板 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　　理　　人
　　弁理士　　渡　　辺　　望　　稔ＦＩＧ、２ｂ ＦＩＧ、３ １？。　　　　　　　７４２ （Ｊ（Ｊ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光照射によって硬化する液状の樹脂を所要厚さお
   よび形状の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片
   を積層して３次元物体を造形するに際し、 前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として前記３次
   元物体を支持する基板またはすでに硬化した薄板状切片
   の上または下に形成し、所要形状のマスクを形成するよ
   うに制御された非発光形表示デバイスよりなる露光マス
   クを通して前記未硬化樹脂層に光照射し、この未硬化樹
   脂層を硬化させて薄板状切片を得ることを特徴とする非
   発光形表示デバイスを用いる造形方法。
2. （２）前記非発光形表示デバイスよりなる露光マスクは
   、透過型液晶マスクである請求項１に記載の非発光形表
   示デバイスを用いる造形 方法。
3. （３）光照射によって硬化する液状の樹脂を所要厚さお
   よび形状の薄板状切片として硬化させ、この薄板状切片
   を積層して３次元物体を造形する造形装置であって、 前記積層薄板状切片を支持する基板と、 前記樹脂を所定厚さの液状未硬化樹脂層として形成する
   ために、前記基板またはすでに硬化した薄板状切片と未
   硬化樹脂の液面とを相対的に移動する手段と、 前記未硬化樹脂層に光照射するための光源と、 前記未硬化樹脂層と光源との間に配設され、所要形状の
   マスクを形成する非発光形表示デバイスよりなる露光マ
   スクと、 前記相対移動手段の移動量および前記露光マスクのマス
   ク形状を制御する制御装置とを有することを特徴とする
   非発光形表示デバイスを用いる造形装置。
4. （４）前記非発光形表示デバイスよりなる露光マスクは
   、透過型液晶マスクである請求項３に記載の非発光形表
   示デバイスを用いる造形 装置。