JPH07329191A - 光造形法 - Google Patents
光造形法Info
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- JPH07329191A JPH07329191A JP6150576A JP15057694A JPH07329191A JP H07329191 A JPH07329191 A JP H07329191A JP 6150576 A JP6150576 A JP 6150576A JP 15057694 A JP15057694 A JP 15057694A JP H07329191 A JPH07329191 A JP H07329191A
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- Japan
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- compound
- resin
- liquid crystal
- layer
- crystal panel
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光硬化性樹脂に光エネルギーを照射して、層
状の平面硬化物を積層することで３次元造形物を形成す
る光造形法であり、光エネルギー中の紫外線を排除し
て、ホトマスクとして利用する液晶パネルの紫外線によ
る劣化を確実に防止できる実用性の高いホトマスク方式
による光造形法を提供する。 【構成】 光硬化性樹脂として、１分子中に１個以上の
不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポキシ
化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する樹脂を使用
し、この樹脂に対して紫外波長を排除した波長４００〜
１５００ｎｍの出力波長を有する可視光を、光学系によ
り焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパター
ン制御される液晶パネルのホトマスクを透過させること
により、所望の平面光像を樹脂界面にマスク投影して１
層目の平面硬化物を形成し、この操作を繰り返し順次硬
化物を積層して３次元造形物を形成する。
状の平面硬化物を積層することで３次元造形物を形成す
る光造形法であり、光エネルギー中の紫外線を排除し
て、ホトマスクとして利用する液晶パネルの紫外線によ
る劣化を確実に防止できる実用性の高いホトマスク方式
による光造形法を提供する。 【構成】 光硬化性樹脂として、１分子中に１個以上の
不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポキシ
化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する樹脂を使用
し、この樹脂に対して紫外波長を排除した波長４００〜
１５００ｎｍの出力波長を有する可視光を、光学系によ
り焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパター
ン制御される液晶パネルのホトマスクを透過させること
により、所望の平面光像を樹脂界面にマスク投影して１
層目の平面硬化物を形成し、この操作を繰り返し順次硬
化物を積層して３次元造形物を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性の樹脂に所望
する任意形状の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ホトマ
スク方式の光造形法の改良に関するものである。
する任意形状の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ホトマ
スク方式の光造形法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】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。
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】従来における光造形法として、特に一般的
なものは、光硬化性樹脂を貯留した上面開放形樹脂槽内
の樹脂液面近くに造形テーブルとしてのベースプレート
を設けて、このベースプレート上の樹脂自由液面に上方
から光を照射することで、プレート上に第１層目の樹脂
硬化物層を形成し、次いで、プレートを前記樹脂硬化物
層の厚さ程度だけ槽内下方へ降下させて、第１層目樹脂
硬化物層の上の樹脂に光を照射して第２層目の樹脂硬化
物層を形成するという方法を繰り返し、スライス状の樹
脂硬化物層を連続的に積層することで所望の立体形状を
成形する方法であり、この方法は槽内のテーブルを樹脂
の自由液面から順次沈下させて硬化物を積層しながら造
形物を成形するので、自由液面法と呼ばれる。
なものは、光硬化性樹脂を貯留した上面開放形樹脂槽内
の樹脂液面近くに造形テーブルとしてのベースプレート
を設けて、このベースプレート上の樹脂自由液面に上方
から光を照射することで、プレート上に第１層目の樹脂
硬化物層を形成し、次いで、プレートを前記樹脂硬化物
層の厚さ程度だけ槽内下方へ降下させて、第１層目樹脂
硬化物層の上の樹脂に光を照射して第２層目の樹脂硬化
物層を形成するという方法を繰り返し、スライス状の樹
脂硬化物層を連続的に積層することで所望の立体形状を
成形する方法であり、この方法は槽内のテーブルを樹脂
の自由液面から順次沈下させて硬化物を積層しながら造
形物を成形するので、自由液面法と呼ばれる。
【０００４】また、別の方法としては、底面を光の透過
窓とした樹脂槽内の底面近くにベースプレートを設け
て、樹脂槽の下方から光を底面の透過窓よりプレート方
向へ照射してプレートと底面との間の樹脂を第１層目の
樹脂硬化物層として硬化させ、次いで、プレートを上方
へ引き上げて第１層目樹脂硬化物層を底面から剥がし、
この第１層目樹脂硬化物層と底面との間に樹脂槽下方か
らの光により、第２層目の樹脂硬化物層を形成するとい
う方法を繰り返すもので、この方法は樹脂槽の底面とプ
レートもしくは既設硬化物層との間に樹脂の液面が規制
されるので、規制液面法と呼ばれる。
窓とした樹脂槽内の底面近くにベースプレートを設け
て、樹脂槽の下方から光を底面の透過窓よりプレート方
向へ照射してプレートと底面との間の樹脂を第１層目の
樹脂硬化物層として硬化させ、次いで、プレートを上方
へ引き上げて第１層目樹脂硬化物層を底面から剥がし、
この第１層目樹脂硬化物層と底面との間に樹脂槽下方か
らの光により、第２層目の樹脂硬化物層を形成するとい
う方法を繰り返すもので、この方法は樹脂槽の底面とプ
レートもしくは既設硬化物層との間に樹脂の液面が規制
されるので、規制液面法と呼ばれる。
【０００５】また、従来技術では樹脂に対して光を照射
するための露光方式として、造形する断面形状のデータ
によってレーザー光を走査する方式と、予め製作された
ホトマスクを介して均一光源照射を行う方式とが考えら
れており、前者を走査方式、後者をホトマスク方式と称
している。
するための露光方式として、造形する断面形状のデータ
によってレーザー光を走査する方式と、予め製作された
ホトマスクを介して均一光源照射を行う方式とが考えら
れており、前者を走査方式、後者をホトマスク方式と称
している。
【０００６】しかし、レーザー光源を利用した走査方式
では、レーザー光そのものが数ミクロンから３００ミク
ロン程度の微細径ビームであるために、所望する断面形
状を網羅すべく走査するための動作に多大な時間を必要
とすることになるので、生産効率が悪いという問題点を
有している。
では、レーザー光そのものが数ミクロンから３００ミク
ロン程度の微細径ビームであるために、所望する断面形
状を網羅すべく走査するための動作に多大な時間を必要
とすることになるので、生産効率が悪いという問題点を
有している。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】一方、従来技術としてのホト
マスク方式による光造形法は、所望形状の断面を露光で
きることにより、積層面１層あたりの露光時間が短く、
造形時間を短縮できるという、走査方式にはない利点を
もつ反面、次のような技術的な課題があげられる。
マスク方式による光造形法は、所望形状の断面を露光で
きることにより、積層面１層あたりの露光時間が短く、
造形時間を短縮できるという、走査方式にはない利点を
もつ反面、次のような技術的な課題があげられる。
【０００８】その課題として指摘される点は、従来のホ
トマスク方式では、断面形状の層数に応じた膨大な数の
ホトマスクを事前に用意する必要があるということであ
る。そのため、最近では、このようなホトマスク方式の
課題を解決する目的で、積層断面毎に物理的なホトマス
クを用意する代わりに液晶パネルを使用し、積層断面毎
にこの液晶パネルに所望の断面形状を制御装置により描
画するという、液晶パネルをホトマスクとして利用する
技術が提唱されるようになった。
トマスク方式では、断面形状の層数に応じた膨大な数の
ホトマスクを事前に用意する必要があるということであ
る。そのため、最近では、このようなホトマスク方式の
課題を解決する目的で、積層断面毎に物理的なホトマス
クを用意する代わりに液晶パネルを使用し、積層断面毎
にこの液晶パネルに所望の断面形状を制御装置により描
画するという、液晶パネルをホトマスクとして利用する
技術が提唱されるようになった。
【０００９】しかしながら、この液晶パネルをホトマス
クとして利用する技術も、現実にはなお、次のような未
解決の問題点を含んでいる。つまり、光造形法に用いら
れる光硬化性樹脂は、紫外線硬化型の樹脂であるため、
主として紫外線を含む光源による光照射を行わなければ
ならないが、一方、液晶は、紫外線に対して組織的に非
常に弱い性質を有するため、紫外線の照射を受けること
により激しい劣化を生ずるという点である。このような
理由から、従来より液晶パネルをホトマスクとして利用
する技術が数多く開示されてはいるが、実際的な問題と
して、これらの技術はいずれも未だ実用性を有するもの
とは言えず、依然として致命的欠陥となっている。
クとして利用する技術も、現実にはなお、次のような未
解決の問題点を含んでいる。つまり、光造形法に用いら
れる光硬化性樹脂は、紫外線硬化型の樹脂であるため、
主として紫外線を含む光源による光照射を行わなければ
ならないが、一方、液晶は、紫外線に対して組織的に非
常に弱い性質を有するため、紫外線の照射を受けること
により激しい劣化を生ずるという点である。このような
理由から、従来より液晶パネルをホトマスクとして利用
する技術が数多く開示されてはいるが、実際的な問題と
して、これらの技術はいずれも未だ実用性を有するもの
とは言えず、依然として致命的欠陥となっている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来における光造形法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、１分子中に１個以上の不飽
和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポキシ化合
物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する光硬化性樹脂
に、紫外波長を排除した波長４００〜１５００ｎｍの出
力波長を有する可視光光源より照射される光を光学系に
より焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパタ
ーン制御される液晶パネルを透過することにより、所望
の平面光像を樹脂界面にマスク投影して１層目の平面硬
化物を得、２層目以降は順次硬化物作成後の層に薄く層
状に樹脂を充填し、この操作を繰り返し積層して３次元
造形物を形成することを特徴とする。
従来における光造形法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、１分子中に１個以上の不飽
和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポキシ化合
物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する光硬化性樹脂
に、紫外波長を排除した波長４００〜１５００ｎｍの出
力波長を有する可視光光源より照射される光を光学系に
より焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパタ
ーン制御される液晶パネルを透過することにより、所望
の平面光像を樹脂界面にマスク投影して１層目の平面硬
化物を得、２層目以降は順次硬化物作成後の層に薄く層
状に樹脂を充填し、この操作を繰り返し積層して３次元
造形物を形成することを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明では、可視光硬化型の光硬化性樹脂、つ
まり１分子中に１個以上の不飽和二重結合を有する化合
物Ａと又は（及び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合
物Ｃとを含有する光硬化性樹脂に対して、紫外波長を排
除した波長４００〜１５００ｎｍの出力波長を有する可
視光線を照射させるため、液晶パネルを的確に保護しつ
つ前記樹脂を硬化させることができ、液晶パネルをホト
マスクとして利用する光造形法の実現を充分可能とする
ことができる。
まり１分子中に１個以上の不飽和二重結合を有する化合
物Ａと又は（及び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合
物Ｃとを含有する光硬化性樹脂に対して、紫外波長を排
除した波長４００〜１５００ｎｍの出力波長を有する可
視光線を照射させるため、液晶パネルを的確に保護しつ
つ前記樹脂を硬化させることができ、液晶パネルをホト
マスクとして利用する光造形法の実現を充分可能とする
ことができる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明に係る光造形法を、図１に示す
自由液面法による造形装置により説明すると、１２は光
硬化性樹脂１１を貯留する樹脂造形槽であり、この樹脂
造形槽１２内にはエレベータ装置９により槽内を上下動
するベースプレート９ａが設けられており、また、前記
樹脂造形槽１２の上方には光照射装置１が配置されてい
る。
自由液面法による造形装置により説明すると、１２は光
硬化性樹脂１１を貯留する樹脂造形槽であり、この樹脂
造形槽１２内にはエレベータ装置９により槽内を上下動
するベースプレート９ａが設けられており、また、前記
樹脂造形槽１２の上方には光照射装置１が配置されてい
る。
【００１３】前記光照射装置１としては、紫外波長を排
除した波長４００〜１５００ｎｍの出力波長を有する可
視光線を照射できるものであり、具体的には、ハロゲン
ランプ，水銀ランプ，クセノンランプ，メタルハライド
ランプなどが好適に使用される。ただし、これらの光照
射装置１といえども時として紫外線が若干含まれること
もあるので、このような場合の障害を排除する意味から
前記光照射装置１の下方には紫外線カットフィルタ２が
配置され、更に、この紫外線カットフィルタ２の下方に
は、光照射装置１より照射される光エネルギーの投光ま
たは遮光を行うシャッター装置３が設けられている。
除した波長４００〜１５００ｎｍの出力波長を有する可
視光線を照射できるものであり、具体的には、ハロゲン
ランプ，水銀ランプ，クセノンランプ，メタルハライド
ランプなどが好適に使用される。ただし、これらの光照
射装置１といえども時として紫外線が若干含まれること
もあるので、このような場合の障害を排除する意味から
前記光照射装置１の下方には紫外線カットフィルタ２が
配置され、更に、この紫外線カットフィルタ２の下方に
は、光照射装置１より照射される光エネルギーの投光ま
たは遮光を行うシャッター装置３が設けられている。
【００１４】前記シャッター装置３はコンピュータユニ
ット８により制御されるシャッターコントローラ６によ
って作動される。また、シャッター装置３の下方には、
前記光照射装置１より照射される光エネルギーの焦点調
整および集束度調整を行うための光学レンズ群４ａ，４
ｂと、ホトマスクとしての液晶パネル５が配置されてい
る。この実施例では、液晶パネル５が、光照射装置１側
の光学レンズ４ａと、光硬化性樹脂１１側の光学レンズ
群４ｂとの間に配置されているが、光学レンズ群は光照
射装置１側または被照射体である光硬化性樹脂１１側に
設けられる構成であってもよい。
ット８により制御されるシャッターコントローラ６によ
って作動される。また、シャッター装置３の下方には、
前記光照射装置１より照射される光エネルギーの焦点調
整および集束度調整を行うための光学レンズ群４ａ，４
ｂと、ホトマスクとしての液晶パネル５が配置されてい
る。この実施例では、液晶パネル５が、光照射装置１側
の光学レンズ４ａと、光硬化性樹脂１１側の光学レンズ
群４ｂとの間に配置されているが、光学レンズ群は光照
射装置１側または被照射体である光硬化性樹脂１１側に
設けられる構成であってもよい。
【００１５】前記液晶パネル５は、前記コンピュータユ
ニット８により制御される液晶パネルコントローラー７
によって作動されるが、このコンピュータユニット８
は、この液晶パネルコントローラー７および前記シャッ
ターコントローラー６の外、前記光照射装置１，造形エ
レベータ９および樹脂造形槽１２に付設される樹脂供給
装置１０等を制御する。
ニット８により制御される液晶パネルコントローラー７
によって作動されるが、このコンピュータユニット８
は、この液晶パネルコントローラー７および前記シャッ
ターコントローラー６の外、前記光照射装置１，造形エ
レベータ９および樹脂造形槽１２に付設される樹脂供給
装置１０等を制御する。
【００１６】コンピュータユニット８により３次元形状
の積層造形用の平面形状を演算制御して、これを前記液
晶パネル５にホトマスクとなる画像として描写し、これ
に光照射装置１から紫外線カットフィルタ２および光学
レンズ群４ａ，４ｂにより調整された光エネルギーを透
過させて、樹脂造形槽１２内の光硬化性樹脂１１に液晶
パネルによって描画された光像を投影する。
の積層造形用の平面形状を演算制御して、これを前記液
晶パネル５にホトマスクとなる画像として描写し、これ
に光照射装置１から紫外線カットフィルタ２および光学
レンズ群４ａ，４ｂにより調整された光エネルギーを透
過させて、樹脂造形槽１２内の光硬化性樹脂１１に液晶
パネルによって描画された光像を投影する。
【００１７】従来において提唱されている液晶を用いた
ホトマスク方式の光造形技術では、造形に用いる光硬化
性樹脂として紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂に紫外
線あるいは近紫外光を含む光エネルギーを照射する必要
があった。しかしながら、紫外線のように波長の短い電
磁波は、液晶の組織を破壊する性質があるため実用に耐
えないという欠点があった。そこで、本発明では、前記
の光エネルギーが照射される光硬化性樹脂１１として、
紫外線を積極的に排除した波長４００〜１５００ｎｍの
出力波長を有する可視光線によって硬化することのでき
る特殊な樹脂を使用する。
ホトマスク方式の光造形技術では、造形に用いる光硬化
性樹脂として紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂に紫外
線あるいは近紫外光を含む光エネルギーを照射する必要
があった。しかしながら、紫外線のように波長の短い電
磁波は、液晶の組織を破壊する性質があるため実用に耐
えないという欠点があった。そこで、本発明では、前記
の光エネルギーが照射される光硬化性樹脂１１として、
紫外線を積極的に排除した波長４００〜１５００ｎｍの
出力波長を有する可視光線によって硬化することのでき
る特殊な樹脂を使用する。
【００１８】本発明の光造形法では、１分子中に１個以
上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポ
キシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する光硬化
性樹脂を使用する。この樹脂における１分子中に１個以
上の不飽和二重結合を有する化合物Ａとしては、例え
ば、１分子中に１個以上のアクリロイル基およびメタク
リロイル基，ビニル基，アリル基またはビニレン基を有
する化合物、不飽和ポリエステル化合物等があげられ
る。
上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及び）エポ
キシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含有する光硬化
性樹脂を使用する。この樹脂における１分子中に１個以
上の不飽和二重結合を有する化合物Ａとしては、例え
ば、１分子中に１個以上のアクリロイル基およびメタク
リロイル基，ビニル基，アリル基またはビニレン基を有
する化合物、不飽和ポリエステル化合物等があげられ
る。
【００１９】前記化合物Ａの具体例としては、ビスフェ
ノール型，ノボラック型等の芳香族エポキシ樹脂や脂肪
族エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂と（メタ）アクリル
酸との反応によって得られるエポキシ（メタ）アクリレ
ート類や、多価アルコールと多塩基酸との反応によって
得られるポリエステルポリオールと（メタ）アクリル酸
との反応によって得られるポリエステル（メタ）アクリ
レート、あるいはポリエーテルポリオール，ポリエステ
ルポリオール，カプロラクトンポリオールおよびポリカ
ーボネートポリオール等と有機ポリイソシアネート等と
ヒドロキシン（メタ）アクリレートとの反応によって得
られるウレタン（メタ）アクリレートがあげられる。
ノール型，ノボラック型等の芳香族エポキシ樹脂や脂肪
族エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂と（メタ）アクリル
酸との反応によって得られるエポキシ（メタ）アクリレ
ート類や、多価アルコールと多塩基酸との反応によって
得られるポリエステルポリオールと（メタ）アクリル酸
との反応によって得られるポリエステル（メタ）アクリ
レート、あるいはポリエーテルポリオール，ポリエステ
ルポリオール，カプロラクトンポリオールおよびポリカ
ーボネートポリオール等と有機ポリイソシアネート等と
ヒドロキシン（メタ）アクリレートとの反応によって得
られるウレタン（メタ）アクリレートがあげられる。
【００２０】また、１分子中に１個以上のヒドロキシル
基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物と１分子中
に１個以上の無水酸基を有する化合物との反応物等の
（メタ）アクリレートオリゴマーや、（メタ）アクリル
アミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−
メトキシメチル（メタ）アクリルアマイド、ヒドロキシ
エチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレ
ート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、トリシク
ロデカン（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエン
オキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メ
タ）アクリレート、２．２−ビス（４−（メタ）アクリ
ロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２．２−ビ
ス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニ
ル）メタン、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリ
レート、ヒドロキシピパリン酸ネオペンチルグリコール
ジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロー
ルジ（メタ）アクリレート、ジオキサングリコールジ
（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ（メ
タ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ
（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビ
ニルカプロラクタム、ジエチレングリコールジビニルエ
ーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、
シクロヘキシルジビニルエーテル、Ｎ−ビニルカルバゾ
ール、ジビニルベンゼン、スチレン類、トリアリルイソ
シアヌレート、トリメチロールプロパンジ（トリ）アリ
ルエーテル、ペンタエリスリトールトリ（テトラ）アリ
ルエーテル、ジアリルフタレート等のアリル化合物を挙
げることができる。
基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物と１分子中
に１個以上の無水酸基を有する化合物との反応物等の
（メタ）アクリレートオリゴマーや、（メタ）アクリル
アミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−
メトキシメチル（メタ）アクリルアマイド、ヒドロキシ
エチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレ
ート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、トリシク
ロデカン（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエン
オキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メ
タ）アクリレート、２．２−ビス（４−（メタ）アクリ
ロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２．２−ビ
ス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニ
ル）メタン、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリ
レート、ヒドロキシピパリン酸ネオペンチルグリコール
ジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロー
ルジ（メタ）アクリレート、ジオキサングリコールジ
（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ（メ
タ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ
（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビ
ニルカプロラクタム、ジエチレングリコールジビニルエ
ーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、
シクロヘキシルジビニルエーテル、Ｎ−ビニルカルバゾ
ール、ジビニルベンゼン、スチレン類、トリアリルイソ
シアヌレート、トリメチロールプロパンジ（トリ）アリ
ルエーテル、ペンタエリスリトールトリ（テトラ）アリ
ルエーテル、ジアリルフタレート等のアリル化合物を挙
げることができる。
【００２１】また、不飽和ポリエステルとしては、例え
ばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ビスフ
ェノールＡのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキ
サイド付加物等のジオールと無水マレイン酸等の不飽和
酸を含む２塩基酸との反応によって得られる化合物等が
挙げられる。
ばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ビスフ
ェノールＡのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキ
サイド付加物等のジオールと無水マレイン酸等の不飽和
酸を含む２塩基酸との反応によって得られる化合物等が
挙げられる。
【００２２】エポキシ化合物Ｂとしては、ビスフェノー
ルＦ型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＳ型等の
ビスフェノール型やフェノールノボラック、クレゾール
ノボラック型等のノボラック型のエポキシ、ビニルシク
ロヘキセンジオキサイド、リモネン（モノ）ジエポキシ
ド、１、２−エポキシ−５−ヒドロキシ−４、７−メタ
ノ−パーヒドロインデン、３、４−エポキシシクロヘキ
シルメチル（３、４−エポキシ）シクロヘキサンカルボ
キシレート、ビス（３、４−エポキシシクロヘキシル）
アジペート、メタクリル酸−（３、４−エポキシシクロ
ヘキシル）メチル等の脂環型エポキシ、アジピン酸ジグ
リシジルエーテル、１、６−ヘキサンジオールジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
エーテル、グリシジル（メタ）アクリレートとビニール
系モノマーとの共重合ポリマー等の脂肪族エポキシ等が
挙げられる。特に好ましいエポキシ化合物としては、脂
環型エポキシが挙げられる。
ルＦ型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＳ型等の
ビスフェノール型やフェノールノボラック、クレゾール
ノボラック型等のノボラック型のエポキシ、ビニルシク
ロヘキセンジオキサイド、リモネン（モノ）ジエポキシ
ド、１、２−エポキシ−５−ヒドロキシ−４、７−メタ
ノ−パーヒドロインデン、３、４−エポキシシクロヘキ
シルメチル（３、４−エポキシ）シクロヘキサンカルボ
キシレート、ビス（３、４−エポキシシクロヘキシル）
アジペート、メタクリル酸−（３、４−エポキシシクロ
ヘキシル）メチル等の脂環型エポキシ、アジピン酸ジグ
リシジルエーテル、１、６−ヘキサンジオールジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
エーテル、グリシジル（メタ）アクリレートとビニール
系モノマーとの共重合ポリマー等の脂肪族エポキシ等が
挙げられる。特に好ましいエポキシ化合物としては、脂
環型エポキシが挙げられる。
【００２３】これらの１分子中に１個以上の不飽和二重
結合を有する化合物Ａ又はエポキシ化合物Ｂは、必要に
応じて１種または２種以上を任意の割合で混合して使用
することができる。
結合を有する化合物Ａ又はエポキシ化合物Ｂは、必要に
応じて１種または２種以上を任意の割合で混合して使用
することができる。
【００２４】一方、本発明で使用するメタロセン化合物
Ｃとしては、下記の一般式（１）で示される化合物が使
用される。
Ｃとしては、下記の一般式（１）で示される化合物が使
用される。
【００２５】
【数１】
【００２６】上記一般式（１）において、ａは１または
２の数であり、ｎとｑは互いに独立して１〜３の整数で
あり、Ｍは周期律表の１Ｂ族，４Ａ族〜７Ａ族または８
族の１価〜３価の金属カチオンであり、ｍはＬ＋ｑの原
子価に対応する整数であり、Ｑはハロゲン原子であり、
Ｌは２価〜７価の金属または非金属であり、Ｒ1 はπ−
アレーンであって、Ｒ2 はπ−アレーンまたはπ−アレ
ーンのアニオンである。
２の数であり、ｎとｑは互いに独立して１〜３の整数で
あり、Ｍは周期律表の１Ｂ族，４Ａ族〜７Ａ族または８
族の１価〜３価の金属カチオンであり、ｍはＬ＋ｑの原
子価に対応する整数であり、Ｑはハロゲン原子であり、
Ｌは２価〜７価の金属または非金属であり、Ｒ1 はπ−
アレーンであって、Ｒ2 はπ−アレーンまたはπ−アレ
ーンのアニオンである。
【００２７】また、上記の一般式（１）からなる化合物
Ｃとしては、特に（η６−ベンゼン）（η５−シクロペ
ンタジエニル）鉄（２価）ヘキサフルオロリン酸塩、
（η６−クメン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄
（２価）ヘキサフルオロリン酸塩、（η６−イソプロピ
ルベンゼン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄（２
価）ヘキサフルオロアンチモネート、（η６−ナフタレ
ン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄（２価）ヘキサ
フルオロアンチモネート等のフェロセン系化合物が好ま
しい。なお、上記メタロセン化合物は、必要に応じて１
種または２種以上を任意の割合で混合して使用すること
ができる。
Ｃとしては、特に（η６−ベンゼン）（η５−シクロペ
ンタジエニル）鉄（２価）ヘキサフルオロリン酸塩、
（η６−クメン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄
（２価）ヘキサフルオロリン酸塩、（η６−イソプロピ
ルベンゼン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄（２
価）ヘキサフルオロアンチモネート、（η６−ナフタレ
ン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄（２価）ヘキサ
フルオロアンチモネート等のフェロセン系化合物が好ま
しい。なお、上記メタロセン化合物は、必要に応じて１
種または２種以上を任意の割合で混合して使用すること
ができる。
【００２８】更に、本発明で使用する１分子中に１個以
上のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物Ａ又はエ
ポキシ化合物Ｂの使用量あるいは前記化合物Ａと化合物
Ｂを併用した使用量は、樹脂組成物の総量の５．０〜９
９．９重量％が好ましく、特に好ましくは１０．０〜９
９．５重量％であり、メタロセン化合物Ｃの使用量は、
０．１〜１０．０重量％が好ましく、特に好ましくは
０．５〜８．０重量％である。
上のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物Ａ又はエ
ポキシ化合物Ｂの使用量あるいは前記化合物Ａと化合物
Ｂを併用した使用量は、樹脂組成物の総量の５．０〜９
９．９重量％が好ましく、特に好ましくは１０．０〜９
９．５重量％であり、メタロセン化合物Ｃの使用量は、
０．１〜１０．０重量％が好ましく、特に好ましくは
０．５〜８．０重量％である。
【００２９】本発明の光硬化性樹脂組成物は、１分子中
に１個以上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及
び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃを攪拌等の
手段により混合することによって得られる。
に１個以上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は（及
び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃを攪拌等の
手段により混合することによって得られる。
【００３０】本発明の光硬化性樹脂組成物には、必要に
応じて光ラジカル重合禁止剤、光カチオン重合禁止剤、
非反応性ポリマー、架橋剤、体質顔料、重合禁止剤、増
粘剤、流動性改良剤、消泡剤、レベリング剤、艶消し
剤、可塑剤、溶剤、充填剤、顔料、もしくは染料等の着
色剤および助剤類を併用することができる。
応じて光ラジカル重合禁止剤、光カチオン重合禁止剤、
非反応性ポリマー、架橋剤、体質顔料、重合禁止剤、増
粘剤、流動性改良剤、消泡剤、レベリング剤、艶消し
剤、可塑剤、溶剤、充填剤、顔料、もしくは染料等の着
色剤および助剤類を併用することができる。
【００３１】上記の光硬化性樹脂１１に対して光照射装
置１、シャッターコントローラー６、液晶パネルコント
ローラー７等を制御するコンピュータユニット８は、Ｃ
ＡＤを内蔵し、３次元モデルのＣＡＤ入力から積層造形
データを演算制御を行うもの、あるいは３次元モデルの
設計は他のコンピュータで行うもの、あるいはＣＴスキ
ャナー，ＭＲＩ，３次元形状測定器による３次元立体形
状の認識を行う装置とのデータ授受により該装置の積層
造形制御を行うものなど多様な組み合わせが考えられ
る。
置１、シャッターコントローラー６、液晶パネルコント
ローラー７等を制御するコンピュータユニット８は、Ｃ
ＡＤを内蔵し、３次元モデルのＣＡＤ入力から積層造形
データを演算制御を行うもの、あるいは３次元モデルの
設計は他のコンピュータで行うもの、あるいはＣＴスキ
ャナー，ＭＲＩ，３次元形状測定器による３次元立体形
状の認識を行う装置とのデータ授受により該装置の積層
造形制御を行うものなど多様な組み合わせが考えられ
る。
【００３２】前記のコンピュータユニット８は、図２ａ
に示すように、所望する３次元積層造形物１４の形状
を、図２ｂに示すような前記造形物１４の各層を形成す
る積層造形用のスライスデータ１５に変換し、その各層
の平面形状に準じて、液晶パネル５にホトマスクとなる
画像を描写する。この時の画像は、光学レンズ群４ａ，
４ｂの組み合わせによりネガティブ画像が選択的に使用
される。
に示すように、所望する３次元積層造形物１４の形状
を、図２ｂに示すような前記造形物１４の各層を形成す
る積層造形用のスライスデータ１５に変換し、その各層
の平面形状に準じて、液晶パネル５にホトマスクとなる
画像を描写する。この時の画像は、光学レンズ群４ａ，
４ｂの組み合わせによりネガティブ画像が選択的に使用
される。
【００３３】液晶パネル５が構造的に所望する断面形状
より小さい場合には、この断面形状を分割して露光投影
することにより所望の形状を造形することができる。こ
のとき光照射部材あるいは造形エレベータ部、樹脂造形
槽がＸ方向あるいはＹ方向に移動する機構を付設するこ
とにより造形を効率的に実現することができる。
より小さい場合には、この断面形状を分割して露光投影
することにより所望の形状を造形することができる。こ
のとき光照射部材あるいは造形エレベータ部、樹脂造形
槽がＸ方向あるいはＹ方向に移動する機構を付設するこ
とにより造形を効率的に実現することができる。
【００３４】実施例として図１に示した自由液面方式に
よる光造形法について、その造形プロセスを説明する
と、まず、造形エレベータ９のベースプレート９ａをス
ライスデータに応じた厚みの分、つまり３次元積層造形
物１４における第１層目造形物層１３の厚さに相当する
移動量だけ光硬化性樹脂１１の液面より沈下させ、前記
コンピュータユニット８により所望する３次元積層造形
物の各平面形状を演算制御し、液晶パネル５にホトマス
クとなる前記第１層目造形物層１３の画像を描写する。
よる光造形法について、その造形プロセスを説明する
と、まず、造形エレベータ９のベースプレート９ａをス
ライスデータに応じた厚みの分、つまり３次元積層造形
物１４における第１層目造形物層１３の厚さに相当する
移動量だけ光硬化性樹脂１１の液面より沈下させ、前記
コンピュータユニット８により所望する３次元積層造形
物の各平面形状を演算制御し、液晶パネル５にホトマス
クとなる前記第１層目造形物層１３の画像を描写する。
【００３５】この状態で、前記コンピュータユニット８
を介して光照射装置１、紫外線カットフィルター２、シ
ャッター３、光学レンズ群４ａ，４ｂにより調整された
光エネルギーを前記第１層目造形物層１３の画像が描写
された液晶パネル５に向けて照射透過させ、該液晶パネ
ル５に描写された所定の光像をベースプレート９ａ上の
光硬化性樹脂液面に投影し、前記第１層目の造形物層１
３を得る。そして、以後順次同様の操作を繰り返して、
次の積層造形物層を積層させることにより目的とする所
定の造形物を構築する。
を介して光照射装置１、紫外線カットフィルター２、シ
ャッター３、光学レンズ群４ａ，４ｂにより調整された
光エネルギーを前記第１層目造形物層１３の画像が描写
された液晶パネル５に向けて照射透過させ、該液晶パネ
ル５に描写された所定の光像をベースプレート９ａ上の
光硬化性樹脂液面に投影し、前記第１層目の造形物層１
３を得る。そして、以後順次同様の操作を繰り返して、
次の積層造形物層を積層させることにより目的とする所
定の造形物を構築する。
【００３６】造形装置としては、本実施例で説明した自
由液面法のように、ベースプレート上に成形される造形
物を樹脂槽の中へ沈下させながら、既設積層造形物層の
上に順次新しい造形物層を積層させていくワーク沈下法
の外に、同じ自由液面法でも、造形物層を樹脂造形槽の
下部に固定したベースプレートの上に成形して、１層目
の造形物層が固化したのち、その上に光硬化性樹脂を注
入して固化した層の上に新しい造形物層を積層していく
液面上昇法であるとか、あるいは前記の規制液面法等に
よる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。
由液面法のように、ベースプレート上に成形される造形
物を樹脂槽の中へ沈下させながら、既設積層造形物層の
上に順次新しい造形物層を積層させていくワーク沈下法
の外に、同じ自由液面法でも、造形物層を樹脂造形槽の
下部に固定したベースプレートの上に成形して、１層目
の造形物層が固化したのち、その上に光硬化性樹脂を注
入して固化した層の上に新しい造形物層を積層していく
液面上昇法であるとか、あるいは前記の規制液面法等に
よる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。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明では１分
子中に１個以上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は
（及び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含
有する光硬化性樹脂に、紫外波長を排除した波長４００
〜１５００ｎｍの出力波長を有する可視光光源より照射
される光を光学系により焦点調整および集束度調整し、
この光を制御装置によるパターン制御により目的とする
造形物層の画像が描写された液晶パネルに透過させるの
で、従来の光造形法において致命的欠陥とされていた紫
外線による液晶パネルの劣化を確実に防止でき、紫外線
を排除した安定性の高い可視光による光造形法を提供す
ることができる。
子中に１個以上の不飽和二重結合を有する化合物Ａ又は
（及び）エポキシ化合物Ｂとメタロセン化合物Ｃとを含
有する光硬化性樹脂に、紫外波長を排除した波長４００
〜１５００ｎｍの出力波長を有する可視光光源より照射
される光を光学系により焦点調整および集束度調整し、
この光を制御装置によるパターン制御により目的とする
造形物層の画像が描写された液晶パネルに透過させるの
で、従来の光造形法において致命的欠陥とされていた紫
外線による液晶パネルの劣化を確実に防止でき、紫外線
を排除した安定性の高い可視光による光造形法を提供す
ることができる。
【００３８】また、従来の液晶をホトマスクに用いる方
式では、紫外線により液晶パネルが劣化するという問題
から、現実的には光エネルギーの照射に際して、断面形
状の層数に応じた液晶によらない膨大な数のホトマスク
を事前に用意する必要があったが、本発明では光エネル
ギー中の紫外線を積極的に排除することにより液晶パネ
ルを的確に保護して、液晶によるホトマスクを実用化で
きるので、事前に煩わしいホトマスクを用意する必要が
なく物理的な手間を簡略化して、能率的な造形法を可能
とする。
式では、紫外線により液晶パネルが劣化するという問題
から、現実的には光エネルギーの照射に際して、断面形
状の層数に応じた液晶によらない膨大な数のホトマスク
を事前に用意する必要があったが、本発明では光エネル
ギー中の紫外線を積極的に排除することにより液晶パネ
ルを的確に保護して、液晶によるホトマスクを実用化で
きるので、事前に煩わしいホトマスクを用意する必要が
なく物理的な手間を簡略化して、能率的な造形法を可能
とする。
【００３９】更に、本発明では、液晶によるホトマスク
を実用化できるので、レーザースキャン方式に比較し
て、露光を効率的に行うことができ、造形時間の大幅な
短縮が図れるという利点を有する。
を実用化できるので、レーザースキャン方式に比較し
て、露光を効率的に行うことができ、造形時間の大幅な
短縮が図れるという利点を有する。
【図１】本発明の実施例による可視光光源、光硬化性樹
脂および液晶ホトマスクを用いた光造形装置の構成を示
す正面斜視図である。
脂および液晶ホトマスクを用いた光造形装置の構成を示
す正面斜視図である。
【図２】本発明の光造形法による積層立体モデルの概念
図であり、（ａ）は３次元積層造形物の形状、（ｂ）は
造形物の各層を形成する積層造形用のスライスデータを
示す。
図であり、（ａ）は３次元積層造形物の形状、（ｂ）は
造形物の各層を形成する積層造形用のスライスデータを
示す。
１ 光照射装置 ２ 紫外線カットフィルタ ３ シャッター ４ 光学レンズ群 ５ 液晶パネル ６ シャッターコントローラー ７ 液晶パネルコントローラー ８ コンピュータユニット ９ 造形エレベータ ９ａ ベースプレート １０ 樹脂供給装置 １１ 光硬化性樹脂 １２ 樹脂造形槽 １３ 第１層目造形物層積層 １４ ３次元積層造形物 １５ ３次元積層造形物のスライスデータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:24 (72)発明者 磯部 孝治 埼玉県和光市新倉１丁目20番10号 (72)発明者 笹原 数則 山口県下関市長府印内町11−15−401
Claims (5)
- 【請求項１】 １分子中に１個以上の不飽和二重結合を
有する化合物Ａ又は（及び）エポキシ化合物Ｂとメタロ
セン化合物Ｃとを含有する光硬化性樹脂に、紫外波長を
排除した波長４００〜１５００ｎｍの出力波長を有する
可視光光源より照射される光を光学系により焦点調整お
よび集束度調整し、制御装置によりパターン制御される
液晶パネルを透過することにより、所望の平面光像を樹
脂界面にマスク投影して１層目の平面硬化物を得、２層
目以降は順次硬化物作成後の層に薄く層状に樹脂を充填
し、この操作を繰り返し積層して３次元造形物を形成す
ることを特徴とする光造形法。 - 【請求項２】 １分子中に１個以上の不飽和二重結合を
有する化合物Ａとして、１分子中に１個以上のアクリロ
イル基およびメタクリロイル基，ビニル基，アリル基お
よびビニレン基を有する化合物、不飽和ポリエステル化
合物を使用する請求項１の光造形法。 - 【請求項３】 エポキシ化合物Ｂとして、脂環式エポキ
シ化合物を使用する請求項１の光造形法。 - 【請求項４】 不飽和ポリエステル化合物として、エチ
レングリコール，ジエチレングリコール，ビスフェノー
ルＡのエチレンオキサイドまたは、プロピレンオキサイ
ド付加物等のジオールと無水マレイン酸等の不飽和酸を
含む２塩基酸との反応によって得られる化合物を使用す
る請求項２の光造形法。 - 【請求項５】 １分子中に１個以上のエチレン性不飽和
二重結合を有する化合物Ａ又はエポキシ化合物Ｂの使用
量あるいは前記化合物Ａと化合物Ｂを併用した使用量が
樹脂組成物の総量の５．０〜９９．９重量％であり、メ
タロセン化合物Ｃの使用量が０．１〜１０．０重量％で
ある請求項１の光造形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150576A JPH07329191A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 光造形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150576A JPH07329191A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 光造形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07329191A true JPH07329191A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15499910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6150576A Pending JPH07329191A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | 光造形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07329191A (ja) |
Cited By (13)
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-
1994
- 1994-06-09 JP JP6150576A patent/JPH07329191A/ja active Pending
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