JP2001047521A

JP2001047521A - 光学的立体造形方法および装置

Info

Publication number: JP2001047521A
Application number: JP11228570A
Authority: JP
Inventors: Takakuni Ueno; 高邦上野
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】平坦な表面を有し、寸法精度、力学的特性等
に優れる立体造形物を光硬化性樹脂液の少ない使用量で
且つ良好なエネルギー効率及び高い光造形速度で製造す
る光学的立体造形方法及び装置の提供。【解決手段】（ｉ）気体雰囲気中に配置したテーブル
面に光硬化性樹脂液を層状に塗布し、該光硬化性樹脂液
層表面に光透過性平坦化部材を接触配置して光硬化性樹
脂液層表面を平坦化した状態で光照射して所定のパター
ンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した後、光透過性
平坦化部材を光硬化樹脂層から剥離する工程；並びに
（ii）工程（ｉ）で形成した光硬化樹脂層の上に光硬化
性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層を形成し、該光硬
化性樹脂液層表面に光透過性平坦化部材を接触配置して
光硬化性樹脂液層表面を平坦化した状態で光を照射して
所定のパターンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した
後、光透過性平坦化部材を光硬化樹脂層から剥離する工
程を有し、所定の形状及び寸法の立体造形物が形成され
るまで前記の工程（ii）を繰り返し行う光学的立体造形
方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光硬化性樹脂を用い
る光学的立体造形方法および光学的立体造形装置に関す
る。より詳細には、本発明は光硬化性樹脂液を用いて、
平坦な表面を有し、寸法精度に優れ、しかも立体造形物
全体にわたって均一な組成を有するか又は所望の組成を
有する商品価値の高い立体造形物を、光硬化性樹脂液の
極めて少ない使用量で、光硬化性樹脂液の劣化を防止し
ながら、良好なエネルギー効率および高い光造形速度で
製造するための光学的立体造形方法および光学的立体造
形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、三次元ＣＡＤに入力されたデータ
に基づいて光硬化性樹脂を硬化させて立体造形物を製造
する光学造形方法および装置が実用化されている。この
光造形技術は、設計の途中で外観デザインを検証するた
めのモデル、部品の機能性をチェックするためのモデ
ル、鋳型を製作するための樹脂型、金型を製作するため
のベースモデルなどのような複雑な三次元物体を容易に
造形できることから注目を集めている。

【０００３】光学造形方法によって造形物を製造するに
当たっては、従来、造形浴を用いる方法が汎用されてお
り、その手順としては、造形浴に液状の光硬化性樹脂を
入れ、液面に所望のパターンが得られるようにコンピュ
ーターで制御された紫外線レーザーなどの光を選択的に
照射して所定の厚みに光硬化させて硬化樹脂層を形成
し、その硬化樹脂層を造形浴内で下方に移動させて造形
浴内の光硬化性樹脂液を該硬化樹脂層上に流動させて光
硬化性樹脂液の層を形成させ、その光硬化性樹脂液層に
光を照射して硬化樹脂層を形成し、前記の工程を所定の
形状および寸法の立体造形物が得られるまで繰り返して
行う方法が広く採用されている。

【０００４】しかしながら、造形浴を用いる上記した従
来法による場合は、造形物の形成に直接関与する光硬化
性樹脂に比べて多量の光硬化性樹脂を造形浴中に満たし
状態で上記した一連の工程によって光造形操作を行うた
め、高価な光硬化性樹脂を多量に用いる必要があり、コ
ストの上昇を招いている。しかも、造形浴に貯留してあ
る光硬化性樹脂が大気中の湿分や酸素、光造形操作の間
の熱などによって劣化して、光硬化性能の低下や得られ
る造形物の物性の低下などが生じ易い。

【０００５】さらに、造形浴を用いる上記した従来法に
よる場合は、光硬化性樹脂液の表面張力によって、造形
浴内に貯溜された光硬化性樹脂液の液面が盛り上がった
り、また前段階で形成された硬化樹脂層上に流動させて
積層した光硬化性樹脂液の層の表面が盛り上がって、光
硬化させる光硬化性樹脂液の液面が平坦になっていない
ことが多い。その結果、得られる立体造形物の上部が、
例えば、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように丸くな
っていて、平坦状になっておらず、寸法精度に劣ったも
のになり易い。この表面張力による寸法精度の低下の問
題を回避するためには、表面張力の低い光硬化性樹脂を
選択することも考えられるが、使用する光硬化性樹脂の
種類が限られることになり、各々の用途や使用目的に合
致した特性（力学的特性、物理的特性、化学的特性な
ど）を有する光学的立体造形物が得られないという欠点
がある。

【０００６】しかも、造形浴内の光硬化性樹脂液の液面
位は樹脂温度によって変化するため、液面位を一定に保
ちにくく、液面位の変化は得られる立体造形物の寸法精
度の低下をもたらす。造形浴内の光硬化性樹脂液の液面
位を一定に保つ方法としては、センサーによって液面を
常に検知し、その検知結果に応じて、造形浴内に配置し
たカウンターボリュームを上下させる方法などが知られ
ているが、装置的に高価であり、コスト面で不利であ
る。

【０００７】また、固体微粒子やウィスカーなどの充填
材を含有する液状の光硬化性樹脂組成物を用いて光学的
立体造形を製造すると、耐熱性、寸法安定性、力学的特
性などに一層優れる光学的立体造形物が得られることが
知られている。しかしながら、造形浴を用いる従来法で
は、光硬化性樹脂組成物に添加した充填材は、光硬化性
樹脂液よりも一般に比重が高いために沈降し易い。その
結果、造形浴内の光硬化性樹脂液中に充填材が均一に分
散しておらず、造形浴の液面およびその近傍と下方とで
は光硬化性樹脂液中に存在する充填材量が異なったもの
となり易く、造形浴中の光硬化性樹脂液を光硬化樹脂層
の上に順次流動させながら造形を行って得られる立体造
形物では、充填材が均一に分散しておらず、斑や分布が
生じ易く、物性の低下の原因となる。

【０００８】さらに、光学的立体造形では、光硬化性樹
脂としてアクリレート系光硬化性樹脂が多く用いられて
いるが、アクリレート系光硬化性樹脂は、大気中の酸素
により硬化阻害を起こすことがあり、アクリレート系光
硬化性樹脂を十分に硬化させるためには照射エネルギー
を多くする必要があり、エネルギー効率の低下を招き易
く、かかる硬化阻害の問題は、造形浴中に貯留した光硬
化性樹脂液の表面を大気中に露出させた状態で光照射を
行う上記した従来の造形浴法で生じ易い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、造形
浴を用いる従来汎用の光学的立体造形技術における上記
したような欠点のない光学的立体造形方法および光学的
立体造形装置を提供することである。具体的には、本発
明の目的は、造形浴を用いる従来法に比べて大幅に低減
された光硬化性樹脂の使用量で、樹脂の劣化を防止しな
がら、所定の形状および寸法を有する立体造形物を、高
い寸法精度で、且つ速い造形速度および良好なエネルギ
ー効率で製造することのできる光学的立体造形方法およ
び装置を提供することである。そして、本発明の目的
は、造形浴を用いる従来法におけるような光硬化性樹脂
液の表面張力に伴う光学的立体造形物表面での寸法精度
の低下（非平坦状態）の問題がなく、さらに高価なカウ
ンターボリュームを使用しての液面位の一定化の必要が
なく、しかも表面張力の低い光硬化性樹脂を特に選択し
て使用する必要がなく、それぞれの用途や目的に合致し
た光硬化性樹脂を自由に選択して使用しながら、表面が
平坦で、寸法精度に優れる立体造形物を製造することの
できる光学的立体造形方法および装置を提供することで
ある。

【００１０】さらに、本発明の目的は、固体微粒子やウ
ィスカーなどの充填材を含有する光硬化性樹脂組成物を
用いた場合にも、充填材が均一に分散した立体造形物ま
たは立体造形物の所望の箇所のみに充填材を選択的に分
散含有させた立体造形物を、簡単に且つ円滑に製造する
ことのできる光学的立体造形方法および装置を提供する
ことである。更に、本発明の目的は、大気中の酸素によ
るアクリレート系光硬化性樹脂の硬化阻害の問題を生ず
ることなく、所定の形状および寸法を有する立体造形物
を、高い寸法精度で、且つ速い光造形速度および良好な
エネルギー効率で製造することのできる光学的立体造形
方法および光学的立体造形装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明者は鋭意検討を重ねてきた。その結果、造形浴を
用いる上記した従来の光学的立体造形法に代えて、気体
雰囲気中にテーブルを配置し、そのテーブル面に塗布し
た光硬化性樹脂液表面を光透過性の平坦化部材で平坦化
しながら光造形を行うと、より具体的には、造形テーブ
ルを気体雰囲気中に配置し、そのテーブル面に光硬化性
樹脂液を塗布した後、その光硬化性樹脂液層に光透過性
平坦材料を接触配置して平坦化した状態で光照射して光
硬化樹脂層を形成し、光透過性平坦材料を剥離した後に
該光硬化樹脂層に重ねて光硬化性樹脂液を塗布して光照
射して硬化させるという工程を繰り返えして光造形を行
うと、造形浴を用いる従来法に比べて光硬化性樹脂液の
使用量が極めて少量で済み、新鮮な光硬化性樹脂液を常
に用いながら樹脂の劣化を生ずることなく、平坦な表面
を有していて寸法精度に優れ、しかもその他の物性にも
優れる立体造形物を、速い造形速度および良好なエネル
ギー効率で製造できることを見出した。

【００１２】さらに、本発明者は、気体雰囲気中での上
記した光学的立体造形による場合は、固体微粒子やウィ
スカーなどの充填材を含有する光硬化性樹脂を撹拌状態
に保って充填材の沈降や不均一分散を防止しながら、充
填材を含有する光硬化性樹脂液を造形テーブル面や既に
形成されている光硬化樹脂層に重ねて塗布することがで
きるために、充填材が立体造形物全体に均一に分散され
ていて、寸法精度がより高く且つ耐熱性や力学的特性、
その他の物性においても一層優れる立体造形物が得られ
ることを見出した。さらに、本発明者は、この方法によ
る場合に、立体造形物の特定箇所（例えば特に補強を要
する箇所）の造形に用いる光硬化性樹脂液のみに充填材
を含有させておくと、立体造形物の該特定箇所のみに充
填材を含有配置した立体造形物を簡単に製造できること
を見出した。

【００１３】また、本発明者は、気体雰囲気中で行う上
記した光学的立体造形による場合は、光硬化性樹脂液層
を光透過性平坦化部材で覆った状態で光硬化を行うため
に、大気中の湿分や酸素との接触が断たれて、光硬化性
樹脂液が酸化され易いアクリレート系光硬化性樹脂であ
っても酸素による硬化阻害の問題を生ずることなく、ま
た大気中の湿分による光硬化性樹脂の劣化を生ずること
なく、所定の形状および寸法を有する立体造形物を、高
い寸法精度で製造できることを見出した。

【００１４】そして、本発明者は、気体雰囲気で行う上
記した光学的立体造形では、気体雰囲気として大気また
は不活性ガス雰囲気を採用するのが好ましいこと、また
テーブル面への光硬化性樹脂液の塗布および既に硬化し
た光硬化樹脂層に重ねての光硬化性樹脂液の塗布はブレ
ード塗装、流延塗装、ローラー塗装、転写塗装、ハケ塗
りなどのいずれの塗装方式で行ってもよいこと、光透過
性平坦化部材としては光透過性のフィルム、シートまた
はプレート、または光透過性のフィルムまたはシートと
光透過性のプレートとの併用が好ましいことを見出し
た。さらに、本発明者は、光硬化性樹脂液層の平坦化
は、光透過性平坦化部材の背面側から押圧力をかける
か、および／または光透過性平坦化部材を緊張した状態
で展張することにより行うのが好ましいこと、また光透
過性平坦化部材の剥離は該平坦化部材を光硬化樹脂層の
一端または両端から徐々に行うのがよいことを見出し
た。

【００１５】また、本発明者は、上記した光学的立体造
形方法の実施に当たって、光硬化性樹脂液層の形成をテ
ーブルの一方の端部側からそれと対向するもう一方の端
部側へと移動する光硬化性樹脂液の塗布手段によって行
い、光透過性平坦化部材として長尺の光透過性フィルム
または光透過性シートを使用する特定の方法およびその
ための装置、或いは光透過性平坦化部材として短尺の光
透過性プレートを使用するかまたは短尺の光透過性フィ
ルムとその背面側に配置した光透過性プレートを併用す
る方法およびそのための装置が好ましく採用されること
を見出し、それらの種々の知見に基づいて本発明を完成
した。

【００１６】したがって、本発明は、（１）（ｉ）
（ａ）気体雰囲気中に配置したテーブル面に光硬化性樹
脂液を塗布して光硬化性樹脂液層を形成し、（ｂ）該光
硬化性樹脂液層の表面に光透過性平坦化部材を接触配置
して光硬化性樹脂液層の表面を平坦化し、（ｃ）平坦化
状態で光透過性平坦化部材を透して光を照射して光硬化
性樹脂液層を予め設計された所定のパターンで光硬化さ
せて光硬化樹脂層を形成した後、（ｄ）光透過性平坦化
部材を光硬化樹脂層から剥離する工程；並びに、（ii）
（ａ）前記工程（ｉ）で形成した光硬化樹脂層に重ねて
光硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層を形成し、
（ｂ）該光硬化性樹脂液層の表面に光透過性平坦化部材
を接触配置して光硬化性樹脂液層の表面を平坦化し、
（ｃ）平坦化状態で光透過性平坦化部材の上方から光を
照射して光硬化性樹脂液層を予め設計された所定のパタ
ーンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した後、（ｄ）
光透過性平坦化部材を光硬化樹脂層から剥離する工程；
を有し、以後、所定の形状および寸法を有する立体造形
物が形成されるまで前記の工程（ii）を繰り返し行って
立体造形物を製造することを特徴とする光学的立体造形
方法である。

【００１７】そして、本発明は、（２）テーブルを大
気中または不活性ガス雰囲気中に配置し、工程（ｉ）の
（ａ）におけるテーブル面への光硬化性樹脂液の塗布お
よび工程（ii）の（ａ）における光硬化樹脂層に重ねて
の光硬化性樹脂液の塗布を、ブレード塗装、流延塗装、
ローラー塗装、転写塗装またはハケ塗りにより行う前記
（１）の光学的立体造形方法；（３）光透過性平坦化
部材が、光透過性のフィルム、シートまたはプレートで
あるか或いは光透過性のフィルムまたはシートと光透過
性押圧板との併用である前記（１）または（２）の光学
的立体造形方法；（４）光硬化性樹脂液層の平坦化
を、光透過性平坦化部材の背面側から押圧力をかける
か、光透過性平坦化部材の自重により行うか、光透過性
平坦化部材を緊張した状態で展張することにより行う
か、または光透過性平坦化部材の背面側からの押圧と光
透過性平坦化部材の緊張した状態での展張の併用により
行う前記（１）〜（３）のいずれかの光学的立体造形方
法；並びに、（５）工程（ｉ）の（ｄ）および工程
（ii）の（ｄ）における光硬化樹脂層からの光透過性平
坦化部材の剥離を、光硬化樹脂層の一端または両端から
光透過性平坦化部材を徐々に剥離することにより行う前
記（１）〜（４）のいずれかの光学的立体造形方法；を
好ましい態様として包含する。

【００１８】さらに、本発明は、（６）工程（ｉ）お
よび工程（ii）において、光硬化性樹脂液層の形成をテ
ーブルの一方の端部側（Ｓ1）からそれと対向するもう
一方の端部側（Ｓ2）へと移動する光硬化性樹脂液の塗
布手段によって行い、光透過性平坦化部材として長尺の
光透過性フィルムまたは光透過性シートを使用して、光
硬化性樹脂液層の形成と同時にまたは光硬化性樹脂液層
の形成に追随させて該光透過性フィルムまたは光透過性
シートを光硬化性樹脂液層の表面に該一方の端部側（Ｓ
1）から該もう一方の端部側（Ｓ2）へと接触させながら
配置して光硬化性樹脂液層の表面を平坦化し、平坦化状
態で光透過性フィルムまたは光透過性シートを透して光
を照射して光硬化性樹脂液層を予め設計された所定のパ
ターンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した後、光硬
化性樹脂液の塗布手段を該もう一方の端部側（Ｓ2）か
ら該一方の端部側（Ｓ1）へと光硬化性樹脂液の非塗布
状態で移動させると共に光硬化樹脂層上に接触配置して
なる光透過性フィルムまたは光透過性シートを該もう一
方の端部側（Ｓ2）から一方の端部側（Ｓ1）へと剥離す
ることからなる前記（１）〜（５）のいずれかの光学的
立体造形方法；並びに、（７）光透過性平坦化部材と
して、短尺の光透過性プレートを使用するか、または短
尺の光透過性フィルムとその背面側に配置した光透過性
押圧板を使用する前記（１）〜（５）のいずれかの光学
的立体造形方法；を包含する。

【００１９】また、本発明は、（８）光硬化性樹脂液
が充填材を含有する液状の光硬化性樹脂組成物である前
記（１）〜（７）のいずれかの光学的立体造形方法；（９）充填材が固体微粒子および／またはウィスカー
である前記（８）に記載の光学的立体造形方法；およ
び、（１０）光硬化性樹脂液層の形成に用いる光硬化
性樹脂液を貯留容器内で撹拌する前記（１）〜（９）の
いずれかの光学的立体造形方法；を包含する。

【００２０】さらに、本発明は、（１１）気体雰囲気
中に配置したテーブル（Ａ）；前記テーブル（Ａ）およ
び該テーブル（Ａ）面に形成された光硬化樹脂層上に光
硬化性樹脂液層を形成するための光硬化性樹脂液の塗布
手段（Ｂ）；光硬化性樹脂液層の表面を平坦化するため
の光透過性平坦化部材（Ｃ）；光透過性平坦化部材の外
方に配置した光照射手段（Ｄ）；光硬化樹脂層からの光
透過性平坦化部材の剥離手段（Ｅ）；並びに、所定の形
状および寸法を有する立体造形物が形成されるまで前記
（Ａ）〜（Ｅ）を順次作動させるための制御装置
（Ｆ）；を有することを特徴とする光学的立体造形装
置；である。

【００２１】そして、本発明は、（１２）光透過性平
坦化部材（Ｃ）が、光透過性のフィルム、シートまたは
プレートであるか或いは光透過性のフィルムまたはシー
トと光透過性押圧板との併用である前記（１１）の光学
的立体造形装置；（１３）光硬化性樹脂液の塗布手段
（Ｂ）が、ブレード塗装装置、流延塗装装置、ローラー
塗装装置、転写塗装装置またはハケ塗り装置である前記
（１１）または（１２）の光学的立体造形装置；（１
４）光硬化性樹脂液の塗布手段（Ｂ）がテーブルの一
方の端部側（Ｓ1）からそれと対向するもう一方の端部
側（Ｓ2）へと移動し得る塗布手段であり、光透過性平
坦化部材（Ｃ）が長尺の光透過性フィルムまたは光透過
性シートであるか或いは前記光透過性フィルムまたは光
透過性シートとその背面側に配置した光透過性押圧板の
組み合わせである前記した（１１）〜（１５）のいずれ
かの光学的立体造形装置；（１５）光透過性平坦化部
材（Ｃ）が、短尺の光透過性プレート、或いは短尺の光
透過性フィルムまたは光透過性シートとその背面側に配
置した光透過性押圧板の組み合わせである前記（１１）
〜（１３）のいずれかの光学的立体造形装置；並びに、
（１６）撹拌手段を有する光硬化性樹脂液の貯留容器
を備えている前記（１１）〜（１５）のいずれかの光学
的立体造形装置；を包含する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。上記したように、本発明では、まず、（ａ）気体
雰囲気中に配置したテーブル面に光硬化性樹脂液を塗布
して光硬化性樹脂液層を形成し、（ｂ）該光硬化性樹脂
液層の表面に光透過性平坦化部材を接触配置して光硬化
性樹脂液層の表面を平坦化し、（ｃ）平坦化状態で光透
過性平坦化部材の上方から光を照射して光硬化性樹脂液
層を予め設計された所定のパターンで光硬化させて光硬
化樹脂層を形成した後、（ｄ）光透過性平坦化部材を光
硬化樹脂層から剥離する［工程（ｉ）］。次いで、
（ａ）前記の工程（ｉ）で形成した光硬化樹脂層に重ね
て光硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層を形成
し、（ｂ）該光硬化性樹脂液層の表面に光透過性平坦化
部材を接触配置して光硬化性樹脂液層の表面を平坦化
し、（ｃ）平坦化状態で光透過性平坦化部材を透して光
を照射して光硬化性樹脂液層を予め設計された所定のパ
ターンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した後、
（ｄ）光透過性平坦化部材を光硬化樹脂層から剥離する
［工程（ii）］。そして、所定の形状および寸法を有す
る立体造形物が形成されるまで工程（ii）を繰り返し行
って立体造形物を製造する。

【００２３】何ら限定されるものではないが、本発明の
光学的立体造形方法の代表例の概略は図２よび図３に示
すとおりである。図２はテーブルを水平に配置した場合
の代表例であり、図３はテーブルを垂直に配置した場合
の代表例である。図２および図４において、１は光硬化
性樹脂液の貯留容器、２は光硬化性樹脂液、２ａは光硬
化性樹脂液層、３はテーブル、４は光透過性平坦化部
材、５は光源、Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃は光硬化樹脂層を示す。

【００２４】図２および図３に示すように、本発明で
は、気体雰囲気中に配置したテーブル（基板）３の上に
光硬化性樹脂液２を塗布して光硬化性樹脂液層２ａを形
成し、光硬化性樹脂液層２ａの表面に光透過性平坦化部
材４を接触配置したその表面を平坦化した状態で該光硬
化性樹脂液層２ａを光源５からの光照射によって光硬化
させて光硬化樹脂層Ｌ₁を形成した後［図２の（ａ）、
図３の（ａ）］、光透過性平坦化部材４を剥離し、前記
で形成された光硬化樹脂層Ｌ₁の上に更に光硬化性樹脂
液２を施して光硬化性樹脂液層２ｂを形成させ、該光硬
化性樹脂液層２ｂを光硬化させて光硬化樹脂層Ｌ₂を形
成し［図２の（ｂ）、図３の（ｂ）］、該光硬化樹脂層
Ｌ₂の表面から光透過性平坦化部材４を剥離し、この工
程を繰り返えして、順次光硬化樹脂層Ｌ₂，Ｌ₃，・・・
を形成して［図２の（ｃ）、図３の（ｃ）］、光学的立
体造形を製造するものであり、かかる点で、造形浴を使
用する従来汎用の光学的立体造形技術と大きく相違する
（以下「光学的立体造形」を単に「光造形」ということ
がある）。

【００２５】一般に光学的立体造形に用いる光硬化性樹
脂液は高粘度のものが多いことから、光硬化性樹脂液層
の表面への光透過性平坦化部材の接触配置の速さなどを
調節することによって、テーブルを垂直に配置して造形
を行う図３に示す光学的立体造形方法も十分に実施可能
である。テーブルを垂直に配置する図３の光学的立体造
形方式は、装置設備面積を小さくできることから、特に
大型の立体造形物の製造に適している。また、図２で
は、テーブルの上面に光硬化性樹脂液を塗布して、光硬
化樹脂層を順次積層して立体造形物を製造する場合を示
しているが、これに限定されず、使用する光硬化性樹脂
液の粘度や、光硬化性樹脂液層の表面への光透過性平坦
化部材の接触配置の速さなどを調節することによって、
テーブルの下面に光硬化性樹脂液を塗布して、光硬化樹
脂層を順次積層して立体造形物を製造するようにしても
よい。さらに、図示はしていないが、場合によっては、
テーブルを水平または垂直に配置せずに、斜めに配置し
て同様にして光学的立体造形を行ってもよい。

【００２６】ここで、本発明における前記「気体雰囲気
中」とは、空気中（大気中）または不活性ガス中を意味
し、したがって本発明ではテーブルを空気中（大気中）
または不活性ガス中に配置して光造形を行う。使用する
光硬化性樹脂液の種類、酸素などとの反応性などに応じ
て、光造形を空気中または不活性ガス中のいずれかで行
うようにするのがよい。気体雰囲気は、常圧、減圧また
は加圧状態のいずれであってもよい。

【００２７】気体雰囲気中に配置するテーブルは、上下
動（テーブルを水平に配置した場合）または前進後退
（テーブルを垂直または斜めに配置した場合）が可能で
あっても可能でなくてもよく、テーブルが上下動または
前進後退が可能な場合は光硬化性樹脂液の塗布手段の位
置を一定にしておくことができ、またテーブルが上下動
または前進後退が可能でない場合は光硬化性樹脂液の塗
布手段を上下動または前進後退が可能であるようにして
おくのがよい。一般的には、テーブルを上下動または前
進後退が可能にし、光硬化性樹脂液の塗布手段の高さ位
置または横方向位置を一定にしておいて、テーブル面に
光硬化樹脂層を順次積層形成するにしたがって、テーブ
ルを下降または後退させながら光造形を行うのが、光造
形操作および光造形装置を簡略化できるので好ましい。

【００２８】本発明の光造形方法および装置は、造形浴
を用いないことから、図２および図３に例示するよう
に、光硬化性樹脂液の貯留容器１をテーブルを配置した
気体雰囲気内または気体雰囲気外に設ける。本発明によ
る場合は、造形浴を用いないため、光硬化性樹脂液の貯
留容器を小容積とし、その小容積の貯留容器に、１個ま
たは目的個数の立体造形物に相当する少量の光硬化性樹
脂液を貯留して光学的立体造形を行うことができ、使用
する光硬化性樹脂液量の低減と共に装置の小型化を図る
ことができる。また、造形浴を用いる従来技術とは異な
り、貯留容器は光造形部とは別体であるため、貯留容器
内の光硬化性樹脂液を撹拌しても光造形に直接影響を及
ぼすことがないので、貯留容器内に撹拌手段を設けて光
硬化性樹脂液を撹拌して光硬化性樹脂液の均質化を図る
ことができる。特に、後述のように、光硬化性樹脂液が
充填材などを含有する場合は、貯留容器内の光硬化性樹
脂液を撹拌して光硬化性樹脂液組成を均質化し、その均
質化した光硬化性樹脂液を用いて光硬化性樹脂液層をテ
ーブル面への塗布や既に形成されている光硬化樹脂層に
重ねての塗布を行うことができる。

【００２９】本発明で用いる光硬化性樹脂液の種類は特
に制限されず、光造形に用い得る液状の光硬化性樹脂や
光硬化性樹脂組成物のいずれもが使用でき、したがって
本発明でいう「光硬化性樹脂液」とは液状の光硬化性樹
脂および液状の光硬化性樹脂組成物の総称である。本発
明では、光硬化性樹脂液として、光造形において従来か
ら用いられている、例えば、ウレタンアクリレートオリ
ゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、エステルア
クリレートオリゴマー、多官能エポキシ樹脂などの各種
オリゴマー；イソボルニルアクリレート、イソボルニル
メタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジ
シクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニロ
キシエチルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチ
ルメタクリレート、ジシクロペタニルアクリレート、ジ
シクロペタニルメタクリレート、ボルニルアクリレー
ト、ボルニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルア
クリレート、シクロヘキシルアクリレート、２−ヒドロ
キシプロピルアクリレート、フェノキシエチルアクリレ
ート、モルホリンアクリルアミド、モルホリンメタクリ
ルアミド、アクリルアミドなどのアクリル系化合物やＮ
−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、酢酸
ビニル、スチレンなどの各種の単官能性ビニル化合物；
トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオ
キサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレ
ングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール
ジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、ジシクロペンタニル
ジアクリレート、ポリエステルジアクリレート、エチレ
ンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリ
トールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性
トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピレン
オキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、トリ
ス（アクリロキシエチル）イソシアヌレートなど多官能
性ビニル化合物；水素添加ビスフェノールＡジグリシジ
ルエーテル、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、２
−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ
−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサ
ン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）ア
ジペートなどの各種エポキシ系化合物などの１種または
２種以上と、光重合開始剤および必要に応じて増感剤な
どを含有する液状の光硬化性樹脂組成物を用いることが
できる。また、本発明で用いる光硬化性樹脂液は、上記
した成分以外にも、必要に応じて、レベリング剤、リン
酸エステル塩系界面活性剤以外の界面活性剤、有機高分
子改質剤、有機可塑剤などを含有していてもよい。

【００３０】本発明において、光硬化性樹脂液として、
固体微粒子やウィスカーなどの充填材を含有する液状の
光硬化性樹脂組成物を用いる場合は、硬化時の体積収縮
が小さくて寸法精度に優れ、機械的物性が良好であり、
しかも熱変形温度が高くて耐熱性にも優れる光学的立体
造形物を得ることができる。充填材が造形物全体に均一
に分散した立体造形物を得たい場合は、充填材を含有す
る液状の光硬化性樹脂組成物を貯留した貯留容器内で常
に撹拌して光硬化性樹脂組成物の均質化を図り、それを
塗布手段に供給して光造形を行うようにするとよい。

【００３１】充填材として用いる固体微粒子としては、
例えば、ガラスビーズ、シリカ微粒子、タルク微粒子、
酸化ケイ素微粒子、酸化アルミニウム微粒子、水酸化ア
ルミニウム微粒子、酸化マグネシウム微粒子、酸化カル
シウム微粒子、窒化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウ
ム微粒子、カーボンブラック微粒子などの無機微粒子、
ポリスチレン微粒子、ポリエチレン微粒子、ポリプロピ
レン微粒子、アクリル樹脂微粒子、合成ゴム微粒子など
の有機重合体微粒子などを挙げることができ、これらの
１種または２種以上を用いることができる。それらのう
ちでも、ガラスビーズ、酸化ケイ素微粒子、酸化アルミ
ニウム微粒子、シリカ微粒子が好ましく用いられる。固
体微粒子の粒径は特に制限されないが、一般的には平均
粒径が２００μｍ以下、特に１００μｍ以下のものが好
ましく用いられる。

【００３２】また、ウィスカーとしては、径が０．３〜
１μｍ、特に０．３〜０．７μｍ、長さが１０〜７０μ
ｍ、特に２０〜５０μｍおよびアスペクト比が１０〜１
００、特に２０〜７０μｍのものが好ましく用いられ
る。なお、ここで言うウイスカーの寸法およびアスペク
ト比は、レーザー回析／散乱式粒度分布測定装置を用い
て測定した寸法およびアスペクト比である。ウイスカー
の種類は特に制限されず、例えば、ホウ酸アルミニウム
系ウイスカー、酸化アルミニウム系ウイスカー、窒化ア
ルミニウム系ウイスカー水、酸化硫酸マグネシウム系ウ
イスカー、酸化チタン系ウイスカーなどを挙げることが
でき、前記したウイスカーの１種または２種以上を用い
ることができる。

【００３３】固体微粒子および／またはウィスカーを含
有する光硬化性樹脂組成物を用いる場合は、固体微粒子
を光硬化性樹脂組成物の全容量に基づいて５〜７０容量
％の割合で含有することが好ましく、またウィスカーの
含有量を５〜３０容量％とすることが好ましい。固体微
粒子とウィスカーの両方を含有する場合は、両者の合計
含有量が光硬化樹脂層の全容量に基づいて１０〜７５容
量％であることが好ましい。

【００３４】固体微粒子および／またはウィスカーは、
シランカップリング剤で表面処理されていても表面処理
されていなくてもよいが、表面処理されていることが好
ましい。固体微粒子および／またはウイスカーがシラン
カップリング剤で表面処理されている場合には、熱変形
温度、曲げ弾性率、機械的強度の一層高い光硬化物を得
ることができる。その場合のシランカップリング剤とし
ては、充填剤の表面処理などに従来から用いられている
シランカップリング剤のいずれもが使用でき、好ましい
シランカップリング剤としては、アミノシラン、エポキ
シシラン、ビニルシランおよび（メタ）アクリルシラン
を挙げることができる。

【００３５】工程（ｉ）の上記（ａ）および工程（ii）
の上記（ａ）における光硬化性樹脂液の塗布に当たって
は、テーブル面および既に形成された光硬化樹脂層への
光硬化性樹脂液を塗布するための塗布方法および塗布手
段は特に制限されず、１層分の光硬化性樹脂液を均一に
且つ円滑に塗布し得る方法および手段であればいずれで
もよく、例えば、ブレード塗装装置、流延塗装装置、ロ
ーラー塗装装置、転写塗装装置、ハケ塗り装置などによ
り塗布することができる。

【００３６】本発明において、光硬化性樹脂液として固
体微粒子やウィスカーなどの充填材を含有する光硬化性
樹脂組成物を用いる場合は、光硬化性樹脂液の貯留容器
を上述のように撹拌下に保って充填材の沈降を防止しな
がら光硬化性樹脂組成物を前記した塗装装置によって工
程（ｉ）および工程（ii）において順次塗布することが
でき、そのためテーブル面に塗布される光硬化性樹脂液
層および既に硬化した光硬化樹脂層に重ねて塗布される
光硬化性樹脂液層のいずれの層においても充填材が均一
に混合分散され、その結果、最終的に得られる立体造形
物全体に充填材が均一に分散し、上記した寸法安定性、
力学的特性、熱安定性などに一層優れた立体造形物が得
られる。また、本発明において、目的とする光学的立体
造形における一部の箇所を形成するのに用いる光硬化性
樹脂液として充填材を含有する光硬化性樹脂組成物を用
い、その他の箇所を形成する光硬化性樹脂液は充填材を
含有しないものを用いて、積層・光硬化を繰り返して光
造形を行うと、該一部の箇所のみに充填材を含有する立
体造形物を得ることができる。この方法は、例えば、特
に補強を要する箇所のみに充填材を含有する立体造形物
などを製造するのに有効である。

【００３７】工程（ｉ）の上記（ｂ）および工程（ii）
の上記（ｂ）における光硬化性樹脂液の表面の平坦化に
当たっては、光硬化性樹脂液層の表面に接触配置する光
透過性平坦化部材の種類は特に制限されず、光透過性で
且つ光硬化性樹脂液層との接触面が平坦である部材であ
ればいずれも使用可能であり、一般には光透過性のフィ
ルム、シートまたはプレートを使用するか、或いは光透
過性のフィルムまたはシートと光透過性のプレートを併
用するのが好ましい。

【００３８】光透過性のフィルム、シートおよびプレー
トの材質は特に制限されず、光透過性で光造形時に破損
しないものであればいずれでもよく、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、トリアセテート、アクリル樹脂、ポリアセタア
ール、セルロイドなどのプラスチック、ガラスなどを挙
げることができ、光透過性のプラスチックであることが
好ましい。光透過性平坦化部材が光透過性のフィルムま
たはシートである場合は、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエス
テルなどのフィルムやシート形成性に優れるプラスチッ
クからなることが好ましく、また光透過性平坦化部材が
光透過性のプレートである場合は、撓み性に優れる光透
過性プレートを用いると、光硬化した光硬化樹脂層から
の剥離が容易に行われるので好ましく、かかる点から光
透過性のプレートは、特にアクリル樹脂、ポリカーボネ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリスチレン、
ポリプロピレン、ポリアセタール、セルロイドなどから
なることが好ましい。

【００３９】光硬化性樹脂液層に接触配置する光透過性
平坦化部材の長さは特に制限されず、光造形時の操作に
応じて、連続した長尺体または所定の長さに裁断したも
のとすることができる。また、光透過性平坦化部材の幅
も、製造する立体造形物の平面寸法などに応じて決める
ことができ特に制限されない。但し、光造形により形成
される硬化樹脂層の全体を平面的に覆うことのできる長
さおよび幅を有することが必要である。また、光透過性
平坦化部材の厚さは特に制限されず、光造形時や硬化樹
脂層からの剥離時に破損しない強度を有するものであれ
ばよい。

【００４０】光硬化性樹脂液層に光透過性平坦化部材を
接触配置して平坦化する方法は特に制限されず、光透過
性平坦化部材によって光硬化性樹脂液層を平坦化し得る
方法であればいずれでもよく、一般的には、光透過性平
坦化部材を光硬化性樹脂液層の表面に接触配置した状態
で、光透過性平坦化部材の背面側（光硬化性樹脂液層と
の非接触面側）から押圧して平坦化するか、光透過性平
坦化部材の自重により行うか（特に光透過性平坦化部材
が光透過性プレートのような重量のあるものの場合）、
光透過性平坦化部材を緊張した状態で展張することによ
り行うか、または光透過性平坦化部材の背面側からの押
圧と光透過性平坦化部材の緊張した状態での展張の併用
により行う方法が好ましく採用される。

【００４１】限定されるものではないが、光透過性平坦
化部材による光硬化性樹脂液層の表面平坦化方式の具体
例としては、（１）光透過性平坦化部材として連続した
長尺の光透過性のフィルムまたはシートを使用し、光透
過性のフィルムまたはシートの下面を水平に保ち得るよ
うにした横方向に間隔をあけて配置した供給ローラと引
取ローラを用いて光透過性のフィルムまたはシートを光
照射域に供給すると共にその下面を光硬化性樹脂液層の
表面に接触配置して平坦化する方式、（２）所定寸法に
切断した光透過性のフィルム、シートおよび／またはプ
レートを、光照射域においてその両端または全周で平坦
に把持（固定）し、それを光硬化性樹脂液層の表面に接
触配置して平坦化する方式、（３）平坦化を一層確実に
するために、前記（１）および（２）において光照射域
に光透過性の押圧板（光透過性のプレート）を光透過性
のフィルムまたはシートの背面側に更に配置する方式、
（４）光透過性プレートを光硬化性樹脂液層上に単にそ
のまま接触して載置する方式などを挙げることができ
る。上記（１）〜（４）のいずれの場合も、光硬化性樹
脂液層の表面の平坦化時および該光硬化性樹脂液層の光
硬化時に、光透過性のフィルムまたはシートの移送を停
止して静止状態で該平坦化および光硬化操作を行う必要
がある。

【００４２】工程（ｉ）の上記（ｃ）および工程（ii）
の上記（ｃ）における光硬化性樹脂液層の光硬化に当た
っては、光硬化性樹脂液層への光照射のしかたは特に制
限されず、例えばスポット状の光線を光硬化性樹脂液面
に照射して描画方式で光硬化樹脂層を形成しても、線状
になした光線を照射して光硬化樹脂層を形成しても、ま
たはマスクなどを使用して光線を面状で照射して光硬化
樹脂層を形成してもよい。また、照射する光の種類も特
に制限されず、光学的立体造形で使用されている光のい
ずれも使用でき、例えば、Ａｒレーザー、Ｈｅ−Ｃｄレ
ーザー、ＬＤレーザー（半導体励起固体レーザー）、キ
セノンランプ、メタルハライドランプ、水銀灯、蛍光灯
などから発生される活性エネルギー光線のいずれも使用
でき、そのうちでもレーザー光線が造形速度、高集光性
による高造形精度などの点から好ましく採用される。照
射する光の強さ、光硬化性樹脂液の液面と光源の距離な
ども、各々の状況に応じて適宜設定することができる。

【００４３】工程（ｉ）の上記（ｄ）および工程（ii）
の上記（ｄ）における光硬化樹脂層からの光透過性平坦
化部材の剥離に当たっては、光硬化樹脂層から光透過性
平坦化部材を円滑に剥離し得る方法であればいずれも採
用でき、一般には、光硬化樹脂層の一端からそれに対向
する他端に向けて、または光硬化樹脂層の両端から中央
部に向けて光透過性平坦化部材を徐々に剥離する方式
が、光硬化樹脂層の損傷、光透過性平坦化部材への光硬
化樹脂層の付着などを生じずに、無理なく円滑に光透過
性平坦化部材を剥離できることから好ましく採用され
る。光透過性平坦化部材として光透過性のフィルムまた
はシートを用い、光透過性のフィルムまたはシートの背
面側に光透過性の押圧板を配置して光硬化性樹脂液層の
表面の平坦化を行う場合は、該押圧板をフィルムやシー
トの背面から除いてから剥離を行うとよい。また、上記
したように、光透過性平坦化部材として撓み性を有する
光透過性プレートを用いた場合は、その撓み性によって
光透過性プレートを湾曲させながら光硬化樹脂層の一方
の端部から他端に向けてまたは光硬化樹脂層の両端から
中央部に向けて容易に且つ円滑に剥離することができ
る。

【００４４】光硬化樹脂層からの光透過性平坦化部材の
剥離を容易にするために、光硬化樹脂層の下面（光硬化
性樹脂液層との接触面）に離型剤を塗布しておいてもよ
いが、塗布した離型剤が光硬化樹脂層側に転着する場合
は、離型剤が付着した光硬化樹脂層上に更に次の光硬化
樹脂層を積層した時に両光硬化樹脂層間の接着が弱くな
り、得られる光学的立体造形物で層間剥離を生じ易くな
って造形物の強度が低下することがあるので注意を要す
る。光硬化性樹脂液層の平坦化に用いた光透過性平坦化
部材は、光硬化性樹脂液層の平坦化が可能な表面平滑性
を保っている限り繰り返して使用することができる。そ
して、該部材の表面に光硬化性樹脂液や光硬化した樹脂
が付着して表面平滑性が失われたときに新しい部材と取
り替えるようにするとよい。

【００４５】特に、本発明における上記の工程（ｉ）、
工程（ii）および工程（ii）の繰り返しを、光硬化性樹
脂液層の形成をテーブルの一方の端部側（Ｓ1）からそ
れと対向するもう一方の端部側（Ｓ2）へと移動する光
硬化性樹脂液の塗布手段によって行い、光透過性平坦化
部材として長尺の光透過性フィルムまたは光透過性シー
ト、特に長さ方向に直交する両端（上流側と下流側）で
保持した長尺の光透過性フィルムまたは光透過性シート
を使用して、光硬化性樹脂液層の形成と同時にまたは光
硬化性樹脂液層の形成に追随させて該光透過性フィルム
または光透過性シートを光硬化性樹脂液層の表面に該一
方の端部側（Ｓ1）から該もう一方の端部側（Ｓ2）へと
接触させながら配置して光硬化性樹脂液層の表面を平坦
化し、平坦化状態で光透過性フィルムまたは光透過性シ
ートの外方から光を照射して光硬化性樹脂液層を予め設
計された所定のパターンで光硬化させて光硬化樹脂層を
形成した後、光硬化性樹脂液の塗布手段を該もう一方の
端部側（Ｓ2）から該一方の端部側（Ｓ1）へと光硬化性
樹脂液の非塗布状態で移動させると共に光硬化樹脂層上
に接触配置してなる光透過性フィルムまたは光透過性シ
ートを該もう一方の端部側（Ｓ2）から一方の端部側
（Ｓ1）へと剥離するようにして行うと、目的とする光
学的立体造形を、生産性良く円滑に製造することができ
る。

【００４６】上記した工程（ｉ）および工程（ii）を実
施し、所定の形状および寸法を有する立体造形物が形成
されるまで更に工程（ii）を繰り返すことによって、平
坦な表面を有し、寸法精度に優れる立体造形物を、良好
なエネルギー効率および高い光造形速度で円滑に製造す
ることができる。また、光硬化性樹脂液として充填材を
含有する光硬化性樹脂組成物を用いる場合は、充填材が
造形物全体に均一に分散しているか、または充填材が造
形物の特定の箇所のみに存在する立体造形物を円滑に製
造することができる。本発明では、上記した工程を自動
制御方式によって行うようにすると、寸法精度に優れる
光学的立体造形を、より高い光造形速度で製造すること
ができる。

【００４７】

【実施例】以下に図４〜図８を参照して本発明について
具体的に説明する。しかしながら、本発明は図４〜図８
のものに何ら限定されるものではない。

【００４８】《実施例１》図４の（ａ）に示すように、
光透過性フィルム６（光透過性平坦化部材）を供給ロー
ル７ａ，案内ロール７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅおよび引き
取りロール７ｆによって展張する。光硬化性樹脂液の貯
留・供給容器１とブレード８を備える塗装装置Ａを配置
する。該貯留・供給容器１の底部から該容器１内に貯留
されている光硬化性樹脂液を、気体雰囲気中に配置した
テーブル３上に流出させると共に該塗装手段Ａを図の向
かって左側に徐々に移動させて［図４の（ｂ）］、塗装
装置Ａに取り付けてあるブレード８によって所定の厚さ
にならしながら上下動可能なテーブル３上に光硬化性樹
脂液層を形成させる。その際に、塗装手段Ａに取り付け
てあるロール７ｃおよびロール７ｄも同時に左側に移動
することによってテーブル３上に形成された光硬化性樹
脂液層の表面に光透過性フィルム６が接触して被覆され
て光硬化性樹脂液の表面が平坦化される［図４の
（ｂ）］。その状態［図４の（ｂ）の状態］で、光源５
から予め設計された所定のパターンで光照射して光硬化
樹脂層を形成させる［工程（ｉ）］。

【００４９】次いで、貯留・供給容器１からの光硬化性
樹脂液の流出を停止した状態で、塗装装置Ａを図の向か
って右側まで徐々に移動させる。その後、前記の工程
（ｉ）で形成された光硬化樹脂層の上に、塗装手段Ａを
徐々に向かって左側に移動させながら工程（ｉ）と同様
にして光硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層を形
成すると共に、該光硬化性樹脂液層の表面に光透過性フ
ィルム６を接触・被覆して平坦化を行った後、光照射し
て光硬化樹脂層を形成する［工程（ii）］。そして、前
記の工程（ii）を所定の形状および寸法を有する立体造
形物が形成されるまで、テーブル３を下方に移動させな
がら繰り返すことによって、平坦な表面を有し、寸法精
度に優れる立体造形物を、極めて少ない光硬化性樹脂液
の使用量で、高い光造形速度で且つ良好な光エネルギー
効率で生産性良く製造することができる。この図４の光
学的立体造形装置では、ブレード８により掻き取られた
余分の光硬化性樹脂液は、図４の（ｂ）に示すように、
図の向かって左側の光硬化性樹脂液リターンタンクＢに
戻されて再利用される。

【００５０】この実施例１の方法および装置において、
光透過性フィルム８は、光硬化性樹脂液層表面の平坦化
に支障が生じない限り、繰り返して使用することがで
き、光透過性フィルム８の光硬化性樹脂液層との接触面
が汚れて平坦化に支障が生ずるようになったときに、光
透過性フィルム８を供給ロール７ａから繰り出すと共に
引き取りロール７ｆで汚れたフィルム部分を巻き取っ
て、新たなフィルム面が一光硬化性樹脂液層に接触する
ようにすることができる。また、実施例１の方法および
装置において、光硬化性樹脂液層表面の平坦化を一層確
実にするために、光透過性フィルム８の背面側（光硬化
性樹脂液層との非接触面側）に光透過性押圧板（図示せ
ず）を配置して光透過性フィルム８の背面から押圧して
平坦化するようにしてもよい。

【００５１】この実施例１において、光硬化性樹脂液
として固体微粒子やウィスカーなどの充填材を含有する
光硬化性樹脂組成物を用いる場合は、貯留・供給容器１
内に入れてある光硬化性樹脂組成物を撹拌状態に保ちな
がら貯留・供給容器１の底部から流出させるようにする
と、得られる立体造形物全体に充填材が均一に分散・含
有された立体造形物を製造することができる。また、こ
の実施例１において、充填材を含有する光硬化性樹脂組
成物を特定の層部分を形成する際にのみ用い、他の層部
分の形成時には充填材を含有しない光硬化性樹脂液を用
いると、該特定の部分にのみ充填材が存在する立体造形
物を製造することができる。

【００５２】《実施例２》図５の（ａ）に示すように、
気体雰囲気中に、上下動可能なテーブル３を配置し、該
テーブル３の上に、適当な塗装手段（図示せず）によっ
て光硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層２ａを形
成し、その上に撓み性を有する光透過性プレート９を接
触配置して光硬化性樹脂液層２ａの表面を平坦化し、平
坦化状態で光源５から光照射して光硬化樹脂層Ｌ₁を形
成した後、図５の（ｂ）に示すように光硬化樹脂層Ｌ₁
から光透過性プレート９を剥離する［工程（ｉ）］。次
いで、工程（ｉ）で形成した光硬化樹脂層Ｌ₁上に、光
硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層２ｂを形成
し、その上に前記光透過性プレート９を接触配置して光
硬化性樹脂液層２ｂの表面を平坦化し、平坦化状態で光
源５から光照射して光硬化樹脂層Ｌ₂を形成した後［図
５の（ｃ）］、該光硬化樹脂層Ｌ₂から光透過性プレー
ト９を剥離する［工程（ii）］。そして、前記の工程
（ii）を所定の形状および寸法を有する立体造形物が形
成されるまで、テーブル３を下方に移動させながら繰り
返すことによって、平坦な表面を有し、寸法精度に優れ
る立体造形物を、極めて少ない光硬化性樹脂液の使用量
で、高い光造形速度で且つ良好な光エネルギー効率で生
産性良く製造することができる。

【００５３】この実施例２において、光透過性プレート
９として、図５〜図８に示すように、その両端に沿って
上方に突出する耳部１０ａ，１０ｂを有する撓み性の光
透過性のプラスチックプレートを用いると、該耳部１０
ａ，１０ｂを把持して光透過性プレート９を容易に湾曲
させることが可能になり、該湾曲によって光硬化樹脂層
からの光透過性プレート９の剥離が容易に且つ円滑に実
施できる。

【００５４】また、図６は、この実施例２で用いた光透
過性プレート９の拡大図であり、図７は光透過性プレー
ト９の光硬化樹脂層から剥離する際の光透過性プレート
９の湾曲方式の具体例を示す図である。図７の（ａ）で
は光透過性プレート９の一端の耳部１０ａを適当な把持
手段１１で把持し、もう一方の耳部１０ｂを適当な固定
手段１２で固定し、固定手段１２で耳部１０ｂを固定し
た状態で耳部１０ａを把持手段１１で把持して徐々に上
方に持ち上げて光透過性プレート９を湾曲させて光硬化
樹脂層Ｌ２から光透過性プレート９を剥離するようにし
ている。また、図７の（ｂ）では、光透過性プレート９
の中央部を固定手段１２で固定しておき、光透過性プレ
ートの耳部１０ａ，１０ｂを把持手段１１ａ，１１ｂで
把持して徐々に上方に持ち上げて光透過性プレート９を
湾曲させて、光硬化樹脂層Ｌ₂から光透過性プレート９
を剥離するようにしている。さらに、例えば図７の
（ｃ）に示すように、把持手段１１の代わりに押圧手段
１３を用いて固定手段で耳部１０ｂを固定した状態で耳
部１０ａを押圧手段１３で押圧しつつ徐々に上方に持ち
上げて光透過性プレート９を湾曲させて、光硬化樹脂層
Ｌ₂から光透過性プレート９を剥離することもできる。

【００５５】また、光硬化樹脂層からの光透過性プレー
ト９の剥離を一層円滑に行うために、図８に例示するよ
うに、光透過性プレート９の下面と光硬化樹脂層の接触
面に、先端が薄い刃物状を呈するブレード１４などを挿
入して、光硬化樹脂層からの光透過性プレート９の剥離
を促進してもよい。この実施例２の場合も、充填材を含
有する光硬化性樹脂組成物を用いて光造形を行うことが
できる。実施例２において、光硬化性樹脂液の塗布工
程、光硬化性樹脂液層の表面上への光透過性プレート９
の接触・配置、光照射、光硬化樹脂層からの光透過性プ
レート９の剥離などの一連の工程を図示していない手段
によって自動的に行うようにすることによって目的とす
る立体造形物を生産性良く製造することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の光学的立体造形方法および光学
的立体造形装置による場合は、造形浴を用いる従来法に
比べて、光硬化性樹脂液の極めて少い使用量で、新鮮な
光硬化性樹脂液を常に用いながら樹脂の劣化を生ずるこ
となく、平坦な表面を有していて寸法精度に優れ、しか
もその他の物性にも優れる立体造形物を、速い造形速度
および良好なエネルギー効率で製造することができる。
本発明の光学的立体造形および装置による場合は、製造
を目的する造形物の形状や大きさ、装置を配置する生産
現場の広さなどに合わせて、気体雰囲気中にテーブルを
水平、垂直または斜めに配置して、さらには小さな貯留
容器を用いて、設備の小型化、使用面積の低減、作業性
の向上などを図りながら、光学的立体造形を円滑に製造
することができる。

【００５７】そして、本発明において光硬化性樹脂液と
して固体微粒子やウィスカーなどの充填材を含有する光
硬化性樹脂組成物を用いる場合は、撹拌状態に保って充
填材の沈降や不均一分散を防止しながら該光硬化性樹脂
液組成物をテーブル上や既に形成されている光硬化樹脂
層上に塗布することができるので、充填材が立体造形物
全体に均一に分散されていて、寸法精度がより高く且つ
耐熱性や力学的特性、その他の物性においても一層優れ
る立体造形物を得ることができる。また、本発明におい
て、立体造形物の特定箇所（特定の光硬化樹脂層部分）
（例えば特に補強を要する箇所）の造形に用いる光硬化
性樹脂液のみに充填材を含有させておくことによって、
立体造形物の該特定箇所のみに充填材を含有させた立体
造形物を簡単に製造することができる。

【００５８】さらに、本発明による場合は、光硬化性樹
脂液層を光透過性平坦化部材で覆った状態で光硬化を行
うために酸素との接触が断たれて、光硬化性樹脂液が酸
化され易いアクリレート系光硬化性樹脂であっても酸素
による硬化阻害の問題を生ずることなく、所定の形状お
よび寸法を有する立体造形物を、高い寸法精度で製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の自由液面法により得られる光学的立体造
形物の表面形状の概略を示す図である。

【図２】テーブルを気体雰囲気中に水平に配置して本発
明の光学的立体造形を行う場合の概略図である。

【図３】テーブルを気体雰囲気中に垂直に配置して本発
明の光学的立体造形を行う場合の概略図である。

【図４】本発明の光学的立体造形方法および装置の一例
を示す図である。

【図５】本発明の光学的立体造形方法および装置の別の
例を示す図である。

【図６】実施例２で用いた光透過性プレートの拡大図で
ある。

【図７】光透過性プレートを湾曲して光硬化樹脂層から
剥離する際の湾曲方式の具体例を示す図である。

【図８】光硬化樹脂層から光透過性プレートを剥離する
際にブレードを用いて剥離を促進する場合の例を示す図
である。

【符号の説明】

１光硬化性樹脂液の貯留容器２光硬化性樹脂液２ａ光硬化性樹脂液層２ｂ光硬化性樹脂液層２ｃ光硬化性樹脂液層３テーブル４光透過性平坦化部材５光源６光透過性フィルム７ａ供給ロール７ｂ案内ロール７ｃ案内ロール７ｄ案内ロール７ｅ引き取りロール８ブレード９光透過性プレート１０ａ耳部１０ｂ耳部１１把持手段１１ａ把持手段１１ｂ把持手段１２固定手段１３押圧手段１４ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｆ 2/48 Ｃ０８Ｆ 2/48 // Ｂ２９Ｋ 101:00 105:16 Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｆターム(参考） 4E068 AA00 CF02 CJ01 DB10 4F213 AA44 AH04 WA02 WA25 WA32 WA39 WA53 WA86 WA87 WB01 WC01 WE01 WE16 WE25 WF01 WF24 WL03 WL05 WL12 WL26 WL43 WL67 WL75 WL92 4J011 PA03 PA07 PA08 PA09 PA13 PA14 PA15 PA54 PA64 PA65 PA69 PB04 PB06 PB08 PB16 PB22 PC02 PC08 QA03 QA06 QA07 QA08 QA09 QA13 QA23 QA24 QA34 QA39 QB14 QB16 QB19 QB24 SA00 UA01 UA02 UA06 VA01 WA07 WA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ｉ）（ａ）気体雰囲気中に配置したテ
ーブル面に光硬化性樹脂液を塗布して光硬化性樹脂液層
を形成し、（ｂ）該光硬化性樹脂液層の表面に光透過性
平坦化部材を接触配置して光硬化性樹脂液層の表面を平
坦化し、（ｃ）平坦化状態で光透過性平坦化部材を透し
て光を照射して光硬化性樹脂液層を予め設計された所定
のパターンで光硬化させて光硬化樹脂層を形成した後、
（ｄ）光透過性平坦化部材を光硬化樹脂層から剥離する
工程；並びに、（ii）（ａ）前記工程（ｉ）で形成した
光硬化樹脂層に重ねて光硬化性樹脂液を塗布して光硬化
性樹脂液層を形成し、（ｂ）該光硬化性樹脂液層の表面
に光透過性平坦化部材を接触配置して光硬化性樹脂液層
の表面を平坦化し、（ｃ）平坦化状態で光透過性平坦化
部材を透して光を照射して光硬化性樹脂液層を予め設計
された所定のパターンで光硬化させて光硬化樹脂層を形
成した後、（ｄ）光透過性平坦化部材を光硬化樹脂層か
ら剥離する工程；を有し、以後、所定の形状および寸法
を有する立体造形物が形成されるまで前記の工程（ii）
を繰り返し行って立体造形物を製造することを特徴とす
る光学的立体造形方法。
【請求項２】テーブルを大気中または不活性ガス雰囲
気中に配置し、工程（ｉ）の（ａ）におけるテーブル面
への光硬化性樹脂液の塗布および工程（ii）の（ａ）に
おける光硬化樹脂層に重ねての光硬化性樹脂液の塗布
を、ブレード塗装、流延塗装、ローラー塗装、転写塗装
またはハケ塗りにより行う請求項１に記載の光学的立体
造形方法。
【請求項３】光透過性平坦化部材が、光透過性のフィ
ルム、シートまたはプレートであるか或いは光透過性の
フィルムまたはシートと光透過性押圧板との併用である
請求項１または２に記載の光学的立体造形方法。
【請求項４】光硬化性樹脂液層の平坦化を、光透過性
平坦化部材の背面側から押圧力をかけるか、光透過性平
坦化部材の自重により行うか、光透過性平坦化部材を緊
張した状態で展張することにより行うか、または光透過
性平坦化部材の背面側からの押圧と光透過性平坦化部材
の緊張した状態での展張の併用により行う請求項１〜３
のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。
【請求項５】工程（ｉ）の（ｄ）および工程（ii）の
（ｄ）における光硬化樹脂層からの光透過性平坦化部材
の剥離を、光硬化樹脂層の一端または両端から光透過性
平坦化部材を徐々に剥離することにより行う請求項１〜
４のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。
【請求項６】工程（ｉ）および工程（ii）において、
光硬化性樹脂液層の形成をテーブルの一方の端部側（Ｓ
1）からそれと対向するもう一方の端部側（Ｓ2）へと移
動する光硬化性樹脂液の塗布手段によって行い、光透過
性平坦化部材として長尺の光透過性フィルムまたは光透
過性シートを使用して、光硬化性樹脂液層の形成と同時
にまたは光硬化性樹脂液層の形成に追随させて該光透過
性フィルムまたは光透過性シートを光硬化性樹脂液層の
表面に該一方の端部側（Ｓ1）から該もう一方の端部側
（Ｓ2）へと接触させながら配置して光硬化性樹脂液層
の表面を平坦化し、平坦化状態で光透過性フィルムまた
は光透過性シートを透して光を照射して光硬化性樹脂液
層を予め設計された所定のパターンで光硬化させて光硬
化樹脂層を形成した後、光硬化性樹脂液の塗布手段を該
もう一方の端部側（Ｓ2）から該一方の端部側（Ｓ1）へ
と光硬化性樹脂液の非塗布状態で移動させると共に光硬
化樹脂層上に接触配置してなる光透過性フィルムまたは
光透過性シートを該もう一方の端部側（Ｓ2）から一方
の端部側（Ｓ1）へと剥離することからなる請求項１〜
５のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。
【請求項７】光透過性平坦化部材として、短尺の光透
過性プレートを使用するか、または短尺の光透過性フィ
ルムとその背面側に配置した光透過性押圧板を使用する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学的立体造形方
法。
【請求項８】光硬化性樹脂液が充填材を含有する液状
の光硬化性樹脂組成物である請求項１〜７のいずれか１
項に記載の光学的立体造形方法。
【請求項９】充填材が固体微粒子および／またはウィ
スカーである請求項８に記載の光学的立体造形方法。
【請求項１０】光硬化性樹脂液層の形成に用いる光硬
化性樹脂液を貯留容器内で撹拌する請求項１〜９のいず
れか１項に記載の光学的立体造形方法。
【請求項１１】気体雰囲気中に配置したテーブル
（Ａ）；前記テーブル（Ａ）および該テーブル（Ａ）面
に形成された光硬化樹脂層上に光硬化性樹脂液層を形成
するための光硬化性樹脂液の塗布手段（Ｂ）；光硬化性
樹脂液層の表面を平坦化するための光透過性平坦化部材
（Ｃ）；光透過性平坦化部材の外方に配置した光照射手
段（Ｄ）；光硬化樹脂層からの光透過性平坦化部材の剥
離手段（Ｅ）；並びに、所定の形状および寸法を有する
立体造形物が形成されるまで前記（Ａ）〜（Ｅ）を順次
作動させるための制御装置（Ｆ）；を有することを特徴
とする光学的立体造形装置。
【請求項１２】光透過性平坦化部材（Ｃ）が、光透過
性のフィルム、シートまたはプレートであるか或いは光
透過性のフィルムまたはシートと光透過性押圧板との併
用である請求項１１に記載の光学的立体造形装置。
【請求項１３】光硬化性樹脂液の塗布手段（Ｂ）が、
ブレード塗装装置、流延塗装装置、ローラー塗装装置、
転写塗装装置またはハケ塗り装置である請求項１１また
は１２に記載の光学的立体造形装置。
【請求項１４】光硬化性樹脂液の塗布手段（Ｂ）がテ
ーブルの一方の端部側（Ｓ1）からそれと対向するもう
一方の端部側（Ｓ2）へと移動し得る塗布手段であり、
光透過性平坦化部材（Ｃ）が長尺の光透過性フィルムま
たは光透過性シートであるか或いは前記光透過性フィル
ムまたは光透過性シートとその背面側に配置した光透過
性押圧板の組み合わせである請求項１１〜１３のいずれ
か１項に記載の光学的立体造形装置。
【請求項１５】光透過性平坦化部材（Ｃ）が、短尺の
光透過性プレート、或いは短尺の光透過性フィルムまた
は光透過性シートとその背面側に配置した光透過性押圧
板の組み合わせである請求項１０〜１２のいずれか１項
に記載の光学的立体造形装置。
【請求項１６】撹拌手段を有する光硬化性樹脂液の貯
留容器を備えている請求項１１〜１５のいずれか１項に
記載の光学的立体造形装置。