JP2003181942A - Method and apparatus for optically stereoscopically molding - Google Patents
Method and apparatus for optically stereoscopically moldingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光硬化性樹脂組成物
を用いて立体造形物を光学的に製造する方法および装置
に関する。より詳細には、本発明は、複数の光ビームを
使用して立体造形物を光学的に造形する方法および装置
に関するものであり、本発明による場合は、立体造形物
の寸法の大小に拘らず、歪みや反りなどがなくて寸法精
度に優れる立体造形物、強度や硬度などの力学的特性に
優れる立体造形物、光硬化層間の層間接着強度の高い立
体造形物、多色の立体造形物などを、速い造形速度で生
産性良く製造することができる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for optically producing a three-dimensional object using a photocurable resin composition. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for optically forming a three-dimensional object using a plurality of light beams, and according to the present invention, regardless of the size of the three-dimensional object. , A three-dimensional object with excellent dimensional accuracy without distortion and warpage, a three-dimensional object with excellent mechanical properties such as strength and hardness, a three-dimensional object with high interlayer adhesion between photo-curing layers, and a multicolored three-dimensional object Can be manufactured with high productivity at high modeling speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、液状の光硬化性樹脂組成物は被
覆剤(特にハードコート剤)、ホトレジスト、歯科用材
料などとして広く用いられている。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組成物を立
体的に光学造形する方法が、目的とする形状および寸法
を有する立体造形物を精度良く製造でき、しかも複雑な
構造を有する立体造形物であっても造形が可能なことか
ら特に注目を集めている。光学的立体造形技術に関して
は、液状の光硬化性樹脂に必要量の制御された光エネル
ギーを供給して薄層状に硬化させ、その上に更に液状光
硬化性樹脂を供給した後に制御下に光照射して薄層状に
積層硬化させるという工程を繰り返すことによって立体
造形物を製造する光学的立体造形法が特開昭56−14
4478号公報によって開示され、そしてその基本的な
実用方法が更に特開昭60−247515号公報によっ
て提案され、その後、光学的立体造形技術に関する多数
の提案がなされている。2. Description of the Related Art Generally, a liquid photocurable resin composition is widely used as a coating material (particularly a hard coating material), a photoresist, a dental material and the like. Recently, three-dimensional CAD
A method for stereoscopically modeling a photocurable resin composition based on the data input to a 3D model can accurately manufacture a 3D model having a desired shape and size, and has a complicated structure. Even so, it has attracted particular attention because it can be shaped. Regarding the optical three-dimensional modeling technology, a required amount of controlled light energy is supplied to a liquid photo-curable resin to cure it in a thin layer, and then a liquid photo-curable resin is further applied to the liquid photo-curable resin, and then light is controlled under control. An optical three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional model by repeating the steps of irradiating and curing in a thin layer is disclosed in JP-A-56-14.
No. 4478, and its basic practical method is further proposed by Japanese Patent Laid-Open No. 60-247515. After that, a number of proposals concerning optical three-dimensional modeling technology have been made.
【0003】立体造形物を光学的に製造する方法として
は、造形浴に入れた液状の光硬化性樹脂組成物の液面に
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を選択的に照射して所定の厚みに
硬化させ、次にその光硬化層の上に1層分の液状の光硬
化性樹脂組成物を供給して同様に紫外線レーザーを照射
して前記と同じように硬化させ、目的とする立体造形物
が得られるまで前記の積層・光硬化操作を繰り返す方法
および装置が一般に広く採用されている。As a method for optically producing a three-dimensional object, an ultraviolet laser controlled by a computer is selected so that a desired pattern can be obtained on the liquid surface of the liquid photocurable resin composition in a molding bath. And then cured to a predetermined thickness, and then a liquid photocurable resin composition for one layer is supplied on the photocurable layer and similarly irradiated with an ultraviolet laser to perform the same procedure as described above. A method and apparatus for curing and repeating the above-mentioned laminating / photocuring operation until a desired three-dimensional model is obtained are generally widely used.
【0004】しかしながら、従来の光学的立体造形技術
においては、光硬化性樹脂組成物の硬化は一般に1本の
レーザー光線(光ビーム)によって行われているため
に、製造すべき立体造形物が大型であると造形に長い時
間を要し、しかも得られる立体造形物に反りや歪みなど
を生じ易く、寸法精度が低くなるという問題があった。
そこで、大型の立体造形物を光造形する際の前記した問
題の解消を目的として、1つの光源から発射されたレー
ザー光線を分光器によって複数のレーザー光線に分け、
該複数のレーザー光線を光硬化性樹脂の液面方向に離間
して配置して各領域部分の光硬化を分担して行う方法が
提案されている(特開平4−113828号公報)。し
かし、この方法による場合も、立体造形物の寸法精度、
強度などの物性、色調などの点で十分に満足のゆくもの
ではなく、しかも使用するレーザー光線の選択の幅が狭
く、その使用形態が限られている。However, in the conventional optical three-dimensional modeling technique, since the photocurable resin composition is generally cured by one laser beam (light beam), the three-dimensional model to be manufactured is large. If so, there is a problem that it takes a long time for modeling, and the obtained three-dimensional model is likely to be warped or distorted, resulting in low dimensional accuracy.
Therefore, for the purpose of solving the above-mentioned problems in stereolithography of a large three-dimensional object, a laser beam emitted from one light source is divided into a plurality of laser beams by a spectroscope,
A method has been proposed in which the plurality of laser beams are arranged apart from each other in the liquid surface direction of the photocurable resin and the photocuring of each region is shared (Japanese Patent Laid-Open No. 4-113828). However, even with this method, the dimensional accuracy of the three-dimensional model,
The physical properties such as strength, color tone, etc. are not sufficiently satisfactory, and the range of selection of the laser beam to be used is narrow, and the usage form is limited.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、立体
造形物の寸法の大小に拘わらず、歪みや反りなどがなく
て寸法精度に優れる立体造形物を高い造形速度で生産性
良く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。さらに、本発明の目的は、強
度や硬度などの力学的特性に優れる立体造形物、光硬化
層間の層間接着強度の高くて力学的特性および寸法安定
性に優れる立体造形物を、高い造形速度で生産性良く製
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、多色に着
色した立体造形物や着色模様のある変化に富んだ立体造
形物を、高い造形速度で円滑に製造することができる光
学的立体造形方法および装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to produce a three-dimensional object which is free of distortion and warpage and has excellent dimensional accuracy, regardless of the size of the three-dimensional object, with high productivity and high productivity. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method and device capable of performing the above. Further, an object of the present invention is to provide a three-dimensional object excellent in mechanical properties such as strength and hardness, a three-dimensional object excellent in mechanical properties and dimensional stability with high interlayer adhesion strength between photocured layers, at a high modeling speed. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method and apparatus that can be manufactured with high productivity. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method and apparatus capable of smoothly producing a multi-colored three-dimensional modeled object and a three-dimensional modeled object rich in variation with a colored pattern at a high modeling speed. It is to be.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明者は種々の点から検討を重ねてきた。その結果、
1層分で施された光硬化性樹脂組成物に光を照射して光
硬化層を形成し、その上に更に光硬化性樹脂組成物を1
層分で施して光硬化を行う工程を繰り返して立体造形物
を製造するに当たって、平面方向(X方向とY方向)に
移動可能であるか或いは平面(X方向とY方向)および
高さ方向(Z方向)に移動可能で、且つその照射範囲が
少なくとも一部で重複する複数の光ビームを使用して行
うと上記の種々の目的を達成できることを見出した。特
に、前記複数の光ビームとして、それぞれ別の光源から
発射されたものを用いると、光ビームの種類、波長、エ
ネルギー強度、スポット径、光硬化性樹脂組成物面への
進入深度、照射ピッチ、照射速度、照射のタイミングな
どを、製造しようとする立体造形物の種類、形状、構造
などに応じて種々選択して組み合わせられることから、
寸法精度、強度や硬度などの力学的特性、光硬化層間の
層間接着強度などに優れる立体造形物を高い造形速度で
生産性良く製造できること、また模様付や多色化された
変化に富む立体造形物などが得られることを見出した。
さらに、前記複数の光ビームの照射を行うに当たって、
光ビームの照射位置センサーを複数配置して各光ビーム
の位置を2点以上で計測し、該計測された値に基づいて
各光ビームの位置補正を行うと、各光ビーム間の位置ず
れが抑制または低減されて、寸法精度に優れる立体造形
物が得られることを見出した。The present inventor has made various studies in order to achieve the above object. as a result,
The photocurable resin composition applied in one layer is irradiated with light to form a photocurable layer, and a photocurable resin composition is further formed thereon.
When manufacturing a three-dimensional object by repeating the step of applying the layers and performing photo-curing, it is possible to move in the plane direction (X direction and Y direction), or to move in the plane direction (X direction and Y direction) and the height direction ( It has been found that the above-mentioned various objects can be achieved by using a plurality of light beams which are movable in the Z direction) and whose irradiation ranges at least partially overlap. In particular, when the ones emitted from different light sources are used as the plurality of light beams, the type of light beam, wavelength, energy intensity, spot diameter, depth of penetration into the photocurable resin composition surface, irradiation pitch, Since the irradiation speed, the timing of irradiation, etc. can be selected and combined in various ways according to the type, shape, structure, etc. of the three-dimensional model to be manufactured,
3D modeling with excellent dimensional accuracy, mechanical properties such as strength and hardness, and interlayer adhesion strength between photo-curing layers with high productivity at high modeling speed, and 3D modeling with pattern and multicolor variation I found that things can be obtained.
Furthermore, in irradiating the plurality of light beams,
When a plurality of light beam irradiation position sensors are arranged and the position of each light beam is measured at two or more points, and the position of each light beam is corrected based on the measured value, the positional deviation between the light beams is It has been found that a three-dimensional object excellent in dimensional accuracy can be obtained by suppressing or reducing.
【0007】また、本発明者は、前記複数の光ビームに
よって光学的立体造形を行うに当たって、所定パターン
の輪郭部分の光硬化を該複数の光ビームのうちの1つま
たは2つ以上の光ビームで行い、該輪郭部分で包囲され
る内側部分の光硬化を該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビームで行うと、光硬化収縮によ
る反りや歪みの発生が低減されて寸法精度に優れる立体
造形物が得られ、しかも造形時間が短縮されることを見
出した。そして、本発明者は、前記複数の光ビームによ
って光学的立体造形を行うに当たって、該複数の光ビー
ムのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによって所定
パターンの一方の端部側から該端部側と対向する端部側
へと光硬化を行うと共に、該複数の光ビームのうちの別
の1つまたは2つ以上の光ビームによって該一方の端部
と対向する端部側から該一方の端部側へと光硬化を行う
と、反りや歪みの発生が低減されて寸法精度に優れる立
体造形物が得られ、しかも造形時間が短縮されることを
見出した。また、本発明者は、前記複数の光ビームによ
って光学的立体造形を行うに当たって、該複数の光ビー
ムのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによって光硬
化性樹脂組成物の表面の1層分の光硬化を行い、該複数
の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビーム
によって該表面の1層分とその下に位置する光硬化層と
の境界面を含む部分の光硬化を行うと、光硬化層間の接
着強度の増した力学的特性および寸法安定性に優れる立
体造形物を、高い造形速度で製造できることを見出し
た。Further, the present inventor, when performing optical three-dimensional modeling with the plurality of light beams, performs photo-curing on the contour portion of a predetermined pattern by one or more of the plurality of light beams. And photocuring the inner portion surrounded by the contoured portion with another one of the plurality of light beams.
It was found that when three or two or more light beams are used, warpage or distortion due to photocuring shrinkage is reduced, a three-dimensional object with excellent dimensional accuracy is obtained, and the modeling time is shortened. Then, the present inventor, when performing optical three-dimensional modeling with the plurality of light beams, uses one or more light beams of the plurality of light beams from one end side of the predetermined pattern to the end. Light-curing to the end side opposite to the end side, and at the same time from the end side opposite to the one end by another one or two or more light beams of the plurality of light beams. It has been found that when photo-curing is performed to the end side of the, the three-dimensional modeled article with excellent warp and distortion generation and excellent dimensional accuracy is obtained, and the modeling time is shortened. In addition, the present inventor, when performing the optical three-dimensional modeling by the plurality of light beams, one layer of the light curable resin composition by one or two or more light beams of the plurality of light beams. Of the plurality of light beams and one or more light beams of the plurality of light beams are included in a portion including an interface between one layer of the surface and a photo-curing layer located thereunder. It has been found that when photocuring is performed, a three-dimensional object having excellent mechanical properties with increased adhesive strength between the photocurable layers and excellent dimensional stability can be manufactured at a high modeling speed.
【0008】さらに、本発明者は、・前記複数の光ビー
ムによって光学的立体造形を行うに当たって、光硬化性
樹脂組成物として、特定波長の光の照射により特定の色
調に発色する発色剤を含有する光硬化性樹脂組成物を使
用して、該発色剤を発色させる波長を有する光ビームを
光硬化性樹脂組成物面の所定の位置に照射し、また該発
色剤を発色させない別の光ビームを光硬化性樹脂組成物
面の前記とは別の位置に照射すると、所定の位置に発色
した部分を有する立体造形物が得られること;・前記複
数の光ビームによって光学的立体造形を行うに当たっ
て、光硬化性樹脂組成物として照射波長によって異なる
色調に発色する1種類の発色剤を用い、該光硬化性樹脂
組成物面の異なる位置に波長の異なる複数の光ビームを
照射すると、互いに異なる色調に発色した部分を有する
立体造形物が得られること;・前記複数の光ビームによ
って光学的立体造形を行うに当たって、光硬化性樹脂組
成物として、異なる波長によって異色に発色する複数の
発色剤を含有する光硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化
性樹脂組成物面の異なる位置に、波長の異なる複数の光
ビームを照射すると、互いに異なる色調に発色した部分
を有する立体造形物が得られること;を見出した。Further, the present inventor: In carrying out optical three-dimensional modeling by the plurality of light beams, the photocurable resin composition contains a color former which develops a specific color tone by irradiation with light of a specific wavelength. Using a photocurable resin composition to irradiate a predetermined position on the surface of the photocurable resin composition with a light beam having a wavelength for coloring the color former, and another light beam which does not cause the color former to develop color. When irradiating to a position other than the above on the surface of the photocurable resin composition, a three-dimensional object having a colored portion at a predetermined position can be obtained; in performing the three-dimensional optical modeling by the plurality of light beams When one type of color former that develops different color tones depending on the irradiation wavelength is used as the photocurable resin composition, and a plurality of light beams having different wavelengths are irradiated at different positions on the surface of the photocurable resin composition, A three-dimensional object having a colored portion having the following color tone is obtained; When performing the optical three-dimensional object formation with the plurality of light beams, a plurality of color formers that develop different colors at different wavelengths as a photocurable resin composition. When using a photocurable resin composition containing, the different positions of the photocurable resin composition surface is irradiated with a plurality of light beams having different wavelengths, a three-dimensional object having parts colored in different color tones is obtained. Was found;
【0009】また、本発明者は、前記複数の光ビームに
よって光学的立体造形を行うに当たって、複数の光ビー
ムとして、光硬化作用を有するものと、加熱作用を有す
るものを使用し、加熱作用を有する光ビームによって光
硬化性樹脂組成物の予熱および/または光硬化物のエー
ジングを行うようにすると、光硬化速度の向上、ひいて
は光造形速度の向上、および得られる立体造形物の物性
の向上が達成できることを見出し、上記した種々の知見
に基づいて本発明を完成した。Further, the present inventor uses, as the plurality of light beams, those having a photo-curing action and the one having a heating action when performing the optical three-dimensional modeling with the plurality of light beams, and Preheating of the photocurable resin composition and / or aging of the photocured product by the light beam possessed improves the photocuring speed, and thus the photofabrication speed, and the physical properties of the obtained three-dimensional molded article. The inventors have found that they can be achieved, and completed the present invention based on the various findings described above.
【0010】すなわち、本発明は、
(1) (i)層状にした光硬化性樹脂組成物の表面に
制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有す
る光硬化層を形成し、(ii)前記(i)で形成した光硬
化層の上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下
に光を照射して該(i)で形成した光硬化層上に所定の
パターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成
し、(iii)前記(ii)で形成した光硬化層の上に1層
分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下に光を照射して
該(ii)で形成した光硬化層上に所定のパターンおよび
厚みを有する光硬化層を一体に積層形成し、(iv)目的
とする立体造形物が形成されるまで前記(iii)の光硬
化層の積層形成工程を繰り返すことによって立体造形物
を製造するに当たり、前記(i)〜(iv)の工程におけ
る光照射を、X方向およびY方向に移動可能であるか或
いはX方向、Y方向およびZ方向に移動可能な、照射範
囲が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを使用し
て行うことを特徴とする立体造形物の製造方法である。That is, according to the present invention, (1) (i) the surface of the layered photocurable resin composition is irradiated with light under control to form a photocurable layer having a predetermined pattern and thickness; ii) Applying one layer of the photocurable resin composition on the photocurable layer formed in (i), and irradiating light under control so that a predetermined amount is formed on the photocured layer formed in (i). A photocurable layer having a pattern and a thickness is integrally laminated, and (iii) one layer of the photocurable resin composition is applied onto the photocurable layer formed in (ii) above, and light is irradiated under control. Then, a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness is integrally laminated on the photocurable layer formed in (ii), and (iv) the above-mentioned (iii) is formed until a desired three-dimensional molded object is formed. In manufacturing a three-dimensional model by repeating the step of forming a photocurable layer, the steps (i) to (iv) described above are performed. The light irradiation in is performed by using a plurality of light beams that are movable in the X direction and the Y direction or movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction and have the irradiation ranges at least partially overlapping. It is a method for producing a characteristic three-dimensional object.
【0011】本発明は、
(2) 複数の光ビームが、それぞれ別の光源から発射
されたものである前記した(1)の立体造形物の製造方
法;
(3) 光ビームの照射位置センサーを複数配置して、
各光ビームの位置を2点以上で計測し、計測された値に
基づいて各光ビームの位置補正を行って、各光ビーム間
の位置ずれを抑制または低減することからなる前記
(1)または(2)の立体造形物の製造方法;を好まし
い態様として包含する。The present invention provides (2) a method for manufacturing a three-dimensional object according to (1), wherein a plurality of light beams are emitted from different light sources respectively; (3) a light beam irradiation position sensor Place multiple,
The position of each light beam is measured at two or more points, the position of each light beam is corrected based on the measured value, and the positional deviation between the light beams is suppressed or reduced (1) or The method for producing a three-dimensional molded article according to (2);
【0012】さらに、本発明は
(4) 所定のパターンの輪郭部分の光硬化を前記複数
の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによ
り行い、該輪郭部分で包囲される内側部分の光硬化を該
複数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビ
ームにより行うことからなる前記(1)〜(3)のいず
れかの立体造形物の製造方法;
(5) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の
光ビームによって所定のターンの一方の端部側からそれ
と対向する端部側へと光硬化を行い、且つ該複数の光ビ
ームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによっ
て該一方の端部側と対向する端部側から該一方の端部側
へと光硬化を行うことからなる前記(1)〜(3)のい
ずれかの立体造形物の製造方法;
(6) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の
光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面の1層分の
光硬化を行い、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つ
または2つ以上の光ビームによって該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との境界面を含む部分の光硬化
を行うことからなる前記(1)〜(3)のいずれかの立
体造形物の製造方法;を包含する。Further, according to the present invention (4), the light curing of the contour portion of the predetermined pattern is performed by one or more light beams of the plurality of light beams, and an inner portion surrounded by the contour portion. (5) The method for producing a three-dimensional object according to any one of (1) to (3) above, wherein the photo-curing is performed with another one or two or more light beams of the plurality of light beams; One or two or more light beams of the plurality of light beams are photo-cured from one end side of a predetermined turn to an end side opposite to the predetermined turn, and another one of the plurality of light beams is Any one of (1) to (3) above, which comprises performing photo-curing from one end side opposite to the one end side to the one end side by one or more light beams of (6) One of a plurality of light beams Alternatively, one layer of the surface of the photocurable resin composition is photocured by two or more light beams, and one or two or more light beams of the plurality of light beams are used to cure the surface. The method for producing a three-dimensional object according to any one of (1) to (3) above, which comprises photo-curing a portion including a boundary surface between one layer and a photo-curing layer located therebelow.
【0013】そして、本発明は、
(7) 光硬化性樹脂組成物として、特定波長の光を照
射することにより特定の色調に発色する発色剤を含有す
る光硬化性樹脂組成物を用い、該発色剤を発色させる波
長を有する光ビームを光硬化性樹脂組成物面の所定の位
置に照射し、該発色剤を発色させない波長を有する別の
光ビームを光硬化性樹脂組成物面の前記とは別の位置に
照射して、所定の位置に発色した部分を有する立体造形
物を製造することからなる前記(1)〜(6)のいずれ
かの立体造形物の製造方法;
(8) 光硬化性樹脂組成物として照射波長によって異
なる色調に発色する1種類の発色剤を含有する光硬化性
樹脂組成物を用い、該光硬化性樹脂組成物面の異なる位
置に、波長の異なる複数の光ビームを照射して、互いに
異なる色調に発色した部分を有する立体造形物を製造す
ることからなる前記(1)〜(6)のいずれかの立体造
形物の製造方法;
(9) 光硬化性樹脂組成物として、異なる波長の光の
照射によってそれぞれ異色に発色する複数の発色剤を含
有する光硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化性樹脂組成
物面の異なる位置に、波長の異なる複数の光ビームをそ
れぞれ照射して、互いに異なる色調に発色した部分を有
する立体造形物を製造することからなる前記(1)〜
(6)のいずれかの立体造形物の製造方法;である。Further, the present invention provides (7) a photocurable resin composition containing a color former which develops a specific color tone by irradiating with light of a specific wavelength as the photocurable resin composition, The light-curing resin composition surface is irradiated with a light beam having a wavelength that causes the color-forming agent to develop a color, and another light beam having a wavelength that does not cause the color-forming agent to develop color is applied to the photo-curable resin composition surface. Is irradiated to another position to manufacture a three-dimensional object having a colored portion at a predetermined position. (3) A method for manufacturing a three-dimensional object according to any one of (1) to (6); As the curable resin composition, a photocurable resin composition containing one type of color former that develops a different color tone depending on the irradiation wavelength is used, and a plurality of light beams having different wavelengths are provided at different positions on the surface of the photocurable resin composition. Irradiate a beam to create different color tones A method for producing a three-dimensional object according to any one of (1) to (6), which comprises producing a three-dimensional object having a colored portion; (9) Irradiation with light having different wavelengths as the photocurable resin composition. By using a photocurable resin composition containing a plurality of color formers that develop different colors, different positions of the photocurable resin composition are respectively irradiated with a plurality of light beams having different wavelengths, and are different from each other. (1) to (3), which comprises producing a three-dimensional object having a color-developed portion
The method for producing a three-dimensional molded article according to any one of (6);
【0014】さらに、本発明は、
(10) 複数の光ビームとして、光硬化作用を有する
光ビームと、加熱作用を有する光ビームを併用し、加熱
作用を有する光ビームによって光硬化性樹脂組成物の予
熱を行った後に又は加熱を行うと同時に光硬化作用を有
する光ビームによって光硬化を行うか、或いは光硬化作
用を有する光ビームによって光硬化を行った後に加熱作
用を有する光ビームによって加熱エージングを行うこと
からなる前記(1)〜(9)のいずれかの立体造形物の
製造方法;である。Further, the present invention (10) uses a light beam having a photo-curing effect and a light beam having a heating effect as a plurality of light beams, and the photo-curable resin composition is produced by the light beam having a heating effect. After performing preheating or heating at the same time, photocuring is performed with a light beam having a photocuring effect, or after performing photocuring with a light beam having a photocuring effect, heating aging is performed with a light beam having a heating effect. The method for producing a three-dimensional object according to any one of (1) to (9) above, which comprises:
【0015】そして、本発明は、
(11) 載置台上または光硬化性樹脂組成物の硬化に
より形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹脂組成物
を順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供給装置、
最終的な立体造形物が形成されるまで制御下に所定のパ
ターンおよび厚みを有する光硬化層の形成・積層を繰り
返して行うための光照射装置を備え、前記光照射装置
が、X方向およびY方向に移動可能であるか或いはX方
向、Y方向およびZ方向に移動可能で且つその照射範囲
が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを光硬化性
樹脂組成物面に対して照射する装置であることを特徴と
する光造形装置である。The present invention also provides (11) photocuring for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition onto a mounting table or a photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition. For supplying a resinous composition,
A light irradiation device for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness until a final three-dimensional object is formed is provided, and the light irradiation device is provided in the X direction and the Y direction. Device for irradiating the surface of the photocurable resin composition with a plurality of light beams which are movable in the X-direction, in the X-direction, in the Y-direction, and in the Z-direction, and the irradiation ranges of which overlap at least in part. It is a stereolithography device characterized by the fact that it is present.
【0016】本発明は、
(12) 複数の光源を有し、前記複数の光ビームが該
複数の光源の各々から発射される前記(11)の光造形
装置;
(13) 光ビームの照射位置を検知・計測するための
複数のセンサー、前記センサーの検知・計測値に基づい
て各光ビームの位置を補正する装置を有することからな
る前記(11)または(12)の光造形装置;を好まし
い態様として包含する。The present invention provides: (12) a plurality of light sources, wherein the plurality of light beams are emitted from each of the plurality of light sources; The optical modeling apparatus according to (11) or (12), which comprises a plurality of sensors for detecting / measuring, and a device for correcting the position of each light beam based on the detected / measured values of the sensors. It is included as an aspect.
【0017】そして、本発明は、
(14) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームを光硬化しようとする所定のパターンの輪郭
部分に沿って移動・照射させる手段、および該複数の光
ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームを該
輪郭部分で包囲される内側部分で移動・照射させる手段
を有する前記(11)〜(13)のいずれかの光造形装
置;
(15) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームを光硬化しようとする所定のターンの一方の
端部側からもう一方の端部側へと徐々に移動・照射さ
せ、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ
以上の光ビームを該一方の端部と対向する端部側から該
一方の端部側へと徐々に移動・照射させる手段を有する
前記(11)〜(13)のいずれかの光造形装置;
(16) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームの到達深さを光硬化性樹脂組成物の表面の1
層分とし、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまた
は2つ以上の光ビームの到達深さを該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との間の境界面を含む深さとす
る制御装置を有する前記(11)〜(13)のいずれか
の光造形装置;を包含する。Further, the present invention provides (14) means for moving / irradiating one or more light beams of a plurality of light beams along a contour portion of a predetermined pattern to be photocured, and The light according to any one of (11) to (13), further comprising means for moving and irradiating another one or two or more light beams of the plurality of light beams in an inner portion surrounded by the contour portion. Molding device; (15) Gradually move one end of one or more light beams of a plurality of light beams from one end side of a predetermined turn to the other end side. And irradiate, and gradually move / irradiate another one or two or more light beams of the plurality of light beams from the end side facing the one end to the one end side. The light according to any one of (11) to (13) above, which has means. Modeling device; (16) One of the plurality of light beams or two or more light beams reaches the arrival depth of 1 on the surface of the photocurable resin composition.
A boundary surface between one layer of the surface and the photo-curing layer located below the depth of arrival of one or more light beams of the plurality of light beams. The optical modeling apparatus according to any one of (11) to (13) above, which has a control device having a depth including.
【0018】さらに、本発明は、
(17) 光照射装置が、波長の異なる複数の光ビーム
を発射する前記(11)〜(16)のいずれかの光造形
装置;
(18) 波長の異なる複数の光ビームを光硬化性樹脂
組成物面の互いに異なる位置に照射する制御装置を有す
る前記(17)の光造形装置;
(19) 光照射装置が、光硬化作用を有する光ビーム
と加熱作用を有する光ビームを光硬化性樹脂組成物に対
して照射する装置である前記(11)〜(18)のいず
れかの光造形装置;を包含する。Furthermore, the present invention provides: (17) a photolithography apparatus according to any one of (11) to (16), wherein the light irradiation device emits a plurality of light beams having different wavelengths; The optical modeling apparatus according to (17), which has a control device for irradiating the light beams of 1. to different positions on the surface of the photocurable resin composition; The optical modeling apparatus according to any one of the above (11) to (18), which is an apparatus for irradiating the photocurable resin composition with the light beam.
【0019】[0019]
【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。本発明では、載置台上または光硬化性樹脂組成物
の硬化により形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹
脂組成物を順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供
給装置および最終的な立体造形物が形成されるまで制御
下に所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層の形成
・積層を繰り返して行うための光照射装置を備える光造
形装置を用いて、(i)層状にした光硬化性樹脂組成物
の表面に制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚
みを有する光硬化層を形成し、(ii)前記(i)で形成
した光硬化層の上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施し
て制御下に光を照射して該(i)で形成した光硬化層上
に所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に
積層形成し、(iii)前記(ii)で形成した光硬化層の
上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下に光を
照射して該(ii)で形成した光硬化層上に所定のパター
ンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成し、
(iv)目的とする立体造形物が形成されるまで前記(ii
i)の光硬化層の積層形成工程を繰り返すことによって
立体造形物を製造する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. In the present invention, a photocurable resin composition supply device for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition on a mounting table or a photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition, and Using an optical modeling apparatus equipped with a light irradiation apparatus for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness until a final three-dimensional model is formed, (i) layered The surface of the photocurable resin composition described above is irradiated with light under control to form a photocurable layer having a predetermined pattern and thickness, and (ii) 1 is formed on the photocurable layer formed in (i) above. A layer of the photocurable resin composition is applied and light is controlled to irradiate the photocurable layer formed in the step (i) to integrally laminate a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness, iii) One layer of photocurable resin set on the photocurable layer formed in (ii) above The composition is applied and light is irradiated under control to form a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness integrally on the photocurable layer formed in (ii),
(Iv) Until the desired three-dimensional object is formed, the above (ii)
A three-dimensional structure is manufactured by repeating the step of forming a laminate of the photocurable layer of i).
【0020】上記した立体造形物の製造において、本発
明では、前記(i)〜(iv)の工程における光硬化性樹
脂組成物面への光照射を、複数の光ビームを使用して行
う。該複数の光ビームの造形時の照射ピッチ、照射範
囲、光硬化樹脂組成物面への照射深度、スポット径、波
長、照射速度、照射のタイミングなどは、各々の状況に
応じて変えることができる。複数の光ビームは、複数の
光源の各々別に発射されたものであっても、または1つ
の光源から発射された光を分光器などによって複数の光
ビームに分光したものであってもよいが、複数の光源の
各々から発射された複数の光ビームを使用することが望
ましい。複数の光ビームとして複数の光源の各々から別
に発射されたものを採用すると、該複数の光ビームの種
類、波長、エネルギー強度、スポット径、照射ピッチ、
光硬化性樹脂組成物面への進入深度、移動形態、移動範
囲、照射速度、照射のタイミングなどをそれぞれ個別に
調節することができ、また場合によっては両者を連動さ
せて調節することができるので、望ましい。本発明で用
いる光ビームの数は2ビーム以上であればいずれでもよ
く、製造しようとする立体造形物のサイズ、形状、構造
などに応じて適当なビーム数を選択することができる。
しかしながら、光ビームの数が多すぎると光造形工程お
よび装置が複雑になるので、一般には光ビームの数は2
〜5ビーム程度であることが好ましく、2〜4ビーム程
度であることがより好ましい。In the production of the above-mentioned three-dimensional molded object, in the present invention, the light irradiation to the surface of the photocurable resin composition in the steps (i) to (iv) is performed using a plurality of light beams. The irradiation pitch, the irradiation range, the irradiation depth on the surface of the photocurable resin composition, the spot diameter, the wavelength, the irradiation speed, the irradiation timing, and the like during modeling of the plurality of light beams can be changed according to each situation. . The plurality of light beams may be those emitted separately from each of the plurality of light sources, or the light emitted from one light source may be separated into a plurality of light beams by a spectroscope or the like. It is desirable to use multiple light beams emitted from each of multiple light sources. When a plurality of light beams emitted from each of a plurality of light sources are separately adopted as the plurality of light beams, types of the plurality of light beams, wavelengths, energy intensities, spot diameters, irradiation pitches,
Since the depth of penetration into the surface of the photocurable resin composition, the moving form, the moving range, the irradiation speed, the irradiation timing, etc. can be individually adjusted, and in some cases, both can be adjusted in conjunction with each other. ,desirable. The number of light beams used in the present invention may be any number as long as it is two or more, and an appropriate number can be selected according to the size, shape, structure, etc. of the three-dimensional model to be manufactured.
However, if the number of light beams is too large, the stereolithography process and apparatus become complicated, so the number of light beams is generally two.
It is preferably about 5 to 5 beams, and more preferably about 2 to 4 beams.
【0021】本発明で用いる複数の光ビームは、いずれ
も、X方向およびY方向(平面方向)に移動可能である
か或いはX方向、Y方向およびZ方向(平面方向と深さ
および/または高さ方向)に移動可能になっており、光
硬化性樹脂組成物面に沿って前記方向に移動させながら
光硬化性樹脂組成物面に光を照射して光硬化させ、場合
によっては加熱を行う。光ビームの前記移動方式は特に
制限されず、例えば、光スキャナーを構成する反射鏡の
角度の調節、反射鏡の位置移動、反射鏡の高さの調節な
どによって光ビームをX−Y方向またはX−Y−Z方向
に移動させて光硬化性樹脂組成物面に照射してもよい
し、光ビームの照射をプロジェクター方式によって行い
該プロジェクターをX−Y方向またはX−Y−Z方向に
移動させることによって光ビームをX−Y方向またはX
−Y−Z方向に移動させて光硬化性樹脂組成物面に照射
してもよいし、XYプロッター方式によって行ってもよ
いし、或いはその他の方式で行ってもよい。All of the plurality of light beams used in the present invention are movable in the X direction and the Y direction (plane direction) or in the X direction, the Y direction and the Z direction (plane direction and depth and / or height). The photocurable resin composition surface is irradiated with light to be photocured while being moved in the direction along the photocurable resin composition surface, and in some cases heated. . The moving method of the light beam is not particularly limited. The light may be moved in the -Y-Z direction to irradiate the surface of the photocurable resin composition, or the light beam may be irradiated by a projector method to move the projector in the XY direction or the XYZ direction. The light beam in the XY direction or X
It may be moved in the -Y-Z direction to irradiate the surface of the photocurable resin composition, may be performed by an XY plotter system, or may be performed by another system.
【0022】本発明では複数の光ビームの照射範囲が少
なくとも一部で重複しており、それによって複数の光ビ
ームの照射によって形成される各々光硬化部が少なくと
も一部で重なりあって1つの光硬化層、ひいては1つの
立体造形物を形成する。その場合に、複数の光ビームの
照射範囲の重なり部分は、複数の光ビームの照射時に同
時に形成しても、または例えば複数の光ビームの1つま
たは2つ以上を光硬化性樹脂組成物面に照射して光硬化
層を形成した後に、別の1つまたは2つ以上の光ビーム
を、この後者の光ビームによって形成される光硬化層が
前記で形成した光硬化層と少なくとも一部で重なり合う
ようにしながら照射してもよい。要するに、複数の光ビ
ームを照射することによって形成される所定のパターン
および深さを有する光硬化層において、該複数の光ビー
ムの照射により形成される光硬化部分が少なくとも一部
で重複した状態になっていればよい。In the present invention, the irradiation ranges of the plurality of light beams are overlapped at least in part, so that the respective photo-cured portions formed by the irradiation of the plurality of light beams are overlapped at least in part to form one light beam. The hardened layer, and thus one solid model is formed. In that case, the overlapping portions of the irradiation ranges of the plurality of light beams may be formed simultaneously with the irradiation of the plurality of light beams, or one or more of the plurality of light beams may be formed on the surface of the photocurable resin composition. To form a photocurable layer and then another one or more light beams are formed at least in part with the photocurable layer formed above by the photocurable layer formed by the latter light beam. Irradiation may be performed while overlapping. In short, in the photo-cured layer having a predetermined pattern and depth formed by irradiating the plurality of light beams, the photo-cured portions formed by the irradiation of the plurality of light beams are at least partially overlapped. It should be.
【0023】本発明では、複数の光ビームの位置ずれを
抑制または低減して、寸法精度に優れ、且つ目的と通り
の形状、構造、物性および色調を有する立体造形物を円
滑に得るために、光ビームの照射位置センサーを複数配
置しておき、各光ビームの位置を2点以上で計測し、該
計測された値に基づいて各光ビームの位置補正を行うこ
とが極めて望ましい。その場合に、光ビームの照射位置
センサーの配置数および配置位置は、製造を目的とする
立体造形物の形状、構造、サイズ、光ビームのビーム
数、光ビームの移動方式、移動方向、移動範囲、照射速
度などに応じて決めるのが望ましい。但し、照射位置セ
ンサーは、光造形の邪魔にならない位置に配置する必要
があり、そのため複数の照射位置センサーは、複数の光
ビームの最大移動範囲(最大移動面)を包囲する外周部
分に間隔を設けて配置するのがよい。複数の照射位置セ
ンサーは、所定の位置に固定して配置しても、または光
造形の進行や状況と連動させて位置移動可能に配置して
もよい。光ビームの照射位置センサーの種類は特に制限
されず、光ビームの照射位置を正確に検知できるセンサ
ーであればいずれも使用でき、例えば、CCDセンサ
ー、PSDセンサーなどが挙げられる。そして、複数の
照射位置センサーで計測された値に基づいて、各光ビー
ムの位置補正を自動的に行い、各光ビーム間の位置ずれ
を抑制または低減しながら、光造形を行う。In the present invention, in order to suppress or reduce the positional deviation of a plurality of light beams, and to smoothly obtain a three-dimensional object having excellent dimensional accuracy and having the desired shape, structure, physical properties and color tone, It is extremely desirable to arrange a plurality of light beam irradiation position sensors, measure the position of each light beam at two or more points, and correct the position of each light beam based on the measured values. In that case, the number and position of the light beam irradiation position sensors are determined by the shape, structure, size, number of light beams, moving method, moving direction, moving range of the three-dimensional object for manufacturing. It is desirable to decide according to the irradiation speed. However, it is necessary to arrange the irradiation position sensor at a position that does not interfere with the stereolithography, and therefore, the plural irradiation position sensors are arranged at the outer peripheral portion surrounding the maximum moving range (maximum moving surface) of the plurality of light beams. It is good to provide and arrange. The plurality of irradiation position sensors may be fixedly arranged at a predetermined position, or may be arranged so that the positions can be moved in association with the progress or situation of the stereolithography. The type of the light beam irradiation position sensor is not particularly limited, and any sensor that can accurately detect the light beam irradiation position can be used, and examples thereof include a CCD sensor and a PSD sensor. Then, based on the values measured by the plurality of irradiation position sensors, the position correction of each light beam is automatically performed, and the optical shaping is performed while suppressing or reducing the positional deviation between the light beams.
【0024】本発明では、複数の光ビームの移動・照射
形態を製造を目的とする立体造形物の形状、構造、サイ
ズなどに応じて決めることができ、例えば、複数の光ビ
ームは並行状態で移動させながら光照射を行っても、複
数の光ビームを対向方向から徐々に近づけながら移動さ
せて光照射を行っても、複数の光ビームを徐々に遠ざけ
ながら移動させて光照射を行っても、複数の光ビームを
重ね合わせて移動させながら光照射を行っても、複数の
光ビームの各々を全く別々に移動させながら光照射を行
っても、または前記以外の方式を採用してもよい。In the present invention, the movement / irradiation form of a plurality of light beams can be determined according to the shape, structure, size, etc. of a three-dimensional object for manufacturing. For example, a plurality of light beams are arranged in parallel. Even if light irradiation is performed while moving, light irradiation is performed by moving a plurality of light beams while gradually approaching from opposite directions, light irradiation is performed by moving a plurality of light beams while gradually moving away. , The light irradiation may be performed while moving a plurality of light beams in an overlapping manner, the light irradiation may be performed while moving each of the plurality of light beams completely separately, or a method other than the above may be adopted. .
【0025】特に、本発明において、上記(4)の製造
方法およびそのための上記(14)の光造形装置を採用
すると、歪みや反りのない、寸法精度に優れる立体造形
物を高い造形速度で円滑に製造することができる。すな
わち、何ら限定されるものではないが、図1の模式図で
例示するように、所定パターンの輪郭部分(周囲部分)
に相当する光硬化部aを該複数の光ビームのうちの1つ
または2つ以上の光ビーム(好ましくは1つ、多くても
2つの光ビーム)を用いて形成し、それと共に該輪郭部
分に相当する光硬化部aで包囲される内側部分に相当す
る光硬化部bの形成を該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビーム(好ましくは1〜3の光ビ
ーム)によって行って立体造形物を製造すると、該パタ
ーンの周囲部分が光硬化された状態(該パターンの輪郭
がきちんとした状態)で内側部分の光硬化が行われるた
めに、歪みや反りのない、寸法精度に優れる立体造形物
を高い造形速度で円滑に得られる。その際に、所定パタ
ーンの輪郭部分の光硬化が該パターンに相当する光硬化
層の形成の初期の段階で終了しているようにしながら内
側部分の光硬化を行うと、立体造形物における反りや歪
みの発生を一層効果的に防止することができる。In particular, in the present invention, when the manufacturing method of (4) and the optical molding apparatus of (14) for that purpose are adopted, a three-dimensional molded object which is free from distortion and warpage and is excellent in dimensional accuracy can be smoothly processed at a high molding speed. Can be manufactured. That is, although not limited thereto, as illustrated in the schematic view of FIG. 1, a contour portion (surrounding portion) of a predetermined pattern.
Is formed by using one or two or more light beams (preferably one and at most two light beams) of the plurality of light beams, and at the same time, the contour portion The formation of the light-cured portion b corresponding to the inner portion surrounded by the light-cured portion a corresponds to another one of the plurality of light beams.
One or two or more light beams (preferably 1 to 3 light beams) are used to manufacture a three-dimensional object, and the peripheral portion of the pattern is photo-cured (the contour of the pattern is neat). Since the inner portion is photo-cured, a three-dimensional object having no distortion or warpage and excellent dimensional accuracy can be smoothly obtained at a high modeling speed. At that time, when the photocuring of the inner portion is performed while the photocuring of the contour portion of the predetermined pattern is completed at the initial stage of the formation of the photocurable layer corresponding to the pattern, warpage or It is possible to more effectively prevent the occurrence of distortion.
【0026】また、本発明において、上記(4)の方法
および(14)の光造形装置を採用する代わりに、上記
(5)の方法および(15)の光造形装置を採用する場
合も、反りや歪みが少なくて、寸法精度に優れる立体造
形物を高い造形速度で生産性良く製造することができ
る。すなわち、何ら限定されるものではないが、図2の
模式図で例示するように、複数の光ビームのうちの1つ
または2つ以上の光ビームによって所定のターンの一方
の端部側からそれと対向する端部側へと光硬化を行い
(図2におけるAの方向)、且つ該複数の光ビームのう
ちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該一方
の端部側と対向する端部側から該一方の端部側へと光硬
化を行うと(図2におけるBの方向)、該パターンの両
側からバランスの採れた状態で同時に光硬化がなされる
ために、1本の光ビームを用いてパターンの一方の端部
のみから順次光硬化を行う従来汎用の光造形技術による
場合に比べて、反りや歪みが少なくて寸法精度に優れる
立体造形物を製造することができる。しかも、この方法
による場合に、パターンの両端側から同時に光硬化を行
うと、その造形速度が1本の光ビームを用いる場合に比
べて2倍以上となり、造形速度が極めて高くなり、生産
性が格段に向上する。Further, in the present invention, when the method (5) and the stereolithography apparatus (15) are adopted instead of the method (4) and the stereolithography apparatus (14), the warp occurs. It is possible to manufacture a three-dimensional object having little dimensional distortion and excellent dimensional accuracy at a high modeling speed with high productivity. That is, although not limited thereto, as illustrated in the schematic view of FIG. 2, one or two or more light beams of the plurality of light beams may be connected to one end side of a predetermined turn. Photocuring to the opposite end side (direction A in FIG. 2) and facing the one end side by another one or two or more light beams of the plurality of light beams. When photo-curing is performed from one end side to the one end side (direction B in FIG. 2), photo-curing is simultaneously performed from both sides of the pattern in a balanced state. It is possible to manufacture a three-dimensional object having less warpage and distortion and excellent dimensional accuracy as compared with the conventional general-purpose optical modeling technique in which light curing is sequentially performed from only one end of the pattern using a beam. Moreover, in the case of this method, if the photo-curing is performed from both ends of the pattern at the same time, the molding speed becomes twice or more as compared with the case of using one light beam, the molding speed becomes extremely high, and the productivity becomes Greatly improved.
【0027】さらに、本発明において、上記(6)の方
法および(16)の光造形装置を採用して、光造形を行
うと、光硬化層間の接着強度の高い、力学的特性および
寸法安定性に優れる立体造形物を円滑に製造することが
できる。すなわち、複数の光ビームのうちの1つまたは
2つ以上の光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面
の1層分の光硬化を行い、且つ該複数の光ビームのうち
の別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該表面の
1層分とその下に位置する光硬化層との境界面を含む部
分の光硬化を行うことによって、表面の1層分の光硬化
層の形成のみならず、該表面の光硬化層とその下に存在
する光硬化層との境界面での光硬化が十分に行われて、
光硬化層間の接着強度が増して、力学的特性および寸法
安定性に優れる立体造形物を得ることができる。その場
合に、複数の光ビームによる表面の1層分の光硬化層の
形成と、該表面の光硬化層とその下に存在する光硬化層
との境界面を含む部分の光硬化は、同時に行っても、ま
たは表面の1層分の光硬化層の形成に引き続いて前記境
界面を含む部分の光硬化を行ってもいずれでもよいが、
後者の方法が表面の光硬化層の形成と境界面での光硬化
の両方が円滑に行われることから好ましく採用される。
何ら限定されるものではないが、図3の模式図で例示す
るように、光ビームcによって表面の1層分の光硬化層
Cを順次形成しつつ、それと小さい時間差で光ビームd
によって該表面の光硬化層Cとその下に存在する光硬化
層Dとの境界面Eを含む部分の光硬化を順次行うと、複
数の光ビームを使用することによる効果を十分に活かし
ながら高い造形速度で、光硬化層間の接着強度の高い立
体造形物をより円滑に製造することができる。Further, in the present invention, when the stereolithography is carried out by employing the method (6) and the stereolithography apparatus of (16), mechanical strength and dimensional stability with high adhesive strength between photocured layers are obtained. It is possible to smoothly manufacture an excellent three-dimensional molded item. That is, one layer of the plurality of light beams or two or more of the light beams is used to perform photocuring for one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams is used. Alternatively, only one photo-curing layer on the surface is formed by photo-curing a portion including a boundary surface between one layer on the surface and a photo-curing layer located therebelow by two or more light beams. However, the photo-curing at the interface between the photo-curing layer on the surface and the photo-curing layer existing thereunder is sufficiently performed,
The adhesive strength between the photo-curing layers is increased, and a three-dimensional molded article having excellent mechanical properties and dimensional stability can be obtained. In that case, the formation of a photo-cured layer for one layer on the surface by a plurality of light beams and the photo-curing of the portion including the boundary surface between the photo-cured layer on the surface and the photo-cured layer existing thereunder are performed simultaneously. It is possible to carry out or to carry out the photo-curing of the portion including the boundary surface subsequently to the formation of the photo-cured layer for one layer on the surface,
The latter method is preferably used because both the formation of the photocured layer on the surface and the photocuring at the boundary surface are smoothly performed.
Although not limited thereto, as illustrated in the schematic view of FIG. 3, the light beam c forms one photo-curing layer C on the surface one by one, and the light beam d has a small time lag from that.
By sequentially performing the photo-curing of the portion including the boundary surface E between the photo-cured layer C on the surface and the photo-cured layer D existing thereunder, the effect obtained by using a plurality of light beams can be sufficiently utilized while being high. A three-dimensional object having high adhesive strength between the photo-curing layers can be manufactured more smoothly at the modeling speed.
【0028】さらに、本発明では、上記した(7)〜
(9)のいずれかの方法並びに上記した(17)および
(18)の光造形装置を採用して光造形を行うことによ
り、所定の位置に着色した部分を有するか、または互い
に異なる色調に発色した部分を有する、変化に富む立体
造形物を高い造形速度で円滑に製造することができる。
すなわち、特定波長の光の照射によって特定の色調に発
色する発色剤を含有する光硬化性樹脂組成物を用いて、
該発色剤を発色させる波長を有する光ビームと、該発色
剤を発色させない波長を有する別の光ビームを、光硬化
性樹脂組成物面のそれぞれ異なる位置に、発現させよう
とする模様や図形などに応じて、同時にまたは逐次に照
射することによって、所定の位置に目的とする模様や図
形で発色した部分を有する立体造形物を円滑に製造する
ことができる。また、前記とは別の方法として、照射波
長によって異なる色調に発色する1種類の発色剤を含有
する光硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化性樹脂組成物
面の異なる位置に、発現させようとする模様な図形など
に応じて、波長の異なる複数の光ビームを同時にまたは
逐次に照射して、互いに異なる色調に発色した所定の模
様や図形などを有する立体造形物を円滑に製造すること
ができる。さらに、光硬化性樹脂組成物として、異なる
波長によってそれぞれ異色に発色する複数の発色剤を含
有する光硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化性樹脂組成
物面の異なる位置に、発現させようとする模様や図形な
どに応じて、波長の異なる複数の光ビームを同時にまた
は逐次に照射する場合も、互いに異なる色調に発色した
所定の模様や図形などを有する立体造形物を円滑に製造
することができる。そして、上記した3つのいずれの場
合にも、複数の光ビームを使用して立体造形物を製造し
ていることから、目的とする着色または模様付けされた
立体造形物を高い造形速度で生産性良く製造することが
できる。上記の場合に、光ビームの照射によって発色す
る発色剤の種類は何ら制限されず、発現させたい色調、
使用する光ビームの波長などに応じて選択することがで
きる。何ら限定されるものではないが、上記した(7)
の方法により、例えば図4の模式図に示すような、発色
し且つ光硬化した模様部分Fを光硬化したパターンG中
に形成することができる。Further, in the present invention, the above (7)-
By carrying out stereolithography by adopting the method of any one of (9) and the stereolithography apparatus of (17) and (18) above, there is a colored portion at a predetermined position or a color tone different from each other is developed. It is possible to smoothly produce a three-dimensional object having various portions and having various changes at a high modeling speed.
That is, using a photocurable resin composition containing a color former that develops a specific color tone by irradiation with light of a specific wavelength,
A pattern or figure that is intended to develop a light beam having a wavelength that causes the color former to develop and another light beam having a wavelength that does not cause the color former to appear at different positions on the surface of the photocurable resin composition. According to the above, by irradiating simultaneously or sequentially, it is possible to smoothly manufacture a three-dimensional object having a portion where a desired pattern or figure is colored at a predetermined position. As a method different from the above, a photo-curable resin composition containing one type of color-forming agent that develops a different color tone depending on the irradiation wavelength is used, and the photo-curable resin composition is expressed at different positions on the surface. Depending on the pattern to be designed, etc., a plurality of light beams having different wavelengths may be irradiated simultaneously or sequentially to smoothly manufacture a three-dimensional object having a predetermined pattern or figure colored in different color tones. You can Further, as the photocurable resin composition, use a photocurable resin composition containing a plurality of color formers that develop different colors at different wavelengths, and let it be expressed at different positions on the surface of the photocurable resin composition. Even when irradiating multiple light beams with different wavelengths simultaneously or sequentially according to the pattern or figure to be created, it is possible to smoothly manufacture a three-dimensional object having a predetermined pattern or figure that develops different color tones. You can In any of the above three cases, since the three-dimensional object is manufactured using a plurality of light beams, the desired colored or patterned three-dimensional object can be produced at a high modeling speed. It can be manufactured well. In the above case, the type of color former that develops color upon irradiation with a light beam is not limited at all, and the color tone to be expressed,
It can be selected according to the wavelength of the light beam used. Although not limited thereto, the above (7)
By the method described above, for example, as shown in the schematic view of FIG. 4, the colored and photocured pattern portion F can be formed in the photocured pattern G.
【0029】さらに、本発明において、上記した(1
0)の方法および上記した(19)の光造形装置を用い
ることによって、光硬化速度を向上させながら、高い造
形速度で物性に優れる立体造形物を生産性よく製造する
ことができる。すなわち、光硬化作用を有する光ビーム
と加熱作用を有する光ビームとの複数の光ビームを使用
して、加熱作用を有する光ビームによって光硬化性樹脂
組成物の予熱を行った後に又は加熱を行うと同時に光硬
化作用を有する光ビームによって光硬化を行うことによ
って、光硬化がより短時間で行われる結果、造形速度を
高めることができる。また、光硬化作用を有する光ビー
ムによって光硬化を行った後に加熱作用を有する光ビー
ムによって加熱エージングを行うことによって、十分に
硬化していて力学的特性や寸法精度に優れる立体造形物
を得ることができる。Further, in the present invention, the above (1
By using the method of 0) and the above-described optical modeling apparatus of (19), it is possible to manufacture a three-dimensional molded article having excellent physical properties at a high modeling rate with high productivity while improving the photocuring rate. That is, using a plurality of light beams having a light beam having a photo-curing action and a light beam having a heating action, after performing preheating of the photo-curable resin composition by the light beam having a heating action or performing heating. At the same time, by performing the photo-curing with the light beam having the photo-curing action, the photo-curing is performed in a shorter time, so that the modeling speed can be increased. Further, by performing light curing with a light beam having a photo-curing effect and then performing heat aging with a light beam having a heating effect, it is possible to obtain a three-dimensional object that is sufficiently cured and has excellent mechanical characteristics and dimensional accuracy. You can
【0030】本発明で用いる光硬化性樹脂組成物の種類
は特に制限されず、光学的立体造形技術で用いることが
できる光硬化性樹脂組成物であればいずれでもよい。限
定されるものではないが、本発明で用いる光硬化性樹脂
組成物としては、例えば、アクリレート系光硬化性樹脂
組成物、ウレタンアクリレート系光硬化性樹脂組成物、
エポキシ系光硬化性樹脂組成物、エポキシアクリレート
系光硬化性樹脂組成物、ビニルエーテル系光硬化性樹脂
組成物などを挙げることができる。その場合に、光硬化
性樹脂組成物は、光重合性化合物の1種類のみを含有し
ていても、または2種以上を含有していてもよい。光硬
化性樹脂組成物中に含まれる光重合性化合物の種類に応
じて、光重合開始剤の種類も、例えば、光ラジカル重合
開始剤、光カチオン重合開始剤、光ラジカル重合開始剤
と光カチオン重合開始剤の併用というように適宜選択す
ることができる。The type of the photocurable resin composition used in the present invention is not particularly limited, and may be any photocurable resin composition that can be used in the optical three-dimensional molding technique. Although not limited, examples of the photocurable resin composition used in the present invention include an acrylate-based photocurable resin composition, a urethane acrylate-based photocurable resin composition,
Examples thereof include an epoxy photocurable resin composition, an epoxy acrylate photocurable resin composition, and a vinyl ether photocurable resin composition. In that case, the photocurable resin composition may contain only 1 type of a photopolymerizable compound, or may contain 2 or more types. Depending on the type of the photopolymerizable compound contained in the photocurable resin composition, the type of the photopolymerization initiator also includes, for example, a photoradical polymerization initiator, a photocationic polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator and a photocation. It can be appropriately selected such that a polymerization initiator is used in combination.
【0031】本発明で用いる光硬化性樹脂組成物は、液
状であってもまたは固体状であってもいずれでもよい。
液状の光硬化性樹脂組成物を用いて本発明の光造形を行
う場合は、例えば、光硬化性樹脂組成物液を充填した造
形浴を使用し、該造形浴の液面に複数の光ビームによる
光照射を行って光硬化層を形成させる工程を順次繰り返
す方法などを採用することができる。The photocurable resin composition used in the present invention may be liquid or solid.
When performing photolithography of the present invention using a liquid photocurable resin composition, for example, a molding bath filled with a photocurable resin composition liquid is used, and a plurality of light beams are applied to the liquid surface of the molding bath. It is possible to employ a method of sequentially repeating the step of irradiating light to form a photo-cured layer.
【0032】本発明では、照射する光(光ビーム)の種
類は特に制限されず、光学的立体造形で使用されている
光のいずれもが使用でき、例えば、Arレーザー、He
−Cd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
線のいずれもが使用できる。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。また、照射する光ビームの強さ、
光硬化性樹脂組成物表面と光源の距離、スポット径など
も各々の状況に応じて適宜設定することができる。In the present invention, the kind of light (light beam) to be irradiated is not particularly limited, and any light used in optical three-dimensional modeling can be used, for example, Ar laser and He.
Any of active energy rays generated from a -Cd laser, a xenon lamp, a metal halide lamp, a mercury lamp, a fluorescent lamp or the like can be used. Among them, the laser beam is preferably used from the viewpoint of molding speed, high molding accuracy due to high condensing property, and the like. Also, the intensity of the light beam to irradiate,
The distance between the surface of the photocurable resin composition and the light source, the spot diameter, etc. can be appropriately set according to each situation.
【0033】本発明の方法および装置による場合は、精
密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用
部品、各種容器類、鋳物、金型、母型などのためのモデ
ルや加工用モデル、複雑な熱媒回路の設計用の部品、複
雑な構造の熱媒挙動の解析企画用の部品、その他の複雑
な形状や構造を有する各種の立体造形物を、高い造形速
度および寸法精度で円滑に製造することができる。According to the method and apparatus of the present invention, for precision parts, electric / electronic parts, furniture, building structures, automobile parts, various containers, castings, dies, mother dies, etc. High modeling speed and dimensional accuracy of models, parts for designing complicated heat medium circuits, parts for analysis planning of heat medium behavior of complicated structures, and other various 3D objects with complicated shapes and structures It can be manufactured smoothly.
【0034】[0034]
【実施例】以下に本発明で用い得る光造形装置の概念を
図5により例示するが、本発明の光造形装置はそれによ
り何ら制限されるものではない。図5の光造形装置は、
2つの光源1aと1bから2つの光ビーム2a,2bを
発射させるようにした光造形装置の模式図の一例であ
る。光源1aから発射された光ビーム2aは、ミラー3
aから構成されるスキャナーによって、造形浴4に充填
されている光硬化性樹脂組成物の液面に照射されるよう
になっており、また光源1bから発射された光ビーム2
bはミラー3bから構成されるスキャナーによって造形
浴4に充填されている光硬化性樹脂組成物の液面に照射
されるようになっている。ミラー3aおよび3bは角度
が可変になっているか、または角度と位置が可変になっ
ており、それによって光ビーム2aおよび2bは、それ
ぞれX−Y面で移動および光硬化性樹脂組成物の液面へ
の照射深度の変更が可能になっている。また、5は造形
物を載置する昇降可能な載置台である。EXAMPLES The concept of the stereolithography apparatus usable in the present invention will be illustrated below with reference to FIG. 5, but the stereolithography apparatus of the present invention is not limited thereto. The stereolithography apparatus shown in FIG.
It is an example of a schematic diagram of a stereolithography apparatus configured to emit two light beams 2a and 2b from two light sources 1a and 1b. The light beam 2a emitted from the light source 1a is reflected by the mirror 3
The scanner constituted by a is adapted to irradiate the liquid surface of the photocurable resin composition filled in the modeling bath 4, and the light beam 2 emitted from the light source 1b.
b is irradiated onto the liquid surface of the photocurable resin composition filled in the modeling bath 4 by a scanner including a mirror 3b. The mirrors 3a and 3b have variable angles or variable angles and positions, whereby the light beams 2a and 2b move in the XY plane and the liquid surface of the photocurable resin composition, respectively. The irradiation depth can be changed. Further, 5 is a mounting table on which a modeled object can be mounted and which can be raised and lowered.
【0035】さらに、図5の,光造形装置では、2つの
光ビーム2a,2bの照射位置を検知する照射位置セン
サー6a,6bを、光ビーム2a,2bの照射域の周囲
に光造形の邪魔にならないようにして配置してあり、照
射位置センサー6aおよび6bによって各光ビーム2
a,2bの位置を2点以上で計測し、その計測結果に基
づいて、ミラー3aおよび/または3bの角度や位置を
補正することにより、各光ビーム2aおよび2bの位置
ずれを抑制または低減する。図5に示したような光造形
装置を使用して、上記した本発明の種々の光造形操作を
行うことにより、寸法精度、力学的特性、光硬化層間の
接着強度などに優れる立体造形物や、所定の色調や模様
の発現形態を有する立体造形物を、高い造形速度で生産
性良く製造することができる。Further, in the stereolithography apparatus shown in FIG. 5, the irradiation position sensors 6a and 6b for detecting the irradiation positions of the two light beams 2a and 2b are provided around the irradiation areas of the light beams 2a and 2b to obstruct the stereolithography. The light beam 2 is arranged so that it does not come into contact with each other by the irradiation position sensors 6a and 6b.
The positions of a and 2b are measured at two or more points, and the angles and positions of the mirrors 3a and / or 3b are corrected based on the measurement results, thereby suppressing or reducing the positional deviation of the respective light beams 2a and 2b. . By performing various optical shaping operations of the present invention using the optical shaping apparatus as shown in FIG. 5, a three-dimensional shaped article excellent in dimensional accuracy, mechanical characteristics, adhesive strength between photocured layers, and the like can be obtained. It is possible to manufacture a three-dimensional object having a predetermined color tone and pattern manifestation form at a high modeling speed with high productivity.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明による場合は、立体造形物の寸法
の大小や形状に拘わらず、歪みや反りがなくて寸法精度
に優れる立体造形物を、高い造形速度で生産性良く製造
することができる。そして、本発明による場合は、強度
や硬度などの力学的特性に優れる立体造形物、光硬化層
間の層間接着強度の高い立体造形物、着色した立体造形
物や多色に模様付した立体造形物などを、高い造形速度
で生産性良く製造することができる。According to the present invention, regardless of the size or shape of a three-dimensional object, a three-dimensional object having no distortion or warpage and excellent dimensional accuracy can be manufactured with high productivity and high productivity. it can. In the case of the present invention, a three-dimensional object excellent in mechanical properties such as strength and hardness, a three-dimensional object having a high interlayer adhesion strength between photo-curing layers, a colored three-dimensional object and a multi-color patterned three-dimensional object. Can be manufactured with high productivity at high modeling speed.
【0037】特に、本発明において、それぞれ別の光源
から発射された複数の光ビームを用いる場合は、光ビー
ムの種類、波長、エネルギー強度、スポット径、照射ピ
ッチ、光硬化性樹脂組成物面への進入深度、移動形態、
移動範囲、照射速度、照射のタイミングなどを、製造し
ようとする立体造形物の種類、形状、構造などに応じて
種々選択し且つ組み合わせながら、寸法精度、強度や硬
度などの力学的特性、光硬化層間の層間接着強度などに
優れる立体造形物を、高い造形速度で生産性良く製造す
ることができ、さらには着色や模様付けされた変化に富
む立体造形物を円滑に製造することができる。さらに、
光ビームの照射位置センサーを複数配置してなる本発明
の光造形方法および装置による場合は、各光ビームの位
置を2点以上で計測し、該計測された値に基づいて各光
ビームの照射位置の補正を行うことによって、各光ビー
ム間の位置ずれが抑制または低減されて、寸法精度に優
れる立体造形物を円滑に製造することができる。In particular, in the present invention, when a plurality of light beams emitted from different light sources are used, the type of light beam, wavelength, energy intensity, spot diameter, irradiation pitch, and the photocurable resin composition surface are used. Approach depth, movement mode,
While selecting and combining the moving range, irradiation speed, irradiation timing, etc. according to the type, shape, structure, etc. of the three-dimensional object to be manufactured, dimensional accuracy, mechanical characteristics such as strength and hardness, photocuring It is possible to manufacture a three-dimensional molded article having excellent interlayer adhesion strength between layers at a high molding speed with high productivity, and further it is possible to smoothly manufacture a three-dimensional molded article that is rich in changes in coloring and patterning. further,
In the case of the optical shaping method and apparatus of the present invention in which a plurality of light beam irradiation position sensors are arranged, the position of each light beam is measured at two or more points, and the irradiation of each light beam is performed based on the measured value. By performing the position correction, the positional deviation between the light beams is suppressed or reduced, and the three-dimensional object excellent in dimensional accuracy can be smoothly manufactured.
【0038】また、所定パターンの輪郭部分の光硬化を
複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビーム
で行い、該輪郭部分で包囲される内側部分の光硬化を複
数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビー
ムで行うようにした本発明の方法および装置による場合
は、光硬化収縮による反りや歪みの発生が少なくて、寸
法精度に優れる立体造形物が円滑に製造することがで
き、しかも造形時間の短縮を図ることができる。そし
て、複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビ
ームによって所定パターンの一方の端部側からそれと対
向する端部側へと光硬化を行うと共に、複数の光ビーム
のうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該
一方の端部と対向する端部側から該一方の端部側へと光
硬化を行うようにした本発明の方法および装置による場
合は、反りや歪みの発生の低減された寸法精度に優れる
立体造形物を製造することができ、しかも両端側から光
硬化を行うために造形時間の大幅な短縮を図ることがで
きる。また、複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以
上の光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面の1層
分の光硬化を行い、該複数の光ビームのうちの別の1つ
または2つ以上の光ビームによって該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との境界面以下の部分の光硬化
を行うようにした本発明の方法および装置による場合
は、光硬化層間の接着強度の増大した力学的特性および
寸法安定性に優れる立体造形物を、高い造形速度で製造
することができる。Further, the light curing of the contour portion of the predetermined pattern is performed by one or more light beams among the plurality of light beams, and the light curing of the inner portion surrounded by the contour portion is performed by the plurality of light beams. According to the method and apparatus of the present invention in which one or more light beams among them are used, it is possible to obtain a three-dimensional object excellent in dimensional accuracy with less warpage and distortion due to photocuring shrinkage. It can be manufactured smoothly, and the modeling time can be shortened. Then, one or two or more light beams of the plurality of light beams are photo-cured from one end side of the predetermined pattern to the end side opposite to the predetermined pattern, and at the same time, another one of the plurality of light beams is In the case of the method and apparatus of the present invention in which one or two or more light beams of the above are used to perform photo-curing from the end side opposite to the one end side to the one end side, warpage or It is possible to manufacture a three-dimensional object with reduced distortion and excellent dimensional accuracy, and since the photo-curing is performed from both end sides, it is possible to significantly reduce the modeling time. In addition, one or two or more light beams of the plurality of light beams are used to perform photocuring for one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams or In the case where the method and the apparatus of the present invention are adapted to perform photo-curing on a portion below the boundary between one layer of the surface and the photo-curing layer located thereunder by two or more light beams, the photo-curing layer It is possible to manufacture a three-dimensional object excellent in mechanical properties with increased adhesive strength and dimensional stability at a high modeling speed.
【0039】さらに、光硬化性樹脂組成物として特定波
長の光の照射によって特定の色調に発色する発色剤を含
有する光硬化性樹脂組成物を使用して、該発色剤を発色
させる波長を有する光ビームを光硬化性樹脂組成物面の
所定の位置に照射し、一方該発色剤を発色させない別の
光ビームを光硬化性樹脂組成物面の前記とは別の位置に
照射するようにした本発明の方法および装置による場合
は、所定の位置に発色部分を有する立体造形物を得るこ
とができる。しかもその際に、発色部と非発色部の光硬
化を同時に行うか又は小さい時間差で行うことにより、
造形速度の向上を図ることができる。また、光硬化性樹
脂組成物として照射波長によって異なる色調に発色する
1種類の発色剤を用い、該光硬化性樹脂組成物面の異な
る位置に波長の異なる複数の光ビームを照射するように
した本発明の方法および装置による場合は、互いに異な
る色調に発色した部分を有する立体造形物を得ることが
でき、しかもその際に両方の色調部分の光硬化を同時に
行うか又は小さい時間差で行うと高い造形速度で前記の
立体造形物を製造することができる。そして、光硬化性
樹脂組成物として異なる波長によって異色に発色する複
数の発色剤を含有する光硬化性樹脂組成物を使用して、
該光硬化性樹脂組成物面の異なる位置に波長の異なる複
数の光ビームを照射するようにした本発明の方法および
装置による場合は、互いに異なる色調に発色した部分を
有する立体造形物を円滑に製造することができる。しか
もその際に、両方の色調部分の光硬化を同時に行うか又
は小さい時間差で行うことにより高い造形速度で該立体
造形物を生産性良く製造することができる。Further, a photo-curable resin composition containing a color-developing agent that develops a specific color tone upon irradiation with light of a specific wavelength is used as the photo-curable resin composition, and has a wavelength at which the color-developing agent develops color. The light beam was irradiated to a predetermined position on the surface of the photocurable resin composition, while another light beam that did not cause the color forming agent to be irradiated was irradiated to a position different from the above on the surface of the photocurable resin composition. According to the method and apparatus of the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional object having a coloring portion at a predetermined position. Moreover, at that time, by performing the photocuring of the colored portion and the non-colored portion at the same time or with a small time difference,
It is possible to improve the molding speed. Further, as the photo-curable resin composition, one type of color-developing agent that develops different color tones depending on the irradiation wavelength is used, and different positions of the photo-curable resin composition surface are irradiated with a plurality of light beams having different wavelengths. According to the method and apparatus of the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional molded article having portions colored in different color tones, and at that time, it is high if both the color tone portions are photocured at the same time or with a small time difference. The above-mentioned three-dimensional molded item can be manufactured at a molding speed. Then, using a photocurable resin composition containing a plurality of color formers that develop different colors by different wavelengths as the photocurable resin composition,
In the case of the method and apparatus of the present invention in which different positions of the surface of the photocurable resin composition are irradiated with a plurality of light beams having different wavelengths, a three-dimensional object having parts colored in different color tones is smoothly formed. It can be manufactured. Moreover, at this time, the three-dimensional molded article can be manufactured with high productivity at a high modeling speed by simultaneously performing photocuring on both color tone portions or with a small time difference.
【0040】さらに、複数の光ビームとして光硬化作用
を有するものと加熱作用を有するものを使用し、加熱作
用を有する光ビームによって光硬化性樹脂組成物の予熱
および/または光硬化物のエージングを行うようにした
本発明の方法および装置による場合は、光硬化速度の向
上、ひいては光造形速度の向上を図ることができ、しか
も得られる立体造形物の物性を向上させることができ
る。Furthermore, a plurality of light beams having a photo-curing action and a light beam having a heating action are used to preheat the photo-curable resin composition and / or to age the photo-cured product by the light beams having the heating action. In the case of the method and apparatus of the present invention that is performed, it is possible to improve the photo-curing speed, and thus the photo-molding speed, and it is possible to improve the physical properties of the obtained three-dimensional model.
【図1】所定パターンの輪郭部分の光硬化と、該輪郭部
分で包囲される内側部分の光硬化をそれぞれ別の光ビー
ムを使用して行った場合の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a case where light curing of a contour portion of a predetermined pattern and light curing of an inner portion surrounded by the contour portion are performed using different light beams.
【図2】所定パターンの一方の端部とそれと対向するも
う一方の端部の両側から光ビームをそれぞれ照射して光
硬化を行う場合の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a case where light curing is performed by irradiating light beams from both ends of one end of a predetermined pattern and the other end opposite to the same.
【図3】1つの光ビームで光硬化性樹脂組成物の表面の
1層分の光硬化を行い、それとは別の光ビームによって
該表面の1層分とその下に位置する光硬化層との境界面
を含む部分の光硬化を行う場合の一例を示す図である。FIG. 3 shows one layer of light on the surface of a photocurable resin composition, which is cured by one light beam, and another layer of light and a photocurable layer located therebelow. It is a figure which shows an example at the time of photo-curing the part containing the boundary surface.
【図4】特定波長の光の照射によって発色する発色剤を
含有する光硬化性樹脂組成物面の特定部分に発色剤を発
色させる波長を有する光ビームを照射して光硬化させ、
且つ該発色剤を発色させない別の光ビームを光硬化性樹
脂組成物面の残部に照射して光硬化させて得られる着色
模様を有する光硬化したパターンの一例を示す図であ
る。FIG. 4 is a photocurable resin composition containing a color-forming agent that develops color when irradiated with light of a specific wavelength.
It is a figure which shows an example of the photocured pattern which has a colored pattern obtained by irradiating the remaining part of the surface of a photocurable resin composition with another light beam which does not color the said color former, and photocuring it.
【図5】2つの光源から2つの光ビームをそれぞれ発射
させると共に各光ビームをX−Y方向またはX−Y−Z
方向に移動可能とし、且つ光ビームの照射周囲に2つの
照射位置センサーを配置した、本発明の光造形装置の一
例を示す図である。FIG. 5: Two light beams are respectively emitted from two light sources, and each light beam is emitted in the XY direction or XYZ.
It is a figure showing an example of a stereolithography device of the present invention which is movable in a direction and has two irradiation position sensors arranged around the irradiation of a light beam.
a 輪郭部分に相当する光硬化部 b 光硬化部aで包囲される内側部分の光硬化部 c 光ビーム d 光ビーム A 光ビームの照射方向 B 光ビームの照射方向 C 表面の1層分の光硬化層 D 表面の光硬化層の下の光硬化層 E 境界面 F 発色した模様部分 G 光硬化パターン 1a 光源 1b 光源 2a 光ビーム 2b 光ビーム 3a ミラー 3b ミラー 4 造形浴 5 載置台 6a 光ビームの照射位置センサー 6b 光ビームの照射位置センサー a Light curing part corresponding to the contour part b Light-cured portion of the inner portion surrounded by the light-cured portion a c light beam d light beam A Light beam irradiation direction B Light beam irradiation direction One layer of photo-curing layer on C surface D Light-curing layer under the light-curing layer on the surface E boundary surface F colored pattern part G light curing pattern 1a light source 1b light source 2a light beam 2b light beam 3a mirror 3b mirror 4 modeling bath 5 Mounting table 6a Light beam irradiation position sensor 6b Light beam irradiation position sensor
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成15年1月16日(2003.1.1
6)[Submission date] January 16, 2003 (2003.1.1
6)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 光学的立体造形方法および装置Title: Optical three-dimensional modeling method and apparatus
【特許請求の範囲】[Claims]
【請求項7】 載置台上または光硬化性樹脂組成物の硬
化により形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹脂組
成物を順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供給装
置、最終的な立体造形物が形成されるまで制御下に所定
のパターンおよび厚みを有する光硬化層の形成・積層を
繰り返して行うための光照射装置を備え、前記光照射装
置が、X方向およびY方向に移動可能であるか或いはX
方向、Y方向およびZ方向に移動可能で且つその照射範
囲が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを光硬化
性樹脂組成物面に対して照射し、該複数の光ビームは光
源から分割されたものであることを特徴とする光造形装
置。 7. A photocurable resin composition supply device for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition onto a mounting table or a photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition. A light irradiation device for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness under control until a final three-dimensional object is formed, wherein the light irradiation device is arranged in the X direction and Can be moved in Y direction or X
Direction, the Y direction and the Z direction, and irradiating a plurality of light beams whose irradiation ranges overlap at least partially to the surface of the photocurable resin composition, and the plurality of light beams are split from the light source. A stereolithography device characterized by being a thing.
【請求項8】 単一の光源を有し、前記複数の光ビーム
が該複数の光源の各々から発射される請求項7に記載の
光造形装置。 8. has a single light source, the optical modeling apparatus according to claim 7, wherein the plurality of light beams emitted from each of the plurality of light sources.
【請求項9】 光ビームの照射位置を検知・計測するた
めの複数のセンサー、前記センサーの検知・計測値に基
づいて各光ビームの位置を補正する装置を有することか
らなる請求項7または8に記載の光造形装置。 9. Multiple for detecting and measuring the irradiation position of the light beam sensor consists to have a device for correcting the detection and measurement values to the positions of the light beams on the basis of the sensor according to claim 7 or 8 The stereolithography apparatus according to.
【請求項10】 複数の光ビームのうちの1つまたは2
つ以上の光ビームを光硬化しようとする所定のパターン
の輪郭部分に沿って移動・照射させる手段、および該複
数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビー
ムを該輪郭部分で包囲される内側部分で移動・照射させ
る手段を有する請求項7〜9のいずれか1項に記載の光
造形装置。 10. One or two of a plurality of light beams
Means for moving and irradiating one or more light beams along a contour portion of a predetermined pattern to be photo-cured, and another one or two or more light beams of the plurality of light beams, the contour portion The optical modeling apparatus according to any one of claims 7 to 9, further comprising means for moving and irradiating an inner portion surrounded by.
【請求項11】 複数の光ビームのうちの1つまたは2
つ以上の光ビームを光硬化しようとする所定のパターン
の一方の端部側からもう一方の端部側へと徐々に移動・
照射させ、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまた
は2つ以上の光ビームを該一方の端部と対向する端部側
から該一方の端部側へと徐々に移動・照射させる手段を
有する請求項7〜9のいずれか1項に記載の光造形装
置。 11. One of the plurality of light beams or 2
Gradually move one or more light beams from one end side to the other end side of a predetermined pattern to be photo-cured.
And irradiate, and gradually move / irradiate another one or two or more light beams of the plurality of light beams from the end side facing the one end to the one end side. The stereolithography apparatus according to claim 7, further comprising means.
【請求項12】 複数の光ビームのうちの1つまたは2
つ以上の光ビームの到達深さを光硬化性樹脂組成物の表
面の1層分とし、且つ該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビームの到達深さを該表面の1層
分とその下に位置する光硬化層との間の境界面を含む深
さとする制御装置を有する請求項7〜9のいずれか1項
に記載の光造形装置。 12. One or two of a plurality of light beams
The arrival depth of one or more light beams corresponds to one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams is used.
10. The control device according to claim 7, further comprising a control device for setting the arrival depth of one or two or more light beams to a depth including a boundary surface between one layer of the surface and a photo-curing layer located thereunder. The stereolithography apparatus according to Item 1.
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光硬化性樹脂組成物
を用いて立体造形物を光学的に製造する方法および装置
に関する。より詳細には、本発明は、複数の光ビームを
使用して立体造形物を光学的に造形する方法および装置
に関するものであり、本発明による場合は、立体造形物
の寸法の大小に拘らず、歪みや反りなどがなくて寸法精
度に優れる立体造形物、強度や硬度などの力学的特性に
優れる立体造形物、光硬化層間の層間接着強度の高い立
体造形物、多色の立体造形物などを、速い造形速度で生
産性良く製造することができる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for optically producing a three-dimensional object using a photocurable resin composition. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for optically forming a three-dimensional object using a plurality of light beams, and according to the present invention, regardless of the size of the three-dimensional object. , A three-dimensional object with excellent dimensional accuracy without distortion and warpage, a three-dimensional object with excellent mechanical properties such as strength and hardness, a three-dimensional object with high interlayer adhesion between photo-curing layers, and a multicolored three-dimensional object Can be manufactured with high productivity at high modeling speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、液状の光硬化性樹脂組成物は被
覆剤(特にハードコート剤)、ホトレジスト、歯科用材
料などとして広く用いられている。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組成物を立
体的に光学造形する方法が、目的とする形状および寸法
を有する立体造形物を精度良く製造でき、しかも複雑な
構造を有する立体造形物であっても造形が可能なことか
ら特に注目を集めている。光学的立体造形技術に関して
は、液状の光硬化性樹脂に必要量の制御された光エネル
ギーを供給して薄層状に硬化させ、その上に更に液状光
硬化性樹脂を供給した後に制御下に光照射して薄層状に
積層硬化させるという工程を繰り返すことによって立体
造形物を製造する光学的立体造形法が特開昭56−14
4478号公報によって開示され、そしてその基本的な
実用方法が更に特開昭60−247515号公報によっ
て提案され、その後、光学的立体造形技術に関する多数
の提案がなされている。2. Description of the Related Art Generally, a liquid photocurable resin composition is widely used as a coating material (particularly a hard coating material), a photoresist, a dental material and the like. Recently, three-dimensional CAD
A method for stereoscopically modeling a photocurable resin composition based on the data input to a 3D model can accurately manufacture a 3D model having a desired shape and size, and has a complicated structure. Even so, it has attracted particular attention because it can be shaped. Regarding the optical three-dimensional modeling technology, a required amount of controlled light energy is supplied to a liquid photo-curable resin to cure it in a thin layer, and then a liquid photo-curable resin is further applied to the liquid photo-curable resin, and then light is controlled under control. An optical three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional model by repeating the steps of irradiating and curing in a thin layer is disclosed in JP-A-56-14.
No. 4478, and its basic practical method is further proposed by Japanese Patent Laid-Open No. 60-247515. After that, a number of proposals concerning optical three-dimensional modeling technology have been made.
【0003】立体造形物を光学的に製造する方法として
は、造形浴に入れた液状の光硬化性樹脂組成物の液面に
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を選択的に照射して所定の厚みに
硬化させ、次にその光硬化層の上に1層分の液状の光硬
化性樹脂組成物を供給して同様に紫外線レーザーを照射
して前記と同じように硬化させ、目的とする立体造形物
が得られるまで前記の積層・光硬化操作を繰り返す方法
および装置が一般に広く採用されている。As a method for optically producing a three-dimensional object, an ultraviolet laser controlled by a computer is selected so that a desired pattern can be obtained on the liquid surface of the liquid photocurable resin composition in a molding bath. And then cured to a predetermined thickness, and then a liquid photocurable resin composition for one layer is supplied on the photocurable layer and similarly irradiated with an ultraviolet laser to perform the same procedure as described above. A method and apparatus for curing and repeating the above-mentioned laminating / photocuring operation until a desired three-dimensional model is obtained are generally widely used.
【0004】しかしながら、従来の光学的立体造形技術
においては、光硬化性樹脂組成物の硬化は一般に1本の
レーザー光線(光ビーム)によって行われているため
に、製造すべき立体造形物が大型であると造形に長い時
間を要し、しかも得られる立体造形物に反りや歪みなど
を生じ易く、寸法精度が低くなるという問題があった。
そこで、大型の立体造形物を光造形する際の前記した問
題の解消を目的として、1つの光源から発射されたレー
ザー光線を分光器によって複数のレーザー光線に分け、
該複数のレーザー光線を光硬化性樹脂の液面方向に離間
して配置して各領域部分の光硬化を分担して行う方法が
提案されている(特開平4−113828号公報)。However, in the conventional optical three-dimensional modeling technique, since the photocurable resin composition is generally cured by one laser beam (light beam), the three-dimensional model to be manufactured is large. If so, there is a problem that it takes a long time for modeling, and the obtained three-dimensional model is likely to be warped or distorted, resulting in low dimensional accuracy.
Therefore, for the purpose of solving the above-mentioned problems in stereolithography of a large three-dimensional object, a laser beam emitted from one light source is divided into a plurality of laser beams by a spectroscope,
A method has been proposed in which the plurality of laser beams are arranged apart from each other in the liquid surface direction of the photocurable resin and the photocuring of each region is shared (Japanese Patent Laid-Open No. 4-113828).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、立体
造形物の寸法の大小に拘わらず、歪みや反りなどがなく
て寸法精度に優れる立体造形物を高い造形速度で生産性
良く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。さらに、本発明の目的は、強
度や硬度などの力学的特性に優れる立体造形物、光硬化
層間の層間接着強度の高くて力学的特性および寸法安定
性に優れる立体造形物を、高い造形速度で生産性良く製
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。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to produce a three-dimensional object which is free of distortion and warpage and has excellent dimensional accuracy, regardless of the size of the three-dimensional object, with high productivity and high productivity. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method and device capable of performing the above. Further, an object of the present invention is to provide a three-dimensional object excellent in mechanical properties such as strength and hardness, a three-dimensional object excellent in mechanical properties and dimensional stability with high interlayer adhesion strength between photocured layers, at a high modeling speed. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method and apparatus that can be manufactured with high productivity.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明者は種々の点から検討を重ねてきた。その結果、
1層分で施された光硬化性樹脂組成物に光を照射して光
硬化層を形成し、その上に更に光硬化性樹脂組成物を1
層分で施して光硬化を行う工程を繰り返して立体造形物
を製造するに当たって、平面方向(X方向とY方向)に
移動可能であるか或いは平面(X方向とY方向)および
高さ方向(Z方向)に移動可能で、且つその照射範囲が
少なくとも一部で重複する複数の光ビームを使用して行
うと上記の種々の目的を達成できることを見出した。特
に、前記複数の光ビームとして、エネルギー強度、スポ
ット径、光硬化性樹脂組成物面への進入深度、照射ピッ
チ、照射速度、照射のタイミングなどを、製造しようと
する立体造形物の種類、形状、構造などに応じて種々選
択して組み合わせられることから、寸法精度、強度や硬
度などの力学的特性、光硬化層間の層間接着強度などに
優れる立体造形物を高い造形速度で生産性良く製造でき
ることを見出した。さらに、前記複数の光ビームの照射
を行うに当たって、光ビームの照射位置センサーを複数
配置して各光ビームの位置を2点以上で計測し、該計測
された値に基づいて各光ビームの位置補正を行うと、各
光ビーム間の位置ずれが抑制または低減されて、寸法精
度に優れる立体造形物が得られることを見出した。The present inventor has made various studies in order to achieve the above object. as a result,
The photocurable resin composition applied in one layer is irradiated with light to form a photocurable layer, and a photocurable resin composition is further formed thereon.
When manufacturing a three-dimensional object by repeating the step of applying the layers and performing photo-curing, it is possible to move in the plane direction (X direction and Y direction), or to move in the plane direction (X direction and Y direction) and the height direction ( It has been found that the above-mentioned various objects can be achieved by using a plurality of light beams which are movable in the Z direction) and whose irradiation ranges at least partially overlap. In particular, as the plurality of light beams, the energy intensity, the spot diameter, the depth of penetration into the surface of the photocurable resin composition, the irradiation pitch, the irradiation speed, the irradiation timing, and the like, the type and shape of the three-dimensional object to be manufactured. Since various types can be selected and combined according to the structure, it is possible to manufacture a three-dimensional object excellent in dimensional accuracy, mechanical properties such as strength and hardness, and interlayer adhesion strength between photo-curing layers with high productivity at high molding speed. Found. Further, in irradiating the plurality of light beams, a plurality of light beam irradiation position sensors are arranged to measure the position of each light beam at two or more points, and the position of each light beam is measured based on the measured values. It has been found that when the correction is performed, the positional deviation between the light beams is suppressed or reduced, and a three-dimensional object with excellent dimensional accuracy can be obtained.
【0007】また、本発明者は、前記複数の光ビームに
よって光学的立体造形を行うに当たって、所定パターン
の輪郭部分の光硬化を該複数の光ビームのうちの1つま
たは2つ以上の光ビームで行い、該輪郭部分で包囲され
る内側部分の光硬化を該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビームで行うと、光硬化収縮によ
る反りや歪みの発生が低減されて寸法精度に優れる立体
造形物が得られ、しかも造形時間が短縮されることを見
出した。そして、本発明者は、前記複数の光ビームによ
って光学的立体造形を行うに当たって、該複数の光ビー
ムのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによって所定
パターンの一方の端部側から該端部側と対向する端部側
へと光硬化を行うと共に、該複数の光ビームのうちの別
の1つまたは2つ以上の光ビームによって該一方の端部
と対向する端部側から該一方の端部側へと光硬化を行う
と、反りや歪みの発生が低減されて寸法精度に優れる立
体造形物が得られ、しかも造形時間が短縮されることを
見出した。また、本発明者は、前記複数の光ビームによ
って光学的立体造形を行うに当たって、該複数の光ビー
ムのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによって光硬
化性樹脂組成物の表面の1層分の光硬化を行い、該複数
の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビーム
によって該表面の1層分とその下に位置する光硬化層と
の境界面を含む部分の光硬化を行うと、光硬化層間の接
着強度の増した力学的特性および寸法安定性に優れる立
体造形物を、高い造形速度で製造できることを見出し
た。Further, the present inventor, when performing optical three-dimensional modeling with the plurality of light beams, performs photo-curing on the contour portion of a predetermined pattern by one or more of the plurality of light beams. And photocuring the inner portion surrounded by the contoured portion with another one of the plurality of light beams.
It was found that when three or two or more light beams are used, warpage or distortion due to photocuring shrinkage is reduced, a three-dimensional object with excellent dimensional accuracy is obtained, and the modeling time is shortened. Then, the present inventor, when performing optical three-dimensional modeling with the plurality of light beams, uses one or more light beams of the plurality of light beams from one end side of the predetermined pattern to the end. Light-curing to the end side opposite to the end side, and at the same time from the end side opposite to the one end by another one or two or more light beams of the plurality of light beams. It has been found that when photo-curing is performed to the end side of the, the three-dimensional modeled article with excellent warp and distortion generation and excellent dimensional accuracy is obtained, and the modeling time is shortened. In addition, the present inventor, when performing the optical three-dimensional modeling by the plurality of light beams, one layer of the light curable resin composition by one or two or more light beams of the plurality of light beams. Of the plurality of light beams and one or more light beams of the plurality of light beams are included in a portion including an interface between one layer of the surface and a photo-curing layer located thereunder. It has been found that when photocuring is performed, a three-dimensional object having excellent mechanical properties with increased adhesive strength between the photocurable layers and excellent dimensional stability can be manufactured at a high modeling speed.
【0008】すなわち、本発明は、
(1) (i)層状にした光硬化性樹脂組成物の表面に
制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有す
る光硬化層を形成し、(ii)前記(i)で形成した光硬
化層の上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下
に光を照射して該(i)で形成した光硬化層上に所定の
パターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成
し、(iii)前記(ii)で形成した光硬化層の上に1層
分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下に光を照射して
該(ii)で形成した光硬化層上に所定のパターンおよび
厚みを有する光硬化層を一体に積層形成し、(iv)目的
とする立体造形物が形成されるまで前記(iii)の光硬
化層の積層形成工程を繰り返すことによって立体造形物
を製造するに当たり、前記(i)〜(iv)の工程におけ
る光照射を、X方向およびY方向に移動可能であるか或
いはX方向、Y方向およびZ方向に移動可能な、照射範
囲が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを使用し
て行うことを特徴とする立体造形物の製造方法である。That is, according to the present invention, (1) (i) the surface of the layered photocurable resin composition is irradiated with light under control to form a photocured layer having a predetermined pattern and thickness; ii) Applying one layer of the photocurable resin composition on the photocurable layer formed in (i), and irradiating light under control so that a predetermined amount is formed on the photocured layer formed in (i). A photocurable layer having a pattern and a thickness is integrally laminated, and (iii) one layer of the photocurable resin composition is applied onto the photocurable layer formed in (ii) above, and light is irradiated under control. Then, a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness is integrally laminated on the photocurable layer formed in (ii), and (iv) the above-mentioned (iii) is formed until a desired three-dimensional molded object is formed. In manufacturing a three-dimensional model by repeating the step of forming a photocurable layer, the steps (i) to (iv) above are performed. The light irradiation in is performed by using a plurality of light beams that are movable in the X direction and the Y direction or movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction and have the irradiation ranges at least partially overlapping. It is a method for producing a characteristic three-dimensional object.
【0009】本発明は、
(2) 複数の光ビームが、単一のの光源から発射され
たものである前記した(1)の立体造形物の製造方法;
(3) 光ビームの照射位置センサーを複数配置して、
各光ビームの位置を2点以上で計測し、計測された値に
基づいて各光ビームの位置補正を行って、各光ビーム間
の位置ずれを抑制または低減することからなる前記
(1)または(2)の立体造形物の製造方法;を好まし
い態様として包含する。The present invention provides (2) a method for producing a three-dimensional object according to (1), wherein a plurality of light beams are emitted from a single light source; (3) a light beam irradiation position sensor Place multiple,
The position of each light beam is measured at two or more points, the position of each light beam is corrected based on the measured value, and the positional deviation between the light beams is suppressed or reduced (1) or The method for producing a three-dimensional molded article according to (2);
【0010】さらに、本発明は
(4) 所定のパターンの輪郭部分の光硬化を前記複数
の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビームによ
り行い、該輪郭部分で包囲される内側部分の光硬化を該
複数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビ
ームにより行うことからなる前記(1)〜(3)のいず
れかの立体造形物の製造方法;
(5) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の
光ビームによって所定のターンの一方の端部側からそれ
と対向する端部側へと光硬化を行い、且つ該複数の光ビ
ームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによっ
て該一方の端部側と対向する端部側から該一方の端部側
へと光硬化を行うことからなる前記(1)〜(3)のい
ずれかの立体造形物の製造方法;
(6) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の
光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面の1層分の
光硬化を行い、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つ
または2つ以上の光ビームによって該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との境界面を含む部分の光硬化
を行うことからなる前記(1)〜(3)のいずれかの立
体造形物の製造方法;を包含する。Further, according to the present invention, (4) an inner portion surrounded by the contour portion is formed by photocuring the contour portion of a predetermined pattern with one or more light beams of the plurality of light beams. (5) The method for producing a three-dimensional structure according to any one of (1) to (3) above, wherein the photo-curing is performed by one or two or more light beams of the plurality of light beams; One or more light beams of the plurality of light beams are photo-cured from one end side of a predetermined turn to an end side opposite to the predetermined turn, and another one of the plurality of light beams is Any one of (1) to (3) above, which comprises performing photo-curing from one end side opposite to the one end side to the one end side by one or more light beams of (6) One of a plurality of light beams Alternatively, one layer of the surface of the photocurable resin composition is photocured by two or more light beams, and one or two or more light beams of the plurality of light beams are used to cure the surface. The method for producing a three-dimensional object according to any one of (1) to (3) above, which comprises photo-curing a portion including a boundary surface between one layer and a photo-curing layer located therebelow.
【0011】そして、本発明は、
(7) 載置台上または光硬化性樹脂組成物の硬化によ
り形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹脂組成物を
順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供給装置、最
終的な立体造形物が形成されるまで制御下に所定のパタ
ーンおよび厚みを有する光硬化層の形成・積層を繰り返
して行うための光照射装置を備え、前記光照射装置が、
X方向およびY方向に移動可能であるか或いはX方向、
Y方向およびZ方向に移動可能で且つその照射範囲が少
なくとも一部で重複する複数の光ビームを光硬化性樹脂
組成物面に対して照射する装置であることを特徴とする
光造形装置である。( 7 ) Photocuring for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition on the mounting table or on the photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition. And a light irradiation device for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness under control until a final three-dimensional structure is formed. The irradiation device
Can be moved in the X and Y directions, or in the X direction,
An optical modeling apparatus, which is an apparatus for irradiating a surface of a photocurable resin composition with a plurality of light beams which are movable in the Y direction and the Z direction and whose irradiation ranges at least partially overlap. .
【0012】本発明は、
(8) 単一の光源を有し、前記複数の光ビームが該複
数の光源の各々から発射される前記(7)の光造形装
置;
(9) 光ビームの照射位置を検知・計測するための複
数のセンサー、前記センサーの検知・計測値に基づいて
各光ビームの位置を補正する装置を有することからなる
前記(7)または(8)の光造形装置;を好ましい態様
として包含する。The present invention includes ( 8 ) a stereolithography apparatus according to (7), which has a single light source, and the plurality of light beams are emitted from each of the plurality of light sources; ( 9 ) irradiation of the light beam The optical modeling apparatus according to ( 7 ) or ( 8 ), which comprises a plurality of sensors for detecting and measuring positions, and a device for correcting the position of each light beam based on the detection and measurement values of the sensors. Included as a preferred embodiment.
【0013】そして、本発明は、
(10) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームを光硬化しようとする所定のパターンの輪郭
部分に沿って移動・照射させる手段、および該複数の光
ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームを該
輪郭部分で包囲される内側部分で移動・照射させる手段
を有する前記(7)〜(9)のいずれかの光造形装置;
(11) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームを光硬化しようとする所定のターンの一方の
端部側からもう一方の端部側へと徐々に移動・照射さ
せ、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ
以上の光ビームを該一方の端部と対向する端部側から該
一方の端部側へと徐々に移動・照射させる手段を有する
前記(7)〜(9)のいずれかの光造形装置;
(12) 複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上
の光ビームの到達深さを光硬化性樹脂組成物の表面の1
層分とし、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまた
は2つ以上の光ビームの到達深さを該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との間の境界面を含む深さとす
る制御装置を有する前記(7)〜(9)のいずれかの光
造形装置;を包含する。The present invention provides ( 10 ) means for moving and irradiating one or more light beams of a plurality of light beams along a contour portion of a predetermined pattern to be photocured, and The light according to any one of ( 7 ) to ( 9 ), further comprising means for moving and irradiating another one or two or more light beams of the plurality of light beams in an inner portion surrounded by the contour portion. Modeling device; ( 11 ) Gradually move one end of one or more light beams of a plurality of light beams from one end side of a predetermined turn to the other end side. And irradiate, and gradually move / irradiate another one or two or more light beams of the plurality of light beams from the end side facing the one end to the one end side. The light according to any one of ( 7 ) to ( 9 ) above, which has means. Modeling device: ( 12 ) One of the plurality of light beams or two or more light beams reaches the arrival depth of 1 on the surface of the photocurable resin composition.
A boundary surface between one layer of the surface and the photo-curing layer located below the depth of arrival of one or more light beams of the plurality of light beams. The optical modeling apparatus according to any one of ( 7 ) to ( 9 ) above, which has a control device having a depth including.
【0014】[0014]
【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。本発明では、載置台上または光硬化性樹脂組成物
の硬化により形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹
脂組成物を順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供
給装置および最終的な立体造形物が形成されるまで制御
下に所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層の形成
・積層を繰り返して行うための光照射装置を備える光造
形装置を用いて、(i)層状にした光硬化性樹脂組成物
の表面に制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚
みを有する光硬化層を形成し、(ii)前記(i)で形成
した光硬化層の上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施し
て制御下に光を照射して該(i)で形成した光硬化層上
に所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に
積層形成し、(iii)前記(ii)で形成した光硬化層の
上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下に光を
照射して該(ii)で形成した光硬化層上に所定のパター
ンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成し、
(iv)目的とする立体造形物が形成されるまで前記(ii
i)の光硬化層の積層形成工程を繰り返すことによって
立体造形物を製造する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. In the present invention, a photocurable resin composition supply device for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition on a mounting table or a photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition, and Using an optical modeling apparatus equipped with a light irradiation apparatus for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness until a final three-dimensional model is formed, (i) layered The surface of the photocurable resin composition described above is irradiated with light under control to form a photocurable layer having a predetermined pattern and thickness, and (ii) 1 is formed on the photocurable layer formed in (i) above. A layer of the photocurable resin composition is applied and light is controlled to irradiate the photocurable layer formed in the step (i) to integrally laminate a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness, iii) One layer of photocurable resin set on the photocurable layer formed in (ii) above The composition is applied and light is irradiated under control to form a photocurable layer having a predetermined pattern and a thickness integrally on the photocurable layer formed in (ii),
(Iv) Until the desired three-dimensional object is formed, the above (ii)
A three-dimensional structure is manufactured by repeating the step of forming a laminate of the photocurable layer of i).
【0015】上記した立体造形物の製造において、本発
明では、前記(i)〜(iv)の工程における光硬化性樹
脂組成物面への光照射を、複数の光ビームを使用して行
う。該複数の光ビームの造形時の照射ピッチ、照射範
囲、光硬化樹脂組成物面への照射深度、スポット径、照
射速度、照射のタイミングなどは、各々の状況に応じて
変えることができる。複数の光ビームは、1つの光源か
ら発射された光を分光器などによって複数の光ビームに
分光したものであってもよい複数の光ビームとすると、
該複数の光ビームのエネルギー強度、スポット径、照射
ピッチ、光硬化性樹脂組成物面への進入深度、移動形
態、移動範囲、照射速度、照射のタイミングなどをそれ
ぞれ個別に調節することができ、また場合によっては両
者を連動させて調節することができるので、望ましい。
本発明で用いる光ビームの数は2ビーム以上であればい
ずれでもよく、製造しようとする立体造形物のサイズ、
形状、構造などに応じて適当なビーム数を選択すること
ができる。しかしながら、光ビームの数が多すぎると光
造形工程および装置が複雑になるので、一般には光ビー
ムの数は2〜5ビーム程度であることが好ましく、2〜
4ビーム程度であることがより好ましい。In the present invention, in the production of the above-mentioned three-dimensional object, the light irradiation to the surface of the photocurable resin composition in the steps (i) to (iv) is carried out by using a plurality of light beams. The irradiation pitch, the irradiation range, the irradiation depth on the surface of the photocurable resin composition, the spot diameter, the irradiation speed, the irradiation timing, and the like of the plurality of light beams during modeling can be changed according to each situation. If the plurality of light beams are a plurality of light beams that may be light emitted from one light source and are separated into a plurality of light beams by a spectroscope or the like,
The energy intensity of the plurality of light beams, the spot diameter, the irradiation pitch, the depth of penetration into the surface of the photocurable resin composition, the moving form, the moving range, the irradiation speed, the timing of irradiation, etc. can be individually adjusted, In some cases, it is desirable that both can be adjusted in conjunction with each other.
The number of light beams used in the present invention may be any number as long as it is two or more, and the size of the three-dimensional model to be manufactured,
An appropriate number of beams can be selected according to the shape, structure, etc. However, if the number of light beams is too large, the stereolithography process and apparatus become complicated. Therefore, in general, the number of light beams is preferably about 2 to 5,
More preferably, it is about 4 beams.
【0016】本発明で用いる複数の光ビームは、いずれ
も、X方向およびY方向(平面方向)に移動可能である
か或いはX方向、Y方向およびZ方向(平面方向と深さ
および/または高さ方向)に移動可能になっており、光
硬化性樹脂組成物面に沿って前記方向に移動させながら
光硬化性樹脂組成物面に光を照射して光硬化させ、場合
によっては加熱を行う。光ビームの前記移動方式は特に
制限されず、例えば、光スキャナーを構成する反射鏡の
角度の調節、反射鏡の位置移動、反射鏡の高さの調節な
どによって光ビームをX−Y方向またはX−Y−Z方向
に移動させて光硬化性樹脂組成物面に照射してもよい
し、光ビームの照射をプロジェクター方式によって行い
該プロジェクターをX−Y方向またはX−Y−Z方向に
移動させることによって光ビームをX−Y方向またはX
−Y−Z方向に移動させて光硬化性樹脂組成物面に照射
してもよいし、XYプロッター方式によって行ってもよ
いし、或いはその他の方式で行ってもよい。The plurality of light beams used in the present invention are all movable in the X direction and the Y direction (plane direction), or in the X direction, the Y direction and the Z direction (plane direction and depth and / or height). The photocurable resin composition surface is irradiated with light to be photocured while being moved in the direction along the photocurable resin composition surface, and in some cases heated. . The moving method of the light beam is not particularly limited. The light may be moved in the -Y-Z direction to irradiate the surface of the photocurable resin composition, or the light beam may be irradiated by a projector method to move the projector in the XY direction or the XYZ direction. The light beam in the XY direction or X
It may be moved in the -Y-Z direction to irradiate the surface of the photocurable resin composition, may be performed by an XY plotter system, or may be performed by another system.
【0017】本発明では複数の光ビームの照射範囲が少
なくとも一部で重複しており、それによって複数の光ビ
ームの照射によって形成される各々光硬化部が少なくと
も一部で重なりあって1つの光硬化層、ひいては1つの
立体造形物を形成する。その場合に、複数の光ビームの
照射範囲の重なり部分は、複数の光ビームの照射時に同
時に形成しても、または例えば複数の光ビームの1つま
たは2つ以上を光硬化性樹脂組成物面に照射して光硬化
層を形成した後に、別の1つまたは2つ以上の光ビーム
を、この後者の光ビームによって形成される光硬化層が
前記で形成した光硬化層と少なくとも一部で重なり合う
ようにしながら照射してもよい。要するに、複数の光ビ
ームを照射することによって形成される所定のパターン
および深さを有する光硬化層において、該複数の光ビー
ムの照射により形成される光硬化部分が少なくとも一部
で重複した状態になっていればよい。In the present invention, the irradiation ranges of the plurality of light beams are overlapped at least in part, so that the respective photo-cured portions formed by the irradiation of the plurality of light beams are overlapped at least in part to form one light beam. The hardened layer, and thus one solid model is formed. In that case, the overlapping portions of the irradiation ranges of the plurality of light beams may be formed simultaneously with the irradiation of the plurality of light beams, or one or more of the plurality of light beams may be formed on the surface of the photocurable resin composition. To form a photocurable layer and then another one or more light beams are formed at least in part with the photocurable layer formed above by the photocurable layer formed by the latter light beam. Irradiation may be performed while overlapping. In short, in the photo-cured layer having a predetermined pattern and depth formed by irradiating the plurality of light beams, the photo-cured portions formed by the irradiation of the plurality of light beams are at least partially overlapped. It should be.
【0018】本発明では、複数の光ビームの位置ずれを
抑制または低減して、寸法精度に優れ、且つ目的と通り
の形状、構造、物性および色調を有する立体造形物を円
滑に得るために、光ビームの照射位置センサーを複数配
置しておき、各光ビームの位置を2点以上で計測し、該
計測された値に基づいて各光ビームの位置補正を行うこ
とが極めて望ましい。その場合に、光ビームの照射位置
センサーの配置数および配置位置は、製造を目的とする
立体造形物の形状、構造、サイズ、光ビームのビーム
数、光ビームの移動方式、移動方向、移動範囲、照射速
度などに応じて決めるのが望ましい。但し、照射位置セ
ンサーは、光造形の邪魔にならない位置に配置する必要
があり、そのため複数の照射位置センサーは、複数の光
ビームの最大移動範囲(最大移動面)を包囲する外周部
分に間隔を設けて配置するのがよい。複数の照射位置セ
ンサーは、所定の位置に固定して配置しても、または光
造形の進行や状況と連動させて位置移動可能に配置して
もよい。光ビームの照射位置センサーの種類は特に制限
されず、光ビームの照射位置を正確に検知できるセンサ
ーであればいずれも使用でき、例えば、CCDセンサ
ー、PSDセンサーなどが挙げられる。そして、複数の
照射位置センサーで計測された値に基づいて、各光ビー
ムの位置補正を自動的に行い、各光ビーム間の位置ずれ
を抑制または低減しながら、光造形を行う。In the present invention, in order to suppress or reduce the positional deviation of a plurality of light beams, and to smoothly obtain a three-dimensional object having excellent dimensional accuracy and having the desired shape, structure, physical properties and color tone, It is extremely desirable to arrange a plurality of light beam irradiation position sensors, measure the position of each light beam at two or more points, and correct the position of each light beam based on the measured values. In that case, the number and position of the light beam irradiation position sensors are determined by the shape, structure, size, number of light beams, moving method, moving direction, moving range of the three-dimensional object for manufacturing. It is desirable to decide according to the irradiation speed. However, it is necessary to arrange the irradiation position sensor at a position that does not interfere with the stereolithography, and therefore, the plural irradiation position sensors are arranged at the outer peripheral portion surrounding the maximum moving range (maximum moving surface) of the plurality of light beams. It is good to provide and arrange. The plurality of irradiation position sensors may be fixedly arranged at a predetermined position, or may be arranged so that the positions can be moved in association with the progress or situation of the stereolithography. The type of the light beam irradiation position sensor is not particularly limited, and any sensor that can accurately detect the light beam irradiation position can be used, and examples thereof include a CCD sensor and a PSD sensor. Then, based on the values measured by the plurality of irradiation position sensors, the position correction of each light beam is automatically performed, and the optical shaping is performed while suppressing or reducing the positional deviation between the light beams.
【0019】本発明では、複数の光ビームの移動・照射
形態を製造を目的とする立体造形物の形状、構造、サイ
ズなどに応じて決めることができ、例えば、複数の光ビ
ームは並行状態で移動させながら光照射を行っても、複
数の光ビームを対向方向から徐々に近づけながら移動さ
せて光照射を行っても、複数の光ビームを徐々に遠ざけ
ながら移動させて光照射を行っても、複数の光ビームを
重ね合わせて移動させながら光照射を行っても、複数の
光ビームの各々を全く別々に移動させながら光照射を行
っても、または前記以外の方式を採用してもよい。In the present invention, the movement / irradiation form of a plurality of light beams can be determined according to the shape, structure, size, etc. of a three-dimensional object for manufacturing. Even if light irradiation is performed while moving, light irradiation is performed by moving a plurality of light beams while gradually approaching from opposite directions, or light irradiation is performed by moving a plurality of light beams while gradually moving away. , The light irradiation may be performed while moving a plurality of light beams in an overlapping manner, the light irradiation may be performed while moving each of the plurality of light beams completely separately, or a method other than the above may be adopted. ..
【0020】特に、本発明において、上記(4)の製造
方法およびそのための上記(14)の光造形装置を採用
すると、歪みや反りのない、寸法精度に優れる立体造形
物を高い造形速度で円滑に製造することができる。すな
わち、何ら限定されるものではないが、図1の模式図で
例示するように、所定パターンの輪郭部分(周囲部分)
に相当する光硬化部aを該複数の光ビームのうちの1つ
または2つ以上の光ビーム(好ましくは1つ、多くても
2つの光ビーム)を用いて形成し、それと共に該輪郭部
分に相当する光硬化部aで包囲される内側部分に相当す
る光硬化部bの形成を該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビーム(好ましくは1〜3の光ビ
ーム)によって行って立体造形物を製造すると、該パタ
ーンの周囲部分が光硬化された状態(該パターンの輪郭
がきちんとした状態)で内側部分の光硬化が行われるた
めに、歪みや反りのない、寸法精度に優れる立体造形物
を高い造形速度で円滑に得られる。その際に、所定パタ
ーンの輪郭部分の光硬化が該パターンに相当する光硬化
層の形成の初期の段階で終了しているようにしながら内
側部分の光硬化を行うと、立体造形物における反りや歪
みの発生を一層効果的に防止することができる。In particular, in the present invention, when the manufacturing method of (4) and the optical molding apparatus of (14) therefor are adopted, a three-dimensional molded object having no distortion or warpage and excellent in dimensional accuracy can be smoothly processed at a high molding speed. Can be manufactured. That is, although not limited thereto, as illustrated in the schematic view of FIG. 1, a contour portion (surrounding portion) of a predetermined pattern.
Is formed by using one or two or more light beams (preferably one and at most two light beams) of the plurality of light beams, and at the same time, the contour portion The formation of the light-cured portion b corresponding to the inner portion surrounded by the light-cured portion a corresponds to another one of the plurality of light beams.
One or two or more light beams (preferably 1 to 3 light beams) are used to manufacture a three-dimensional object, and the peripheral portion of the pattern is photo-cured (the contour of the pattern is neat). Since the inner portion is photo-cured, a three-dimensional object having no distortion or warpage and excellent dimensional accuracy can be smoothly obtained at a high modeling speed. At that time, when the photocuring of the inner portion is performed while the photocuring of the contour portion of the predetermined pattern is completed at the initial stage of the formation of the photocurable layer corresponding to the pattern, warpage or It is possible to more effectively prevent the occurrence of distortion.
【0021】また、本発明において、上記(4)の方法
および(14)の光造形装置を採用する代わりに、上記
(5)の方法および(15)の光造形装置を採用する場
合も、反りや歪みが少なくて、寸法精度に優れる立体造
形物を高い造形速度で生産性良く製造することができ
る。すなわち、何ら限定されるものではないが、図2の
模式図で例示するように、複数の光ビームのうちの1つ
または2つ以上の光ビームによって所定のパターンの一
方の端部側からそれと対向する端部側へと光硬化を行い
(図2におけるAの方向)、且つ該複数の光ビームのう
ちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該一方
の端部側と対向する端部側から該一方の端部側へと光硬
化を行うと(図2におけるBの方向)、該パターンの両
側からバランスの採れた状態で同時に光硬化がなされる
ために、1本の光ビームを用いてパターンの一方の端部
のみから順次光硬化を行う従来汎用の光造形技術による
場合に比べて、反りや歪みが少なくて寸法精度に優れる
立体造形物を製造することができる。しかも、この方法
による場合に、パターンの両端側から同時に光硬化を行
うと、その造形速度が1本の光ビームを用いる場合に比
べて2倍以上となり、造形速度が極めて高くなり、生産
性が格段に向上する。Further, in the present invention, when the method (5) and the stereolithography apparatus (15) are adopted instead of the method (4) and the stereolithography apparatus (14), the warp occurs. It is possible to manufacture a three-dimensional object having little dimensional distortion and excellent dimensional accuracy at a high modeling speed with high productivity. That it is, but not limited in any way, as illustrated by the schematic diagram of FIG. 2, from one end of the predetermined patterns by one or more light beams of the plurality of light beams Photocuring is performed toward the end side opposite to it (direction A in FIG. 2), and the one end side is opposed by another one or two or more light beams of the plurality of light beams. When the photo-curing is performed from one end side to the one end side (direction B in FIG. 2), the photo-curing is simultaneously performed from both sides of the pattern in a balanced state. It is possible to manufacture a three-dimensional object having less warpage and distortion and excellent dimensional accuracy, as compared with the conventional general-purpose optical modeling technique in which light curing is sequentially performed from only one end of the pattern using a light beam. Moreover, in the case of this method, if the photo-curing is performed from both ends of the pattern at the same time, the molding speed becomes twice or more as compared with the case of using one light beam, the molding speed becomes extremely high, and the productivity becomes Greatly improved.
【0022】さらに、本発明において、上記(6)の方
法および(16)の光造形装置を採用して、光造形を行
うと、光硬化層間の接着強度の高い、力学的特性および
寸法安定性に優れる立体造形物を円滑に製造することが
できる。すなわち、複数の光ビームのうちの1つまたは
2つ以上の光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面
の1層分の光硬化を行い、且つ該複数の光ビームのうち
の別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該表面の
1層分とその下に位置する光硬化層との境界面を含む部
分の光硬化を行うことによって、表面の1層分の光硬化
層の形成のみならず、該表面の光硬化層とその下に存在
する光硬化層との境界面での光硬化が十分に行われて、
光硬化層間の接着強度が増して、力学的特性および寸法
安定性に優れる立体造形物を得ることができる。その場
合に、複数の光ビームによる表面の1層分の光硬化層の
形成と、該表面の光硬化層とその下に存在する光硬化層
との境界面を含む部分の光硬化は、同時に行っても、ま
たは表面の1層分の光硬化層の形成に引き続いて前記境
界面を含む部分の光硬化を行ってもいずれでもよいが、
後者の方法が表面の光硬化層の形成と境界面での光硬化
の両方が円滑に行われることから好ましく採用される。
何ら限定されるものではないが、図3の模式図で例示す
るように、光ビームcによって表面の1層分の光硬化層
Cを順次形成しつつ、それと小さい時間差で光ビームd
によって該表面の光硬化層Cとその下に存在する光硬化
層Dとの境界面Eを含む部分の光硬化を順次行うと、複
数の光ビームを使用することによる効果を十分に活かし
ながら高い造形速度で、光硬化層間の接着強度の高い立
体造形物をより円滑に製造することができる。Further, in the present invention, when the stereolithography is carried out by adopting the method (6) and the stereolithography apparatus of (16), mechanical strength and dimensional stability with high adhesive strength between photocured layers are obtained. It is possible to smoothly manufacture an excellent three-dimensional molded item. That is, one layer of the plurality of light beams or two or more of the light beams is used to perform photocuring for one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams is used. Alternatively, only one photo-curing layer on the surface is formed by photo-curing a portion including a boundary surface between one layer on the surface and a photo-curing layer located therebelow by two or more light beams. However, the photo-curing at the interface between the photo-curing layer on the surface and the photo-curing layer existing thereunder is sufficiently performed,
The adhesive strength between the photo-curing layers is increased, and a three-dimensional molded article having excellent mechanical properties and dimensional stability can be obtained. In that case, the formation of a photo-cured layer for one layer on the surface by a plurality of light beams and the photo-curing of the portion including the boundary surface between the photo-cured layer on the surface and the photo-cured layer existing thereunder are performed simultaneously. It is possible to carry out or to carry out the photo-curing of the portion including the boundary surface subsequently to the formation of the photo-cured layer for one layer on the surface,
The latter method is preferably used because both the formation of the photocured layer on the surface and the photocuring at the boundary surface are smoothly performed.
Although not limited thereto, as illustrated in the schematic view of FIG. 3, the light beam c forms one photo-curing layer C on the surface one by one, and the light beam d has a small time lag from that.
By sequentially performing the photo-curing of the portion including the boundary surface E between the photo-cured layer C on the surface and the photo-cured layer D existing thereunder, the effect obtained by using a plurality of light beams can be sufficiently utilized while being high. A three-dimensional object having high adhesive strength between the photo-curing layers can be manufactured more smoothly at the modeling speed.
【0023】本発明で用いる光硬化性樹脂組成物の種類
は特に制限されず、光学的立体造形技術で用いることが
できる光硬化性樹脂組成物であればいずれでもよい。限
定されるものではないが、本発明で用いる光硬化性樹脂
組成物としては、例えば、アクリレート系光硬化性樹脂
組成物、ウレタンアクリレート系光硬化性樹脂組成物、
エポキシ系光硬化性樹脂組成物、エポキシアクリレート
系光硬化性樹脂組成物、ビニルエーテル系光硬化性樹脂
組成物などを挙げることができる。その場合に、光硬化
性樹脂組成物は、光重合性化合物の1種類のみを含有し
ていても、または2種以上を含有していてもよい。光硬
化性樹脂組成物中に含まれる光重合性化合物の種類に応
じて、光重合開始剤の種類も、例えば、光ラジカル重合
開始剤、光カチオン重合開始剤、光ラジカル重合開始剤
と光カチオン重合開始剤の併用というように適宜選択す
ることができる。The type of the photocurable resin composition used in the present invention is not particularly limited, and any photocurable resin composition can be used as long as it can be used in the optical three-dimensional molding technique. Although not limited, examples of the photocurable resin composition used in the present invention include an acrylate-based photocurable resin composition, a urethane acrylate-based photocurable resin composition,
Examples thereof include an epoxy photocurable resin composition, an epoxy acrylate photocurable resin composition, and a vinyl ether photocurable resin composition. In that case, the photocurable resin composition may contain only 1 type of a photopolymerizable compound, or may contain 2 or more types. Depending on the type of the photopolymerizable compound contained in the photocurable resin composition, the type of the photopolymerization initiator also includes, for example, a photoradical polymerization initiator, a photocationic polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator and a photocation. It can be appropriately selected such that a polymerization initiator is used in combination.
【0024】本発明で用いる光硬化性樹脂組成物は、液
状であってもまたは固体状であってもいずれでもよい。
液状の光硬化性樹脂組成物を用いて本発明の光造形を行
う場合は、例えば、光硬化性樹脂組成物液を充填した造
形浴を使用し、該造形浴の液面に複数の光ビームによる
光照射を行って光硬化層を形成させる工程を順次繰り返
す方法などを採用することができる。The photocurable resin composition used in the present invention may be liquid or solid.
When performing photolithography of the present invention using a liquid photocurable resin composition, for example, a molding bath filled with a photocurable resin composition liquid is used, and a plurality of light beams are applied to the liquid surface of the molding bath. It is possible to employ a method of sequentially repeating the step of irradiating light to form a photo-cured layer.
【0025】本発明では、照射する光(光ビーム)の種
類は特に制限されず、光学的立体造形で使用されている
光のいずれもが使用でき、例えば、Arレーザー、He
−Cd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
線のいずれもが使用できる。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。また、照射する光ビームの強さ、
光硬化性樹脂組成物表面と光源の距離、スポット径など
も各々の状況に応じて適宜設定することができる。In the present invention, the type of light (light beam) to be irradiated is not particularly limited, and any light used in optical three-dimensional modeling can be used. For example, Ar laser and He.
Any of active energy rays generated from a -Cd laser, a xenon lamp, a metal halide lamp, a mercury lamp, a fluorescent lamp or the like can be used. Among them, the laser beam is preferably used from the viewpoint of molding speed, high molding accuracy due to high condensing property, and the like. Also, the intensity of the light beam to irradiate,
The distance between the surface of the photocurable resin composition and the light source, the spot diameter, etc. can be appropriately set according to each situation.
【0026】本発明の方法および装置による場合は、精
密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用
部品、各種容器類、鋳物、金型、母型などのためのモデ
ルや加工用モデル、複雑な熱媒回路の設計用の部品、複
雑な構造の熱媒挙動の解析企画用の部品、その他の複雑
な形状や構造を有する各種の立体造形物を、高い造形速
度および寸法精度で円滑に製造することができる。According to the method and apparatus of the present invention, for precision parts, electric / electronic parts, furniture, building structures, automobile parts, various containers, castings, dies, mother dies, etc. High modeling speed and dimensional accuracy of models, parts for designing complicated heat medium circuits, parts for analysis and planning of heat medium behavior of complicated structures, and other various 3D objects with complicated shapes and structures It can be manufactured smoothly.
【0027】[0027]
【実施例】以下に本発明で用い得る光造形装置の概念を
図4により例示するが、本発明の光造形装置はそれによ
り何ら制限されるものではない。図4の光造形装置は、
2つの光源1aと1bから2つの光ビーム2a,2bを
発射させるようにした光造形装置の模式図の一例であ
る。光源1aから発射された光ビーム2aは、ミラー3
aから構成されるスキャナーによって、造形浴4に充填
されている光硬化性樹脂組成物の液面に照射されるよう
になっており、また光源1bから発射された光ビーム2
bはミラー3bから構成されるスキャナーによって造形
浴4に充填されている光硬化性樹脂組成物の液面に照射
されるようになっている。ミラー3aおよび3bは角度
が可変になっているか、または角度と位置が可変になっ
ており、それによって光ビーム2aおよび2bは、それ
ぞれX−Y面で移動および光硬化性樹脂組成物の液面へ
の照射深度の変更が可能になっている。また、5は造形
物を載置する昇降可能な載置台である。EXAMPLES The concept of the stereolithography apparatus usable in the present invention will be illustrated below with reference to FIG. 4, but the stereolithography apparatus of the present invention is not limited thereby. The stereolithography apparatus in FIG. 4 is
It is an example of a schematic diagram of a stereolithography apparatus configured to emit two light beams 2a and 2b from two light sources 1a and 1b. The light beam 2a emitted from the light source 1a is reflected by the mirror 3
The scanner constituted by a is adapted to irradiate the liquid surface of the photocurable resin composition filled in the modeling bath 4, and the light beam 2 emitted from the light source 1b.
b is irradiated onto the liquid surface of the photocurable resin composition filled in the modeling bath 4 by a scanner including a mirror 3b. The mirrors 3a and 3b have variable angles or variable angles and positions, whereby the light beams 2a and 2b move in the XY plane and the liquid surface of the photocurable resin composition, respectively. The irradiation depth can be changed. Further, 5 is a mounting table on which a modeled object can be mounted and which can be raised and lowered.
【0028】さらに、図4の,光造形装置では、2つの
光ビーム2a,2bの照射位置を検知する照射位置セン
サー6a,6bを、光ビーム2a,2bの照射域の周囲
に光造形の邪魔にならないようにして配置してあり、照
射位置センサー6aおよび6bによって各光ビーム2
a,2bの位置を2点以上で計測し、その計測結果に基
づいて、ミラー3aおよび/または3bの角度や位置を
補正することにより、各光ビーム2aおよび2bの位置
ずれを抑制または低減する。図4に示したような光造形
装置を使用して、上記した本発明の種々の光造形操作を
行うことにより、寸法精度、力学的特性、光硬化層間の
接着強度などに優れる立体造形物や、所定の色調や模様
の発現形態を有する立体造形物を、高い造形速度で生産
性良く製造することができる。Further, in the stereolithography apparatus shown in FIG. 4 , irradiation position sensors 6a and 6b for detecting the irradiation positions of the two light beams 2a and 2b are provided around the irradiation area of the light beams 2a and 2b. The light beam 2 is arranged so that it does not come into contact with each other by the irradiation position sensors 6a and 6b.
The positions of a and 2b are measured at two or more points, and the angles and positions of the mirrors 3a and / or 3b are corrected based on the measurement results, thereby suppressing or reducing the positional deviation of the respective light beams 2a and 2b. . By performing various optical shaping operations of the present invention described above using the optical shaping apparatus as shown in FIG. 4 , a three-dimensional shaped article excellent in dimensional accuracy, mechanical characteristics, adhesive strength between photocured layers, and the like can be obtained. It is possible to manufacture a three-dimensional object having a predetermined color tone and pattern manifestation form at a high modeling speed with high productivity.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明による場合は、立体造形物の寸法
の大小や形状に拘わらず、歪みや反りがなくて寸法精度
に優れる立体造形物を、高い造形速度で生産性良く製造
することができる。そして、本発明による場合は、強度
や硬度などの力学的特性に優れる立体造形物、光硬化層
間の層間接着強度の高い立体造形物などを、高い造形速
度で生産性良く製造することができる。According to the present invention, regardless of the size or shape of a three-dimensional object, a three-dimensional object having no distortion or warpage and excellent dimensional accuracy can be manufactured with high productivity and high productivity. it can. In the case of the present invention, a three-dimensional object having excellent mechanical properties such as strength and hardness and a three-dimensional object having high interlayer adhesion strength between photo-curing layers can be manufactured with high productivity and high productivity.
【0030】特に、本発明において、複数の光ビームを
用いる場合は、光ビームのエネルギー強度、スポット
径、照射ピッチ、光硬化性樹脂組成物面への進入深度、
移動形態、移動範囲、照射速度、照射のタイミングなど
を、製造しようとする立体造形物の種類、形状、構造な
どに応じて種々選択し且つ組み合わせながら、寸法精
度、強度や硬度などの力学的特性、光硬化層間の層間接
着強度などに優れる立体造形物を、高い造形速度で生産
性良く製造することができる。さらに、光ビームの照射
位置センサーを複数配置してなる本発明の光造形方法お
よび装置による場合は、各光ビームの位置を2点以上で
計測し、該計測された値に基づいて各光ビームの照射位
置の補正を行うことによって、各光ビーム間の位置ずれ
が抑制または低減されて、寸法精度に優れる立体造形物
を円滑に製造することができる。Particularly, in the present invention, when a plurality of light beams are used, the energy intensity of the light beams, the spot diameter, the irradiation pitch, the depth of penetration into the surface of the photocurable resin composition,
Mechanical characteristics such as dimensional accuracy, strength and hardness, while variously selecting and combining the moving form, moving range, irradiation speed, irradiation timing, etc. according to the type, shape, structure, etc. of the three-dimensional object to be manufactured. It is possible to manufacture a three-dimensional object excellent in interlayer adhesion strength between photo-curing layers and the like at high modeling speed with high productivity. Further, in the case of the optical modeling method and apparatus of the present invention in which a plurality of light beam irradiation position sensors are arranged, the position of each light beam is measured at two or more points, and each light beam is measured based on the measured value. By correcting the irradiation position of (3), it is possible to suppress or reduce the positional deviation between the light beams and smoothly manufacture a three-dimensional object with excellent dimensional accuracy.
【0031】また、所定パターンの輪郭部分の光硬化を
複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビーム
で行い、該輪郭部分で包囲される内側部分の光硬化を複
数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビー
ムで行うようにした本発明の方法および装置による場合
は、光硬化収縮による反りや歪みの発生が少なくて、寸
法精度に優れる立体造形物が円滑に製造することがで
き、しかも造形時間の短縮を図ることができる。そし
て、複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビ
ームによって所定パターンの一方の端部側からそれと対
向する端部側へと光硬化を行うと共に、複数の光ビーム
のうちの別の1つまたは2つ以上の光ビームによって該
一方の端部と対向する端部側から該一方の端部側へと光
硬化を行うようにした本発明の方法および装置による場
合は、反りや歪みの発生の低減された寸法精度に優れる
立体造形物を製造することができ、しかも両端側から光
硬化を行うために造形時間の大幅な短縮を図ることがで
きる。また、複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以
上の光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面の1層
分の光硬化を行い、該複数の光ビームのうちの別の1つ
または2つ以上の光ビームによって該表面の1層分とそ
の下に位置する光硬化層との境界面以下の部分の光硬化
を行うようにした本発明の方法および装置による場合
は、光硬化層間の接着強度の増大した力学的特性および
寸法安定性に優れる立体造形物を、高い造形速度で製造
することができる。Further, the light curing of the contour portion of the predetermined pattern is performed by one or more light beams of the plurality of light beams, and the light curing of the inner portion surrounded by the contour portion is performed by the plurality of light beams. According to the method and apparatus of the present invention in which one or more light beams among them are used, a three-dimensional object excellent in dimensional accuracy with less warpage or distortion due to photocuring shrinkage is obtained. It can be manufactured smoothly, and the modeling time can be shortened. Then, one or two or more light beams of the plurality of light beams are photo-cured from one end side of the predetermined pattern to the end side opposite to the predetermined pattern, and at the same time, another one of the plurality of light beams is In the case of the method and apparatus of the present invention in which one or two or more light beams of the above are used to perform photo-curing from the end side opposite to the one end side to the one end side, warpage or It is possible to manufacture a three-dimensional object with reduced distortion and excellent dimensional accuracy, and since the photo-curing is performed from both end sides, it is possible to significantly reduce the modeling time. In addition, one or two or more light beams of the plurality of light beams are used to perform photocuring for one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams or In the case where the method and the apparatus of the present invention are adapted to perform photo-curing on a portion below the boundary between one layer of the surface and the photo-curing layer located thereunder by two or more light beams, the photo-curing layer It is possible to manufacture a three-dimensional object excellent in mechanical properties with increased adhesive strength and dimensional stability at a high modeling speed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】所定パターンの輪郭部分の光硬化と、該輪郭部
分で包囲される内側部分の光硬化をそれぞれ別の光ビー
ムを使用して行った場合の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a case where light curing of a contour portion of a predetermined pattern and light curing of an inner portion surrounded by the contour portion are performed using different light beams.
【図2】所定パターンの一方の端部とそれと対向するも
う一方の端部の両側から光ビームをそれぞれ照射して光
硬化を行う場合の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a case where light curing is performed by irradiating light beams from both ends of one end of a predetermined pattern and the other end opposite to the same.
【図3】1つの光ビームで光硬化性樹脂組成物の表面の
1層分の光硬化を行い、それとは別の光ビームによって
該表面の1層分とその下に位置する光硬化層との境界面
を含む部分の光硬化を行う場合の一例を示す図である。FIG. 3 shows one layer of light on the surface of a photocurable resin composition, which is cured by one light beam, and another layer of light and a photocurable layer located therebelow. It is a figure which shows an example at the time of photo-curing the part containing the boundary surface.
【図4】2つの光源から2つの光ビームをそれぞれ発射
させると共に各光ビームをX−Y方向またはX−Y−Z
方向に移動可能とし、且つ光ビームの照射周囲に2つの
照射位置センサーを配置した、本発明の光造形装置の一
例を示す図である。FIG. 4 shows two light beams emitted from two light sources, and each light beam is emitted in the XY direction or XYZ.
It is a figure showing an example of a stereolithography device of the present invention which is movable in a direction and has two irradiation position sensors arranged around the irradiation of a light beam.
【符号の説明】 a 輪郭部分に相当する光硬化部 b 光硬化部aで包囲される内側部分の光硬化部 c 光ビーム d 光ビーム A 光ビームの照射方向 B 光ビームの照射方向 C 表面の1層分の光硬化層 D 表面の光硬化層の下の光硬化層 E 境界面 F 発色した模様部分 G 光硬化パターン 1a 光源 1b 光源 2a 光ビーム 2b 光ビーム 3a ミラー 3b ミラー 4 造形浴 5 載置台 6a 光ビームの照射位置センサー 6b 光ビームの照射位置センサー[Explanation of symbols] a Light curing part corresponding to the contour part b Light-cured portion of the inner portion surrounded by the light-cured portion a c light beam d light beam A Light beam irradiation direction B Light beam irradiation direction One layer of photo-curing layer on C surface D Light-curing layer under the light-curing layer on the surface E boundary surface F colored pattern part G light curing pattern 1a light source 1b light source 2a light beam 2b light beam 3a mirror 3b mirror 4 modeling bath 5 Mounting table 6a Light beam irradiation position sensor 6b Light beam irradiation position sensor
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図1】 [Figure 1]
【図2】 [Fig. 2]
【図3】 [Figure 3]
【図4】 [Figure 4]
Claims (19)
表面に制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚み
を有する光硬化層を形成し、(ii)前記(i)で形成し
た光硬化層の上に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して
制御下に光を照射して該(i)で形成した光硬化層上に
所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積
層形成し、(iii)前記(ii)で形成した光硬化層の上
に1層分の光硬化性樹脂組成物を施して制御下に光を照
射して該(ii)で形成した光硬化層上に所定のパターン
および厚みを有する光硬化層を一体に積層形成し、(i
v)目的とする立体造形物が形成されるまで前記(iii)
の光硬化層の積層形成工程を繰り返すことによって立体
造形物を製造するに当たり、前記(i)〜(iv)の工程
における光照射を、X方向およびY方向に移動可能であ
るか或いはX方向、Y方向およびZ方向に移動可能な、
照射範囲が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを
使用して行うことを特徴とする立体造形物の製造方法。1. A photocurable layer having a predetermined pattern and thickness is formed by (i) irradiating the surface of a layered photocurable resin composition with light under controlled conditions, and (ii) in the above (i). A photocurable resin composition for one layer is applied onto the formed photocurable layer, and light is controlled to irradiate the photocurable resin composition to form a photocurable layer having a predetermined pattern and thickness on the photocured layer formed in (i). The layers are integrally laminated, and (iii) one layer of the photocurable resin composition is applied on the photocurable layer formed in the above (ii), and light is controlled to irradiate the photocurable resin composition. A photocurable layer having a predetermined pattern and thickness is integrally laminated on the formed photocurable layer, and (i
v) The above (iii) until the desired three-dimensional model is formed.
In manufacturing a three-dimensional structure by repeating the step of forming a laminated layer of a photocurable layer, the light irradiation in the steps (i) to (iv) can be moved in the X direction and the Y direction, or the X direction, Moveable in Y and Z directions,
A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising: using a plurality of light beams whose irradiation areas overlap at least in part.
ら発射されたものである請求項1に記載の立体造形物の
製造方法。2. The method for manufacturing a three-dimensional object according to claim 1, wherein the plurality of light beams are emitted from different light sources.
して、各光ビームの位置を2点以上で計測し、計測され
た値に基づいて各光ビームの位置補正を行って、各光ビ
ーム間の位置ずれを抑制または低減することからなる請
求項1または2に記載の立体造形物の製造方法。3. A plurality of light beam irradiation position sensors are arranged, the position of each light beam is measured at two or more points, and the position of each light beam is corrected based on the measured value. The method for producing a three-dimensional molded object according to claim 1 or 2, which comprises suppressing or reducing positional displacement between the three.
記複数の光ビームのうちの1つまたは2つ以上の光ビー
ムにより行い、該輪郭部分で包囲される内側部分の光硬
化を該複数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上
の光ビームにより行うことからなる請求項1〜3のいず
れか1項に記載の立体造形物の製造方法。4. The photocuring of the contour portion of a predetermined pattern is performed by one or more light beams of the plurality of light beams, and the photocuring of an inner portion surrounded by the contour portion is performed by the plurality of light beams. The method for producing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 3, which is performed by using another one or two or more light beams of the above-mentioned light beams.
以上の光ビームによって所定のターンの一方の端部側か
らそれと対向する端部側へと光硬化を行い、且つ該複数
の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビーム
によって該一方の端部側と対向する端部側から該一方の
端部側へと光硬化を行うことからなる請求項1〜3のい
ずれか1項に記載の立体造形物の製造方法。5. One or two or more light beams of a plurality of light beams are photo-cured from one end side of a predetermined turn to an end side opposite thereto, and the plurality of light beams are provided. The light curing is performed from one end side opposite to the one end side to the one end side by another one or two or more light beams of the beams. The method for producing a three-dimensional object according to any one of items.
以上の光ビームによって光硬化性樹脂組成物の表面の1
層分の光硬化を行い、且つ該複数の光ビームのうちの別
の1つまたは2つ以上の光ビームによって該表面の1層
分とその下に位置する光硬化層との境界面を含む部分の
光硬化を行うことからなる請求項1〜3のいずれか1項
に記載の立体造形物の製造方法。6. The surface of the photocurable resin composition is treated with one or more light beams of a plurality of light beams.
Performing photocuring of a layer and including an interface between one layer of the surface and a photocuring layer below it by another one or more light beams of the plurality of light beams. The method for producing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 3, which comprises performing photocuring on a part.
光を照射することにより特定の色調に発色する発色剤を
含有する光硬化性樹脂組成物を用い、該発色剤を発色さ
せる波長を有する光ビームを光硬化性樹脂組成物面の所
定の位置に照射し、該発色剤を発色させない波長を有す
る別の光ビームを光硬化性樹脂組成物面の前記とは別の
位置に照射して、所定の位置に発色した部分を有する立
体造形物を製造することからなる請求項1〜6のいずれ
か1項に記載の立体造形物の製造方法。7. A photo-curable resin composition containing a color-developing agent that develops a specific color tone when irradiated with light of a specific wavelength is used as the photo-curable resin composition. A light beam having the same is applied to a predetermined position on the surface of the photocurable resin composition, and another light beam having a wavelength that does not cause the color forming agent to be applied is applied to a position different from the above on the surface of the photocurable resin composition. The method for producing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 6, which comprises producing a three-dimensional object having a colored portion at a predetermined position.
って異なる色調に発色する1種類の発色剤を含有する光
硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化性樹脂組成物面の異
なる位置に、波長の異なる複数の光ビームを照射して、
互いに異なる色調に発色した部分を有する立体造形物を
製造することからなる請求項1〜6のいずれか1項に記
載の立体造形物の製造方法。8. A photocurable resin composition comprising a photocurable resin composition containing one type of color-developing agent that develops different color tones depending on the irradiation wavelength, and the photocurable resin composition is provided at different positions on the surface thereof. Irradiate multiple light beams with different wavelengths,
The method for producing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 6, which comprises producing a three-dimensional object having portions that are colored in mutually different color tones.
の光の照射によってそれぞれ異色に発色する複数の発色
剤を含有する光硬化性樹脂組成物を用い、該光硬化性樹
脂組成物面の異なる位置に、波長の異なる複数の光ビー
ムをそれぞれ照射して、互いに異なる色調に発色した部
分を有する立体造形物を製造することからなる請求項1
〜6のいずれか1項に記載の立体造形物の製造方法。9. A photocurable resin composition containing a plurality of color formers that develop different colors when irradiated with light of different wavelengths is used as the photocurable resin composition. 2. A three-dimensional molded object having different colored tones, which are produced by irradiating different positions with a plurality of light beams having different wavelengths.
The manufacturing method of the three-dimensional molded item according to any one of to 6.
有する光ビームと、加熱作用を有する光ビームを併用
し、加熱作用を有する光ビームによって光硬化性樹脂組
成物の予熱を行った後に又は加熱を行うと同時に光硬化
作用を有する光ビームによって光硬化を行うか、或いは
光硬化作用を有する光ビームによって光硬化を行った後
に加熱作用を有する光ビームによって加熱エージングを
行うことからなる請求項1〜9のいずれか1項に記載の
立体造形物の製造方法。10. A light beam having a photocuring effect and a light beam having a heating effect are used together as a plurality of light beams, and after preheating the photocurable resin composition with the light beam having a heating effect, or A method comprising performing heating and simultaneously performing photocuring with a light beam having a photocuring effect, or performing photocuring with a light beam having a photocuring effect and then performing heat aging with a light beam having a heating effect. The method for producing a three-dimensional object according to any one of 1 to 9.
硬化により形成した光硬化層上に1層分の光硬化性樹脂
組成物を順次供給するための光硬化性樹脂組成物の供給
装置、最終的な立体造形物が形成されるまで制御下に所
定のパターンおよび厚みを有する光硬化層の形成・積層
を繰り返して行うための光照射装置を備え、前記光照射
装置が、X方向およびY方向に移動可能であるか或いは
X方向、Y方向およびZ方向に移動可能で且つその照射
範囲が少なくとも一部で重複する複数の光ビームを光硬
化性樹脂組成物面に対して照射する装置であることを特
徴とする光造形装置。11. A photocurable resin composition supply device for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition onto a mounting table or a photocurable layer formed by curing the photocurable resin composition. A light irradiation device for repeatedly forming and laminating a photo-curing layer having a predetermined pattern and thickness under control until a final three-dimensional object is formed, wherein the light irradiation device is arranged in the X direction and An apparatus that irradiates a plurality of light beams that are movable in the Y direction or movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction and whose irradiation ranges overlap at least in part to the surface of the photocurable resin composition. Stereolithography device characterized by being.
ムが該複数の光源の各々から発射される請求項11に記
載の光造形装置。12. The stereolithography apparatus according to claim 11, further comprising a plurality of light sources, wherein the plurality of light beams are emitted from each of the plurality of light sources.
ための複数のセンサー、前記センサーの検知・計測値に
基づいて各光ビームの位置を補正する装置を有すること
からなる請求項11または12に記載の光造形装置。13. The method according to claim 11, further comprising a plurality of sensors for detecting / measuring the irradiation position of the light beam, and a device for correcting the position of each light beam based on the detection / measurement value of the sensor. The stereolithography apparatus according to.
つ以上の光ビームを光硬化しようとする所定のパターン
の輪郭部分に沿って移動・照射させる手段、および該複
数の光ビームのうちの別の1つまたは2つ以上の光ビー
ムを該輪郭部分で包囲される内側部分で移動・照射させ
る手段を有する請求項11〜13のいずれか1項に記載
の光造形装置。14. One or two of a plurality of light beams
Means for moving and irradiating one or more light beams along a contour portion of a predetermined pattern to be photocured, and another one or two or more light beams of the plurality of light beams, the contour portion The optical modeling apparatus according to any one of claims 11 to 13, further comprising means for moving and irradiating an inner portion surrounded by.
つ以上の光ビームを光硬化しようとする所定のターンの
一方の端部側からもう一方の端部側へと徐々に移動・照
射させ、且つ該複数の光ビームのうちの別の1つまたは
2つ以上の光ビームを該一方の端部と対向する端部側か
ら該一方の端部側へと徐々に移動・照射させる手段を有
する請求項11〜13のいずれか1項に記載の光造形装
置。15. One or two of a plurality of light beams
One or more light beams are gradually moved and irradiated from one end side of the predetermined turn to be photocured to the other end side, and another one of the plurality of light beams or 14. The light according to any one of claims 11 to 13, further comprising means for gradually moving and irradiating two or more light beams from an end portion side facing the one end portion to the one end portion side. Modeling equipment.
つ以上の光ビームの到達深さを光硬化性樹脂組成物の表
面の1層分とし、且つ該複数の光ビームのうちの別の1
つまたは2つ以上の光ビームの到達深さを該表面の1層
分とその下に位置する光硬化層との間の境界面を含む深
さとする制御装置を有する請求項11〜13のいずれか
1項に記載の光造形装置。16. One or two of a plurality of light beams
The arrival depth of one or more light beams corresponds to one layer on the surface of the photocurable resin composition, and another one of the plurality of light beams is used.
14. The control device according to claim 11, further comprising a control device for setting a reaching depth of one or more light beams to a depth including a boundary surface between one layer of the surface and a photo-curing layer located thereunder. The stereolithography apparatus according to Item 1.
ビームを発射する請求項11〜16のいずれか1項に記
載の光造形装置。17. The stereolithography apparatus according to claim 11, wherein the light irradiation device emits a plurality of light beams having different wavelengths.
性樹脂組成物面の互いに異なる位置に照射する制御装置
を有する請求項17に記載の光造形装置。18. The stereolithography apparatus according to claim 17, further comprising a controller that irradiates a plurality of light beams having different wavelengths to different positions on the surface of the photocurable resin composition.
ビームと加熱作用を有する光ビームを光硬化性樹脂組成
物に対して照射する装置である請求項11〜18のいず
れか1項に記載の光造形装置。19. The light irradiation device is a device for irradiating a photocurable resin composition with a light beam having a photocuring action and a light beam having a heating action. The described stereolithography apparatus.
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