JP2005153330A - 光造形方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光造形に使用する液晶描画マスクの紫外線による劣化を防止または抑制して、液晶描画マスクの使用可能寿命を延長させることのできる光造形方法および装置の提供。
【解決手段】 紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射して光に含まれる所定波長の紫外線によって光硬化した樹脂層を形成するにあたって、光硬化した樹脂層の形成に利用する紫外線とは異なる波長の紫外線を、フィルターやその他の遮蔽装置を用いてカットして、液晶描画マスクの紫外線による劣化を抑制してその長寿命化を図る光造形方法および装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は光硬化性樹脂組成物を紫外線によって光硬化させて造形を行う光造形方法およびそのための装置に関する。より詳細には、本発明は、描画マスクとして用いる液晶描画マスクの紫外線による劣化を抑制して液晶描画マスクの長寿命化を達成しながら、外観および寸法精度に優れる高品質の光造形物を、高い造形精度で且つ速い造形速度で、生産性良く製造するための光造形方法および装置に関する。

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

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

しかしながら、スポット状の紫外線レーザー光を用いる上記した従来法による場合は、１個のスポット状レーザー光を光硬化性樹脂の表面に照射しながら移動させて面状の光硬化したパターンを形成するいわゆる点描方式であるため、造形に長い時間を要し、生産性が低いという問題がある。しかも、光源として用いられる紫外線レーザー装置は極めて高価であるため、この種の光学的立体造形装置を高価格なものにしている。

スポット状レーザー光を用いる上記した従来技術の問題点を解消するために、スポット状レーザー光照射装置よりも安価な光源、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの高輝度放電ランプ［High Intensity Dis-charge Lamp）（ＨＩＤランプ）］などの光源を使用して、光源の下流に描画マスクを配置し、描画マスクを介して造形しようとする断面形状パターンに応じた光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、描画マスクのマスク画像に対応する所定の断面形状パターンを有する硬化樹脂層を形成させる工程を繰り返えして立体造形物を製造する光造形技術が開発されている。そしてその際に、描画マスクとして、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを用いて光造形を行う方法が知られている（例えば特許文献１〜４を参照）。

光学的立体造形においては、スポット状レーザー光を用いて点描方式で立体造形物を製造する上記した従来技術、および高輝度放電ランプなどの比較的安価な光源を使用し液晶描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射して光硬化した樹脂層を形成する上記した従来の造形技術のいずれにおいても、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性の樹脂組成物を用いて、紫外線レーザー光または光源からの光に含まれる紫外線によって光硬化した樹脂層を形成することが一般に広く行われている。その理由としては、（１）紫外線は波長が短く造形面に深く侵入しないことにより、造形面への光線の侵入深度の調節が容易で、薄くて厚さの均一な光硬化した樹脂層を順次形成することが可能で、寸法精度に優れる造形物を製造できること；（２）一方、可視光線および赤外線は波長が長く造形面に深く侵入するため、造形面への光線の侵入深度の調節が困難で、所定の厚さを有し且つ厚さの均一な光硬化した樹脂層を形成しにくく、それに伴って寸法精度に優れる立体造形物の製造が困難であること；（３）紫外線で硬化し且つ可視光線や赤外線で硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用いると明るい場所でも光造形作業を行うことができるのに対して、可視光線で硬化する光硬化性樹脂組成物を用いると、光照射していない部分も雰囲気中の可視光線によって硬化してしまい、所定の形状パターンに光硬化することができず造形作業を暗室で行う必要があり、光硬化性樹脂組成物の取り扱い性および造形時の作業性に極めて劣ること；（４）赤外線で硬化する光硬化性樹脂組成物を用いると所定の鮮明な輪郭を有する光硬化した形状パターンの形成が困難で、寸法精度に優れる造形物が得られにくいことなどが挙げられる。

光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて紫外線によって光硬化した樹脂層を形成する上記した造形技術のうち、液晶描画マスクを介して造形面に光を照射して光硬化した樹脂層を形成させる技術は、上記したように、スポット状紫外線レーザー光を造形面に照射して点描方式で照射して光硬化した樹脂層を形成する技術に比べて、一度に硬化できる面積が大きいために造形速度が速く、しかもレーザー発射装置に比べて安価な光源を使用できるなどの点で優れている。しかしながら、本発明者が液晶描画マスクを用いて紫外線によって光硬化した樹脂層を形成する光造形技術について研究を重ねたところ、光源からの光に含まれる紫外線によって液晶描画マスクが早期に劣化し、短期間のうちにそのマスク機能（すなわち微小ドットエリアでの遮光および透光機能）が失われ易いという欠点あること、そのため液晶描画マスクを用いる光造形技術を実用上有効なものにするためには、液晶描画マスクの紫外線による早期劣化を防止して、その寿命の長期化を図る必要があることが判明した。

液晶自体は、液晶ディスプレーとしてパーソナルコンピューター、携帯電話、大型テレビジョンなどで近年汎用されており、また液晶プロジェクターなどの分野でも使用されている。これらの用途では、液晶による表示のために、通常、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような、紫外線を含む光を放射する光源が用いられている。そのため、これらの分野では紫外線による液晶の劣化防止が検討されているが、これらの分野で液晶による表示に利用されている光線は主に可視光線であって紫外線は殆ど利用されないため、すべての紫外線をカットするか、またはすべての紫外線と紫外線に近い短波長の可視光線をカットして液晶の寿命を延ばすことが専ら試みられている。そのような従来技術としては、例えば、波長４３０ｎｍ以下の光線をカット（波長が４００ｎｍ以下である紫外線のすべてと波長が４００〜４３０ｎｍの短波長の可視光線をカット）する、液晶プロジェクターなどに用いるための紫外線吸フィルターガラスが知られている（特許文献５を参照）。

しかしながら、液晶描画マスクを用いる光造形技術においては、上記したように、光造形時の光硬化性樹脂組成物の取り扱い性や作業性、得られる光造形物の寸法精度などの点から、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、光源からの光に含まれる紫外線によって造形面に所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する必要があり、そのため光源からの光に含まれるすべての紫外線をカットすると光造形自体が実施できなくなる。したがって、パーソナルコンピューター、携帯電話、大型テレビジョンなどの液晶ディスプレーや液晶プロジェクターなどを対象とする、上記した特許文献５に記載されているような従来技術（液晶の紫外線による劣化を抑制するために全ての紫外線をカットする従来技術）は光造形技術では採用できず、液晶描画マスクを用いる光造形技術に特有の、紫外線に対する耐久性の向上技術の開発が必要である。そのことは、液晶描画マスクを用い、紫外線を利用して三次元の立体造形物を製造する光造形技術および二次元の造形物（造形パターン）を製造する光造形技術（例えば液晶描画マスクを用いるレジスト技術など）の両方に共通している。

また、液晶描画マスクは、紫外線ほどではないが、加熱作用の大きな赤外線によっても劣化する傾向があり、かかる点から、液晶描画マスクを用いる光造形技術では、液晶描画マスクの紫外線による劣化の抑制と共に赤外線による劣化をも防止または抑制して、液晶描画マスクの寿命を一層延ばすことのできる技術の開発が求められている。

特開昭６２−２８８８４４号公報 特開平３−２２７２２２号公報 特開平７−２９０５７８９号公報 特開平８−１１２８６３号公報 特開２００３−４８７４９号公報

本発明の目的は、紫外線硬化性樹脂組成物を用い、液晶描画マスクを使用して、光源からの光に含まれる紫外線によって光硬化した樹脂層を形成する光造形技術において、液晶描画マスクの紫外線による劣化または紫外線と赤外線による劣化を抑制して、液晶描画マスクの耐久寿命を延長させながら、目的とする光硬化した造形物を、高い造形精度で且つ硬化ムラや強度ムラの発生を防ぎつつ、速い造形速度で、生産性良く且つ低コストで製造することのできる光造形方法および装置を提供することである。
特に、本発明の目的は、高価な紫外線レーザー装置を用いずに、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような安価な光源を用いて、紫外線、または紫外線と赤外線による液晶描画マスクの劣化を抑制して液晶描画マスクの長寿命化を実現しながら、高い造形精度を有し且つ硬化ムラや強度ムラのない高品質の造形物を、速い造形速度で且つ経済的に製造することのできる実用化技術を提供することである。

上記の目的を達成すべく本発明者は鋭意検討を重ねてきた。その結果、液晶描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射し、光に含まれる紫外線によって所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する工程を経て光造形物を製造するに当たって、光源からの光に含まれる紫外線のすべてをそのまま光硬化した樹脂層の形成に用いるのではなく、所定波長の紫外線のみを用いて光硬化した樹脂層を形成し、且つ同時に該所定波長の紫外線とは異なる波長を有する紫外線、特に該所定波長の紫外線よりも短波長の紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら光硬化工程を行うと、液晶描画マスクの紫外線による劣化を抑制（低減）して、液晶描画マスクの長寿命化を達成しながら、光造形を行えることを見出した。
また、本発明者は、その際に前記所定波長の紫外線と異なる波長を有する紫外線による液晶描画マスクの曝露の防止または抑制と共に、赤外線による曝露をも同時に防止または抑制すると、液晶描画マスクの劣化が一層抑制、低減されて、その使用可能寿命を一層長くできることを見出した。

そして、本発明者は、光硬化した樹脂層の形成に利用する前記所定波長とは異なる波長の紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制するための手段としては、該所定波長の紫外線の所定量以上を通過させるが、該所定波長とは異なる紫外線の所定量以上を吸収および／または反射することのできるフィルターなどの遮蔽手段を、液晶描画マスクの上流側に配置すると、所定波長とは異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を容易に抑制しながら、所定波長の紫外線によって所望の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を円滑に形成できること、また光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを使用し、超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプから放射される光に含まれる波長３６５ｎｍの紫外線（通称「ｉ線」）によって光硬化した樹脂層を形成すると共に、波長３４０ｎｍ以下の紫外線の所定量以上を液晶描画マスクの上流に配置した遮蔽フィルターなどで遮蔽すると、速い光硬化速度を保ちながら、紫外線による液晶描画マスクの劣化をより効果的に抑制することができ、実用性などの点で優れる光造形技術を提供できることを見出し、それらの種々の知見に基づいて本発明を完成した。

すなわち、本発明は、
（１） 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の光硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する工程を、目的とする立体造形物が形成されるまで繰り返す光造形方法であって、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、光硬化した樹脂層の形成を、光源からの光に含まれる紫外線のうちの所定波長の紫外線によって行うと共に該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら行うことを特徴とする光造形方法である。

そして、本発明は、
（２） 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する工程を有する光造形方法であって、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、光硬化した樹脂層の形成を、光源からの光に含まれる紫外線のうちの所定波長の紫外線によって行うと共に該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら行うことを特徴とする光造形方法である。

さらに、本発明は、
（３） 液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長の紫外線とは波長の異なる他の紫外線の５０％以上を遮蔽する遮蔽手段を配置して、光硬化した樹脂層の形成に用いる該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら光硬化した樹脂層を形成する前記（１）または（２）の光造形方法；
（４） 前記遮蔽手段が、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長の紫外線よりも短波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射するフィルターである前記（３）の光造形方法；および、
（５） 液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、波長７８０ｎｍ以上の光線の４０％以上を遮蔽する遮蔽手段を配置して、波長７８０ｎｍ以上の光線による液晶描画マスクの曝露をさらに防止または抑制する前記（１）〜（４）のいずれかの光造形方法；
である。

そして、本発明は、
（６） 光硬化した樹脂層を形成するための前記所定波長の紫外線が、光源からの光に含まれる紫外線のうちで、紫外線硬化性樹脂組成物を速やかに硬化することのできる光強度を有し且つ液晶描画マスクに対する劣化作用が比較的小さな紫外線である前記（１）〜（５）のいずれかの光造形方法；および、
（７） 光硬化した樹脂層を形成するための前記所定波長の紫外線が、３００〜３９０ｎｍの範囲内の波長を有する紫外線である前記（１）〜（６）のいずれかの光造形方法；
である。

さらに、本発明は、
（８） 光源として高輝度放電ランプを使用する前記（１）〜（７）のいずれかの光造形方法；および、
（９） 光硬化性樹脂組成物として、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線によって少なくとも硬化するが波長４００ｎｍ以上の可視光線および赤外線では硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用い、光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを使用し、超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプから放射される光に含まれる波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線の６０％以上を通過させ且つ波長３４０ｎｍ以下の紫外線の５０％以上を遮蔽する遮蔽手段を液晶描画マスクの上流側に配置して、液晶描画マスクの波長３４０ｎｍ以下の紫外線による曝露を防止または抑制しながら、光硬化した樹脂層を波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線によって形成する前記（１）〜（８）のいずれかの光造形方法；
である。

そして、本発明は、
（１０） 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成する手段；
光硬化性樹脂組成物を硬化させる所定波長の紫外線とそれ以外の波長の紫外線を含む光を放射する光源；
微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスク；および、
光硬化性樹脂組成物を硬化させる前記所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、該所定波長以外の波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射する、液晶描画マスクの上流側に配置した遮蔽手段；
を備えていることを特徴とする光造形装置である。

また、本発明は、
（１１） 光源が、高輝度放電ランプである前記（１０）の光造形装置；
（１２） 液晶描画マスクの上流側に、光硬化性樹脂組成物を硬化する所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、波長７８０ｎｍ以上の光線の４０％以上を遮蔽する遮蔽手段を更に配置した、前記（１０）または（１１）の光造形装置；および、
（１３） 光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、光硬化性樹脂組成物を硬化させる前記所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長以外の波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射する遮蔽手段が、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線の６０％以上を通過させ且つ波長３４０ｎｍ以下の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射するフィルターである前記（１０）〜（１２）のいずれかの光造形装置；
である。

本発明による場合は、液晶描画マスクの紫外線による劣化または紫外線と赤外線による劣化を抑制して、液晶描画マスクの耐久寿命を延長させながら、目的とする光硬化した造形物や光硬化した造形パターンなどを、高い造形精度で且つ硬化ムラや強度ムラの発生を防ぎつつ、速い造形速度で、生産性良く、且つ低コストで製造することができる。
さらに、本発明による場合は、光源として高価な紫外線レーザー装置を用いなくても、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような安価な光源を使用し、それらの光源から発射される光に含まれる紫外線のうちの所定波長の紫外線を利用して、紫外線、または紫外線と赤外線による液晶描画マスクの劣化を抑制しながら、前記した高品質の造形物や光硬化した形状パターンなどを、速い造形速度で且つ経済的に製造することができる。

以下に本発明について詳細に説明する。
本発明では、
（１） 紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の紫外線硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する工程を、目的とする立体造形物が形成されるまで繰り返して立体造形物を製造するか；或いは、
（２） 紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、前記した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して、所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を有する製品（例えばレジストなどのような製品）を製造する。

立体造形物の製造に係る前記した（１）の造形技術は、一般に、液状の紫外線硬化性樹脂組成物を充填した造形浴中に造形テーブルを配置し、造形テーブルを下降させることによって造形テーブル面に１層分の液状の紫外線硬化性樹脂組成物層を形成させ、液晶描画マスクを介して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した樹脂層（以下「光硬化層」ということがある）を形成した後、造形テーブルを更に下降させて該光硬化層面に１層分の液状の紫外線硬化性樹脂組成物層を形成させて液晶描画マスクを介して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一体に積層形成する工程を繰り返して行う、造形浴法を採用して行うことができる。

また、立体造形物の製造に係る前記した（１）の造形技術は、例えば、気体雰囲気中に造形テーブルを配置し、その造形テーブル面に１層分の液状、ペースト状、粉末状または薄膜状の紫外線硬化性樹脂組成物を施して液晶描画マスクを介して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た後、該光硬化層面に１層分の液状、ペースト状、粉末状または薄膜状の紫外線硬化性樹脂組成物を施して液晶描画マスクを介して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一体に積層形成する工程を繰り返して行う方法を採用して行うこともできる。この方法による場合は、造形テーブルまたは光硬化層を上向きにしておき、その上面に紫外線硬化性樹脂組成物を施し、液晶描画マスクを介して光照射して光硬化層を順次積層形成してゆく方式を採用してもよいし、造形テーブルまたは光硬化層を垂直または斜めに配置しておいて造形テーブル面または光硬化層面上に紫外線硬化性樹脂層を施し液晶描画マスクを介して光照射して光硬化層を順次積層形成してゆく方式を採用してもよいし、或いは造形テーブルまたは光硬化層を下向きに配置しておいて造形テーブル面または光硬化層面に紫外線硬化性樹脂層組成物を施し液晶描画マスクを介して光照射して順次下方に光硬化層を積層形成してゆく方式を採用してもよい。造形テーブル面または光硬化層面に紫外線硬化性樹脂組成物を施すに当たっては、例えば、ブレード塗装、流延塗装、ローラー塗装、転写塗装、ハケ塗り、スプレー塗装などの適当な方法を採用することができる。

また、上記（２）の造形技術は、例えば、適当な基材（金属、プラスチック、布帛、紙、セラミック、ガラス、木材、それらの２つ以上の複合体など）の上に紫外線硬化性樹脂組成物の層を形成し、そこに微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して、所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層にするのに用いることができる。そのため上記（２）の造形技術は、基材上に所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を有する例えば、レジストやその他の製品の製造に利用することができる。
そのうちでも、本願発明は、上記（１）の立体造形物の製造技術に特に有効に使用することができる。

本発明で用いる液晶描画マスクは、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状（例えばＸ方向、またはＹ方向）に配列した線状液晶描画マスク、或いは面状（Ｘ−Ｙ方向）に並列配置した正方形状または長方形状の面状液晶描画マスクのいずれでもよく、そのうちでも面状の液晶描画マスクを用いることが造形速度（造形効率）などの点から好ましい。線状液晶描画マスクまたは面状液晶描画マスクに配置する微小液晶シャッター（画素子）の数は特に制限されず、従来から知られているものなどを使用することができる。液晶シャッター（液晶表示素子）としては、例えば、ＱＶＧＡ（画素数＝３２０ドット×２４０ドット）、ＶＧＡ（画素数＝６４０×４８０ドット）、ＳＶＧＡ（画素数＝８００×６００ドット）、ＵＸＧＡ（画素数＝１０２４×７６８ドット）、ＱＳＸＧＡ（画素数＝２５６０×２６４８ドット）などを用いることができ、これらの液晶シャッターは従来から広く販売されている。
液晶描画マスクを構成する液晶の種類、液晶描画マスクを構成する他の部分の材質、液晶描画マスクの構造などの違いによって、液晶描画マスクの紫外線による劣化し易さにはある程度の差はあるが、本発明による場合は、いずれの液晶描画マスクに対してもその劣化を抑制して、使用可能寿命を長くすることができる。

本発明の光造形を行うに当たっては、液晶描画マスクを静止した状態で液晶描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射して１層分の光硬化した樹脂層を形成してもよいし、１層分の光硬化した樹脂層の形成途中に液晶描画マスクのマスク画像を断続的に変えると共に液晶描画マスクを次の位置に移動させて光硬化した樹脂層を形成してもよいし、１層分の光硬化した樹脂層の形成時に液晶描画マスクのマスク画像をテレビジョン画像や映画のように動画的に連続して変化させるのと同期して液晶描画マスクを連続的に移動させて１層分の光硬化した樹脂層を形成してもよいし、または前記した方式の２つ以上を採用して光造形を行ってもいずれでもよい。

本発明では、光源として、紫外線レーザー発射装置（例えばＡｒレーザー発射装置、Ｈｅ−Ｃｄレーザー発射装置、ＬＤレーザー発射装置など）を用いることもできるが、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）やハロゲンランプが好ましく使用される。そのうちでも、後記するように、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプが、光硬化した樹脂層を短時間に形成し得る光強度を有する波長の紫外線を含むこと、光硬化した樹脂層の形成に利用しない他の波長の紫外線の遮蔽が容易であることなどの点から好ましく用いられ、特に超高圧水銀ランプがより好ましく用いられる。

光源の形状、大きさ、数は特に制限されず、液晶描画マスクの形状や寸法、形成しようとする光硬化した樹脂層の形状パターンの形状やサイズなどに応じて適宜選択することができ、光源は、例えば、点状、球状、棒状、面状であってもよいし、また点状や球状の光源を液晶描画マスクの背部側に直接状に一列または複数列で配置してもよい。
また、光源は、液晶描画マスクの背部側に液晶描画マスクと共に移動可能に設けてもよいし、または造形精度の向上、造形速度の向上、装置の軽量化、保守性の向上などの目的で、光源を固定位置に動かないように設ける共に光源からの光を光ファイバー、ライトガイドやその他の光伝達手段を通して液晶描画マスクの背部に導き、光ファイバーやライトガイドやその他の光伝達手段から液晶描画マスクを介して、造形面に光を照射するようにしてもよい。
また、造形速度の向上のために複数の光源を用いて集光し光エネルギーを高くさせる方式を採ってもよい。特に光ファイバーやライトガイドなどを使用する場合は複数光源を集光させ易いというメリットがある。

本発明では、光源からの光に含まれる紫外線をそのまま光硬化した樹脂層の形成に用いるのではなく、光源からの光に含まれる紫外線のうち、所定波長の紫外線を光硬化した樹脂層の形成に利用すると同時に、該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線（以下これを「所定波長以外の紫外線」ということがある）を、液晶描画マスクの上流で遮蔽、すなわち該所定波長以外の紫外線が液晶描画マスクに到達する前に遮蔽して、液晶描画マスクが所定波長以外の紫外線により曝露されるのを防止または抑制しながら光硬化した樹脂層の形成工程を行う。
光源から放射される光に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線を間に挟んで、所定波長の紫外線よりも波長の長い紫外線と、所定波長の紫外線よりも波長の短い紫外線が含まれている場合は、該波長の長い紫外線と該波長の短い紫外線の両方による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制することが液晶描画マスクの劣化抑制の点からより好ましいが、場合によっては、該波長の長い紫外線および該波長の短い紫外線のそれぞれのエネルギー強度などに応じて、所定波長以外の紫外線による液晶描画マスクのより効率的な劣化防止のために、エネルギー強度の高い一方の紫外線のみを遮蔽するようにしてもよい。

本発明では、液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上を通過させるが、該所定波長とは波長の異なる他の紫外線の５０％以上、好ましくは６０％以上を吸収および／または反射によって遮蔽するフィルターなどの遮蔽手段を配置して、光硬化した樹脂層の形成に用いる該所定波長の紫外線とは異なる波長の紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制することが好ましい。
なお、本明細書でいう、光硬化した樹脂層の形成に利用する所定波長の紫外線の通過％とは、所定波長の紫外線の合計エネルギー（合計光強度）に対する通過させる紫外線のエネルギー％をいい、また所定波長とは異なる波長の紫外線の遮蔽％とは、所定波長とは異なる波長の紫外線の合計エネルギー（合計光強度）に対して遮蔽するエネルギーの％をいう。

また、光硬化した樹脂層の形成に利用する所定波長の紫外線とは異なる波長の紫外線による液晶描画マスクの曝露の抑制法としては、上記したフィルターなどによる遮蔽方法以外に、液晶描画マスクの上流側にプリズムまたは回折格子を配置して光源からの光を波長ごとに分光し、その分光した光線のうち、光硬化した樹脂層の形成に利用する所定波長とは異なる波長の紫外線を、液晶描画マスクのある方向とは異なる方向に逸らせて進行させ、一方光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線、または所定波長の紫外線と可視光線とを液晶描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面のある方向へと進行させる方法を採用することもできる。

前記したフィルターなどの遮蔽手段、プリズムや回折格子などの分光手段は、液晶描画マスクの上流側であれば、光源の近傍に配置してもよいし、液晶描画マスクの近くに配置してもよいし、またはそれ以外の位置に配置してもよい。

光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線としては、紫外線硬化性樹脂組成物の硬化波長（特に紫外線硬化性樹脂組成物中に含まれる光重合開始剤や光増感剤の種類、光重合開始剤や光増感剤の吸収波長、そのうちでも最適吸収波長）、紫外線硬化性樹脂組成物を構成する樹脂成分、モノマー成分、その他の成分の紫外線硬化特性（特に光硬化を生ずる光波長との関係）、光源の種類、光源に含まれる紫外線の種類、分光分布、その強度などの各々の状況に応じて、それらを総合的に勘案して決めることが好ましい。特に、光硬化した樹脂層を形成する前記所定波長の紫外線としては、光源からの光に含まれる紫外線のうちで、紫外線硬化性樹脂組成物を速やかに硬化することのできる光強度（光エネルギー）を有し且つ液晶描画マスクに対する劣化作用が比較的小さな紫外線を利用することが好ましい。

一般に、紫外線の波長が短くなるに従って、液晶描画マスクに対する劣化作用が大きくなり、使用可能な光硬化性樹脂組成物の種類が少なくなり、しかも安価で且つ良好に使用できる光学部品や材料が少なくなるので、光硬化した樹脂層の形成に利用する紫外線としては、その波長が３００〜３９０ｎｍの範囲にあるものが好ましく、３３０〜３９０ｎｍの範囲にあるものがより好ましく、３５０〜３９０ｎｍの範囲にあるものが更に好ましい。
そのため、光源としては、前記した３００〜３９０ｎｍ、そのうちでも３３０〜３９０ｎｍ、特に３５０〜３９０ｎｍの波長範囲内に紫外線硬化性樹脂組成物を良好に硬化することのできる光強度を有する紫外線を含み、前記した波長範囲の紫外線と、３００ｎｍ未満の紫外線（そのうちでも３３０ｎｍ未満、特に３５０ｎｍ未満の紫外線）とを、フィルターやその他の分光装置で容易に分離できる分光分布を有する光源が好ましく用いられる。そのような光源の具体例としては、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）やハロゲンランプなどを挙げることができ、これらのうちでも超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプが好ましく用いられる。

本発明において、光源として好ましく用いられる超高圧水銀ランプは、図１に示すような互いに明確に分離した複数のピークよりなる分光分布を有しており、また高圧水銀ランプも図２に示すような互いに明確に分離した複数のピークよりなる分光分布を有している。図１および図２に見るように、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプから放射される光は、波長３６５ｎｍおよびその近傍に光硬化性樹脂組成物の硬化に適する強度の高い紫外線ピークを独立して有し、３６５ｎｍと４００ｎｍとの間には他の紫外線ピークが存在せず、３６５ｎｍ以外の紫外線の大半が０〜３４０ｎｍの波長範囲に分布している。
したがって、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線によって少なくとも硬化し且つ波長４００ｎｍ以上の可視光線および赤外線によっては硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用い、光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを使用して、これらの水銀ランプから放射される光のうち、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線およびそれよりも長波長の光線を通過させ、波長３４０ｎｍ以下の紫外線を遮蔽するフィルターなどの遮蔽手段を液晶描画マスクの上流側に配置することによって、該３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線を液晶描画マスクを介して通過させて光硬化した樹脂層を速やかに且つ円滑に形成できると同時に、それよりも波長が短くて液晶描画マスクに対する劣化作用の大きな紫外線の大半を液晶描画マスクに到達する前に遮蔽（カット）して、紫外線による液晶描画マスクの劣化をより効果的に抑制することができる。

超高圧水銀ランプと高圧水銀ランプを比較した場合には、超高圧水銀ランプの方が高圧水銀ランプに比べてアークの長さが短く、ランプ自体が小型化されているために、光造形装置に取り付けた時に場所をとらず取り付けが容易であるなどの利点があり、またそれ以外にも放射エネルギーが大きいという利点があり、そのため、超高圧水銀ランプがより好ましく用いられる。

本発明では、上記した所定波長の紫外線とは異なる紫外線の遮蔽手段と共に、液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上を通過させるが、波長７８０ｎｍ以上の光線の４０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上を、吸収および／または反射或いは分光などによって遮蔽することのできるフィルターやその他の遮蔽手段を更に配置して、波長７８０ｎｍ以上の光線（赤外線、熱線）による液晶描画マスクの曝露をさらに防止または抑制することが望ましく、その場合には、液晶描画マスクの紫外線による劣化防止と赤外線による劣化防止が相俟って、液晶描画マスクの耐久寿命を一層延長することができる。

本発明では、造形精度の向上、造形速度の向上、装置の軽量化、保守性の向上、装置コストのダウンなどの目的で、液晶描画マスクの上流側（背部側）に配置する光源の種類、形状、数、液晶描画マスクの形状やサイズなどに応じて、光源からの光を液晶描画マスクに良好に導くための手段（例えば集光レンズ、フレネルレンズなど）、また液晶描画マスクによって形成されたマスク画像（液晶描画マスクを通った光画像）を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の所定位置に高造形精度で照射させるための手段（例えば投影ンズ、プロジェクタレンズなど）を配置することが好ましい。

本発明では、光硬化性樹脂組成物として、紫外線により硬化し、可視光線および赤外線では硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用いるのがよい。紫外線硬化性樹脂組成物は、液状、ペースト、粉末状、薄膜状などのいずでの形態であってもよく、特に液状であることが光造形時の取扱性などの点から好ましい。

本発明では、紫外線硬化性樹脂組成物として、紫外線によって硬化を行う光造形において従来から用いられている、例えば、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、エステルアクリレートオリゴマー、多官能エポキシ樹脂などの各種オリゴマー；イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルメタクリレート、ジシクロペタニルアクリレート、ジシクロペタニルメタクリレート、ボルニルアクリレート、ボルニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、モルホリンアクリルアミド、モルホリンメタクリルアミド、アクリルアミドなどのアクリル系化合物やＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、酢酸ビニル、スチレンなどの各種の単官能性ビニル化合物；トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、ポリエステルジアクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレートなど多官能性ビニル化合物；水素添加ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペートなどの各種エポキシ系化合物などの１種または２種以上と、紫外線の波長領域で光重合開始作用を有する光重合開始剤および必要に応じて増感剤などを含有する紫外線硬化性樹脂組成物を用いることができる。

使用する光源の種類（特に光源から放射される光の紫外線波長領域での分光分布）、光硬化した樹脂層の形成に用いる紫外線の波長（所定波長）、光硬化した樹脂層の形成に使用しない遮蔽すべき紫外線の波長などに応じて、紫外線硬化性樹脂組成物の紫外線による硬化波長を調整することが好ましい。紫外線硬化性樹脂組成物の紫外線による硬化波長の調整は、例えば、紫外線硬化性樹脂組成物中に配合する光重合開始剤の種類（特に最適紫外線吸収波長）、紫外線硬化性樹脂組成物を構成するポリマーやモノマーの種類や組成、増感剤の種類、他の成分の種類や配合組成などを選ぶことにより行うことができる。

何ら限定されるものではないが、本発明で用いる紫外線硬化性樹脂組成物で用い得る光重合開始剤としては、例えば、イソブチルベンゾインエーテル（最適ＵＶ吸収２４０〜２７０ｎｍ）、イソプロピルベンゾインエーテル（同２４０〜２７０ｎｍ）、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル（同３００〜３８０ｎｍ）などのベンゾインエーテル系光重合開始剤；１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム（同２５０〜４００ｎｍ）などのα−アシロキシムエステル系光重合開始剤；２，２−メトキシ−２−フェニルアセトフェノン（同２５０〜３５０ｎｍ）、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（同２５０〜３１９ｎｍ）などのベンジルケタール系光重合開始剤；ジエトキシアセトフェノン（同２４０〜３５０ｎｍ）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（同３１０〜３９０ｎｍ）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（同２００〜３００ｎｍ）などのアセトフェノン誘導体系光重合開始剤；ベンゾフェニン（同２４０〜３５０ｎｍ）、クロロチオキサントン（同２７５〜４００ｎｍ）、２−クロロチオキサントン（同２００〜４００ｎｍ）、イソプロピルチオキサントン（同２５０〜４００ｎｍ）、２−メチルチオキサントン（同２５０〜４００ｎｍ）、ハロゲン置換アルキル−アリールケトン（同２４０〜３６０ｎｍ）などのベンゾイル系光重合開始剤などを挙げることができる。

光造形に使用する光源の種類（光源から放射される光における紫外線領域での分光分布）、光硬化した樹脂層の形成に用いる紫外線の波長、光硬化した樹脂層の形成に用いずに遮蔽する紫外線の波長などに応じて、より適した光重合開始剤を選択して、紫外線硬化性樹脂組成物中に配合するとよい。光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを用いて、３６５ｎｍまたはその近傍の波長を有する紫外線によって光硬化した樹脂層を形成し、波長３４０ｎｍ以下の紫外線を遮蔽する上記した方法によって光造形を行う場合には、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン［例えばチバスペシャリティーケミカル社製「イルガキュア（登録商標）６５１」など］、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン［例えばチバスペシャリティーケミカル社製「ダロキュア（登録商標）１１７３」など］などの光重合開始剤を含有する紫外線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。

本発明で使用する紫外線硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、さらに、レベリング剤、リン酸エステル塩系界面活性剤以外の界面活性剤、有機高分子改質剤、有機可塑剤、固体微粒子（例えば、カーボンブラック微粒子などの無機微粒子、ポリスチレン微粒子、ポリエチレン微粒子、ポリプロピレン微粒子、アクリル樹脂微粒子、合成ゴム微粒子などの有機重合体微粒子など）やウィスカーなどの充填材の１種または２種以上を含有していてもよい。充填材を含有させておくと、硬化時の体積収縮の低減による寸法精度の向上、機械的物性や耐熱性の向上などを図ることができる。

以下に図３を参照して本発明について具体的に説明するが、本発明は図３に示したものに何ら限定されるものではない。
図３は、本発明の光造形に使用する光造形装置の要部の具体例を示したものである。
図３において、１は光源、２は光硬化した樹脂層の形成に利用する所定波長の紫外線を通し且つ該所定波長の紫外線とは異なる波長を有する紫外線（光硬化した樹脂層の形成に利用しない紫外線）を吸収して除くフィルター、３は該所定波長の紫外線を通し且つ赤外線を吸収するフィルター、４はロッドレンズ、５は反射ミラー、６はフレネルレンズ、７は液晶描画マスク、８は投影レンズおよび９は紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面を示す。

図３に示すように、光源１からの光に含まれる光線のうち、光硬化した樹脂層の形成に利用する所定波長の紫外線、可視光線および赤外線はフィルター２を通過し、一方光硬化した樹脂層の形成に利用しない紫外線（所定波長以外の紫外線）はフィルター２で吸収されて除かれる。次いで、フィルター２を通過した所定波長の紫外線、可視光線および赤外線のうち、赤外線（通常７８０ｎｍ以上の波長を有する赤外線）はフィルター３で吸収されて除かれ、一方所定波長の紫外線および可視光線はフィルター３を通過し、ロッドレンズ４を経て反射ミラー５によって向きを変え、フレネルレンズ６を経て液晶描画マスク７の背部へと導かれる。この段階では、光源１からの光に含まれていた所定波長の紫外線以外の波長の紫外線および赤外線が除かれているか、その量が大幅に低減しているので、所定波長以外の紫外線および赤外線による液晶描画マスク７の劣化が防止または抑制される。液晶描画マスク７の背部に導かれた所定波長の紫外線は、液晶描画マスク７のマスク画像に対応した所定のパターンで液晶描画マスク７を通過し、投影レンズ８を経て紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面９に照射されて、液晶描画マスク７のマスク画像に対応する所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層が造形面９に形成される。

上記の図３の光造形装置においては、液晶描画マスク７のマスク画像は、製造を目的とする光造形物の形状パターン、構造、サイズなどに対応してコンピューターに予め記憶させておいた情報に応じて、液晶描画マスク７に配置された複数の微小な液晶シャッターのうち、光を通過させるべき箇所に位置する液晶シャッターは光を通過させるように開き、一方光を遮蔽させるべき箇所に位置する液晶シャッターは閉じて光の通過を阻止し、そのような操作を、所定の断面形状を有する光硬化した樹脂層が形成されるまで繰り返すように設計されている（立体造形物を製造する場合）。

図３に示した光造形装置では、フィルター２および３を光源１の近傍に配置しているが、それに限定されるものではなく、例えば、液晶描画マスク７の背面近傍に配置してもよいし、または光源１と液晶描画マスク７との間のその他の位置に配置してもよい。
また、図３に示した光造形装置では、光源１からの光をロッドレンズ４、反射ミラー５、フレネルレンズ６を経て液晶描画マスク７に導いているが、光源１からの光をフィルター２および３を通過させた後に、そのまま直接フレネルレンズ６を経て液晶描画マスク７に導くようにしてもよい。
さらに、フィルター２と３の配置順序を逆にしてもよいし、また赤外線を除くフィルター３を配置せずに、所定波長以外の紫外線を除くフィルター２のみを配置してもよい。

液晶描画マスク７は特に制限されず、製造しようとする光造形物の形状や寸法（特に断面形状やその寸法）などに応じて適当な形状のものを採用することができる。液晶描画マスク７は、例えば正方形であってもよいし、長方形であってもよいし、またはその他の形状であってもよい。

《試験例１》［液晶描画マスクの紫外線に対する耐久試験］
（１） 液晶描画マスクの紫外線に対する耐久試験を行うために、図４に示す装置を使用した。図４の装置において、１は光源［（有）ワイエルティー製の超高圧水銀ランプ「ＹＬＴ−ＭＸ２００」；出力２００Ｗ］、２は所定波長の紫外線を通過させるが、それよりも波長の短い紫外線を吸収して除くフィルター［シグマ光機株式会社製「ＵＴＦ−５０Ｓ−３４Ｕ」；波長３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）およびその近傍の紫外線の透過率８０％以上、波長３４０ｎｍの紫外線の遮蔽率（吸収率）約５０％、波長３２０ｎｍ以下の紫外線の遮蔽率（吸収率）ほぼ１００％］、３は赤外線吸収フィルター［メレスグリオ社製「ＫＧ １」；波長３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）およびその近傍の紫外線の透過率９０％以上、波長８００ｎｍの光線の遮蔽率（吸収率）約５０％、波長１０００ｎｍ以上の赤外線の遮蔽率（吸収率）ほぼ１００％］、７は液晶描画マスク（カシオ計算機株式会社製のＶＧＡ液晶）、１０は光源１からの光を導くための石英ファイバー［（有）ワイエルティー製、直径５ｍｍ］を示す。

（２） 図４に示す装置を使用して、光硬化した樹脂層の形成に利用する波長３６５ｎｍの紫外線の照射照度が平均で１９００ｍＪ／ｓｅｃになる条件を採用して、図１に示した分光分布を有する光源１（超高圧水銀ランプ）からの光を石英ファイバー１０、フィルター２およびフィルター３を経て液晶描画マスク７に連続照射したところ、波長３６５ｎｍの紫外線の累積照射照度が９４００Ｊ／ｃｍ²に達した時点でも、液晶描画マスク７では微小ドットエリアでの遮光と透光の駆動（オン−オフ駆動）が正常どおりに実行可能であり、波長３６５ｎｍの紫外線の累積照射照度が１２０００Ｊ／ｃｍ²に達した時点で、ようやく、微小ドットエリアでの遮光と透光の駆動（オン−オフ駆動）が不可能な欠陥箇所（面積約２５ｍｍ²）が液晶描画マスク面に発生した。

（３） 図４に示す装置において、フィルター２（波長３６５ｎｍの紫外線よりも短波長の紫外線を吸収除去するフィルター）を装置から取り外し（使用せずに）、それ以外は上記（２）と同じ条件を採用して、液晶描画マスク７の紫外線による劣化試験を行ったところ、波長３６５ｎｍの紫外線の累積照射照度が２３００Ｊ／ｃｍ²に達した時点で、微小ドットエリアでの遮光と透光の駆動（オン−オフ駆動）が不可能な欠陥箇所（面積約２５ｍｍ²）が液晶描画マスク面に発生し、そのまま試験を継続したところ、該欠陥箇所の面積は、累積照射照度が７０００Ｊ／ｃｍ²に達した時点で７５ｍｍ²に拡大し、累積照射照度が１２０００Ｊ／ｃｍ²に達した時点では１２５ｍｍ²にまで大幅に拡大した。

（４） 上記（２）と（３）の結果の対比から明らかなように、上記（２）ではフィルター２を使用して、光硬化した樹脂層の形成に利用する紫外線（波長３６５ｎｍおよびその近傍の紫外線）を液晶描画マスク７に導くと共に、それ以外の波長の紫外線（３６５ｎｍよりも短波長の紫外線）をカットして３６５ｎｍよりも短波長の紫外線による液晶描画マスク７の曝露を防止しながら光照射を行ったことにより、フィルター２を使用しないで波長３６５ｎｍおよびその近傍の紫外線並びにそれよりも短波長の紫外線に液晶描画マスク７を曝露しながら光照射を行った上記（３）に比べて、液晶描画マスク７の寿命が大幅に延長された。

《実施例１》
（１） 図３に示す光造形装置を使用して光学的立体造形を製造した。
図３の光造形装置では、光源１、フィルター２、フィルター３および液晶描画マスク７として、上記の試験例１で使用したのと同じものを使用した。また、ロッドレンズ４は（有）ワイエルティー製「ＹＬＴ−ＩＲＬ２５」、反射ミラー５は光伸光学工業株式会社製「コールドミラー」、フレネルレンズ６は本特殊光学樹脂株式会社製のフレネルレンズ、投影レンズ８は株式会社ニコン製「ＥＬ−Ｎｉｋｋｏｒ」を使用した。紫外線硬化性樹脂組成物は、シーメット株式会社製「ＣＰＸ−１０００」［硬化感度２．５ｍＪ；紫外線硬化波長３６５ｎｍ；光重合開始剤としてイルガキュア（登録商標）６５１を含有］を使用した。
（２） 上記（１）に示した図３の光造形装置を使用して、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面９への投影サイズ＝４０ｍｍ×３０ｍｍ、造形面９での光エネルギー強度２．５ｍＷ／ｃｍ²の条件下に、照射時間１ｓｅｃ、照射深度０．１ｍｍの条件下で造形面に光照射して光硬化した樹脂層を形成する操作を繰り返して、縦×横×高さ＝２２ｍｍ×３２ｍｍ×２５ｍｍの立体造形物を製造した（光造形時間１時間）。
（３） 上記（２）により得られた立体造形物は、外観が良好で、しかも寸法精度に優れていた。

本発明の光造形方法および装置は、液晶描画マスクの紫外線による劣化、または紫外線と赤外線による劣化を防止または抑制して、高価な液晶描画マスクの使用可能寿命を大幅に延長しながら、外観、寸法精度、力学的特性などに優れる高品質の光造形物を、高い造形速度で、生産性良く、しかも従来よりも低コストで、経済的に製造するのに有効である。
本発明の光造形方法および装置は、小型から大型に至る各種の立体造形物の製造に有効に使用することができる。
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、リソグラフなどの面状の光硬化した樹脂層を、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。

超高圧水銀ランプから放射される光の分光分布を示す図である。 高圧水銀ランプから放射される光の分光分布を示す図である。 本発明の光造形装置の一例を示す図である。 試験例１（液晶描画マスクの紫外線による劣化試験）で使用した試験装置を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線を吸収除去するためのフィルター
３ 赤外線を吸収除去するためのフィルター
４ ロッドレンズ
５ 反射ミラー
６ フレネルレンズ
７ 液晶描画マスク
８ 投影レンズ
９ 紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面
１０ 石英ファイバー

Claims (13)

1. 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の光硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する工程を、目的とする立体造形物が形成されるまで繰り返す光造形方法であって、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、光硬化した樹脂層の形成を、光源からの光に含まれる紫外線のうちの所定波長の紫外線によって行うと共に該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら行うことを特徴とする光造形方法。
2. 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する工程を有する光造形方法であって、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、光硬化した樹脂層の形成を、光源からの光に含まれる紫外線のうちの所定波長の紫外線によって行うと共に該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら行うことを特徴とする光造形方法。
3. 液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長の紫外線とは波長の異なる他の紫外線の５０％以上を遮蔽する遮蔽手段を配置して、光硬化した樹脂層の形成に用いる該所定波長の紫外線とは波長の異なる紫外線による液晶描画マスクの曝露を防止または抑制しながら光硬化した樹脂層を形成する請求項１または２に記載の光造形方法。
4. 前記遮蔽手段が、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長の紫外線よりも短波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射するフィルターである請求項３に記載の光造形方法。
5. 液晶描画マスクの上流側に、光硬化した樹脂層の形成に用いる所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、波長７８０ｎｍ以上の光線の４０％以上を遮蔽する遮蔽手段を配置して、波長７８０ｎｍ以上の光線による液晶描画マスクの曝露をさらに防止または抑制する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光造形方法。
6. 光硬化した樹脂層を形成するための前記所定波長の紫外線が、光源からの光に含まれる紫外線のうちで、紫外線硬化性樹脂組成物を速やかに硬化することのできる光強度を有し且つ液晶描画マスクに対する劣化作用が比較的小さな紫外線である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光造形方法。
7. 光硬化した樹脂層を形成するための前記所定波長の紫外線が、３００〜３９０ｎｍの範囲内の波長を有する紫外線である請求項１〜６のいずれか１項に記載の光造形方法。
8. 光源として高輝度放電ランプを使用する請求項１〜７のいずれか１項に記載の光造形方法。
9. 光硬化性樹脂組成物として、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線によって少なくとも硬化するが波長４００ｎｍ以上の可視光線および赤外線では硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用い、光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを使用し、超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプから放射される光に含まれる波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線の６０％以上を通過させ且つ波長３４０ｎｍ以下の紫外線の５０％以上を遮蔽する遮蔽手段を液晶描画マスクの上流側に配置して、液晶描画マスクの波長３４０ｎｍ以下の紫外線による曝露を防止または抑制しながら、光硬化した樹脂層を波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線によって形成する請求項１〜８のいずれか１項に記載に光造形方法。
10. 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成する手段；
    光硬化性樹脂組成物を硬化させる所定波長の紫外線とそれ以外の波長の紫外線を含む光を放射する光源；
    微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスク；および、
    光硬化性樹脂組成物を硬化させる前記所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、該所定波長以外の波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射する、液晶描画マスクの上流側に配置した遮蔽手段；
    を備えていることを特徴とする光造形装置。
11. 光源が、高輝度放電ランプである請求項１０に記載の光造形装置。
12. 液晶描画マスクの上流側に、光硬化性樹脂組成物を硬化する所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが、波長７８０ｎｍ以上の光線の４０％以上を遮蔽する遮蔽手段を更に配置した、請求項１０または１１に記載の光造形装置。
13. 光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、光硬化性樹脂組成物を硬化させる前記所定波長の紫外線の６０％以上を通過させるが該所定波長以外の波長の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射する遮蔽手段が、波長３６５ｎｍまたはその近傍の紫外線の６０％以上を通過させ且つ波長３４０ｎｍ以下の紫外線の５０％以上を吸収および／または反射するフィルターである請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の光造形装置。
    

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