JPH05279410A - 三次元構造体作成方法及び装置 - Google Patents
三次元構造体作成方法及び装置Info
- Publication number
- JPH05279410A JPH05279410A JP4078033A JP7803392A JPH05279410A JP H05279410 A JPH05279410 A JP H05279410A JP 4078033 A JP4078033 A JP 4078033A JP 7803392 A JP7803392 A JP 7803392A JP H05279410 A JPH05279410 A JP H05279410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- dimensional structure
- photosensitive resin
- irradiation
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きなアスペクト比を有する三次元構造体を
得る。 【構成】 感光性樹脂３の光重合開始剤として、光照射
の前後において吸収波長の異なる特性を持つ増感剤４を
用いることにより、感光液のより深くまで照射光が侵入
することができるようにした。これにより、感光性樹脂
を用いてより大きなアスペクト比を持つ三次元構造体６
を得る。また、照射光の光源に三次元移動機構７を設け
ることによって、あらゆる角度からの感光液への光照射
を可能にし、複雑な形状の三次元構造体を作成する。
得る。 【構成】 感光性樹脂３の光重合開始剤として、光照射
の前後において吸収波長の異なる特性を持つ増感剤４を
用いることにより、感光液のより深くまで照射光が侵入
することができるようにした。これにより、感光性樹脂
を用いてより大きなアスペクト比を持つ三次元構造体６
を得る。また、照射光の光源に三次元移動機構７を設け
ることによって、あらゆる角度からの感光液への光照射
を可能にし、複雑な形状の三次元構造体を作成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、感光性樹脂を用いた
三次元構造体加工技術に関し、鋳型などを用いずに直描
型で三次元の立体構造体を作成する方法及びその加工装
置に関する。
三次元構造体加工技術に関し、鋳型などを用いずに直描
型で三次元の立体構造体を作成する方法及びその加工装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来三次元構造体を作成するためには、
材料を切断したり、切削あるいは研磨のような機械加工
を施したり、各部位ごとに作成した部品を組み立てて希
望の構造体を得ている。また、鋳造や射出成形などのよ
うに鋳型を用いた方法で複雑な形状でも比較的容易に三
次元構造体を得ている。
材料を切断したり、切削あるいは研磨のような機械加工
を施したり、各部位ごとに作成した部品を組み立てて希
望の構造体を得ている。また、鋳造や射出成形などのよ
うに鋳型を用いた方法で複雑な形状でも比較的容易に三
次元構造体を得ている。
【０００３】また半導体等の分野においては、薄膜を積
層することで各種の微細な構造体を得ている。さらに、
有機化合物の薄膜を用いる方法としては、薄膜状の感光
性樹脂を必要部位のみ硬化させ積み重ねることで三次元
構造体を得ていた。
層することで各種の微細な構造体を得ている。さらに、
有機化合物の薄膜を用いる方法としては、薄膜状の感光
性樹脂を必要部位のみ硬化させ積み重ねることで三次元
構造体を得ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の機械加
工では微細加工に限界があり、数ミクロンオーダーでの
三次元構造体の作製は不可能であり、また組立工程が必
要である。鋳造や射出成形のような加工方法において
も、その鋳型に加工限界があるため微細加工には不適切
であった。
工では微細加工に限界があり、数ミクロンオーダーでの
三次元構造体の作製は不可能であり、また組立工程が必
要である。鋳造や射出成形のような加工方法において
も、その鋳型に加工限界があるため微細加工には不適切
であった。
【０００５】無機化合物のスパッタリングなどで数ミク
ロンオーダーの構造体を作製するには莫大な時間がかる
とともに、局部的な加工ができないという課題があっ
た。また従来の感光性樹脂を用いた光加工方法では、光
照射の前後で吸収波長に変化のない光重合開始剤を用い
ているために、数ミクロンの深さに硬化させることが限
界であり、三次元構造体を作成するためにはシンクロト
ロンのような大きな設備を用いたＬＩＧＡプロセスのよ
うな、層構造で積み重ねる加工方法が一般的であった。
ロンオーダーの構造体を作製するには莫大な時間がかる
とともに、局部的な加工ができないという課題があっ
た。また従来の感光性樹脂を用いた光加工方法では、光
照射の前後で吸収波長に変化のない光重合開始剤を用い
ているために、数ミクロンの深さに硬化させることが限
界であり、三次元構造体を作成するためにはシンクロト
ロンのような大きな設備を用いたＬＩＧＡプロセスのよ
うな、層構造で積み重ねる加工方法が一般的であった。
【０００６】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、従来の機械加工と薄膜加工技
術の領域の中間の加工方法、つまり鋳型などを用いず、
微細加工にも適し、さらに組立工程も不要となる光加工
による直描型の三次元構造体加工方法及び加工装置を得
ることである。
うな課題を解決するため、従来の機械加工と薄膜加工技
術の領域の中間の加工方法、つまり鋳型などを用いず、
微細加工にも適し、さらに組立工程も不要となる光加工
による直描型の三次元構造体加工方法及び加工装置を得
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は感光性樹脂を用いた三次元構造体作成方
法において、光照射によるエネルギーを感光性樹脂に受
け渡した後にはその増感剤の吸収波長が光照射前の吸収
波長と異なる波長に変化する特徴を持つ増感剤を光重合
開始剤とすることにより、感光性樹脂を光の入射面から
より深い位置まで硬化することを可能にした。
に、この発明は感光性樹脂を用いた三次元構造体作成方
法において、光照射によるエネルギーを感光性樹脂に受
け渡した後にはその増感剤の吸収波長が光照射前の吸収
波長と異なる波長に変化する特徴を持つ増感剤を光重合
開始剤とすることにより、感光性樹脂を光の入射面から
より深い位置まで硬化することを可能にした。
【０００８】また、あらゆる形状の三次元構造物の作成
を可能とするために、光源からの光を感光性樹脂と増感
剤とにより構成された感光液に導光するための手段に、
三次元移動機構を設け、微細加工のために顕微鏡などに
よる観察機構も同時に持ち合わせたものである。
を可能とするために、光源からの光を感光性樹脂と増感
剤とにより構成された感光液に導光するための手段に、
三次元移動機構を設け、微細加工のために顕微鏡などに
よる観察機構も同時に持ち合わせたものである。
【０００９】
【作用】上記のように本発明の三次元構造体作成方法に
おいては、光の照射前後で吸収波長が異なる増感剤を光
重合開始剤として感光性樹脂を硬化させるので、従来の
方法と比較して照射光が感光液の中をより深くまで進入
することができ、その結果よりアスペクト比の大きい三
次元構造体を作成することができる。また、光源あるい
は例えば光ファイバーなどのような光源からの光の導光
部に三次元移動機構を設けることにより、あらゆる方向
から光を照射できるので複雑な形状の三次元構造体を光
の走査のみで容易にの作成ができる。
おいては、光の照射前後で吸収波長が異なる増感剤を光
重合開始剤として感光性樹脂を硬化させるので、従来の
方法と比較して照射光が感光液の中をより深くまで進入
することができ、その結果よりアスペクト比の大きい三
次元構造体を作成することができる。また、光源あるい
は例えば光ファイバーなどのような光源からの光の導光
部に三次元移動機構を設けることにより、あらゆる方向
から光を照射できるので複雑な形状の三次元構造体を光
の走査のみで容易にの作成ができる。
【００１０】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１において、感光性樹脂３は、光照射により
重合硬化し三次元構造体６を形成するための化合物であ
る。増感剤４は、光照射により感光性樹脂３にエネルギ
ーを受け渡した後にはその吸収波長が変化する性質を持
つ。この増感剤４からのエネルギーを受け取ることによ
り、感光性樹脂３は重合硬化し三次元構造体となる。こ
の時の光源としては、レーザー１のようなエネルギー密
度の高い光を用いることが有用である。しかし、照射光
２の光は、増感剤の吸収波長と一致しなければならず、
所望のレーザーがない場合には、白色光の光源からレン
ズにより集光し、所望の波長のフィルターを通した光を
照射することも可能である。
明する。図１において、感光性樹脂３は、光照射により
重合硬化し三次元構造体６を形成するための化合物であ
る。増感剤４は、光照射により感光性樹脂３にエネルギ
ーを受け渡した後にはその吸収波長が変化する性質を持
つ。この増感剤４からのエネルギーを受け取ることによ
り、感光性樹脂３は重合硬化し三次元構造体となる。こ
の時の光源としては、レーザー１のようなエネルギー密
度の高い光を用いることが有用である。しかし、照射光
２の光は、増感剤の吸収波長と一致しなければならず、
所望のレーザーがない場合には、白色光の光源からレン
ズにより集光し、所望の波長のフィルターを通した光を
照射することも可能である。
【００１１】感光性樹脂３は大気中の水分や酸素によっ
て重合を阻害されるため、感光性樹脂３及び増感剤４か
ら構成された感光液はセル５のような密閉容器内に封入
する必要がある。感光液は予め十分に乾燥及び脱気する
必要がある。セル５は、増感剤４の光照射前の吸収波長
の光を吸収しない材質でなければならない。またセル５
の材質の屈折率と感光液の屈折率をできる限り等しくす
ることで、照射光のセル壁による散乱を防ぐことがで
き、形成される三次元構造体６の精度または解像度を向
上することができる。このことは、微細加工などをする
ときには非常に重要になる。セルの照射光２のあたる部
分を、セル容器内へ光を集光するようなレンズ構造にす
ることも有用である。
て重合を阻害されるため、感光性樹脂３及び増感剤４か
ら構成された感光液はセル５のような密閉容器内に封入
する必要がある。感光液は予め十分に乾燥及び脱気する
必要がある。セル５は、増感剤４の光照射前の吸収波長
の光を吸収しない材質でなければならない。またセル５
の材質の屈折率と感光液の屈折率をできる限り等しくす
ることで、照射光のセル壁による散乱を防ぐことがで
き、形成される三次元構造体６の精度または解像度を向
上することができる。このことは、微細加工などをする
ときには非常に重要になる。セルの照射光２のあたる部
分を、セル容器内へ光を集光するようなレンズ構造にす
ることも有用である。
【００１２】図２は本発明の三次元構造物作成装置の実
施例の概略図であるが、レーザ１を三次元移動機構７に
設けることにより、セル５のあらゆる面から光を照射し
て各種の形状の三次元構造物６を作成することができ
る。レーザ１及び三次元移動機構７は、壁面での屈折に
よる影響を避けるためセル５の内部にあるのが最も望ま
しい。
施例の概略図であるが、レーザ１を三次元移動機構７に
設けることにより、セル５のあらゆる面から光を照射し
て各種の形状の三次元構造物６を作成することができ
る。レーザ１及び三次元移動機構７は、壁面での屈折に
よる影響を避けるためセル５の内部にあるのが最も望ま
しい。
【００１３】セル５内への感光液の送入、送出および感
光液の種類の変更は大気との接触を避けるために感光液
送入機構８および感光液送出機構９で行う。また、ガス
吸排気機構１０によりセル内から水分や酸素を取り除く
ために、真空ポンプにより排気したり、アルゴンや窒素
といった不活性ガスを導入することができる。さらに、
作成した三次元構造体を観察するために顕微鏡やＣＣＤ
カメラのような観察機構を設けることは、ミクロンオー
ダーでの加工をする際には必要不可欠となる。
光液の種類の変更は大気との接触を避けるために感光液
送入機構８および感光液送出機構９で行う。また、ガス
吸排気機構１０によりセル内から水分や酸素を取り除く
ために、真空ポンプにより排気したり、アルゴンや窒素
といった不活性ガスを導入することができる。さらに、
作成した三次元構造体を観察するために顕微鏡やＣＣＤ
カメラのような観察機構を設けることは、ミクロンオー
ダーでの加工をする際には必要不可欠となる。
【００１４】以下に三次元構造体の作成例を示す。感光
性樹脂としてのトリメチロールプロパントリアクリレー
ト５０重量部と、増感剤としてメチレンブルーとトリフ
ェニルボロンとの錯体０．１重量部を少量のジメチルホ
ルムアミドに溶解し、十分に混合しクォーツセル内で窒
素ガスを十分にバブリングした後にセル内も窒素ガスで
置換し密閉した。
性樹脂としてのトリメチロールプロパントリアクリレー
ト５０重量部と、増感剤としてメチレンブルーとトリフ
ェニルボロンとの錯体０．１重量部を少量のジメチルホ
ルムアミドに溶解し、十分に混合しクォーツセル内で窒
素ガスを十分にバブリングした後にセル内も窒素ガスで
置換し密閉した。
【００１５】Ｈｅ−Ｎｅガスレーザーを用いて光照射し
たところ、セル壁面に直径約１ミリ、高さ２センチほど
の円柱状の三次元構造物を得ることができた。
たところ、セル壁面に直径約１ミリ、高さ２センチほど
の円柱状の三次元構造物を得ることができた。
【００１６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように感光性
樹脂の光重合開始剤として、光照射の前後において吸収
波長の異なる増感剤を用いたので、アスペクト比の大き
い三次元構造体を光の走査のみで容易に得ることができ
るようになった。
樹脂の光重合開始剤として、光照射の前後において吸収
波長の異なる増感剤を用いたので、アスペクト比の大き
い三次元構造体を光の走査のみで容易に得ることができ
るようになった。
【図１】本発明の三次元構造物作成方法の原理を示した
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の三次元構造物作成装置の概略図であ
る。
る。
１ レーザー ２ 照射光 ３ 感光性樹脂 ４ 増感剤 ５ セル ６ 三次元構造物 ７ 三次元移動機構 ８ 感光液送入機構 ９ 感光液送出機構 １０ ガス吸排気機構
フロントページの続き (72)発明者 須田 正之 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 安藤 晃人 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 光照射の前後において吸収波長が異なる
増感剤を光重合開始剤とし、光照射により硬化する感光
性樹脂を用いて、光照射により三次元構造体を作成する
ことを特徴とする三次元構造体作成方法。 - 【請求項２】 光重合開始剤を含み、光照射により重合
硬化する感光性樹脂を窒素雰囲気下において密閉封入す
ることができるセルと、光照射のための光源と、光源か
らの光を前記セルの加工部位に導光するための光学系
と、セルおよび、または光学系を任意の位置に移動させ
るための三次元移動機構とよりなる三次元構造体作成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078033A JPH05279410A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 三次元構造体作成方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078033A JPH05279410A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 三次元構造体作成方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279410A true JPH05279410A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13650505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078033A Pending JPH05279410A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 三次元構造体作成方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279410A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235966A (ja) * | 1984-08-08 | 1987-02-16 | スリーデイー、システムズ、インコーポレーテッド | 三次元の物体を作成する方法と装置 |
| JPH0236931A (ja) * | 1989-05-01 | 1990-02-06 | Uvp Inc | 三次元の物体を作成する方法と装置 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4078033A patent/JPH05279410A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235966A (ja) * | 1984-08-08 | 1987-02-16 | スリーデイー、システムズ、インコーポレーテッド | 三次元の物体を作成する方法と装置 |
| JPH0236931A (ja) * | 1989-05-01 | 1990-02-06 | Uvp Inc | 三次元の物体を作成する方法と装置 |
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