JPH05329941A - 立体モデル造形装置 - Google Patents

立体モデル造形装置

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JPH05329941A
JPH05329941A JP13906992A JP13906992A JPH05329941A JP H05329941 A JPH05329941 A JP H05329941A JP 13906992 A JP13906992 A JP 13906992A JP 13906992 A JP13906992 A JP 13906992A JP H05329941 A JPH05329941 A JP H05329941A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal element
wave length
contrast ratio
dimensional model
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Application number
JP13906992A
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English (en)
Inventor
Masayuki Kimura
雅之 木村
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JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 液状光硬化性樹脂に液晶素子を介して処理パ
ターンの光を照射し、該光硬化性樹脂を硬化させる工程
を含む立体モデル造形装置において、前記液晶素子の最
大コントラスト比が、光硬化性樹脂の光重合開始波長域
であって、かつその波長が360nmから500nmの
範囲にある前記液晶素子を用いる。 【効果】 短時間で精度の良い透明性のある立体モデル
を造形することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は立体モデルの造形装置に
関し、特に液状の光硬化性樹脂の表面の所定部分に光を
照射して樹脂を硬化せしめることによって立体モデルの
一断面を形成し、順次その過程を繰返して立体モデルを
造形する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】合成樹脂による成形物の作製には、金型
成形法が多く用いられている。しかし、金型成形法は金
型の作製に多額の費用を要し、また成形物を得るまでに
多くの期間がかかるなどの問題があった。
【0003】金型成形法の上述した問題点を解決する方
法として、近年、液晶素子を用い、造形物の3次元立体
情報を断層情報にした2次元平面情報に基づき、液晶素
子の各画素を電圧のオン、オフにより開閉し、すなわち
各画素を選択または非選択して液晶素子に断面情報に応
じたパターンを表示させ、このパターンを通して光源か
らの光を液状光硬化性樹脂に照射し、所望形状に硬化さ
せ、硬化した樹脂層を順次積層させ、立体モデルを得る
造形方法がある。ここで光を透過、遮断するために使用
される液晶素子は、一般に可視光領域特に視感度の高い
550nm付近の波長域で最大コントラスト比となるよ
う設計されたものが用いられる。このような液晶素子
と、前記波長域で光重合反応をおこす光硬化性樹脂組成
物とを用いて立体モデルの作製を行う方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶素子を用いた立体モデル造形装置では、使用する液
晶素子の最大コントラスト比を、視感度特性の最高感度
波長に一致させており、このような特性を持った液晶素
子を用いて立体モデルを作製する場合、最大視感度波長
近傍の波長で光硬化性樹脂の重合反応を開始させるため
に、この波長域で吸光係数の高い光重合開始剤や増感剤
が用いられる。しかし、これらの増感剤を用いた場合、
造形された立体モデルは黄褐色に着色してしまう。また
透明性のある立体モデルを作製するために、例えばエポ
キシアクリレート系樹脂に、光重合開始剤としてイルガ
キュアー651(チバガイギー社製、最大吸収波約40
0nm)を混合した光硬化性樹脂を用いた場合、前記液
晶素子の最大コントラスト波長域では光重合反応が起こ
らず、光重合反応は液晶素子を透過した400nm付近
の光によって起こる。しかし、この波長域での前記液晶
素子の特性は、選択部での透過率は著しく低下し、非選
択部の透過率も上昇する特性を示すものとなる。この結
果、選択部での樹脂の十分な硬化度を得るためには、光
の照射時間を長くする必要があるが、非選択部も漏れ光
によって硬化してしまい、精度の良い造形物の作製が困
難であった。さらに前記液晶素子を用いて造形物を作る
場合、可視光で硬化する光硬化性樹脂を使用するため樹
脂の取扱いや、立体モデル造形装置の操作を暗室で行う
必要があるなどの制約があった。
【0005】本発明は上記のような問題点を解決するも
ので、その目的とするところは光硬化性樹脂の重合開始
波長域、特に紫外から近紫外波長域で選択画素部および
非選択画素部で透過あるいは遮光性に優れ、高いコント
ラスト比を有する液晶素子を用い、短時間で造形精度に
優れた透明性のある造形物を形成することができる立体
モデル造形装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の立体モデル造形
装置では上記問題を解決するために、光硬化性樹脂の光
重合開始波長域に最大コントラスト比を持ち、かつその
波長域が360nmから500nmにある液晶素子を用
いたことを特徴としている。本発明に使用する液晶素子
は、その最大コントラスト比が360〜500nmにあ
れば、どのような動作モードのものでも使用できるが、
TNモードでは走査線数を増加させて時分割駆動する場
合、コントラスト比が低下し光のスイッチング性能が低
下する。またSTNモードでは、複屈折効果のため着色
が生じ、使用する波長域で十分な光のスイッチング性能
が得られないなどの欠点がある。これらの点で、高時分
割駆動した時に前記光重合開始波長域で、高いスイッチ
ング性能が得られる2層式STNモード型の液晶素子が
好ましい。液晶素子の最大コントラスト比は、360〜
500nmにある必要があるが、2層式STNモード型
液晶素子を形成する駆動セルおよび光学補償セルのレタ
ーデーションを変化させることにより調整することがで
きる。光重合開始波長が360nm未満の光硬化性樹脂
を硬化させる場合、液晶素子を構成する液晶物質が紫外
光を吸収し、短時間で液晶素子の特性劣化を生じる。ま
た光重合開始波長が500nmを越える光硬化性樹脂を
硬化する場合、硬化した光硬化性樹脂が着色してしまい
透明性のある立体モデルの作製ができないことや、可視
光で光硬化性樹脂が硬化してしまうため、樹脂の扱いに
制約が生じる。
【0007】本発明に使用する光硬化性樹脂は、光重合
開始波長が360〜500nmのものを使用する。該光
重合開始波長は、使用する光硬化性樹脂および光重合開
始材により調整することができる。光硬化性樹脂として
は、光カチオン重合系樹脂および光ラジカル重合系樹脂
が使用できる。光カチオン重合系樹脂としては、例えば
ノボラック型エポキシ化合物や脂環式エポキシ化合物が
使用できる。ノボラック型エポキシ化合物の市販品とし
ては、例えば日本化薬(株)製ECON−102S,1
03,104S,1020,1027、油化シェルエポ
キシ(株)製エピコート180S75等が挙げられる。
脂環式エポキシ化合物の市販品としては、例えばチバガ
イギー社製CY−175,177,179,U.C.
C.社製ERL−4234,4299,4221,42
06等が挙げられる。
【0008】光ラジカル重合系樹脂としては、例えばア
クリレートまたはメタクリレート化合物やスピロアセタ
ールとアクリル基またはメタクリル基を有するスピラル
化合物等が使用できる。アクリレートまたはメタクリレ
ート化合物の市販品としては、例えば東亜合成化学社製
アロニックスM5700,M6100,M8030,M
152,M205,M215,M315,M325,M
400,M405,M7200、新中村化学工業社製A
BPE−4,U−4HA,CB−1,CBX−1、日本
化薬社製カヤラドR604,DPCA−30,DPCA
−60,カヤマ−PM−1,PM−2、サンノブコ社製
フォトマー4061,5007、昭和高分子社製リポキ
シVR60,VR90,SP1509、大阪有機社製ビ
スコート540等が挙げられる。スピロアセタールとア
クリル基またはメタクリル基を有するスピラル化合物の
市販品としては、例えば昭和高分子社製スピラックえ−
4000X,U3000等が挙げられる。
【0009】光重合系開始材として、光ラジカル重合開
始材および光カチオン重合開始材が使用できる。本発明
に使用される光ラジカル重合開始材としては、例えばベ
ンゾフェノン化合物が使用できる。該化合物の市販品と
して、例えばチバガイギー社製イルガキュアー184,
369,651,907、メルク社製ダロキュアー11
73,1116,2959、バスフ社製ルシリンLR8
728等が挙げられる。
【0010】本発明に使用される光カチオン重合開始材
としては、例えばメタロセン化合物やスルホニウム塩等
が使用できる。メタロセン化合物の市販品としては、例
えばチバガイギー社製イルガキュアー261等が挙げら
れる。スルホニウム塩の市販品としては、例えば旭電化
社製のオプトマーSP−100,SP−170等が挙げ
られる。
【0011】
【作用】本発明による立体モデル造形装置によれば、短
時間で造形精度に優れた透明性のある立体モデルを、充
分な遮光性を必要としない環境で作製することができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0013】図1は本発明の立体モデルを作製するため
の立体モデル作製装置の模式的断面図である。この装置
は計算機1,制御部2,光源3,液晶素子4,液晶素子
制御回路5,液晶素子駆動回路6,容器7,液状光硬化
性樹脂8,Z軸昇降装置9等で構成されている。10は
すでに硬化した樹脂を示す。
【0014】立体モデル造形のためには、造形すべき立
体モデルを例えば垂直方向に薄くスライスした断面デー
タを計算機1によって計算し、1層毎に所定の平面デー
タを作製し、この平面データを液晶制御回路5,液晶駆
動回路6を介して液晶素子4に出力する。次にZ軸昇降
装置9を制御部2で制御し硬化層の厚さだけの液状光硬
化性樹脂層をZ軸昇降装置上に形成し、光源を一定の時
間点灯し、液晶素子4に表示された所定の断面データに
応じた硬化物10を形成する。引き続き液晶素子4に断
面データを出力し、Z軸昇降装置9を硬化層の厚さだけ
降下させ液状光硬化性樹脂層を形成し、光線18を照
射、硬化物10を形成する。このサイクルを繰り返すこ
とによって立体モデルを造形することができる。
【0015】液晶素子4は、図2のように対向したX電
極11,Y電極12によって構成され、光を透過遮断制
御する画素部13は、このX,Y電極の交点で形成され
る。本実施例に用いた液晶素子は、図3のような偏光子
14と駆動セル15と光学補償セル16と検光子17か
らなる2層式STNモードで、駆動セル15のレターデ
ーションΔn・d=0.71、光学補償セル16のレタ
ーデーションΔn・d=0.69、液晶の捻れ角は24
0度で、駆動セル15と光学補償セル16の捻れ方向は
互いに逆方向に構成される。この液晶素子は430nm
に最大コントラスト比を持ち、図4のような分光透過特
性を持つ。該液晶素子を用い、エポキシアクリレート系
樹脂として、大阪有機社製ビスコート540を500重
量部、大阪有機社製イソボニルアクリレートを30重量
部、バスフ社製ビニルピロリドンを20重量部に、この
波長域で光重合を開始する開始材として、バスフ社製ル
シリンLR8728を5重量部加え立体モデルを作製し
た。この結果、短時間で精度の良い立体モデルを作製す
ることができた。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば光
硬化性樹脂の重合開始波長域、特に紫外から近紫外波長
域で高いコントラスト比を有する液晶素子を用いて造形
を行うことにより、短時間で精度の良い透明性のある立
体モデルを造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる立体モデル造形装置の一実施例
の構成を示す断面図である。
【図2】本実施例に係わる液晶素子の一実施例の画素部
の構成図である。
【図3】本発明に係わる液晶素子の一実施例の構成を示
す図である。
【図4】本実施例に係わる液晶素子の一実施例の分光特
性を示す図である。
【符号の説明】
1 計算機 2 制御部 3 光源 4 液晶素子 5 液晶素子制御回路 6 液晶素子駆動回路 7 容器 8 液状光硬化性樹脂 9 Z軸昇降装置 10 硬化した樹脂 11 X電極 12 Y電極 13 画素部 14 偏光子 15 駆動セル 16 光学補償セル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液状光硬化性樹脂に液晶素子を介して処
    理パターンの光を照射し、該光硬化性樹脂を硬化させる
    工程を含む立体モデル造形装置において、前記液晶素子
    の最大コントラスト比が、光硬化性樹脂の光重合開始波
    長域であって、かつその波長が360nmから500n
    mの範囲にある前記液晶素子を用いたことを特徴とする
    立体モデル造形装置。
JP13906992A 1992-05-29 1992-05-29 立体モデル造形装置 Pending JPH05329941A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103213282A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 西安工程大学 用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法
CN105922587A (zh) * 2016-05-19 2016-09-07 深圳长朗三维科技有限公司 一种连续光固化三维打印设备及其使用方法

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CN103213282B (zh) * 2013-04-11 2015-08-26 西安工程大学 用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法
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