JPH0577324A - 粘度低下性組成物を利用して立体物を形成するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】立体イメージング法に用いるための方法および
装置で、擬塑性、塑性流動およびチクソトロピー性液体
を含む高粘度液体、同じくゲル、半固体および固体材料
などが、塗布の際は粘度を低下させられそしてイメージ
ング工程の際には粘度が上昇させられる。 【効果】塗膜の均一性と最終物体の精度とが改善され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は立体イメージング法により立体物
を形成するのに有用な、粘度低下性組成物を塗布するた
めの方法と装置とに関するものである。さらに詳細には
熱液状化可能の、擬塑性(pseudoplastic）の、塑性流動
性の、および／またはチクソトロピー性の組成物を均一
なうすい層状に塗布し、これにより立体イメージング法
により改良された精度と速さで、立体物を作成しうる方
法と装置とを開示するものである。

【０００２】

【発明の背景】光硬化により３次元的物体を作る多数の
システムが提案されている。これらの手法は立体化しよ
うとする面または立体を順次照射することにより、段階
的に３次元物体の立体セクターを形成することに関連し
ている。種々のマスキング技法ならびにレーザーの直接
書き入れの利用、すなわち、所望のパターンに応じてレ
ーザービームにより光硬化性組成物を露光し、３次元モ
デルを層と層とにより組み立てることが述べられてい
る。各種の露光技術に加えて、うすい液体層を形成する
種々の方法が記載されており、これらはプラットホーム
にまず塗布を可能にするかまたは既に露光をされた物体
の層に引き続き塗布をしうるものである。

【０００３】１９８６年３月１１日付で発行され後に再
審査された（公報は１９８９年１２月１９日に発行され
た）C. W. Hull氏の米国特許第４,５７５,３３０号で
は、放射線の照射、粒子の衝撃または化学的反応などに
よる適切な相乗的な刺激に応じて、その物理的状態を変
えることのできる液状メジウムの特定面に形成されるべ
き物体の断面パターンを生成することにより、３次元的
物体を作るシステムが述べられており、ここでは物体の
連続的に隣接する断面に相当する連続した隣接薄片が自
動的に生成され、所望の物体の段階的な薄片の積み重ね
となるよう互いに合体し、これにより３次元的物体が形
成され、形成工程において液状メジウムの実質的に平ら
な面からとり出される。

【０００４】Hideo Kodama氏による「光硬化性ポリマー
により３次元プラスチックモデルを作る自動的方法」と
いう刊行物(Rev. Sci. Instrum. 52(11), 1770〜1773,
Nov.1981）では、３次元プラスチックモデルの自動作成
法を述べている。立体的のモデルは２mmまたはこれ以下
の厚さの液状光成形性ポリマーを紫外線に対して露光
し、断面状に固化した各層を積み重ねることにより作ら
れる。

【０００５】Alan J. Herbert氏による「立体物の生
成」(“Solid Object Generation")という刊行物(Journ
al of Applied Photographic Engineering, 8(4), 185
〜188,August 1982)では、コピー機が２次元の物体につ
いてすることができるように、立体的または３次元物体
のレプリカを作ることのできる装置を述べている。この
装置はコンピューターメモリー中に保存されている情報
から、簡単な３次元物体をホトポリマー中に生成しうる
ものである。種々の方法についての良い総説が、A. J.
Herbert氏により「３Ｄ立体物生成」(“A Review of 3D
Solid Object Generation")と題するごく最近の刊行物
(Journal of Imaging Technology 15：186〜190(198
9)）に出ている。

【０００６】これらの手法のほとんどは立体化しようと
する面または立体を順次照射することにより、段階的に
３次元物体の立体セクターを形成することに関連してい
る。種々のマスキング技法ならびにレーザーの直接書き
入れの利用、すなわち、所望のパターンに従ってレーザ
ービームで光硬化性組成物を露光することが述べられて
いる。各種の露光技術に加えて、うすい液体層を形成す
る種々の方法が記載されているがこれらはプラットホー
ムにまず塗布することおよび既に露光され固化した層に
つづいて塗布をすることの両方を可能にする。

【０００７】しかしながらこれまで提案されたこれらの
各塗布方法は、平らで均一な層の厚みの保証またはこの
ような層を速やかに作ることができなかったり、あるい
は連続して塗布する際に以前に形成されている層に対す
る損傷を効果的に防止し得ないなどの欠点を有してい
る。さらに多くの従来の方法は塗布工程中に内在する非
常に重要なパラメーターについての認識を欠いており、
これらは、例えば、うすい液体層の生成の際に存在する
固体と液体の両区域をもつ効果、液体のレオロジー的特
性と流体流の効果、うすい光形成された層が塗布中の流
体流によって容易に変形されがちなこと、およびこれら
のうすい層と形成中の物体とに及ぼす、例えば水素結合
のような弱い力と、例えば機械的な結合および真空また
は圧力差の力のような実質的により強い力との効果など
である。

【０００８】例えば、Hull氏の米国特許第４,９２９,４
０２号では、プラットホームがバット中で１つの層の厚
みに下げられるか、または１つの層の距離以下に沈めら
れついで光硬化性液体面の１つの層の厚み内までにもち
上げられるディッピング法を述べている。理論的にほと
んどの液体は表面張力の効果により平らとなるものであ
るが、特に大きな平らな面をイメージ化したりまた液体
層の厚さが非常にうすい場合には高粘度の液体および低
い粘度の液体でさえも認められる程度に平らとなるまで
には法外な時間を要する。以前の層が液溜りをとりまく
固体の壁からなっているような部分では、うすい液層塗
膜を平らにするのはさらに難しくなる。その上、片もち
レバーで支えられまたビーム部（以前の層によりＺ方向
に支持されていない区域）をもつプラットホームとパー
ツの液体内での動きは、仕上った物体の精度を悪くする
層中の偏りを生じさせる。

【０００９】１９５６年に発行されたMunz氏の米国特許
第２,７７５,７５８号とサイテックス社の特許出願は、
光硬化性の液体がポンプまたは類似の装置により、バッ
ト中に新しい液体のレベル面が以前に露光された層の上
１層の厚みとなるように導入される方法を述べている。
この方法は塗布中の層の偏りが減少されるということ以
外Hull氏の方法の問題点をすべて有している。

【００１０】粘度低下性のホトポリマー組成物を含め
て、粘度低下性組成物および剪断−減粘性組成物に関す
る関連技術は存在する。しかしながら、従来の組成物は
立体イメージングで起こる問題というより、実質的に別
の問題を解決するために開発されたものである。例え
ば、インクとペンキとは付与した後のサギングとスメア
リングとを防止するため剪断−減粘性となるように処方
されている。これらのサギングとスメアリングは立体イ
メージング法において第一義的に考慮されるものではな
い。しかしながら以下の記述で見られるように、これら
組成物の剪断−減粘特性は全く異なる立体イメージング
法に固有の、実質上別の問題と観点とを考慮するとき従
来技術により予期しなかった著しい利点を与えるのであ
る。

【００１１】この明細書で示されるように、立体イメー
ジング法に用いられる粘度低下性組成物の性質は、組成
物が時にはここで述べる発明の実施中に比較的高粘度で
なければならぬことを必要とする。しかしながら、Hull
氏の米国特許第４,９２９,４０２号と同第４,５７５,３
３０号、欧州特許出願ＥＰ ０ ３５５ ９４４号Ａ２、
ＷＯ ８９／１０２５４号、ＷＯ ８９／１０２５５号、
ＷＯ ８９／１０２４９号、およびＥＰ ０ ３５４ ６３
７号のような関連する他の技術では、立体リソグラフの
実施の際に高粘度組成物の使用を示唆していない。この
他、例えばDeSoto氏の米国特許第４,８４４,１４４号、
同第４,９４５,０３２号、および同第４,９４２,００１
号（Murphy氏他と）のように、すべて立体リソグラフ法
には低粘度の組成物が必要であるとしている。

【００１２】同様に、Kobayashi氏他の日本特許出願公
開平１（１９８９）−２０４９１５号（日本合成ゴム
社）も低粘度組成物が必要であることを示している。同
様に、Maruya氏他の日本特許出願公開第１４１３３号
（三菱社）は組成物の粘度を低くするためにバット中の
組成物を加熱し、これにより立体イメージング法に際し
ての組成物の速度と感度とが改良されることを示してい
る。同じくソニー社は欧州特許出願公開第０ ３７６ ５
７１号で、各種の方法で組成物を加熱することにより立
体イメージング装置中で使用する組成物の粘度を下げる
手法を示している。明らかに当業者は、層化法により３
次元層に使用するホトポリマー組成物は、好ましくは低
粘度のものであることを教示している。これは概して低
剪断性塗布法を使用するすべての装置について正しいこ
とである。

【００１３】一方、Almquist氏他による３−Ｄシステム
の最近の欧州特許出願公開第０ ３６１ ８４７号では、
ホトポリマー組成物層を平らにするためドクターブレー
ドが用いられ、中程度に高い粘度の組成物が一般的に推
奨されている。しかしながら、これらの中程度粘度の組
成物使用の際の流体力学的の影響をさけるために、バッ
ト中の組成物表面のレベルより上に製造中の物体を上昇
させ、そしてバット中で残留組成物をかき落とさないで
組成物をとり除くためこの物体の真上のブレードでかき
落とすように、機械的配置の勧告がなされ、ブレードの
速度が変えられ、および／または複数回のブレード通過
が用いられる。このドクターブレードは高剪断力付与法
（表面上に組成物を自然に流動させるものに比べて）で
あるが、この説明には高剪断力塗布法と装置とを適当な
剪断−減粘性組成物と組み合わせるということを何等示
してはいない。事実、ドクターブレードの動きとブレー
ドからの距離での液状組成物の速度とを述べている部分
では、剪断−減粘性組成物は予想されてはいない。

【００１４】同様に、富士通社の日本国特許出願公開第
６１−１１４８１７号と同第６１−１１４８１８号で
は、高粘度組成物がドクターブレード型の装置によって
利用できることを示しているが、剪断−減粘性組成物に
ついては記載されていないしまた生成される層の厚み、
達成された層の均一性の程度、あるいは使用されそして
推奨される粘度範囲などについても何も示されていな
い。

【００１５】富士通社の日本国特許出願公開第６１−１
１４８１７号と同第６１−１１４８１８号は、伸長され
た供給用開口を通じて容器中に所定量の液状光硬化性樹
脂を注下する装置を述べている。ある場合、この液は層
を形成するように容器中に均一な塗膜状に広がり、また
別の場合に、この液は容器中に注下されそして平滑板
（ドクターブレード）によって平滑化される。このいず
れの場合でも、容器内に液体の所定量を注下する点が重
要である。液体量が多過の場合は所望のものより厚い層
となるか、または平滑ブレードの場合はブレードの動き
の末期にも容器中に余分の樹脂を残すかのいずれかとな
ろう。液が少な過ぎるときは所望のものよりもうすい層
となるか、また平滑ブレードの場合液の欠けにより塗布
層は不均一となるのいずれかとなろう。

【００１６】同社の欧州特許出願公開第０ ３６１ ８４
７号の３−Ｄシステムでは組成物を入れるために高目の
バットの壁を有している。その明細書では、組成物はそ
の表面レベルの下に物体面を沈めることにより余分に付
与されるが、この余分の組成物はバット域の表面に最初
に加えられずにドクターブレードによりついで除かれる
のである。しかしながら、ここで述べられている本発明
の装置は余分の光成形性組成物を付着させ、この余分な
ものは組成物を供給する押出しヘッド、または組成物を
拡張するドクターブレード、またはその他の手段などに
より直接とり除くことができる。このことは、塗布とイ
メージングとが高目のバット壁に入れられている区域中
でなくバットの表面で行われるため可能なものであり、
そのため余分の組成物をバット表面からかき取って集
め、物体製造に際して使用するためリサイクルすること
ができる。

【００１７】Cilas Alcatel氏のフランス国特許第２５
８３３３３号では表面上にチクソトロピー性の光成形性
組成物の制御量をパターン状に沈着させるためにノズル
を利用している。樹脂は沈着されたままに露光されかつ
硬化される。前に述べたのと類似の理由のため、Alcate
l特許中で述べられている装置はノズルから所定量の組
成物だけを付与しなければならない。この場合にもし多
量のまたは少量の組成物を付与するならば精度を著しく
失うことになろう。その上、Alcatel特許におけるチク
ソトロピー性組成物の使用は、ここに述べる発明中に示
される理由とは全く異なる理由からである。Alcatel法
において、組成物は少なくともそれが光硬化するまで、
パターン状に適用された場所に付着されて留まっていな
ければならない。Alcatelの組成物のチクソトロピー的
の性質は、組成物がこの中間的の期間中にその置かれた
場所に留まれることを保証するものである。しかしなが
ら、ここに示した発明に関しては組成物はパターン状に
適用されるものではなく、そしてチクソトロピー性の組
成物は歪みを減少させ、また塗布の際に前に光成形され
ている層を支持するために利用されているのである。

【００１８】最近発行されたサイテックス社のPomerant
z氏他による米国特許第４,９６１,１５４号には、層と
層とで作られる物体を支持する方法を使用する装置が示
され、ここでは第２の非感光性液体が物体の層を支持し
かつ個々の層の光硬化の深さを制御するために供給され
ている。この非感光性液体は加熱したワックスで、多分
適用後に冷却して固体になる。この技術は本発明の一具
体例である熱液状化可能な光成形性組成物を粘度が低下
した液状として付与し、ついで冷却させて高粘度または
固体の光成形性層を形成させることに、ごくわずかに関
連しているに過ぎない。

【００１９】また、熱可塑性光成形性組成物を使用する
方法に関連するものは、それぞれ１９６６年と１９６８
年に発行されたCohen氏とWebers氏の米国特許第３,２６
４,１０３号と同第３,３９５,０１４号である。これら
の特許においては熱可塑性の光硬化性組成物が溶液とし
てうすい層状でフィルムに付与されついで乾燥される。
この塗布されたフィルムはつぎにフィルム側からＵＶま
たは可視光で像露光され、これにより露光部は架橋結合
する。つぎに、代表的に例えばフェルトのような多孔性
の基体が塗布面上に置かれ、そしてこの材料は各種手段
により加熱されて組成物の未露光部分を軟化させ、一方
より高い溶融温度をもつ露光部分は軟化しない。フィル
ム側とフェルト側間に圧力または圧力差を与えることに
より、未露光の組成物はフェルトに吸いとられフィルム
側には３次元のレリーフ面が出現する。

【００２０】しかしながら、この方法は主として印刷
版、レリーフ地図の製作に向けられたものであり、そし
て「光硬化したレリーフ像の３次元レプリカが、熱可塑
性フィルムのシートをこの光硬化したレリーフ像と接触
させたものに、熱と圧力とを与えることにより作成する
ことができる」。しかし述べられているこれらの方法は
加熱塗布手段により熱可塑性組成物を付与することを教
示していないし、そしてここで本発明が示したようない
くつかの層を引続き置いてイメージ化した後で、組成物
の未露光部分をとり除くことも教示していない。その
上、この「３次元レリーフレプリカ」は本発明で述べる
ような３次元的物体というよりは等高線面のレプリカな
のである。

【００２１】

【発明の要点】本発明は、例えば、熱液状化可能な、擬
塑性、塑性またはチクソトロピー性光成形性組成物のよ
うな粘度低下性組成物と、これら組成物の流動特性の特
長をとり入れて設計した塗布技術とを組み合わせて利用
することにより、前述の各問題に対してユニークな解決
を与えるものである。ここで述べる発明の目的のため、
粘度低下性組成物とは加熱をしたり、剪断応力を加えた
り、あるいは組成物に対して熱と剪断応力との組み合わ
せを加えたりしたとき粘度が低下しうるような組成物の
ことである。粘度が低下した組成物とは加熱により温度
が上昇したり、最近剪断応力を加えたり、または最近剪
断応力と熱の両方を加えたことにより、粘度が現に低下
しているものと理解すべきである。さらに、粘度が低下
した組成物は冷却および／または加える剪断速度を低下
させることにより、粘度低下性組成物になるものであ
る。

【００２２】立体イメージングに用いられる熱液状化可
能な組成物は、イメージング工程中には比較的高い粘度
であるかまたは固体であるが、塗布工程中に加熱される
と低粘度の組成物としてうすい層状に塗布することので
きるような組成物のことである。「液状化可能」という
用語は溶融しているものとは区別されるべきであって、
何となれば溶融とは組成物のすべての成分が液体となる
ことを意味しているからである。液状化組成物ではある
成分は例えばまだ固体もしくは結晶状であるが、組成物
中の加熱により溶融されているその他の成分により流体
となっているのである。

【００２３】ここに説明する本発明の目的のため「高粘
度」という記述は、組成物が粘度低下性のものでありか
つチクソトロピー的の効果を除外するため剪断応力のな
い状態での適切な期間の後にテストを行ったものとし
て、≦０.３／秒のごく低い剪断速度において７０００
センチポイズまたはこれ以上の粘度を示すか、または剪
断応力をかけた状態で１０ダイン／cm²またはこれ以上
のいずれかの値を示す液体、半固体、ゲル、または固体
の組成物を意味するものと理解すべきである。

【００２４】擬塑性の組成物は、組成物メジウムの一部
に動きまたは流れを生じさせるとき、メジウムの動いた
部分と残りの部分との間の境界域に見掛粘度が減少する
剪断−減粘流動特性を示すものである。この見掛粘度は
増大する剪断速度の関数として減少する。この境界域に
おける見掛粘度の低下はメジウムの残りが実質的に同じ
見掛高粘度を保持すると同時に、組成物の流動が境界
域、またはすべり区域で最初に生じ、またこの流動がメ
ジウムの残部において速やかに制動されるということを
確実なものにする。同様に、本発明で定義した塑性流動
（ビンガム物体）組成物ではある降伏応力を克服した後
に境界域での粘度が減少する。代表的に、擬塑性および
塑性流動に対し見掛粘度は、剪断速度が低下するや直ち
に（この界面で行われた仕事による実質上の熱的の増加
がなかったものとして）再び増大する。

【００２５】しかしながら、見掛粘度が剪断速度が低下
した際に直ちには増大しないならば組成物はチクソトロ
ピー性であるといえる。擬塑性、塑性およびチクソトロ
ピー性の流動はニュートン流動のものとは次の点で相異
している。すなわち、ニュートン流動ではメジウムの一
部に加えられた剪断応力は、剪断境界域から多少離れた
区域内にも通常何等かの動きを発生させる。また、ニュ
ートン流動の物質では、粘度は剪断応力と無関係であ
る。

【００２６】立体イメージング法の塗布に伴う多くの独
特の問題は、これらの粘度低下性組成物をここで述べる
ような適切な塗布方法および装置と組み合わせて用いる
とき実質上解決される。

【００２７】立体イメージング法において熱液状化可能
な塗膜の利用は、液体組成物に特定されている他の技術
からは著しく相異している。この方法においてプラット
ホームを液状化された光成形性組成物でうすい層状に塗
布する。この後、この層は冷却され粘度を増大させまた
は固化させる。ついでこの層は、適切な放射線によって
像露光され、画像化された場所の層の熱液状化性を実質
上低下させる程度の光成形を生じさせる。ついで、この
以前の層に対し新しく液状化した組成物の層を適用し、
層を冷却しイメージ工程を行う。この一連の工程を３次
元物体の全断面が形成されるまでくり返す。最後に、熱
液状化性組成物層（冷却されておりそのため高粘度また
は固体である）と光成形済み層とを、実質上１つの塊と
してプラットホームから取り外すのである。

【００２８】この塊を、例えばオーブン中に入れ、熱液
状化性組成物層の未露光部分の粘度を低下させるため、
また時には物体の露光済みの層の光成形を完了させるた
めに加熱をする。熱液状化組成物が一旦低粘度になると
光成形された立体物から容易にとり除かれる。この方法
の利点を２、３挙げれば他のシステムでは固有な流体力
学的な塗布上の諸問題が排除されることと、実質的に物
体の未支持の部分をもつことにより製造過程でのひずみ
が排除されることである。

【００２９】剪断−減粘性の非ニュートン性の組成物
は、概してより大きな剪断速度では界面的な見掛粘度の
より大きな低下を示すことから、塗布法の一部としてで
速やかな剪断を加える装置は立体イメージング法を速く
するばかりでなく塗膜の均一性を改善するものである。
ニュートン性組成物を塗布する装置を用いてかかる塗布
速度を使用すると、好ましくない流体力学的の効果を生
じ塗膜の均一性を低下させることになる。そこで、この
ような剪断−減粘性の非ニュートン性組成物を速やかに
うすい層状に適用するための、新規な方法と装置とが以
下に説明される。

【００３０】粘度低下性組成物を適当な塗布装置と組み
合わせて使用する利点をここで説明する。しかしなが
ら、この要約のためこれらの各利点を、以下のように列
挙するが、これらは詳細に本明細書で論じる。

【００３１】ａ．光成形された層、光成形性組成物およ
び空気境界面間の表面張力の効果による歪みの減少。 ｂ．流体力学的効果による塗膜均一性の欠陥の減少。 ｃ．片もちレバー状の層のように実質上支持されていな
い層の部分と簡単に支えられた層部分のたわみの減少。 ｄ．適用後の光成形性組成物の後退流の最小化。 ｅ．組成物の安定性の改善、光成形性組成物中に分散し
た各種成分が沈降する傾向が小さい。 ｆ．塗布速度の改善。 ｇ．立体イメージング法に必要とされる光成形性組成物
の量の低減化。

【００３２】そこで、３次元物体を形成するための方法
と装置は： ａ） 表面上に粘度が低下した光成形性組成物の層を塗
布し； ｂ） この層を粘度低下性組成物層となるようにし； ｃ） この層を像光成形するために、放射線手段により
放射線に像露光をし； ｄ） 既に塗布されている層の上に、粘度が低下した光
成形性組成物の新しい層を塗布し； ｅ） この新しい層を粘度低下性組成物層となるように
し； ｆ） この新しい層を像光成形するために放射線に像露
光をし；そして ｇ） ３次元物体が形成されるまで工程ｄ）〜ｆ）をく
り返す 工程から構成されるものである。

【００３３】

【好ましい具体例の説明】立体イメージング法における
塗布工程は形成される立体物の精度または公差の低下に
大きな関係がある。立体イメージング法で立体物を作る
際に利用される層の厚みと厚みの均一性は、最終の物体
で達成することのできる最小公差をしばしば決定してし
まう。これに加えて、製作中の物体各層の実質的に支持
されていない部分のたわみや動きはしばしば形成された
立体物中に大きな不正確性をもたらす。立体イメージン
グ法において、粘度低下性組成物をこれらの組成物を塗
布するための方法と装置に組み合わせて利用する本発明
は、速やかに正確な立体物を形成する手段を与える。

【００３４】「発明の要点」で立体イメージング法に有
用であると判る剪断−減粘性の非ニュートン組成物の３
つのタイプを説明した。第１のタイプは擬塑性の組成物
である。擬塑性流体の例は溶融したポリエチレンとポリ
プロピレン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の
水溶液、水とグリセリン中のポリアクリルアミド、およ
びデカリンとｍ−クレゾール中のアルミニウムラウレー
トなどである。ある種のペンキ、グリースおよびペース
トは塑性流体型混合物の例である。ピーナッツバターは
塑性流体または半固体的特性をもつ材料の例としてしば
しば用いられている。チクソトロピー的な材料（または
剪断応力をかけた期間につれて変化しそして一般的に剪
断応力が低下するかまたはもはや無くなった後でその粘
度が回復するような、擬塑性または塑性流動特性を示す
材料）はマヨネーズ、ドリル用泥、ある種のペンキおよ
びインク類などの材料である。

【００３５】本発明の目的のため、固体は１０⁴ダイン
／cm²より大きい降伏値および１０⁴ポイズより大きい低
剪断速度粘度をもつものである。半固体とは１０³ダイ
ン／cm²より大きい降伏値および１０³ポイズより大きい
低剪断速度粘度をもつものである。ゲルは１００ダイン
／cm²より大きい降伏値および０.１ポイズより大きい低
剪断速度粘度をもつものである。これらの各値は標準的
の状態についてのものである。

【００３６】立体イメージング法では、代表的に０.０
０１〜０.０３インチ（０.０２５〜０.７５mm）厚み程
度の組成物の薄層がプラットホームの表面を覆うような
光成形性組成物のバット中での並進性のプラットホーム
の位置決めが含まれる。普通プラットホームを被覆する
光成形性組成物の表面はバット中での組成物のまわりの
表面と実質的に同一面である（以後、光成形性組成物ま
たは単に組成物とは、既に感光性である特定の放射線露
光されて硬化するかまたは粘度が増加する変形可能な組
成物を指すものとする。また変形可能という用語は露光
前の組成物の初期の状態のことであり、例えば液体、ゲ
ル、半固体、固体、ペーストなどの状態であって、その
形状は、例えば重力、加圧力、加えた剪断応力、加えた
熱またはこれらの組み合わせなどにより実質的に変形で
きる。そして、光成形層つまりパーツは、例えば固化、
粘度の増加または放射線露光による光成形性組成物の焼
結により形成される）。

【００３７】また、表面張力作用はプラットホーム上に
均一な平らな塗膜を与えるのに役立つのである。まさに
表面張力が層の平滑化のために役立つような場合は、低
粘度液体光成形性組成物が好ましい。何故ならば高粘度
液体が平滑化するよりもずっと短時間で平らとなるから
である。

【００３８】つぎに、プラットホーム上のこのうすい組
成物層は各種の手段、例えばホトマスクを通じまたはこ
れから反射する放射線による露光、または集光した放射
線ビームの走査による露光などにより像露光をする。こ
の像放射によって光成形性組成物は露光領域中に光成
形、すなわちゲル化、固化、硬化または架橋する。つい
で光成形された層が実質上付着しているプラットホーム
はバット中に少なくとも１層分さらに移動し、そして光
成形性組成物の新しい層がその前に光成形された層と露
光をされていないその前の光成形性組成物を被覆するよ
うにする。

【００３９】新しい組成物層を像光成形しそして新しく
光成形された層と以前に光成形された層が像面内で共通
の配置位置を有する個所で、この光成形された層が以前
の層に接着できるのに充分な像露光をする別の像露光が
生じる。少なくとも１層分の厚みだけプラットホームを
下降させ、光成形性組成物層が以前の層を覆うように
し、そして像露光をするというこの工程は立体物を表す
のに必要なすべての層が完了するまでくり返される。つ
いでプラットホームと形成された物体とを上昇させ、物
体をプラットホームからとり外し、液を切り、清浄に
し、そして必要に応じて後処理する。

【００４０】代表的な光成形性組成物の自己平坦化特性
は、立体イメージング法のため好ましい時間内に完全に
達成するのはしばしば困難であるかまたは不可能であ
る。低い粘度の液体は一般的に速やかに平坦化するが、
しかしながら低粘度の組成物においてすら平坦化が生じ
るまでの待ち時間があるのは好ましくなく、また多くの
低粘度組成物は光成形過程で高い部分収縮を有する傾向
がある。その上、このような低粘度組成物は表面張力の
作用にずっと敏感である。例えば、特定の現象を説明す
るためであって、不均一な平坦性の問題があることの理
由の必ずしも明確な説明としてではなく本出願人は以下
の表面張力の力が低粘度液体の自己平坦化の際に存在す
ることを示したい：

【００４１】低粘度の光成形性組成物を用い立体イメー
ジング法により形成された、例えば１インチ（２.５４c
m）立方の立方体を考えよう。このような１部分の生成
中に何度も、立方体は上面の内側部分が高くなりそして
物体面のへりに向けて高さが低くなり、あたかも組成物
が塗布工程中に以前の層の表面から適切に排除されなか
ったようになる。

【００４２】塗布工程中を考えると、プラットホームと
以前に形成された層とは、この以前に光成形された層の
表面上に組成物の流れを促すために、１つの層の厚みよ
りも深くバツト中の組成物表面下に沈められ、ついでプ
ラットホームと層とは、以前の層の上部面が名目上組成
物の層の１層分の厚み内になるまで上昇される。このこ
とは液体層面が全て平坦化するために、排除しなければ
ならない余分な液体組成物が以前の層の上にあることを
意味している。

【００４３】通常液体組成物はある分子極性をもち、ま
た光成形された物体は多少異なる分子極性をもつであろ
う。この極性の相違は生成される液体の接触角にポテン
シャルを生じよう。以前の層の表面から余分な液体が排
出するとき、これが物体のへりを越えて流れると厚みが
収縮する傾向となろう。この液体の厚みの収縮は非常に
うすくなるので光形成された層に関する光成形性組成物
のぬれ特性が優勢となり層表面からの液体の排出の流れ
に破断を生じ、それ故に光成形された物体と、バット内
にあるものおよび前に光成形された層表面上の両方にあ
る組成物との間に接触角を形成する。本質的に、光成形
性組成物は、排出する組成物がバツト中の組成物の残り
と水平になるまで、表面から排出するよりもむしろ、以
前に形成された層の上部面に所望以上に厚く累積する傾
向がある。

【００４４】粘度低下性組成物とこの組成物を適用する
ための装置は、ここに述べるように塗膜の均一性を得る
ために自己平坦化効果だけに依存していないし、またこ
のような組成物は生じて塗膜の均一性を低下させるだろ
う表面張力の作用を受けることが少ない。

【００４５】ある種の立体イメージング法は、組成物の
うすい層を均一に拡げるため組成物の表面を横切って動
くドクターブレードを利用してきた。この塗布手段は塗
膜の均一性と速度とを改善するが、依然として塗布に際
してある種の表面張力の障害が発生する。また実質的に
ニュートン性の液体では、ドクターブレードは塗布の均
一性における著しい流体力学的の障害をひき起こす。本
質的にドクターブレードで単層塗りする塗布と、ドクタ
ーブレードで多層塗りする塗布とは区別されねばならな
い。ドクターブレードで単層塗りした塗膜は、塗布され
る基体が均一に支持されかつ基板自体が一様に平滑であ
るならば極めて均一であることができる。組成物複数層
をドクターブレードで多層塗布する際には固体と液体の
両区域が塗布され、塗布される組成物の層は、本質的に
不均一な基体、すなわち、既に光成形されている区域と
これをとりまく液状組成物に適用される。

【００４６】ドクターブレードによる単層塗布の際に、
この方法はブレードの進行側、すなわち、ブレードが動
いて行く方向の前方にヘッド圧をもつ液体が、ブレード
のエッジと基体により形成されるオリフィスを通るもの
と見ることができる。基体が均一に支持されかつ平滑で
あるならばこのオリフィスは一定に維持される。しかし
ながら、ドクターブレードでの多層塗布では、オリフィ
スはブレードと前に光成形された層との間の距離により
決定されることもあり、またブレードの下のある深さを
もつ未露光組成物の粘稠な流れ抵抗により大まかに決定
されることもある。ブレードの下の流れの束縛(constai
nts)にいろいろなタイプがあるので形成される塗膜は必
然的に不均一となるであろうことは明らかである。

【００４７】しかしながら、ドクターブレード塗布装置
を用いて粘度低下性組成物を使用すると、光成形された
区域上のオリフィスと未露光の粘度低下性組成物上のオ
リフィス間の差が小さくなり、それ故に塗りの均一性の
改善が期待される。このことは剪断−減粘性組成物につ
いて、特に、ドクターブレードの適用速度が速く、この
適用速度が塗膜のスリップ域中の粘度の大きな低下を生
じる場合に事実となる。

【００４８】その上、流体力学的な作用が立体イメージ
ング法においてニュートン性組成物塗膜の均一性を低下
させる。例えば、一連の光成形された層とプラットホー
ムとが立体イメージング法により立体物を形成すべく配
置されている光成形性組成物の表面を横切って動くドク
ターブレードを考えよう。最初、ブレードは組成物の最
上面に接触し一般的にプラットホームの真上でない区域
に位置している。ブレードが直線的に動き始めるとこれ
は組成物面に剪断力を加え、これにより組成物面をドク
ターブレードと実質上同じ方向と速度で動かすようにす
る。仮にドクターブレード直下のニュートン性組成物の
区域での動きの方向と速度とを見るとすれば、ブレード
により影響される組成物の速度は別の面、例えば組成物
を保持しているバットの底、または例えば表面の速度を
実質上得るであろう点の光成形された物体層を支持して
いるプラットホーム上面に達するまで実質的に直線的に
減少するであろう。

【００４９】ドクターブレードの運動の結果として組成
物により達成されるこの速度分布は、ブレードの方向と
実質上平行な方向にモーメントをもつ組成物の流れ域を
生じさせる。前に光成形された層の上をドクターブレー
ドが通過するとき、あるモーメントをもつ組成物の流れ
は「壁」、つまり形成中の物体のヘリにつき当たる。組
成物のあるものは物体のまわりを流れ、また組成物のあ
るものは組成物の通常の面以上のヘッド圧をもつ波を生
じ、これはブレードの後方で高くなり形成中の物体の以
前の層の頂部に余分な組成物の盛り上がった丘をつく
る。この波の丘はドクターブレード塗布した立体イメー
ジ物体に著しく、通常、高い「壁」が存在しかつイメー
ジングする断面中に十分に大きな表面積を有する物体で
はさらに優勢となる。

【００５０】しかしながら、例えば適当な粘度低下性組
成物がドクターブレード塗布装置とともに用いられるな
らば、ドクターブレードからの距離が短かい組成物の速
度は速やかにゼロに近くなる。従ってドクターブレード
の塗布動作中組成物の流れモーメントは実質的に生じ
ず、ブレードが前に光成形された層の上を通るとき圧力
波は発生せず、そして前に光成形された層上に形成され
る塗膜は実質上より平坦である。

【００５１】ニュートン性組成物のドクターブレードに
より生じる関連した塗布の欠陥は実質上支持されていな
い層でのゆがみである。実質上支持されていない層と
は、所定厚さの層の一部分がある場所では前の層に付着
しているが、層の厚みよりも大きな長さのはり出しで、
片もちレバー状またはビームのはり出し状のいずれか
で、前の層よりはり出しているものを本明細書では意味
する。このはり出しをもっぱら支えているものは、その
固有の硬さと前の層に対する付着力とによりこのはり出
しを本来支えているものであり、また片もちレバー状あ
るいはビーム状の下側の組成物も若干の支持を与えるも
のである。前述のブレードの進行の際組成物中にヘッド
圧を生じることと、ブレードが波とブレード後方の
「壁」に対して組成物中に圧力ヘッドとを導くという２
つのことを考え予想できるように、実質上支持されてい
ない片もちレバー状の層がこの「壁」の真上に存在する
場合、この片もちレバー状のはり出しはドクターブレー
ド以前に組成物のヘッド圧によりまず下の方に押し下げ
られ、ついで、波の圧力が下側からこの層に当たると
き、この層はブレードの後方で押し上げられよう。さら
に、もしブレードが速いかまたはおそい速度で動くなら
ば、あるいははり出しがブレードのいろいろな方向の動
きから塗布されるならば、はり出し中にあらゆる配列の
ゆがみが生じることが予想できる。

【００５２】一方、粘度低下性の組成物を用いるなら
ば、片もちレバー状のはり出しの下の組成物は比較的高
い見掛粘度のメジウムまたは固体メジウムにより本質的
に支持されており、それ故にその上を通過するブレード
動きの前進の際のヘッド圧での歪みが小さい。またブレ
ード後方の圧力波がほとんどまたは全くないから、ブレ
ード通過に伴うオーバーハングはブレードの後方で強め
られることがない。そこでオーバーハングを伴う層の場
合、オーバーハング歪みを最小とするため粘度低下性組
成物を利用するのが好ましい。冷却したときに固体また
は半固体となる熱液状化性および剪断−減粘性組成物を
使用するのがさらに好ましいが、擬塑性の組成物もまた
好都合なものであり、またブレードの前進の際のヘッド
圧はオーバーハング歪みを起こさせるために組成物の降
伏応力をこのオーバーハング以下としなければならない
から、擬塑性組成物よりも塑流動性組成物が好ましい。
しかしながら、チクソトロピー的の塑流動性組成物もま
た好ましい。このような組成物は応力−減粘性であるば
かりでなく、ある程度の自己−平坦化性となる残留低粘
度特性をもち、また比較的高速度の剪断力が形成された
組成物層にもはや直接作用しなくなった後ですら気泡を
逃がすという特性を有している。

【００５３】塗膜の形成、例えばニュートン性組成物の
ドクターブレード塗布後、システムが平らな表面状態に
安定化するため若干の待ち時間が必要である。低粘度の
液体は高粘度のものよりもはるかに速やかに安定化する
が、それでも安定化の待ち時間は必要である。例えば、
塗布工程中組成物表面を横切ってドクターブレードが動
くと、ブレードはその動きの前方にヘッド圧を作る。ブ
レードの運動がそのスイープした末端で停止すると、こ
のより高い液体濃度は消散し残りの組成物中に流れ戻
る。これは実質的に組成物全体の濃度に一時的の変化を
生じさせる。

【００５４】ある種の粘度低下性組成物を用いてもこの
流れ戻りとそれがために生ずる濃度の一時的の変化はも
ちろん発生するが、ブレード前のヘッド圧の均一化に伴
う力が粘度の増加によりごく僅かなものとなるので、組
成物濃度の変化の速度も無視しうるほど小さくなる時期
が来る。これは塑流動性型の組成物で特にそうであり、
降伏応力はブレード前のヘッド圧の均一化を本質的に阻
止し、組成物全体の濃度は速やかに安定化する。このこ
とは組成物を冷却すると流れ戻りが完全に停止する点ま
で粘度が上昇する多くの熱液状化性組成物の場合さらに
事実である。

【００５５】多くの光成形性組成物は溶液状または分散
物状としたときに完全には混合しない材料を含んでい
る。このような異物は不安定となる傾向をもち、時間の
経過で溶液または分散物から析出する。組成物の粘度が
高いほど混合物の安定性を失うのに一般に長くかかる。
しかしながら、液の粘度が高いほどうすい層に塗ること
もまた一層困難である。粘度低下性の組成物は、期間中
ほとんど混合物がより大きな安定性を有することと同時
にうすい層状の塗布に際して低い見掛粘度を与えるとい
う２つの利点を備えている。

【００５６】立体イメージングに使用するための剪断−
減粘性の非ニュートン性組成物の数ある利点のうち別の
利点は大部分は剪断速度の増大とともに粘度が低下する
ことである。そこで多くの立体イメージング塗膜形成に
とって剪断速度の増大は塗膜の均一性を改善することに
加えて塗布時間をより速くする。例えば、物体が立体イ
メージング法により作られ、そして未露光の粘度低下性
組成物がこの物体のまわりにあると仮定しよう。物体の
次の層を形成するための調製に際し、物体とまわりの組
成物とはバットの表面に関して約０.０１インチ（０.２
５mm）移動される。つぎに、粘度が低下した組成物がこ
の物体とまわりの粘度低下性組成物の表面上に過剰の量
で付着する。最後に、０.０１インチ（０.２５mm）厚み
の粘度低下性組成物の層が、物体と以前に塗布されてい
る粘度低下性組成物とを均一に被覆させるようにバット
の表面からこの余分の粘度が低下した組成物をかき取る
ためドクターブレードが利用されると考える。

【００５７】ドクターブレードの移動中粘度が低下した
組成物が受ける剪断速度は、形成される層の厚み（この
場合０.０１インチ）でブレードの速さを割ったものと
考えられる。従って、ブレードの速さが１インチ／秒で
あるならば、剪断速度は１００／秒である。しかしなが
ら、実質的なチクソトロピー性を示さないが剪断−減粘
性である多くの組成物の場合、粘度が低下した組成物が
過剰量で付着するやいなや、それは粘度低下性となる。
多くの場合、ドクターブレードが余分の組成物をかき取
るとき剪断応力と組成物の流動とは層の厚みより小さい
スリップ域中に発生する。例えば、このような場合スリ
ップ域が０.００１インチ（０.０２５mm）に縮小されド
クターブレードが１インチ／秒で動くとするならば剪断
速度は１０００／秒である。

【００５８】考慮すべき問題は複雑であるが、一般に１
００／秒と同等またはこれ以上の剪断速度を適用するの
が好ましい。しかしながら本発明の目的のためには低剪
断速度は≦０.３／秒、中位の剪断速度は０.３／秒〜１
０００／秒、そして高剪断速度は１０００／秒以上であ
る。

【００５９】本発明の好ましい具体例が図１中に示され
ている。ここは放射線源１００、この放射線源１００か
ら放出される放射線ビーム１０２、変調器１０４、変調
ビーム１０２′および走査ビーム１０２″を含むイメー
ジング手段を示している。またここにはＹ軸走査ミラー
１２２をもつＹ軸走査モーター１２８と、Ｘ軸走査ミラ
ー１２４をもつＸ軸走査モーター１２６とからなる走査
装置１２０が示されている。変調ビーム１０２′はＹ軸
走査ミラー１２２とＸ軸走査ミラー１２４とで反射され
これにより走査ビーム１０２″を生じる。ここにまた、
さらに詳しくは図２Ａで塗布装置１４０が示されている
が、図１において塗布装置１４０は光成形性組成物処理
装置１５０と１５０′、ドクターブレード移動手段１４
８およびプラットホーム移動手段１４６（単純にするた
め矢印で示す）とともに示されている。加熱するための
手段はＱまたはＱ′で示され組成物処理装置１５０と１
５０′中へ矢印で示してある。

【００６０】またコンピューター装置１３０が備えら
れ、ＣＡＤ（コンピューター協力デザイン）データを蓄
積し、このデータから３次元物体の特定厚みの断面を示
すデータセットに分割し、そして走査指令ライン１３２
を通じて走査装置１２０により走査ビーム１０２″を制
御するようにされている。その上コンピューター装置１
３０はレーザー指令ライン１３１を通じて放射線源１０
０を、変調指令ライン１３４を通じて変調器１０４を、
処理指令ライン１３５を通じて光成形性組成物処理装置
１５０を、プラットホーム指令ライン１３６を通じてプ
ラットホーム移動手段１４６を、そしてブレード指令ラ
イン１３８を通じてドクターブレード移動手段１４８を
それぞれ制御している。

【００６１】放射線手段１００は好ましくはレーザーで
あり放射線ビーム１０２を生成する。立体物を高速度で
作るのが望ましいので本発明の装置は比較的高出力の放
射線手段１００、例えば可視域、赤外域また紫外域に主
な波長領域をもつ、高出力レーザーのようなものが好ま
しく用いられる。高出力とは放射線ビーム１０２の強度
で測定して２０mW以上、好ましくは１００mW以上の出力
であると考えられる。これは光成形性組成物の現状の写
真感度についてのものである。しかしながら、より高感
度の組成物が得られるようになればこのビーム強度の２
０mWおよび１００mWの値はこれに応じてさらに低くなる
だろう、何となれば組成物の写真感度と放射線からの露
光量は同じ結果を達成するため互に反比例するからであ
る。レーザーのタイプの選択は、そのレーザーの放射線
の波長と合理的に良く一致するように、光成形性組成物
の選択と整合さすべきである。

【００６２】他のタイプの放射線手段、例えば電子ビー
ム、ｘ−線のようなもの、および例えばマイクロウエー
ブその他のようなラジオ波なども、そののエネルギーの
タイプが光成形性組成物の感度と一致し、またそれらを
取り扱うための適切な条件が従来公知の確立した方法で
認められているならばそれらを利用することができる。
ビームの断面、例えばレーザービームの断面形状を所望
の形状に変更することもできるが、好ましい本来の形状
は円形であり、またビームの強度断面は円の中心に極大
をもつガウス型分布のものである。

【００６３】図１に示した本発明の好ましい応用例で、
走査装置１２０と、この走査装置１２０の指示を制御し
かつ変調器１０４を駆動するための信号１３４を発生す
るコンピューター装置１３０の一部として含まれている
駆動用電子装置は、グレイホークシステムズ社により製
造されている。このようなシステムでは走査形式はベク
トル走査である。ベクトル走査に際してミラー１２２と
１２４の回転は、角速度ゼロから最高の角速度までに変
化する。これは塗布装置１４０中の組成物の表面で走査
ビーム１０２″の速度を速度ゼロから最高速度までに変
化させる。

【００６４】このグレイホークスキャナーは変調器１０
４をパルスに変調する信号を、比例時間長のパルスがイ
メージ面中をビーム１０２″が動く所定長さに対して与
えるように発生する。この発生されるパルスは変調器１
０４を１パルスの放射線ビーム１０２が通過するように
させるから、結果はイメージ面中の組成物を走査すると
き実質上一様な露光量となる。この一様な量の露光は組
成物中の一様な深さの光成形を保証し物体の公差が改善
される。放射線ビーム１０２、変調ビーム１０２′およ
び走査ビーム１０２″は変調器１０４を効果的に作動さ
せる光学系（図示せず）により結像され、組成物の表面
で高解像の露光を可能とする。

【００６５】現在好ましい放射線源１００はコヒーレン
トモデル３６０であり、３５１〜３６３nmの波長範囲で
約４５０mWの特定出力をビーム１０２に与える。好まし
い変調器１０４は音響−光学的変調器とドライバーで、
それぞれイントラアクション社で作られているＭＥ−７
５Ｔ型とＡＯＭ−７０Ｕ型である。グレイホークスキャ
ナー電子機器と組み合わされているのはシステム各部と
連絡できかつグレイホーク電子機器に対してＨＰＧＬま
たはカルコンプファイルを出力できるデジタルコンピュ
ーターである。

【００６６】図２は図１で塗布装置１４０として示した
ものを拡大した塗布装置２４０を示し、両者は粘度低下
性組成物の塗布工程（加熱および／または誘発された剪
断力により）中のものを示している。図２中で塗布装置
２４０は、この場合には円筒状の（ピストンが動く室と
いう意味で、必らずしも円筒状の形でなくてもよい）バ
ット２４９を含み、この中では滑動しうるプラットホー
ム２４４（ピストンとして作用する）が例えば、駆動ス
クリュー２４５とバット２４９に固定されたプラットホ
ーム移動手段２４６とにより駆動されて滑動する。例え
ば水圧駆動、圧電的な直線駆動およびその他の公知の手
段などの多くのプラットホーム移動および駆動手段が有
用であることが立証できよう。

【００６７】この具体例の場合、プラットホーム２４４
は光成形された物体２４３と光成形性組成物２４２の両
者を支持している。比較的に支持されていない層２４
３′が示されており、これはそれ自体の堅さと未加熱で
かつ未剪断の粘度低下性組成物２４２によって得られる
支持により支持されている。ドクターブレード２４１は
移動手段の矢印２４８の示す方向に移動するが、実際に
は移動方向は適用された組成物のビード２４２′を形成
させて左から右または右から左へのどちらにも可逆的で
ある。代表的にブレード移動手段２４８は、ブレードの
全長とエッジとが移動の際にバット２４９の示されてい
る表面を横切る平坦面を描くように、ドクターブレード
２４１を保持するベアリングと一連の支持ロッド（簡明
にするため図示せず）とから構成される。ブレード移動
手段２４８の駆動機構（簡明にするため図示せず）は、
例えば水圧、ステップモーター、ベルトと一連のプーリ
ー、モーターと駆動用スクリュー、圧電装置などとその
他公知の方法とすることができる。

【００６８】ドクターブレード２４１の後方に組成物層
２４２″が形成され、これはドクターブレード２４１の
エッジの動きにより描かれた面と実質的に共通な面で、
かつこのエッジの面と距離的が近接している。組成物２
４２の種々のレオロジー的特性、ドクターブレード２４
１の塗膜形成速度、塗膜形成温度条件およびドクターブ
レード２４１のエッジ形状などは適用された組成物２４
２″の表面とドクターブレード２４１のエッジ移動によ
り描かれた面との間の実際の距離に作用する。ドクター
ブレード２４１の前には組成物２４２′がありこれはブ
レード２４１の動きにより剪断力を受け、また特に組成
物２４２′の部分が、ブレード２４１のエッジと組成物
２４２の以前に塗布された面または以前に光成形された
層２４３の面との間で作られた有効なギャップつまりオ
リフィスを通過して適用される際に剪断力を受ける。ブ
レード２４１は適用された組成物２４２に対して別の加
熱手段または図３で示す工程中に取り込む残余の熱のい
ずれかにより熱を与えることもできる。

【００６９】図３は図２中でもまた示した光成形性組成
物処理装置２５０の拡大図を示すものであるが、図３で
ドクターブレード２４１はスクリューコンベア覆い２５
６に接して示してあり、これはコンベアスクリュー２５
７と共に作用して、適用された組成物２４２″（図２中
にも示した）の余分をとり除き、そしてこれを脱泡およ
び組成物貯蔵／供給チェンバー２５４に送り、ここで除
かれた空気は真空手段のようなものによりチューブ２５
５を通じて除去される。ポンプ２５２はチューブ２５３
を通じてチェンバー２５４から供給組成物２４２′′′
を吸引し、チューブと押し出し線状開口２５８を通じて
これをバット２４９（断面で示す）の上の面に給送し、
新たな量の適用された組成物２４２′を形成する。コン
ベアスクリュー２５７は好ましく弾性の「ねじを切られ
た」材料であり、スクリュー２５７の回転によりドクタ
ーブレード２４１の表面を実質上こすってなめらかにす
る。図３で示したような組成物処理装置２５０と同様な
ものが、図２中で組成物処理装置１５０′として示した
ように、バット２４９の反対側にも存在する。矢印のＱ
とＱ′で示した熱を組成物処理装置に供給することがで
きる。このＱまたはＱ′の熱はドクターブレード２４１
の温度を上昇させることもできる。

【００７０】各図面中で示された粘度低下性光成形組成
物処理装置に代わるものとして当然に多くの可能性が存
在する。例えば、余分に適用されている組成物をドクタ
ーブレードの一方の側からとり除くような主要な操作
は、粘度低下性の組成物ではあるがその自重により流下
しうるような組成物で達成され、それゆえ必要なことは
組成物がブレードから流れて集められうるような所のバ
ット区域上でドクターブレードを休止させることであ
る。また例えば、スクリューコンベアースクレーパーの
代わりに、前の塗布操作から残されている余分に適用さ
れた組成物を除くため、ドクターブレードの側面に沿っ
てリニアースクレーパーを動かすこともできる。また例
えば、ブレードを停止板に押し付けて余分の組成物をブ
レードの反対側に向けてブレードの下を通過させ、つい
でこれを次の塗布工程の準備で新たに適用される組成物
と合体させることもできる。

【００７１】また、ドクターブレードの前に新しく付与
される組成物を供給する別の方法には、例えばオペレー
ターが容器中の粘度低下性光成形組成物をある高さまで
もち上げ、そしてそれゆえに粘度の充分低い組成物につ
いては、必要に応じかつバルブで調節して重力により組
成物を流出させることもできる。また例えば、組成物は
必要であればプレッシャータンクからポンプで供給する
こともできる。また例えば、次の塗布工程の準備で適用
される組成物を供給するため、組成物をチューブから歯
みがきを押し出すように、ドクターブレードの長さに沿
って配置したチューブから押し出すこともできる。

【００７２】ここで図１を参照して、操作の際コンピュ
ーター装置１３０は各部分を始動させ、最初に走査指令
ライン１３２を通じて走査装置１２０をチェックし、操
作性を確認しそして走査ビーム１０２″が塗布装置１４
０から外れた位置を指すようにする。次いでここで図２
を参照するが、プラットホーム２４４をその上面がバッ
ト２４９の表面と一致するように動かす（図１の指令ラ
イン１３６を通じて制御されるプラットホーム移動モー
ター１４６を使用して）ことによりコンピューター装置
１３０が塗布装置１４０を始動させる。つぎにコンピュ
ーター装置１３０は、以前の装置の使用で残っている光
成形性組成物２４２全てを集めそしてスクリューコンベ
ア２５６とポンプ２５２（図１に示す処理指令ライン１
３５を通じて制御される）によりチェンバー２５４中に
収納するようにドクターブレード２４１を移動させる
（図１の指令ライン１３８を通じてブレード移動手段１
４８を用いることにより）。最後に、再び図１を参照す
るが、コンピューター装置１３０はレーザー指令ライン
１３１を通じて信号を送ることにより、放射線源１００
の準備を確かなものとする。

【００７３】コンピューター装置１３０のインターフェ
ースを通じて物体の製作の準備をする際、オペレーター
はＣＡＤデザインを好ましくはＳＴＬフォーマットで選
んでこれを設定し、そしてビデオモニターを通じて確め
て所望のサイズを決め、物体作製のためコンピューター
装置１３０をフリーにセットする。コンピューター装置
１３０はついで物体のデータファイルを各断面にスライ
スし、各断面は作製される物体のそれぞれの各断面の厚
みを表示するＸ−Ｙセットのデータを示す。つぎに図２
中のプラットホーム２４４は最初の断面の厚みに実質的
に等しい距離下に動かされるが、第１層ではプラットホ
ーム２４４は、前に述べたように組成物２４２の塗布特
性またはドクターブレード２４１に応じて動かす距離が
大きいかまたは小さくすることができる。同時に、図３
を参照して、ポンプ２５２は一定量の供給組成物２４
２′′′を、供給チェンバー２５４からチューブ２５３
を通じて吸引し、この供給組成物２４２′′′をチュー
ブと押出線状開口２５８を通じて送り出し、これにより
ドクターブレード２４１の前方に適用される組成物の丘
２４２′を形成する。

【００７４】適用される十分な組成物２４２′は、１層
の厚み分下方にプラットホーム２４４が移動することに
より、空になっているバット２４９の区域を一様に満た
すために供給される。代表的に、ある余分量の組成物２
４２′が塗膜付与中に気泡が生ずる可能性を減らすため
に供給される。つぎにドクターブレード２４１が、適用
組成物２４２′を適切に剪断−減粘するに必要な速さで
バット２４９の反対側まで移動され、これによりプラッ
トホーム２４４の表面上にうすい組成物層２４２″を平
らにのばす。塗膜２４２″が形成されたら、図１を参照
するが、コンピューター装置１３０は形成される物体の
Ｘ−Ｙ断面を走査するために、走査装置１２０、Ｘモー
ター１２６およびＹモーター１２８に指示をする。同時
に、走査ビーム１０２″により光成形される像の適切な
露光量コントロールを確実にするために、ビーム１０２
は変調指令ライン１３４を通じて、コンピューター装置
１３０により制御される変調器１０４により変調され
る。

【００７５】また同時に、再度図３を参照するが、スク
リューコンベア覆い２５６に当接したドクターブレード
２４１はスクリューコンベア２５７により清浄にされ、
余分な組成物２４２′はチェンバー２５４に移送されて
そこで保存され、また空気はチューブ２５５を通じて除
去される。ポンプ２５２はまたチューブ２５３を通じて
チェンバー２５４から供給組成物２４２′′′を取り出
し、次の層の塗布を準備中のドクターブレード２４１の
前方に線状に組成物２４２′のある分量を再度付着させ
る。熱液状化性の粘度低下性組成物２４２が利用される
ときは、ドクターブレード２４１、覆い２５６、スクリ
ューコンベア２５７、チェンバー２５４、移送チューブ
２５３、ポンプ２５２、供給と押出し線状開口２５８、
供給組成物２４２′′′およびバット部分２４９などを
加熱するために熱Ｑを与える。

【００７６】再び図２では、第１の光成形された層２４
３が一旦完成したならば、プラットホーム２４４は第２
の断面を表す層の厚みと実質的に等しい距離下に動かさ
れる。塗布、走査、ブレードの清浄化、形成される塗膜
の供給、およびプラットホームの移動の各工程を、３次
元イメージ化がすむまで前記のように順次または同時に
継続する。ついで、プラットホーム２４４を上昇させ、
もし粘度低下性組成物２４２がその自重により流動しう
るもののときは、組成物処理装置２５０は露光されなか
った光成形性組成物を集めそしてこれをチェンバー２５
４中に保存する。そうでない場合、組成物２４２と物体
２４３とは上昇させたプラットホームから一体で取り外
し、オーブン中の加熱、ヒートガンによる液状化、ブラ
ッシング、圧縮空気、吸収材料による吸い取り、その他
のような使用した組成物について必要とされる手段によ
り互に分離される。組成物２４２は立体イメージングに
さらに使用するためにチェンバー２５４に戻される。形
成された物体２４３は熱、溶剤、ブラシ、その他の手段
でさらにきれいにし、所望の最終的な物理特性を得るた
め必要なれば後硬化処理をする。

【００７７】図１中で示しまた図２と図３で詳しく示し
た塗布装置１４０は別のものと置き換えることができ
る。例えば、図４はヘッド移動手段３４８（単純にする
ため矢印で示す）によりバット表面を横切って移動する
線状押出しヘッド３５８が、粘度低下性組成物３４２の
適用組成物３４２′を押出して新たな組成物層３４２″
を生成するという塗布方法を示している。適用されるべ
き組成物はチェンバー３５４中に保持されチューブ３５
３を通じて送られる。この場合に、例えば圧力下にチェ
ンバー３５４中に供給された空気が組成物の押出しヘッ
ド３５８への流出を生じさせる。実際には正確な分量の
適用組成物３４２′をいつも押出すことができるが、好
ましくは余分量の適用組成物３４２′が押出しヘッド３
５８から押出され、この余分量の適用組成物３４２′は
ヘッド３５８の前方を移動する。押出しヘッド３５８は
またドクターブレードとしても作用し、あるいは余分な
適用組成物３４２′をなめらかに出させるためヘッド３
５８に追加的のドクターブレード（図示せず）をとり付
けることもできる。この押出しヘッド３５８は、押出さ
れる適用組成物３４２′かヘッド３５８の移動に先んじ
て押出しヘッド３５８の開口をはなれ、そして押出しヘ
ッド開口の後縁がドクターブレードとして作用するよう
に、軸３５９のまわりで回動しうるようにすることもで
きる。

【００７８】バット３４９のそれぞれの末端で押出しヘ
ッド３５８′は停止し（図４中に押出しヘッド３５８は
１つだけしか存在しないのであるが、図４では１つは塗
布中のまた１つは停止中の２つの位置でのヘッド３５８
を示している）、ここでチューブ３５３′からの流れは
ヘッド３５８′がバット３４９の表面でふさがれるため
に阻止される。余分に適用されていた組成物３４２′は
排出組成物３４２′′′として排出され、これはとい３
５６中に集められ再利用される。必要な場合、組成物処
理装置３５０に対して熱（矢印Ｑとして示す）を供給す
ることができるし、また図３中で示したもののような余
分に適用された組成物３４２″を集める方法を採用する
こともできる。

【００７９】ピストンとして作用するプラットホーム３
４４は、各層がイメージ化された後また物体の層３４３
と組成物３４２との上に新しい組成物層３４２″を塗布
する前に、プラットホーム移動手段３４６で駆動される
スクリュー３４５によりバット３４９中に降下される。
ある種の組成物３４２のためにはプラットホーム３４４
と組成物３４２の滑りを促すために、テフロン^Rコー
ト、加熱またはバット３４９内壁の潤滑などが必要であ
る。使用中の粘度低下性組成物３４２のため必要なら
ば、とい３５６はスクリューコンベア、またはスクレー
パーを備えることができ、あるいは排出組成物３５
３′′′を集めるために加熱することもできる。図４中
で示した塗布装置の操作は図２と図３で説明したものと
同様である。

【００８０】図５は低い剪断力の下に非常に高い降伏値
をもつような組成物、または熱液状化性であって加熱さ
れないときまたは冷却したときに固化するような、粘度
低下性組成物に用いるための好ましい別の塗布装置を示
している。この場合の組成物処理装置は図４に示したの
と類似のものである。しかしながらこのような組成物４
４２の場合、組成物は半固体または固体として作用する
からバットは必要としない。チューブ４５３により押出
しヘッド４５８に供給される材料の流れを阻止するため
の、１種の弁として作用するリング４４９を押出しヘッ
ド４５８′の行程の末端に配置することができる。その
上、このリング４４９は組成物４４２″の塗布の間その
粘度が増大するまで、適用組成物４４２″末端の型とし
て作用することもある。

【００８１】熱の流れＱ（冷却あるいは加熱の形式とな
る）を、プラットホーム４４４の移動のときリング４４
９から組成物４４２を分離させるために、組成物４４
２″末端を粘度低下または粘度増大のいずれかとするた
めリングに供給することができる。ヘッドが移動しない
ときに流れを阻止するため供給ライン４５３′中に適当
なバルブを当然利用することができる。他のケースにお
けるように、チェンバー４５４、供給チューブ４５３お
よび押出しヘッド４５８の中で粘度が低下した状態に組
成物を維持するため、組成物取扱装置４５０に熱（矢印
Ｑで示す）を供給することもできる。粘度が低下した状
態に組成物を維持する他の方法は、例えば組成物を振動
させるかまたは動揺するのである。図５に示した例では
塗布のための押出しヘッド４５８を通じて組成物を駆動
するようチェンバー４５４に空気圧を加えた。しかしな
がら、このような駆動機構はライン４５３中のポンプで
あってもまたは単に重力的な流れであっても良い。

【００８２】操作の際押出しヘッド４５３はプラットホ
ーム４４４の表面または前に光成形された層４４３と前
に適用され固化している組成物４４２との表面を横切っ
て、新たに塗布層４４２″を形成させるときのようにヘ
ッド移動手段（簡単にするため矢印で示す）により移動
される。剪断力が加えられるかまたは加熱されることに
より粘度を低下させた組成物４４２′は、ドクターブレ
ードとしても作用する押出しヘッド４５８で前進する。
新しい組成物層４４２″は一旦付与されると固体に近い
かまたは固体のように実質上その粘度が増大する。この
粘度増大は加えられる剪断力の低下または冷却によるも
のである。押出しヘッド４５８はリング４４９の所まで
移動し、ここで押出しヘッド４５８′からの流出は停止
する。必要なれば、押出しヘッド４５８′の表面から余
分に適用されている組成物４４２′をとり除くための、
スクリューコンベアまたはスクレーパーをリング４４９
に組み込むこともできる。余分に適用された組成物４４
２′はプラットホーム４４４下部のドリップ槽を利用し
て集め再使用される。

【００８３】プラットホーム４４４は組成物処理装置４
５０とイメージング装置（図１中に示したような）と関
連して、スクリュー４４５を通じプラットホーム移動装
置４４６により移動させられる。各層４４２″の塗布
後、物体層は像露光されて新しい物体層４４３が形成さ
れる。すべての物体層４４３が形成されたならば、組成
物４４２と物体４４３とはプラットホーム４４４からと
り外される。物体４４３からの固体または半固体状組成
物４４２の除去は使用した粘度低下性組成物４４２の性
質に関係する。組成物４４２は、物体４４３が液状化し
ないまま残るときはオーブン中で加熱して組成物４４２
を液状化して除去することができ、あるいはブラッシン
グ、超音波処理または溶剤の使用、もしくは前記のもの
の組合せなどにより除去することができる。

【００８４】図１〜５に示したような装置は、適用の際
組成物の粘度低下を生じさせるために、比較的高い剪断
速度を利用する塗布方法を示したのであるが、所望の一
様な厚みの組成物層を形成させるため、余分に適用され
た組成物の部分をとり除くのに極めて高い剪断速度が適
用される別の塗布方法がある。例えば、図６にはバット
の表面上を移動する伸長された押出しヘッド５５８を使
用し、前の組成物５４２と前の物体層５４３との上に形
成された塗膜５４２′の余分のものを置く塗布装置を示
している。押出しヘッド５５８にとり付けられこのヘッ
ド５５８とともに移動するものは、組成物収集用囲い５
５６、回転ブレード軸５６１およびブレード５６２から
構成される回転ナイフ装置である。余分の組成物５４
２′に対して高剪断速度を適用するため、軸５６１とブ
レード５６２とを高速度で回転させるモーターは図示さ
れていない。

【００８５】これは余分の組成物の上の部分５４
２′′′に粘度の低下を生じさせ、そしてまた残りの組
成物層５４２″の粘度の実質的な低下をすることなく、
また物体層５４３あるいはバット５４９（部分図で示
す）の残りの組成物５４２に影響を与えることなくこの
上の部分の除去を生じさせる。回転ブレード５６２によ
り削りとられた余分の組成物５４２′′′は囲い５５６
により捕捉され、そして例えば真空により吸引されてタ
ンク（図示せず）に集められ再利用される。この塗布装
置はヘッド移動手段５４８により移動される。固体また
は半固体状の粘度低下性組成物５４２の場合、ブレード
５６２は指物師が木材の表面をけずるように適用組成物
の余分の部分５４２′′′をとり除く。予想することが
できるように、余分の組成物は囲いと真空装置とで集め
られるから、このような塗布システムはバット表面での
操作に限定されるものではなく、バットの壁が像面より
高いような時ですら有用なものである。

【００８６】組成物の一部に高剪断速度を適用可能な前
述の装置の、別の形式の装置と変形とを考えることがで
きる。例えば、ミクロトームのような振動ブレード、迅
速移動ピアノ線カッター（チーズカッターのような）、
均一加熱ワイヤカッター、またはエアーナイフなどが高
剪断速度の装置に有用と認められ、これらはバットの表
面もしくは固体または半固体状組成物表面において余分
に適用された組成物の非常に局部的な領域内で粘度低下
を生じ、これにより残りの組成物または以前の物体層に
実質的に影響することなく余分の組成物の除去を可能に
する。

【００８７】その上、他の型式のプラットホーム／シリ
ンダー装置も粘度低下性の光成形組成物による立体イメ
ージングに有用なことが知られている。例えば、図７を
参照して、プラットホーム６７０は実質的な平面とする
ことができ、その上に例えば第１リング６８０′、第２
リング６８０″および第３リング６８０′′′のような
うすい複数リング６８０が、光成形性組成物層６４２″
の塗布に先立って配置される。この組成物層６４２″を
形成するために、前記各図に示したどの塗布法も利用す
ることができ、塗布の際の原理もまた同じである。実際
は、最初に好ましく実質上平らな表面６７０が用意さ
れ、この上にまた実質上平らな第１のリング６８０′が
置かれ、例えば接着剤、磁気力、摩擦性または機械的の
手段（図示せず）により固定される。

【００８８】円形で示されているリング６８０は、それ
らが製作される物体断面のすべての部分を含むことがで
きる限り、またそれらが塗布をされる粘度が低下したお
よび粘度低下性の光成形性組成物を含むことができる限
り、実際は正方形でもまた所望のどのような形であって
も良い。リング６８０の厚みはイメージされる代表的な
切片の所望の厚みに従って変えることができ、そして塗
膜厚みの変動が使用された組成物と塗布法とに応じて塗
布の際しばしば現れるので、リング６８０はイメージ化
される層より厚くもまた薄くもすることができる。

【００８９】第１のリング６８０′を設定した後、一様
な組成物層６４２″が第１のリング６８０′の内側を満
たし、第１のリング６８０′の上面と実質上共通面の厚
さにされる。ついでこの組成物層６４２″は図１で前述
したようにイメージ化する。イメージング後に第２のリ
ング６８０″を第１のリング６８０′の上に置き、前述
のようにして固定する。この第２のリング６８０″も前
のように組成物の一様な層６４２″で満たし、そして次
の切片層をイメージ化する。このリング６８０の追加、
組成物層６４２″の塗布およびイメージングの各工程
を、物体のすべての層が塗布されかつイメージ化される
まで継続する。最後に、リング６８０と物体とがプラッ
トホーム６７０からとり外され、この明細書中で述べた
ような方法で後処理をする。

【００９０】図７に示したような立体イメージング装置
のためには組成物が比較的高粘度であることが好まし
く、何となればリング６８０はプラットホーム６７０に
またはお互いの表面に必然的に強固に合致しないから、
物体が製作されるとき液もれの傾向がありそのため物体
の歪みを生ずることがあるからである。粘度がさらに高
い液体は余り速やかに流出することがなく、それ故リン
グ面の不正確性をずっとゆるやかなものとしよう。粘度
低下性の組成物も同様の理由および本明細書中に述べた
理由でさらに好ましいものである。この装置に用いるた
めに熱液状化性の組成物はさらに好ましいものであり、
何となれば組成物の固形化または半固形化はリング６８
０相互間またはプラットホーム６７０に対する固定化を
助長するからである。

【００９１】立体イメージングに有用な各種の粘度低下
性組成物の実例を以下に示す。

【００９２】〔実施例１〕 固体、周囲温度の露光 ２官能性の脂肪族系ウレタンアクリレートエステルであ
り、周囲温度でワックス状のザルトマー^R Ｃ９５０３
（アルコ化学社製）の８.６５ｇと、２,２−ジメトキシ
−２−フェニルアセトフェノンであるイルガキュア^R ６
５１（チバ−ガイギー社製）の０.１２ｇとを、最初に
ザルトマー^R を液状とするため８０℃以上に加熱し、つ
いでイルガキュア^R をこれに加えて混合した。

【００９３】この加熱された組成物の一部をペトリ皿中
に注加した。組成物は自己−平坦化し、冷却により固化
して粘性の固体になった。この場合、組成物をつぎにペ
トリ皿の底を通じて像露光をした。ついでペトリ皿とそ
の内容物とを組成物の未露光部分が流れ出すようになる
まで加熱した。冷却させた残留物体をとり外し、そして
ほとんど作用をもたない、トリクロロエタンとつぎにア
セトンとで清浄にした。平らな円板状の物体が得られ
た。

【００９４】加熱する前のペトリ皿中の冷却した組成物
の露光部分は未露光の部分から明らかに区別することが
できる。普通ホトポリマーを露光するときは、組成物層
の未露光部分から露光された部分を区別できる、屈折率
の変化、表面張力の影響、くもり発生および／または収
縮の兆候などのような可視的な変化がある。その上、露
光の際露光区域中に重合により発生する発熱がある。し
かしながら、露光を固体または固体に近い光成形性組成
物について行うとき、このような可視的に区別する特徴
はなくまた発熱による検知しうる温度上昇はない。しか
しながら、実施例１でペトリ皿の加熱に際し、イメージ
化された区域は突然可視的に区別しうるものとなった。
以下はこの普通ではない出来ごとについて説明となるか
も知れぬものとして提示する。これは説明だけのもので
あって、ここに述べた本発明の目的および範囲を限定す
るものとは決して考えられるべきではない。

【００９５】このことは、露光は実質的に活性ではある
が、加熱をされるまで重合を生じさせないラジカルを発
生させることを示している。この現象を説明するために
存在する各理論は、これをラジカルの拡散の点から説明
している。固体状態において、ラジカルは拡散が制限さ
れ組成物の他の成分と相互作用する。しかしながら、固
体が一旦液状化されるかまたはそのガラス転移点以上に
加熱されると、ラジカルは速やかに拡散し重合が起き
る。

【００９６】かかる現象は熱液状化可能な光成形性組成
物の驚くべき意外な特色である。液状化した層を塗布
し、冷却して固体とし、そして像露光することを考えて
みよう。この層内部の像区域でラジカルは発生するが実
質的な光成形は生じない。本質的には層の内部に蓄えら
れた潜在的な像光成形となるのである。熱液状化可能な
光成形性組成物の第２の層を形成し、冷却し、そしてイ
メージ化して同じような結果を得る。層がすべて形成さ
れかつイメージ化されると、本質的には３次元的領域の
潜在的光成形が生じているのだが、物体の形成はいまだ
なされない。この領域を加熱すると、潜在的光成形は実
際の光形成となる。

【００９７】この方法の利点は、潜在的光成形の各層が
密に接しており、そしてラジカルは各層内で拡散できな
いばかりか、各層間の界面中にも拡散できないことであ
る。それ故に界面の接着が著るしく改善される。その
上、イメージング工程の間ラジカルは実質上動けない
し、また酸素のような抑制体もまたこの固化した潜在的
光成形域を全体に移動性が著るしく減少されているか
ら、物体が加熱されたとき光成形を生成するため利用さ
れるラジカルがさらに多量になる可能性がある。このこ
とは界面の接着性を改善するばかりでなく、形成される
物体内でのさらに完全な変換を確実なものとする。

【００９８】しかしながら、このような固体露光プロセ
スに伴う重要な問題がある。１つの重要な問題は発熱的
な熱の生成であり、潜在的な光成形が活性な光成形にな
るとこれは物体をひび割れや破損を生じるのに十分な高
い温度にまで蓄積される。一般的に、例えば放射線に対
する露光から発生したラジカルの拡散性はガラス転位温
度以下の温度で低下する。一方、メジウムのガラス転位
温度は光成形の増大とともに一般的に上昇する。そこ
で、例えばもし光成形性メジウムをガラス転位温度以下
の温度で露光するとき、ラジカルの拡散およびそれ故に
光成形速度も最初は比較的低いであろう。しかし、もし
このメジウムの温度がガラス転位温度以上になると、こ
の拡散速度は上昇し光成形も増大する。

【００９９】メジウムの光成形の増加とともにガラス転
位温度もまた増大する。もしガラス転位温度の増大速度
が光成形の発熱反応熱からのメジウム温度の増加速度よ
りも大きいならば、ラジカルの拡散は減少しそれ故に光
成形反応は自己規制的となるだろう。ガラス転位温度の
増大速度が発熱反応熱によるメジウムの温度増加速度よ
りも小さいならば、光成形反応は自己促進的となるだろ
う。

【０１００】光成形中の物体領域のひび割れまたは劣化
を生じるのにもっとも原因となりそうなものがこの自己
促進的の光成形反応である。この自己促進を限定するた
めに各種の手段が用いられている。例えば、分子量当り
の炭素−炭素２重結合の低い比率をもつ光成形性組成物
は光成形の際自己−促進性であるが、光成形の量が比較
的低いから温度上昇はひび割れまたは劣化を生じさせる
には不十分である。

【０１０１】光成形性組成物にとって、例えば周囲温度
において当然固体であり、そして適切な物理的特性を持
つと共にごくわずかだけ光成形されるようなものが特に
有用でかつ好ましい。また、例えば前述のような組成物
は、光成形プロセスに対し（発熱で光成形の間に到達す
る温度を含め）て比較的不活性な成分で、しかも他の手
段、例えばはるかに高い温度または違う種類の放射線な
どにより硬化される成分を含有させ、そしてこの第２の
成分の重合に際し物体に対して有用な付加的の物理特性
を与えることができる。

【０１０２】また、例えば組成物は露光の時からスター
トし、しかもそれが生成されるより速く発熱が消失して
しまうようなおそい速度で、わずかな光成形を生じさせ
る可塑剤を含有することができる。可塑化された組成物
の物体各層がすべて積み上げられ、露光され、そして適
当な待ち時間の後最終的な硬化を開始することができ、
ここで自己−促進的の光成形はまだ生じてはいるが、か
なりの光成形はすでにすんでいるからごく限定されたも
のである。このような可塑化された光成形性組成物は物
体層を形成するために、例えば熱液状化可能の塗布法を
用いた立体イメージング法のときもなお固体状である。

【０１０３】また、例えば組成物は温度の上昇を制限し
それ故自己−促進性の光成形反応も制限する高い熱容量
をもつ成分を含有することができる。また、例えば自己
−促進性を冷却することにより鎮静するように、潜在的
な光成形物体域を加熱と冷却との制御されたサイクルで
処理することもできる。また、例えばこの潜在的な光成
形物体域は、例えば水のようなメジウム中に入れ、これ
により熱を供給することができるが、もし自己−促進が
温度で余りにも強く発生するならば、メジウムはその熱
容量によるかまたは相転移によるかのいずれかで熱を吸
収するだろう。また、例えばこの潜在的な光成形物体域
は光成形反応をスタートさせるため一方の側だけから加
熱し、そして自己−促進性の光成形を波のように物体域
中に継続させることができるが、光成形はすべて一度に
生じるものではないから温度の上昇をはげしく行うべき
ではない。

【０１０４】いま一つの重要な問題は、潜在的な光成形
域内では拡散を抑制されているラジカルの再結合によ
り、実際に存在するラジカルはより少ないということで
ある。これは少なくとも以下の実験中で生じた可能性の
あるものとして提示する。

【０１０５】〔実施例２〕 固体、周囲温度より低い露
光 ビスフェノールＡエポキシ化ジアクリレートであるセル
ラード^R１２（セラニーズ社製）を、最終溶液の重量で
２％量のイルガキュア^R６５１および最終溶液の重量で
約４％量のトリメチロールプロパントリアクリレートで
あるＴＭＰＴＡ（ラドキュアスペシャルティーズ社製）
と混合した。組成物は周囲温度で高粘度の液体である。
この組成物を２つのペトリ皿中に注加し自己平坦化させ
た。１つのペトリ皿は８℃に冷却して組成物を固化させ
た。周囲温度（２４℃）と冷却したものとの２つの試料
を、水銀アーク燈の光にフィルターをかけた円形のビー
ムに対し１分間露光した。周囲温度試料の硬化した円板
の厚みはまわりの未露光組成物を除いたとき０.５mmで
あった。試料を周囲温度にまで温めた後まわりの未露光
組成物から分離した、冷却をした試料円板の厚みは０.
２mmであった。

【０１０６】〔実施例３〕 固体、周囲温度より低い露
光 セルラード^R１２を２重量％のイルガキュア^RＩ−６５１
と混合し、この混合物をついで約３℃に冷却して固体を
生成した。この固体混合物を３５℃に加熱し、そして約
３℃に冷却した金属製支持プラットホームと、金属製バ
ーに連結した直径６cm、高さ５mmの冷却した金属製リン
グとにより形成されている空所中に注加し、ドクターブ
レード塗布をした。この塗布した組成物の表面を、２０
０Ｗの高圧水銀アーク燈のフィルター（３３０〜３６０
nm）をかけ実質的に集光した光線で円形の開口を通じて
１分間露光した。ついでバーとリングとをガスの炎で加
熱し、硬化した組成物をその境界面で液状化させた。液
状化したならば、プラットホームと硬化した組成物とを
１層分の距離に下降させ（この場合約２mmだが、１mm以
下の厚さでも容易に実行可能である）、リング内側と硬
化した組成物上に新しい空所を形成させた。この新しい
空所に再び加熱した組成物を入れ平滑化した。この組成
物を冷却させ、冷却は組成物の表面に液体窒素の流れを
当てることにより促進させた。このプロセスを何度かく
り返した。ついでこの組成物をもつ支持板を５０℃のオ
ーブン中に入れて、未露光部の光成形性組成物を液状化
し露光されている部分を分離した。

【０１０７】〔実施例４〕 半固体／塑性流動 半固体、つまりバターやマーガリンに類似の粘度低下性
の特性を有する材料は、溶融パラフィンワックス１１.
３ｇを不飽和アクリルエステルであるプレックス６６９
６（ロームテクニカル社製）１０ｇ、イルガキュア６５
１ ０.１ｇおよびフルオロ脂肪族ポリマーエステルとト
ルエンとの混合物である界面活性剤ＦＣ−４３０（３Ｍ
社製）の中に６０℃で混合することにより作製した。こ
のものは激しく混合し、ついで周囲温度にまで冷却する
間凝集するのを防ぐためにややおだやかに混合して分散
物を生成する。この組成物を表面上にぬりつけついで露
光をし、露光した区域中に白色の固体を生じた。およそ
６０℃に再加熱して未露光区域を液状化し紙タオルで吸
い取らせた。残留する固体は石油エーテルでさらに清浄
化した。

【０１０８】〔実施例５〕 降伏（塑性流動）による剪
断−減粘 ペースト状のコンシステンシーを有する、降伏またはビ
ンガム体流動による剪断−減粘性組成物を以下の処方か
ら製造した：

【０１０９】 成 分 含有量（ｇ） ノバキュア^R3704（セラニーズスペシャルティレジン社製） ４８ エポキシ樹脂のアクリル化エステル ＴＭＰＥＯＴＡ（アルコケミカル社製） ４８ トリメチロールプロパンポリオキシエチレントリアク クリレート プラストホール^R４１４１（ＣＰホール社製） ２４ トリエチレングリコールジカプレート、トリエチレン グリコールジカプリレート トリトン^RＸ−１００（ロームアンドハース社製） １.６ オクチルフェノキシポリエトキシエタノールノニオン 性界面活性剤 イルガキュア^R６５１ ２.８８ マイクロファイン^TM MF−6X(トランスペンワックス社製） ６０ 平均サイズ１μｍのワックス粉

【０１１０】上記各成分を合体し２分間オステライズし
た。このものの粘度を測定するためハークＣＶ−１００
回転粘度計でテストし、また降伏応力を測定して以下の
結果を得た： 粘度（ポイズ） ０.３／ｓ １００／ｓ ３０００／ｓ 降伏応力(ダイン／cm²) ４６００ ３５ ９ １３００

【０１１１】この混合物を使用してほぼ３インチ（７
６.２mm）角で高さ０.３３インチ（８.４mm）の灰皿を
製作した。この灰皿の底部はほぼ２インチ（５０.８m
m）角であり、そしてほぼ１０ミル（０.２５mm）の厚み
の多数の層が、最初に作られた底から最後に作られた上
部まで、徐々に大きくなって片もちレバー状に張り出し
ている。露光と塗布とは図１と図２の装置を使用し、余
分に適用する組成物はバットの両端でドクターブレード
の前方にマニュアルで供給し、また組成物の機械的な回
収はしないで行った。組成物は高剪断速度で塗布をし
た。各部分はＵＶ域（３５０〜３６０nm）で作動するア
ルゴンイオンレーザーを使用して露光し、走査はベクト
ル走査である。

【０１１２】低粘度の組成物を用いて形成し同様の灰皿
と比較して、この実施例の粘度低下性組成物により作ら
れた灰皿は、塗布の間組成物中に剪断−減粘特性を生じ
させるような速度で作動するドクターブレードを使用し
て塗布されたとき、改善された表面の平滑性とより均一
な層の厚みとを有していた。また、未露光の粘度低下性
組成物は、その部分を清浄にするために、例えば強制気
流およびタオルでぬぐうなどの機械的手段および弱い溶
剤でゆすぐなどを使用してとり除かれる。その上、この
組成物は１年以上放置しても良好な安定性を示した。

【０１１３】降伏流動性をもつこの他の剪断−減粘性組
成物は、モノマーまたはオリゴマーおよび増感剤組成物
に代表的には粒子状物またはビーズを加えることにより
作られる。このような粒子状物またはビーズのいくつか
の例としては；直径約２μｍのセルローズアセテートの
ビーズである、ＴＷ−６クロマリン^Rトナー（イー・ア
イ・デュポン・ド・ネモアース社製）；またはジアクリ
ル酸亜鉛のビーズ；またはポリ−ＴＭＰＴＡビーズ（プ
レ−ポリマー化ＴＭＰＴＡ粒子）；または塩化ビニリデ
ンとアクリロニトリルコポリマーのシェルにより囲まれ
たイソブタンガスからなる、例えばエクスパンセル^R 中
空マイクロ球（エクスパンセル、ノーベルインダストリ
ーズ社製）のようなマイクロカプセル、中空マイクロ
球；または例えば平均サイズ３μｍのＰＴＦＥ粉末（マ
イクロパウダー社製）が約３３重量％のフルオ^TM３００
のようなその他粉末などである。

【０１１４】〔実施例６〕 チクソトロピー性組成物 この明細書中で実例として示された組成物の多くは何が
しかのチクソトロピー性を示すものである。しかしなが
ら、例えば変性セルローズ、コロイド状シリカまたは高
分子量のポリエチレンオキサイド、その他のようなもの
を含む他の組成物はある期間にわたって組成物中に組織
を形成する傾向をもっている。

【０１１５】チクソトロピー性の感光性組成物の１例
は、Ｖ−ピロール^R（ガフケミカル社製）４９ｇとウレ
タンジアクリレート（実施例１参照）４９ｇとを２％の
イルガキュアと組み合わせ、そして無定形２酸化シリコ
ンであるエアロジル（ＳｉＯ₂）５ｇとともに周囲温度
でかきまぜた混合物である。この材料は塗布の際に剪断
−減粘し、そして速やかにゲル状の状態となる。露光
後、物体層を分離し清浄とする。部品はまた有機溶剤を
使用して、まわりの未露光部から分離し現像をすること
もできる。

【０１１６】〔実施例７〕 擬塑性の組成物 チクソトロピーのように、大部分の組成物は擬塑性の流
動性状を示すものである。しかしチクソトロピー性また
は降伏応力特性は、組成物中で優勢ではないかまたは測
定し得るほどのものではない場合もある。例えば、有機
性の添加物が感光性賦与キャストパターン化組成物中に
比較的少量含有されている。これらの添加物はチクソト
ロピー的の流動特性を付与することによりマイクロ球体
を含む組成物の安定性を改善する。このような材料の実
例はチクシン^RＲ、チクサトロール^RＳＴ、およびチクサ
トロール^RＳＲ（レオックス社製）である。チクシン^RＲ
（トリヒドロキシステアリン）とチクサトロール^RＳＴ
はひまし油の有機性誘導体の粉末であり、またチクサト
ロール^RＳＲはシクロヘキサノール／ペトロレウム中固
体分３０％の特許混合物である。これらの材料はチクソ
トロピー化剤として販売されているのだが、これら材料
をマイクロ球体含有パターン化組成物に添加して行った
粘度テストでは、チクソトロピー的のループ特性なしで
擬塑性また塑性流動性のいずれかを示した。一般的にこ
れら物質は０.２〜０.８重量％で組成物に加えられる
が、高いチクソトロピー組成物には２重量％も添加する
ことができる。

【０１１７】以下の原液を調製した： 成 分 重量％ ホトマー^R４１２７（ヘンケル社製） ８.７ プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート Ｖ−ピロール^R／ＲＣ（ガフケミカル社製） ２６.２ Ｎ−ビニル−２−ピロリドン プラストホール^R４１４１ １８.６ エルバサイト^R２０４１（デュポン社製） １.１ ポリメチルメタアクリレート エベクリル^R３７０４(ラドキュアスペシャルティーズ社製) ４３.７ ビスフェノールＡビス（２−ヒドロキシプロピル）ジア クリレート イルガキュア^R６５１（チバ−ガイギー社製） １.７ ２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン

【０１１８】上記原液処方の最初の４つの成分を合体
し、十分に混合して溶解するまで１２０°Ｆ（４８.９
℃）で撹拌し、ついで残りの各成分を加えて混合した。
この原液の各１５０ｇを実施例７Ａ〜７Ｃのテストに使
用し、ここでは以下の分量の各種「チクソトロピー化」
剤とマイクロ球体とを添加した。

【０１１９】〔実施例７Ａ〕原液に対してチクシン^RＲ
２ｇを添加し、高速のワリング混合機中で１２０〜１３
０°Ｆ（４８.９〜５４.４℃）において２０分間混合し
た。チクソトロピーの影響を除くため十分な時間組成物
を休ませた後、ブルックフィールドデジタル粘度計ＤＶ
−II型を用いＬＶスピンドルセットの＃３スピンドルに
より粘度を測定した。

【０１２０】３ＲＰＭと３０ＲＰＭの速度で剪断速度は
スピンドル表面でそれぞれ０.６３／秒と６.３／秒と計
算され： ＠ ３ＲＰＭ 粘度は５,４４０センチポイズであり、 ＠３０ＲＰＭ 粘度は１,４２０センチポイズで チクソトロピー指数３.８を与える。

【０１２１】つぎに、平均的速度のモーターで撹拌しな
がらエクスパンセル^R４６１ ＤＥ２.２５ｇを添加し、
以下の粘度の値が得られた： ＠ ３ＲＰＭ 粘度は１２,４００センチポイズであ
り、 ＠３０ＲＰＭ 粘度は３,４１０センチポイズで チクソトロピー指数３.６を与える。

【０１２２】〔実施例７Ｂ〕別の原液に対してチクサト
ロールＳＴ ２ｇを添加し、１３５°Ｆ（５７.２℃）で
２０分間速やかに混合した。つぎに、エクスパンセル４
６１ ＤＥ ２.２５ｇを加え平均的速度のモーターで撹
拌した。前記７Ａと同じ装置を使用し以下の粘度値が得
られた： ＠ ３ＲＰＭ 粘度は７,２１０センチポイズであり、 ＠３０ＲＰＭ 粘度は２,４５０センチポイズで チクソトロピー指数２.９を与える。

【０１２３】〔実施例７Ｃ〕別の原液中にエクスパンセ
ル^R４６１ＤＥ ２.２５ｇを加えて平均的速度のモータ
ーを使用して撹拌した。前記７Ａと同じ装置を使用し以
下の粘度値が得られた： ＠ ３ＲＰＭ 粘度は１,０００センチポイズであり、 ＠３０ＲＰＭ 粘度は７１５センチポイズで チクソトロピー指数１.４を与える。

【０１２４】マイクロ球体の添加は光成形性組成物に擬
塑性または塑性の流動特性を付与する。

【０１２５】つぎにこの混合物にチクサトロール^RＳＲ
４ｇを添加し、高速度モーターにより１２０°Ｆ（４
８.９℃）で３０分間撹拌した。測定された粘度値は： ＠ ３ＲＰＭ 粘度は３,９１０センチポイズであり、 ＠３０ＲＰＭ 粘度は１,９７０センチポイズで チクソトロピー指数２.０を与える。

【０１２６】前記実施例７Ａ〜７Ｃの各溶液を別々に褐
色ビン中に入れ、分離を時々チェックした。溶液が一様
な不透明さを有するように認められたときをＯＫとし、
溶液の底の方に透明な層を示したときはＮＰ（好ましく
ない）とした。試験した組成物で、「チクソトロピー」
剤を含まないものとした場合はチクサトロール^RＳＲ添
加前の実施例７Ｃのものである。

【０１２７】 溶液老化 添加なし 実施例７Ａ 実施例７Ｂ 実施例７Ｃ ２時間 ＮＰ ＯＫ ＯＫ ＯＫ １ 日 ＮＰ ＯＫ ＯＫ ＯＫ ２ 日 ＮＰ ＯＫ ＯＫ ＮＰ ４ 日 ＮＰ ＯＫ ＯＫ ＮＰ ６ 日 ＮＰ ＯＫ ＯＫ ＮＰ

【０１２８】この試験の結果は、マイクロ球体を含有す
る溶液において長期の時間にわたって混合物の安定性を
保持するためには、少なくとも２.０のチクソトロピー
指数が好ましく、また２.０以上のチクソトロピー指数
がさらに好ましいことを示している。一般に高粘度の溶
液は（低剪断−速度の条件下で）分離する傾向が小さい
ということから、当然にこの結論は組成物の粘度によっ
て相当変わるであろう。しかし、溶液の塗布は、例えば
ドクターブレードまたは線状押出しヘッドなどにより与
えられるであろう、比較的高い剪断速度条件の下に行わ
れるから、このように高い粘度の組成物についてすら
２.０以上のチクソトロピー指数がより好ましいのであ
る。

【０１２９】チクソトロピー指数という用語を用いると
き、この指数の実際の意味は剪断速度の関数としての剪
断−減粘に対する組成物の傾向の１つの目安であること
を明らかとすべきである。ここで引用したケースの場合
チクソトロピー指数は、３０ＲＰＭで作動しているウエ
ルズ−ブルックフィールドマイクロ粘度計により誘起さ
れる、比較的高い剪断速度での粘度を３ＲＰＭで測定し
た粘度と比較した比である。この意味で、組成物が特に
チクソトロピー性、擬塑性、塑性流動（ビンガム体）、
またはこれらの流動性のいくつかの組み合わせなどのど
れかであるという判定はできない。しかしながら、測定
をした組成物はニュートン性、ジラタント性またはレオ
ペクティー性流動特性の組成物とは対照的に剪断−減粘
性であった。

【０１３０】立体イメージング用の光硬化性組成物は、
少なくとも１つの光硬化性モノマーまたはオリゴマーと
少なくとも１つの光開始剤とを含んでいる。本発明の目
的のため、モノマーとオリゴマーという用語は実質上同
じ意味をもち互換的に用いられている。

【０１３１】単独でまたは他のモノマーと組み合わせて
用いることのできる適当なモノマーの実例には次のもの
が含まれる、ｔ−ブチルアクリレートとメタクリレー
ト、１,５−ペンタンジオールジアクリレートとジメタ
クリレート、Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレー
トとメタクリレート、エチレングリコールジアクリレー
トとジメタクリレート、１,４−ブタンジオールジアク
リレートとジメタクリレート、ジエチレングリコールジ
アクリレートとジメタクリレート、ヘキサメチレングリ
コールジアクリレートとジメタクリレート、１,３−プ
ロパンジオールジアクリレートとジメタクリレート、デ
カメチレングリコールジアクリレートとジメタクリレー
ト、１,４−シクロヘキサンジオールジアクリレートと
ジメタクリレート、２,２−ジメチロールプロパンジア
クリレートとジメタクリレート、グリセロールジアクリ
レートとジメタクリレート、トリプロピレングリコール
ジアクリレートとジメタクリレート、グリセロールトリ
アクリレートとトリメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレートとトリメタクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレートとトリメタクリレー
ト、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリア
クリレートとトリメタクリレート、および米国特許第
３,３８０,８３１号中で述べられたのと類似の化合物、
２,２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジア
クリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート
とテトラメタクリレート、２,２−ジ−（ｐ−ヒドロキ
シフェニル）−プロパンジメタアクリレート、ポリオキ
シエチル−２,２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロ
パンジメタクリレート、ビスフェノールＡのジ−（３−
メタアクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテ
ル、ビスフェノールＡのジ−（２−メタアクリルオキシ
エチル）エーテル、ビスフェノールＡのジ−（３−アク
リルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、ビス
フェノールＡのジ−（２−アクリルオキシエチル）エー
テル、１,４−ブタンジオールのジ−（３−メタクリル
オキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、トリエチ
レングリコールジメタクリレート、ポリオキシプロピル
トリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレング
リコールジアクリレートとジメタクリレート、１,２,４
−ブタントリオールトリアクリレートとトリメタクリレ
ート、２,２,４−トリメチル−１,３−ペンタンジオー
ルジアクリレートとジメタクリレート、１−フェニルエ
チレン−１,２−ジメタクリレート、ジアルリルフマレ
ート、スチレン、１,４−ベンゼンジオールジメタクリ
レート、１,４−ジイソプロペニルベンゼンおよび１,
３,５−トリイソプロペニルベンゼンなどである。

【０１３２】また有用なものは少なくとも３００の分子
量をもつエチレン性の不飽和化合物であり、例えばＣ₂
〜Ｃ₁₅のアルキレングリコールまたは１〜１０のエーテ
ル結合をもつポリアルキレンエーテルグリコールから作
られる、アルキレンまたはポリアルキレングリコールジ
アクリレートおよび米国特許第２,９２７,０２２号中で
示されている、複数の付加重合しうるエチレン結合が特
に末端結合として存在しているようなものである。

【０１３３】特に好ましいモノマー類はエトキシ化トリ
メチロールプロパントリアクリレート、エチル化ペンタ
エリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリト
ールモノヒドロキシペンタアクリレート、１,１０−デ
カンジオールジメタクリレート、ビスフェノールＡオリ
ゴマーのジ−（３−アクリルオキシ−２−ヒドロキシプ
ロピル）エーテル、ビスフェノールＡオリゴマーのジ−
（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エ
ーテル、ウレタンジアクリレートとメタクリレートおよ
びそのオリゴマー、カプロラクトンアクリレートとメタ
クリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジ
アクリレートとメタクリレートおよびこれらの混合物で
ある。

【０１３４】単独または組み合わせで本発明において有
用な光開始剤の例は、米国特許第２,７６０,８６３号中
で述べられており、ベンゾイン、ピバロイン、アシロイ
ンエーテル、例えばベンゾインのメチルおよびエチルエ
ーテル、ベンジルジメチルケタール；α−メチルベンゾ
イン、α−アルリルベンゾイン、α−フェニルベンゾイ
ン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジ
エトキシフェノールアセトフェノン、２−メチル−１−
〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルホリノ−プ
ロパノン−１を含むα−位置炭化水素置換芳香族アシロ
イン類などのような近接ケトアルドニルアルコール類が
含まれている。

【０１３５】米国特許第２,８５０,４４５号、同第２,
８７５,０４７号、同第３,０９７,０９６号、同第３,０
７４,９７４号、同第３,０９７,０９７号および同第３,
１４５,１０４号中で示されている光還元性色素と還元
剤、同様に米国特許第３,４２７,１６１号、同第３,４
７９,１８５号および同第３,５４９,３６７号中で述べ
られているフェナジン、オキサジンおよびキノン系の色
素、ミヒュラー氏ケトン、ベンゾフェノン、アクリルオ
キシベンゾフェノン、ロイコ色素を含む水素ドナーと一
緒の２,４,５−トリフェニルイミダゾリルダイマーおよ
びこれらの混合物なども開始剤として使用することがで
きる。光開始剤とともに有用なものは米国特許第４,１
６２,１６２号中に示されている増感剤である。光開始
剤または光開始剤系は光硬化性組成物の全重量を基準に
０.０５〜１０重量％で存在する。

【０１３６】熱的に不活性でしかも活性光に対する露光
に際して１８５℃またはこれ以下でフリーラジカルを発
生する、この他の適当な光開始剤系には、共役環状炭素
リング中に２個の環内炭素原子をもつ化合物である、飽
和または不飽和のポリ環状キノン類が含まれ、例えば
９,１０−アンスラキノン、２−メチルアンスラキノ
ン、２−エチルアンスラキノン、２−ｔ−ブチルアンス
ラキノン、オクタメチルアンスラキノン、１,４−ナフ
トキノン、９,１０−フェナンスラキノン、ベンズアン
スラセン−７,１２−ジオン、２,３−ナフタセン−５,
１２−ジオン、２−メチル−１,４−ナフトキノン、１,
４−ジメチル−アンスラキノン、２,３−ジメチルアン
スラキノン、２−フェニルアンスラキノン、２,３−ジ
フェニルアンスラキノン、レテンキノン、７,８,９,１
０−テトラヒドロナフタセン−５,１２−ジオンおよび
１,２,３,４−テトラヒドロベンズアンスラセン−７,１
２−ジオンなどがあり；またトリクロロメチル置換シク
ロヘキサジエノン類およびトリアジン類または塩素化ア
セトフェノン誘導体、第３級アミンの存在下のチオキサ
ントンおよびチタノセンなどのようなハロゲン化化合
物、アルファアミノ芳香族ケトンなども含まれる。

【０１３７】光硬化の好ましいメカニズムはフリーラジ
カル重合であるが、その他のメカニズムの光硬化も本発
明の範囲内で利用できる。このようなその他のメカニズ
ムにはカチオン重合、アニオン重合、縮重合、付加重
合、その他が含まれるがこれらに限定するものではな
い。

【０１３８】光硬化性組成物中には、例えばピグメン
ト、色素、展張剤、熱抑制剤、中間層および一般的な内
面接着促進剤、オルガノシランのようなカプリング剤、
分散剤、界面活性剤、可塑剤、ポリエチレンオキサイド
のような塗布助剤などのその他の成分を光硬化性組成物
がその主要な特性を保有する限り存在させることができ
る。

【０１３９】可塑剤は液体状または固体状のものであっ
て良く、同様にポリマー性のものであっても良い。可塑
剤の実例はジエチルフタレート、ジブチルフタレート、
ブチルベンジルフタレート、ジベンジルフタレート、ア
ルキルホスフェート、ポリアルキレングリコール、グリ
セロール、ポリ（エチレンオキサイド）、ヒドロキシエ
チル化アルキルフェノール、トリクレシルホスフェー
ト、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレ
ングリコールカプレート−カプリレート、ジオクチルフ
タレートおよびポリエステル可塑剤などである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい具体例を示す全体の概略図で
ある。

【図２】立体イメージングに際して粘度低下性光成形組
成物を適用するのに有用な好ましい塗布装置の詳細図で
ある。

【図３】塗布の前に余分に適用する組成物を供給する手
段と、塗布操作に続いて余分の組成物を回収するための
手段とを示す、図２の塗布装置の詳細図である。

【図４】余分に適用する組成物が押出され、平滑化され
そして回収される塗布ステーションを示す図である。

【図５】立体イメージングの際に粘度低下性の固体また
は半固体状の組成物を塗布するのに有用な塗布ステーシ
ョンを示す図である。

【図６】立体イメージングの際一様な塗膜を生成するた
めに、余分に適用した粘度低下性組成物を高剪断速度の
装置を利用して除去する塗布ステーションを示す図であ
る。

【図７】立体イメージングに際して粘度低下性組成物の
層を積み上げるための別の装置を示す図である。

【符号の説明】

Ｑ，Ｑ′ 加熱手段 １００ 放射線源 １０２ 放射線ビーム １０２′ 変調ビーム １０２″ 走査ビーム １０４ 変調器 １２０ 走査装置 １２２ Ｙ軸走査ミラー １２４ Ｘ軸走査ミラー １２６ Ｘ軸走査モーター １２８ Ｙ軸走査モーター １３０ コンピューター装置 １３１ レーザー指令ライン １３２ 走査指令ライン １３４ 変調指令ライン（信号） １３５ 処理指令ライン １３６ プラットホーム指令ライン １３８ ブレード指令ライン １４０ 塗布装置 １４６ プラットホーム移動手段 １４８ ドクターブレード移動手段 １５０，１５０′ 光成形性組成物処理装置 ２４０ 塗布装置 ２４２ 光成形性組成物 ２４２′ ビード ２４２″ 組成物層 ２４２′′′ 供給組成物 ２４３ 光成形された物体 ２４３′ 支持されていない層 ２４４ プラットホーム ２４５ 駆動スクリュー ２４６ プラットホーム移動手段 ２４８ 移動手段 ２４９ バット ２５０ 光成形性組成物処理装置 ２５２ ポンプ ２５３ チューブ ２５４ 組成物貯蔵／供給チェンバー ２５５ チューブ ２５６ スクリューコンベア覆い ２５７ コンベアスクリュー ２５８ 開口 ３４２ 粘度低下性組成物 ３４２′ 適用組成物 ３４２″ 組成物層 ３４２′′′ 排出組成物 ３４３ 物体層 ３４５ スクリュー ３４６ プラットホーム移動手段 ３４８ ヘッド移動手段 ３４９ バット ３５３ チューブ ３５４ チェンバー ３５６ とい ３５８，３５８′ 線状押出しヘッド ３５９ 軸 ４４２ 組成物 ４４２″ 塗布組成物層 ４４４ プラットホーム ４４５ スクリュー ４４６ プラットホーム移動装置 ４４９ リング ４５０ 組成物取扱装置 ４５３ チューブ ４５８ 押出しヘッド ５４２ 組成物 ５４２′ 形成塗膜 ５４２″ 残りの組成物 ５４２′′′ 余分の組成物の上部 ５４３ 物体層 ５４８ ヘッド移動手段 ５４９ バット ５５６ 組成物収集囲い ５５８ 押出しヘッド ５６１ 回転ブレード軸 ５６２ 回転ブレード ６７０ プラットホーム ６８０ リング ６８０′ 第１のリング ６８０″ 第２のリング ６８０′′′ 第３のリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロクシー・ニー・フアン アメリカ合衆国ニユージヤージー州08816． イーストブランズウイツク．ヘリテイツジ コート３ (72)発明者 ジヨン・アラン・ロートン アメリカ合衆国ペンシルベニア州19350． ランデンバーグ．アール・デイー・ナンバ ー２．ボツクス280

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (ａ) 表面上に粘度が低下した光成形性
   組成物の層を塗布し； (ｂ) この層を粘度低下性組成物層となるようにし； (ｃ) この層を像光成形するために、放射線手段により
   放射線に像露光をし； (ｄ) 既に塗布されている像の上に、粘度が低下した光
   成形性組成物の新しい層を塗布し； (ｅ) この新しい層を粘度低下性組成物層となるように
   し； (ｆ) この新しい層を像光成形するために放射線に像露
   光をし；そして (ｇ) ３次元物体が形成されるまで工程(ｄ)〜(ｆ)をく
   り返す の工程からなる３次元物体の形成方法。
2. 【請求項２】 粘度が低下した組成物を熱で液状化し、
   そして該組成物を冷却により粘度低下性とする、請求項
   １に記載の３次元物体の形成方法。
3. 【請求項３】 粘度低下性組成物が固体である、請求項
   １に記載の３次元物体の形成方法。
4. 【請求項４】 粘度低下性組成物が半固体である、請求
   項１に記載の３次元物体の形成方法。
5. 【請求項５】 粘度低下性組成物がゲルである、請求項
   １に記載の３次元物体の形成方法。
6. 【請求項６】 粘度低下性組成物が高粘度の液体であ
   る、請求項１に記載の３次元物体の形成方法。
7. 【請求項７】 粘度低下性組成物層は光形成された層を
   実質的に支持するものである、請求項１に記載の３次元
   物体の形成方法。
8. 【請求項８】 粘度が低下した組成物は剪断的に減粘さ
   れ、そしてこの組成物はそれに加えられる剪断速度を下
   げることにより粘度低下性となる、請求項１に記載の３
   次元物体の形成方法。
9. 【請求項９】 粘度が低下した組成物はまた熱で液状化
   されそしてこの組成物は冷却および組成物に加えられる
   剪断速度を下げることにより粘度低下性となる、請求項
   ８に記載の３次元物体の形成方法。
10. 【請求項１０】 粘度低下性組成物が擬塑性の剪断−減
    粘流動特性を示す、請求項８に記載の３次元物体の形成
    方法。
11. 【請求項１１】 粘度低下性組成物が塑性の剪断−減粘
    流動特性を示す、請求項８に記載の３次元物体の形成方
    法。
12. 【請求項１２】 粘度低下性組成物がチクソトロピー的
    の剪断−減粘流動特性を示す、請求項８に記載の３次元
    物体の形成方法。
13. 【請求項１３】 (ａ) 表面上に粘度が低下した光成形
    性組成物の余分な塗膜を形成し； (ｂ) 層を生成するためにこの余分に形成された塗膜の
    部分を除去し； (ｃ) この層を粘度低下性のものにし； (ｄ) この層を像光成形するために放射線に像露光を
    し； (ｅ) 以前に塗布されているこの層の上に粘度が低下し
    た光成形性組成物の新しい余分な塗膜を形成し； (ｆ) 新しい層を形成するためにこの新しく形成された
    塗膜の余分の部分を除去し； (ｇ) この新しい層を粘度低下性のものにし； (ｈ) この新しい層を像光成形するために新しい層を放
    射線像露光し；そして (ｉ) ３次元物体が形成されるまで工程(ｅ)〜(ｈ)をく
    り返す の工程からなる３次元物体の形成方法。
14. 【請求項１４】 除去した余分の適用組成物を回収する
    工程をさらに含む、請求項１３に記載の３次元物体の形
    成方法。
15. 【請求項１５】 余分に形成された塗膜と新しく余分に
    形成された塗膜の部分は高速回転ブレードにより除去さ
    れる、請求項１３に記載の３次元物体の形成方法。
16. 【請求項１６】 粘度低下性組成物層が光形成された層
    を実質的に支持する、請求項１３に記載の３次元物体の
    形成方法。
17. 【請求項１７】 余分に形成された塗膜と新しく余分に
    形成された塗膜はドクターブレードの運動の前に供給さ
    れる、請求項１３に記載の３次元物体の形成方法。
18. 【請求項１８】 ドクターブレードが加熱される、請求
    項１７に記載の３次元物体の形成方法。
19. 【請求項１９】 (ａ) 粘度低下性の光成形可能な組成
    物中に光成形の像開始を形成させるようになっている像
    放射を生じさせる手段； (ｂ) 前記放射線手段に対して一定の距離を保つように
    なっているプラットホーム；および (ｃ) 前記プラットホームの上または以前の層の上に、
    粘度が低下した光成形性組成物の各層がそれぞれある厚
    みをもつ、多数の連結した粘度低下性組成物の層を塗布
    するための塗布手段 から構成される３次元物体を形成するための装置。
20. 【請求項２０】 塗布手段はさらに、粘度が低下した組
    成物の余分な量を適用し、そして粘度低下性層の塗布と
    同時に余分な量を除去するようになっている、請求項１
    ９に記載の３次元物体形成装置。
21. 【請求項２１】 装置は適用中に粘度の低下した組成物
    を入れるようになっている単一のリングをさらに含み、
    このリングはさらにつぎに形成される層の調製中に粘度
    低下性の層から離されるようになっている、請求項１９
    に記載の３次元物体形成装置。
22. 【請求項２２】 装置は実質上組成物層のそれぞれの厚
    みをもつ複数のリングを含み、この各リングは粘度の低
    下したそして粘度低下性組成物を実質的に入れるように
    され、そして各リングは連結した各粘度低下性光成形組
    成物層の塗布に先立ってプラットホーム上に配置される
    ようになっている、請求項１９に記載の３次元物体形成
    装置。
23. 【請求項２３】 装置はさらに： (ｄ) １つの表面を有するバットであって、該バットは
    プラットホームと引き続いて塗布される層とを収納する
    ようにされており、このプラットホームはバット内を移
    動し、また塗布手段がこのバットの表面と実質的に共通
    な面に層を形成するバット を含む、請求項２０に記載の３次元物体形成装置。
24. 【請求項２４】 塗布手段が１０００回／秒より大きい
    剪断速度で粘度が低下した組成物を除去するようになっ
    ている、請求項２３に記載の３次元物体形成装置。
25. 【請求項２５】 塗布手段が加熱手段を用いる、請求項
    ２３に記載の３次元物体形成装置。
26. 【請求項２６】 装置はさらに： (ｅ) バットの表面に余分な量の組成物を供給するよう
    になっている供給手段、を含む、請求項２３に記載の３
    次元物体形成装置。
27. 【請求項２７】 装置はさらに： (ｆ) 除去された余分の組成物を集めてこの余分な除去
    された組成物を供給手段中に還流させる回収と還流手段 を含むものである、請求項２３に記載の３次元物体形成
    装置。