JPH07227909A

JPH07227909A - 光造形装置

Info

Publication number: JPH07227909A
Application number: JP6044747A
Authority: JP
Inventors: Makoto Mihara; 誠三原; Yasuhito Ito; 康仁伊藤; Chikao Tozaki; 近雄戸崎
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】三次元立体像の形成の時間的効率が高く、寸
法精度の高い三次元立体像を確実に形成することがで
き、コストの低い光造形装置を提供すること。【構成】平坦面を有する感光性樹脂層を有してなるフ
ィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層を形成
し、この硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体像を形
成するための光造形装置であって、ワークテーブルと、
ワークテーブル上に像形成材料を移載する移載手段と、
ワークテーブル上に移載された像形成材料の感光性樹脂
層を、選択的に光を透過させるマスク像を介して面露光
する光照射手段と、マスク像を作成するマスク像作成手
段と、マスク像をワークテーブル上の像形成材料の表面
直上に位置させるマスク像配置手段とを具えてなること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性樹脂層を有して
なるフィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層を
形成し、この硬化樹脂層が一体的に積層されてなる三次
元立体像を形成する光造形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、感光性樹脂よりなる像形成材料に
選択的に光照射して硬化樹脂層を形成する工程を繰り返
すことにより、硬化樹脂層が一体的に積層されてなる三
次元立体像を形成する光造形法が提案されている。

【０００３】例えば特開昭５６−１４４４７８号公報に
は、薄層状の液状感光性樹脂の液面に例えば紫外線レー
ザーにより選択的に光照射して固体状の硬化層を形成
し、この硬化層の上に一層分の液状感光性樹脂を供給し
て選択的に光照射することにより、先行して形成された
硬化層上にこれと連続するよう新しい硬化層を一体的に
積層し、光照射されるパターンを変化させながらあるい
は変化させずに、この工程を所定回数繰り返すことによ
り、三次元立体像を形成する方法が開示されている。

【０００４】また、特開平２−７８５３１号公報には、
薄層状の液状感光性樹脂に、選択的に光透過するマスク
像を介して面露光することにより硬化層を形成し、前述
の方法と同様にしてこの硬化層を積層して三次元立体像
を形成する方法が開示されている。

【０００５】しかしながら、像形成材料として液状感光
性樹脂を用いる上記の方法においては、像形成材料の取
扱いが煩雑である上、光照射工程前に薄層状の液状感光
性樹脂の液面の平坦化を行うことが必要であってこれを
達成するために相当の時間を要するので、三次元立体像
の形成における時間的効率が低い、という問題がある。
また、液状感光性樹脂は比較的に分子量が低いものであ
って、硬化時において大きな反応収縮が生じ、その結
果、得られる三次元立体像は、寸法精度が低いものとな
る、という問題がある。

【０００６】また、像形成材料として液状感光性樹脂を
用いる方法においては、下方から上方に向かうに従って
外方に突出するいわゆるオーバーハング状部分を有する
三次元立体像を形成する場合には、当該オーバーハング
状部分に係る硬化層部分が未硬化の液状感光性樹脂の液
面上に形成されるために支持が不安定な状態となり、そ
の結果、当該硬化層部分に反りなどが生じる、という問
題がある。このため、従来においては、オーバーハング
状部分の下部にこれを支持する例えば柱状のサポート部
分を形成する手段が必要とされている。然るに、このよ
うな手段においては、サポート部分の設計作業が煩雑で
熟練を要するものであり、しかも、三次元立体像を形成
した後に、サポート部分の除去作業が必要となる、とい
う欠点がある。

【０００７】一方、特開平５−２２９０１６号公報に
は、ベースフィルムに感光性樹脂の半硬化層が支持され
てなる像形成材料を用い、この像形成材料をワークテー
ブル上に載置し、この半硬化層にレーザー光線を走査さ
せることにより選択的に光照射して硬化層を形成し、こ
の工程を繰り返すことにより硬化層が一体的に積層され
てなる三次元立体像を形成する光造形装置が提案されて
いる。

【０００８】この装置によれば、液状感光性樹脂を用い
る場合に比較して、ベースフィルムに支持されている感
光性樹脂の半硬化層の表面を平坦なものとしておくこと
により、像形成材料の表面の平坦化を行うことが不要で
あり、しかも、感光性樹脂における硬化時の収縮の程度
が小さいので、寸法精度の高い三次元立体像を得ること
ができる。

【０００９】しかしながら、この装置においては、光照
射手段であるレーザーの光の走査のために相当に長い時
間が必要となり、三次元立体像の形成における時間的効
率が低い、という問題がある。また、現在において、紫
外線を放出するレーザーとしてガスレーザーが用いられ
ているが、このガスレーザーは高価なもので、しかも、
使用寿命が短いものであるので、光造形装置の製作コス
トが高いものとなる、という問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光造形装置においては、三次元立体像の形成における時
間的効率が低く、しかも、寸法精度の高い三次元立体像
を作製することが困難であった。

【００１１】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであり、その目的は、三次元立体像の形成に
おける時間的効率が高く、寸法精度の高い三次元立体像
を確実に形成することができ、しかも、コストの低い光
造形装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光造形装置は、
平坦な表面を有する感光性樹脂層を有してなるフィルム
状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層を形成し、この
硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体像を形成する光
造形装置であって、ワークテーブルと、このワークテー
ブル上に前記像形成材料を移載する移載手段と、前記ワ
ークテーブル上に移載された前記像形成材料の感光性樹
脂層を、選択的に光を透過させるマスク像を介して面露
光する光照射手段と、前記マスク像を作成するマスク像
作成手段と、このマスク像作成手段により作成されたマ
スク像を、前記ワークテーブル上の像形成材料の表面直
上に位置させるマスク像配置手段とを具えてなることを
特徴とする。

【００１３】また、本発明の光造形装置は、ワークテー
ブルと、前記像形成材料の硬化処理対象領域上に、選択
的に光を透過させるマスク像を形成するマスク像作成手
段と、前記マスク像が形成された前記像形成材料の硬化
処理対象領域を、前記ワークテーブル上に移載する移載
手段と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形成
材料の感光性樹脂層を、前記マスク像を介して面露光す
る光照射手段とを具えてなることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の光造形装置は、ワークテー
ブルと、このワークテーブル上に前記像形成材料を移載
する移載手段と、選択的に光を透過させるマスク像を電
気光学的に作成するマスク像作成手段と、このマスク像
作成手段により作成されたマスク像を、前記ワークテー
ブル上の像形成材料の表面直上に位置させるマスク像配
置手段と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形
成材料の感光性樹脂層を、前記マスク像を介して面露光
する光照射手段とを具えてなることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の光造形装置は、ワークテー
ブルと、このワークテーブル上に前記像形成材料を移載
する移載手段と、マスク像形成用フィルム上に、選択的
に光を透過させるマスク像を形成するマスク像作成手段
と、前記マスク像形成用フィルム上に形成されたマスク
像を、前記ワークテーブル上の像形成材料の表面直上に
位置させるマスク像配置手段と、前記ワークテーブル上
に移載された前記像形成材料の感光性樹脂層を、前記マ
スク像を介して面露光する光照射手段とを具えてなるこ
とを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明においては、像形成材料として表面が平
坦な感光性樹脂層を有してなるフィルム状のものを用い
るので、像形成材料の表面の平坦化が不要であり、しか
も、像形成材料をマスク像を介して面露光するので、一
層の露光処理に要する時間が極めて短く、従って、基本
的に所期の三次元立体像の形成において高い時間効率が
得られる。また、選択的に光透過するマスク像を作成す
るマスク像作成手段を有しているので、これを移載手段
と並行して駆動することができ、これにより、更に高い
時間効率が達成される。また、マスク像が像形成材料の
表面直上に配置された状態で、当該像形成材料の面露光
が実行されるので、マスク像に対する忠実度が高い状態
の硬化層を形成することができ、その結果、所期の三次
元立体像を高い寸法精度で確実に形成することができ
る。

【００１７】請求項２に記載の発明においては、マスク
像が像形成材料の硬化処理対象領域上に直接形成される
ので、マスク像に対する忠実度が極めて高い状態で像形
成材料の感光性樹脂層に選択的に光照射することがで
き、その結果、所期の三次元立体像を高い寸法精度で確
実に形成することができる。

【００１８】請求項３に記載の発明においては、電気光
学的にマスク像を作成するマスク像作成手段を有してい
るので、瞬時に所期のマスク像を形成することができ、
その結果、三次元立体像の形成において高い時間的効率
が得られる。

【００１９】請求項４に記載の発明においては、マスク
像作成手段によりマスク像が像形成材料とは別個のマス
ク像形成用フィルム上に形成されるので、マスク像の形
成においては、像形成材料に対して影響を及ぼすことが
なく、その結果、マスク像の形成の条件を大きい自由度
で選択することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る光造形装置の一例の構
成を示す説明図である。この光造形装置において用いら
れる像形成材料は、長尺なフィルム状の像形成材料Ｓで
あり、この像形成材料Ｓは、図２に示すように、光透過
性キャリアフィルムＦの下面に感光性樹脂層Ｋが形成さ
れてなるものである。ここに、光透過性キャリアフィル
ムＦおよび感光性樹脂層Ｋの厚みは均一で、各面は平坦
面とされている。

【００２１】この光造形装置においては、水平な上面を
有するワークテーブル１０が、例えばアーム１１を介し
てサーボモーターやボールねじ機構等を有する昇降機構
１２により昇降可能に支持されており、この昇降機構１
２が制御されることによって、ワークテーブル１０の上
面が所定の高さ（以下、「ワーキングレベル」とい
う。）に位置されて、後述する露光処理が行われる。

【００２２】このワークテーブル１０の上方における露
光処理領域Ｅと、この露光処理領域Ｅより上流側に位置
するマスク像形成領域Ｔとを通過する像形成材料通路に
沿って、像形成材料Ｓを移動させる移載手段２０が設け
られている。

【００２３】具体的には、マスク像形成領域Ｔの上流側
に像形成材料Ｓを巻き出して供給する供給ロール２１が
設けられると共に、露光処理領域Ｅの下流側に巻取りロ
ール２２が設けられ、マスク像形成領域Ｔと露光処理領
域Ｅとの間には、像形成材料Ｓをガイドする２つのガイ
ドローラ２４，２５が像形成材料通路に沿って順に設け
られ、更に、露光処理領域Ｅと巻取りロール２２との間
には、像形成材料Ｓをガイドする２つのガイドローラ２
６，２７が像形成材料通路に沿って順に設けられてい
る。ガイドローラ２５は、その下端レベルがワーキング
レベルに位置され、ガイドローラ２６は、その上端レベ
ルがワーキングレベルより上方に位置されている。そし
て、供給ロール２１は像形成材料Ｓを巻き取る方向に抑
制されたテンションローラとされており、巻取りロール
２２が作動されることにより、その巻き取り力によっ
て、像形成材料Ｓは、基本的に、１回の露光処理に供さ
れる硬化処理対象領域の長さづつステップ的に移動され
る。

【００２４】また、ガイドローラ２５の下流側には、ワ
ークテーブル１０よりも上流側に位置する第１位置と、
ワークテーブル１０よりも下流側に位置する第２位置
（破線で示す）との間で水平方向に往復移動可能に加圧
ローラ２３が設けられており、この加圧ローラ２３の下
端レベルはワーキングレベルに位置されている。

【００２５】また、ガイドローラ２５と露光処理領域Ｅ
との間には、切断機構２８が設けられている。この切断
機構２８は、ワークテーブル１０上の像形成材料Ｓの硬
化処理対象領域における感光性樹脂層を、例えば後続の
硬化処理対象領域との境界において切断するものであ
り、像形成材料Ｓの送り方向と垂直な方向に伸びる切断
刃により構成されている。

【００２６】また、移載手段２０には、ＣＣＤカメラに
よる画像処理機構などによる位置決め機構（図示省略）
が設けられており、巻取りロール２２が制御されること
により、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域が移動されて
ワークテーブル１０の上方の所定の位置に停止される。

【００２７】露光処理領域Ｅの上方には、例えば紫外線
照射ランプを具えてなる光照射手段３０が設けられてい
る。この光照射手段３０は、像形成材料Ｓの感光性樹脂
層Ｋが硬化される波長の光を含む光、具体的には４００
ｎｍ以下、特に３６０ｎｍ以下の波長にピークを有する
光を露光処理領域Ｅに投射するものであることが好まし
い。

【００２８】マスク像形成領域Ｔには、例えば電子写真
法によりトナー像を形成する画像形成機構よりなるマス
ク像作成手段４０が設けられており、このマスク像作成
手段４０により、目的とする三次元立体像の断面形状に
従ったパターンのマスク像が、像形成材料Ｓの硬化処理
対象領域における光透過性キャリアフィルムＦ上に形成
される。

【００２９】以上の昇降機構１２、移載手段２０、光照
射手段３０およびマスク像作成手段４０の各々は、ＣＰ
Ｕ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉ
ｔ）、メモリおよび入出力インターフェイス回路を内蔵
した制御手段５０に接続されており、この制御手段５０
には、三次元ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｄ
ｅｓｉｇｎ）システム６０が接続されている。

【００３０】具体的には、三次元ＣＡＤシステム６０に
おいては、予め設計された三次元立体像に基づいて、当
該三次元立体像を像形成材料Ｓの感光性樹脂層Ｋの厚み
に対応する間隔で水平方向に切断したときに得られる各
断面ごとの断面形状データが作成され、この断面形状デ
ータと、断面間隔データすなわち像形成材料Ｓの感光性
樹脂層Ｋの厚みに対応する間隔のデータとが制御手段５
０に送信される。

【００３１】そして、この制御手段５０により、三次元
ＣＡＤシステム６０から送信された断面形状データおよ
び断面間隔データに基づいて、昇降機構１２、移載手段
２０、光照射手段３０およびマスク像作成手段４０が制
御される。

【００３２】上記の光造形装置においては、断面形状デ
ータおよび断面間隔データに基づいて、次のように作動
制御される。

【００３３】図３（イ）に示すように、移載手段２０の
加圧ローラ２３が第１位置にあり、ワークテーブル１０
がワーキングレベルより下方の下降位置にある状態にお
いて、巻取りロール２２とを作動させることにより、像
形成材料Ｓが供給ロール２１から繰り出されて下流方向
に搬送され、この搬送されている像形成材料Ｓに対し、
マスク像形成領域Ｔにおいて、マスク像作成手段４０に
より、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における光透過
性キャリアフィルムＦ上に、第１層（最下層）目の断面
形状データに基づいてマスク像Ｍが形成される。このマ
スク像Ｍは、目的とする三次元立体像の断面形状に対し
てネガの像となるものである。

【００３４】次に、図３（ロ）に示すように、像形成材
料Ｓが所定の距離だけ下流方向に移動されることによ
り、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域がワークテーブル
１０の上方に位置され、その後、ワークテーブル１０は
その上面がワーキングレベルに位置される高さにまで上
昇する。

【００３５】更に、図４（ハ）に示すように、移載手段
２０の加圧ロール２３が像形成材料Ｓの上面を押圧しな
がら第２位置まで移動されることにより、巻取りロール
２２が逆転されて像形成材料Ｓの硬化処理対象領域がワ
ークテーブル１０上の所定位置に密着した状態で載置さ
れる。

【００３６】そして、このままの状態で、図４（ニ）に
示すように、光照射手段３０によって、像形成材料Ｓの
硬化処理対象領域がマスク像Ｍを介して一括面露光さ
れ、これにより、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域にお
ける感光性樹脂層Ｋ１にはマスク像Ｍのパターンに従っ
て選択的に硬化層が形成される。具体的には、感光性樹
脂層Ｋ１の光を受けた部分によって硬化層が形成され
る。その後、図５（ホ）に示すように、切断機構２８に
よって像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における感光性
樹脂層Ｋ１は、その後端において、これに連続する感光
性樹脂層Ｋから切断される。

【００３７】次いで、図５（ヘ）に示すように、移載手
段２０の加圧ロール２３が像形成材料Ｓの硬化処理対象
領域を押圧しながら第１位置まで移動されると共に、移
載手段２０の巻取りロール２２が作動されることによっ
て、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における感光性樹
脂層Ｋ１がワークテーブル１０上に載置されたままの状
態で、これにより剥離された光透過性キャリアフィルム
Ｆがガイドローラ２６により上昇され、これにより、感
光性樹脂層Ｋ１が光透過性キャリアフィルムＦから分離
されてワークテーブル１０上に残留すると共に、当該光
透過性キャリアフィルムＦが巻取りロール２２によって
巻き取られる。その後、ワークテーブル１０が下降され
て下降位置となる。

【００３８】一方、マスク像作成手段４０により、前述
の像形成材料Ｓの搬送と並行して、像形成材料Ｓの次の
硬化処理対象領域における光透過性キャリアフィルムＦ
上に第２層目の断面形状データに基づいてマスク像が形
成される。

【００３９】そして、像形成材料Ｓが所定の距離だけ下
流方向に移動されることにより、像形成材料Ｓにおける
第２層目のマスク像が形成された硬化処理対象領域が、
ワークテーブル１０の上方に位置され、ワークテーブル
１０は先行の工程によりその上面に形成された第１層目
の感光性樹脂層の上面がワーキングレベルに位置される
高さにまで上昇する。

【００４０】次いで、加圧ローラ２３によって像形成材
料Ｓの第２層目の硬化処理対象領域が第１層目の感光性
樹脂層上に密着した状態で載置されてその上面上に支持
され、その後、光照射手段３０によって像形成材料Ｓの
硬化処理対象領域が面露光されることにより、像形成材
料Ｓの硬化処理対象領域における感光性樹脂層にはマス
ク像のパターンに従って選択的に硬化層が形成される
が、当該感光性樹脂層の硬化層は第１層目の感光性樹脂
層の硬化層に重なるときはこれに一体に接着されて第２
層目の硬化層となる。

【００４１】その後、前述と同様にして、切断機構２８
による像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における感光性
樹脂層の切断および剥離が実行され、ワークテーブル１
０が下降されて下降位置となる。

【００４２】以上の工程が、分割された全断面に対応し
た回数だけ繰り返されることにより、選択的に硬化層が
形成された感光性樹脂層が積層されてなる中間体である
潜像積層体が作製される。

【００４３】そして、この潜像積層体を現像処理するこ
とにより各感光性樹脂層における光を受けていない未硬
化部分が除去され、これにより、目的とする三次元立体
像が得られる。現像処理においては、像形成材料Ｓの材
料に応じて、処理剤として水、酸若しくはアルカリなど
の水溶液、有機溶剤などが用いられ、ブラッシング、ウ
ォータージェット、シャワー、液中揺動、超音波洗浄に
よる処理が行われる。超音波洗浄処理を行う場合には、
水や有機溶剤に、未硬化の感光性樹脂よりも硬度が大き
くて適宜の直径を有する粒子を含有した処理剤を用いる
ことができる。また、感光性樹脂の未硬化部分が多い場
合には、洗浄による処理を行う前に、切削加工やレーザ
ー加工などにより、未硬化部分の除去処理を行うことが
できる。

【００４４】また、現像処理後において、必要に応じ
て、例えば紫外線照射装置などによりポストキュアを行
うことができ、更に、得られた三次元立体像の表面を滑
らかにする仕上げ加工を施すことができる。

【００４５】以上において、像形成材料Ｓにおける光透
過性キャリアフィルムＦは、感光性樹脂層Ｋを硬化させ
るために必要な光を透過する、例えば厚さが５０μｍ程
度の樹脂フィルムにより構成され、具体的には、ポリエ
チレンテレフタレートフィルムなどのポリエステルフィ
ルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィル
ム、セルロースアセテートフィルム、ポリ塩化ビニルフ
ィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィ
ルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系フィルム、ノル
ボネン系フィルム、メチルメタクリレート系フィルム、
ガラス系フィルムなどが挙げられる。

【００４６】像形成材料Ｓにおける感光性樹脂層Ｋは、
露光部分が硬化するいわゆるネガ型の固体状の樹脂材
料、あるいは露光部分が現像処理によって溶解、除去さ
れるいわゆるポジ型の固体状の樹脂材料により構成さ
れ、具体的には、下記（１）〜（１６）に示すものなど
が挙げられる。

【００４７】（１）１分子中に２個以上のケイ皮酸基を
有するポリビニルアルコール、ポリブチラール若しくは
ポリアセタール。（２）１分子中に２個以上のアクリル系二重結合を有
し、ポリマー骨格がポリエステル、ポリウレタン、エポ
キシ、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミドか
ら選ばれる少なくとも１種よりなる重合体若しくはこれ
らの重合体と光硬化性モノマーの混合物。（３）分子中にマレイン酸、フマル酸などの光硬化性不
飽和二重結合を含有するポリエステル樹脂、例えばフタ
ル酸、イソフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン
酸などの飽和多塩基酸と、エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、１，２−プロピレングリコール、１，３ブタンジオ
ール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ペンタエリスリトー
ル、ソルビトール、ネオペンチルグリコール、１，４−
シクロヘキサンジオールなどの多価アルコールとのエス
テル結合により得られるポリエステルの原料である多塩
基酸の一部を、マレイン酸などの不飽和多塩基酸に置き
換えることにより得られる、光硬化性不飽和二重結合を
有する不飽和ポリエステル樹脂。

【００４８】（４）ポリビニルアルコールなどの水若し
くは温水に可溶なポリマーに光硬化性を付与した重合体
またはこれらと光硬化性モノマーとの混合物。（５）酢酸セルロースコハク酸エステル、ポリビニルピ
リジン、スルホン酸基含有ポリアミドなどのアルカリ性
水溶液に可溶なポリマーに、光硬化性官能基を２個以上
有するモノマー、例えば多官能アクリル酸エステル、多
官能メタアクリル酸エステル、アクリルアミド、ジビニ
ルベンゼンなどを混合してなる光硬化性樹脂。（６）ポリビニルピリジン、スルホン酸基含有ポリアミ
ドなどのアルカリ性水溶液に可溶なポリマーに、光硬化
性を付与した重合体またはこれらと光硬化性モノマーと
の混合物。

【００４９】（７）第４級アンモニウム塩含有ポリアミ
ドなどの弱酸性水溶液に可溶なポリマーに、光硬化性官
能基を２個以上有するモノマー、アクリルアミド、ジビ
ニルベンゼンなどを混合してなる光硬化性樹脂。（８）第４級アンモニウム塩含有ポリアミドなどの弱酸
性水溶液に可溶なポリマーに、光硬化性を付与した重合
体またはこれらと光硬化性モノマーとの混合物。（９）硝化綿、セルロースアセトブチレート、エチレン
セルロース、アセチルセルロースなどの繊維素系重合体
に光硬化性を付与した重合体またはこれらと光硬化性モ
ノマーとの混合物。（１０）ポリカプロラクトンなどの多官能性ポリエステ
ル類に光硬化性を付与した重合体またはこれらと光硬化
性モノマーの混合物。

【００５０】（１１）塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニル
アルコール系共重合体、塩化ビニル−ビニルアルコール
系共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸共重
合体、塩化ビニル−プロピオン酸ビニル−ビニルアルコ
ール系共重合体などに光硬化性を付与した重合体または
これらと光硬化性モノマーとの混合物。（１２）末端に水酸基若しくはカルボキシル基を有する
ブタジエン重合体、スチレン−ブタジエン共重合体若し
くはアクリロニトリル−ブタジエン共重合体などに、光
硬化性を付与した重合体またはこれらと光硬化性モノマ
ーとの混合物。（１３）ジエン系重合体のエポキシ化合物にα，β−エ
チレン性不飽和モノカルボン酸を付加した重合体または
これらと光硬化性モノマーとの混合物、

【００５１】（１４）グリシジルアクリレート若しくは
グリシジルメタクリレートの重合体またはこれらの共重
合体の有するエポキシ基に、α，β−エチレン性不飽和
モノカルボン酸を付加した重合体またはこれらと光硬化
性モノマーとの混合物。（１５）共役ジオレフィン系炭化水素、α，β−エチレ
ン系不飽和カルボン酸およびモノオレフィン系不飽和化
合物が、１０〜９５モル％：５〜９０モル％：０〜８５
モル％の割合で共重合されてなる共重合体と、光重合性
モノマーとの混合物（特開昭５２−１３４６５５号公報
参照）。（１６）ブタジエン重合体若しくはブタジエン共重合体
の環化物を主成分とし、これに感光性架橋剤を配合して
なる樹脂組成物（特公昭５９−４２９９９号公報参
照）。

【００５２】また、露光された状態の像形成材料Ｓにお
ける光透過性キャリアフィルムＦと感光性樹脂層Ｋ１と
の剥離に要する力が、潜像積層体における各感光性樹脂
層の剥離に要する力よりも小さいことが必要である。

【００５３】具体的に説明すると、図６に示すように、
露光された状態の像形成材料Ｓにおける光透過性キャリ
アフィルムＦと感光性樹脂層Ｋ１との間には、光透過性
キャリアフィルムＦと硬化層Ｈ１との界面（以下、「Ｆ
−Ｈ１界面」という。）および光透過性キャリアフィル
ムＦと未硬化層Ｇ１との界面（以下、「Ｆ−Ｇ１界面」
という。）が存在する。一方、感光性樹脂Ｋ１と、先行
する工程により露光された感光性樹脂層Ｋ０との間に
は、硬化層Ｈ１と硬化層Ｈ０との界面（以下、「Ｈ１−
Ｈ０界面」という。）、硬化層Ｈ１と未硬化層Ｇ０との
界面（以下、「Ｈ１−Ｇ０界面」という。）、未硬化層
Ｇ１と硬化層Ｈ０との界面（以下、「Ｇ１−Ｈ０界面」
という。）および未硬化層Ｇ１と未硬化層Ｇ０との界面
（以下、「Ｇ１−Ｇ０界面」という。）が存在する場合
がある。このような場合には、Ｆ−Ｈ１界面およびＦ−
Ｇ１界面における剥離に要する力のうち最大のものが、
Ｈ１−Ｈ０界面、Ｈ１−Ｇ０界面、Ｇ１−Ｈ０界面およ
びＧ１−Ｇ０界面における剥離に要する力のうち最小の
ものより小さいことが必要であり、具体的には、９０％
以下、好ましくは５０％以下である。

【００５４】図１の光造形装置によれば、像形成材料Ｓ
の硬化処理対象領域がマスク像Ｍを介して一括面露光さ
れるので、極めて短い時間で像形成材料Ｓの感光性樹脂
層Ｋに選択的に硬化層を形成させることができる。そし
て、像形成材料Ｓが表面が平坦な感光性樹脂層Ｋが形成
されてなるフィルム状のものであるので、液状感光性樹
脂よりなる像形成材料を用いる場合に必要とされる、像
形成材料の表面の平坦化が不要である。また、この光造
形装置は、像形成材料Ｓ上にマスク像を形成するマスク
像作成手段４０を有しているので、これを先行の像形成
材料Ｓの硬化処理対象領域の移載または露光工程が遂行
している間に並行して駆動することができ、従って、露
光処理とマスク像形成工程とを同時に実行することがで
きるので、三次元立体像の形成において高い時間的効率
が得られる。

【００５５】また、マスク像Ｍが像形成材料Ｓの光透過
性キャリアフィルムＦ上に形成されるので、マスク像Ｍ
に対する忠実度が極めて高い状態で像形成材料Ｓの感光
性樹脂層Ｋに選択的に光照射することができ、その結
果、所期の三次元立体像を高い寸法精度で確実に形成す
ることができる。

【００５６】また、光照射手段３０としてレーザーや平
行光を放出する光源を使用する必要がないため、装置の
低コスト化を図ることができる一方、短波長の紫外線を
放出する光源を用いることもできるので、感光性樹脂層
Ｋを構成する材料を広い範囲で選択することが可能とな
る。

【００５７】また、短波長域にピークを有する光を照射
する光照射手段３０を用いることにより、当該光照射手
段３０よりの光が対象とする像形成材料Ｓの感光性樹脂
層Ｋを透過して更に先行して処理された感光性樹脂層に
到達することを抑制することができ、その結果、先行し
て処理された感光性樹脂層における未露光部分が硬化さ
れるという、いわゆる突き抜け現象を防止することがで
き、これにより、所期の三次元立体像の形成が確実に達
成される。

【００５８】また、マスク像作成手段４０が、電子写真
法によりトナー像によるマスク像Ｍを形成する画像形成
機構により構成されているので、断面形状データに基づ
いて高い精度のマスク像を形成することができる。

【００５９】また、先行して処理された感光性樹脂層の
上面の全面が、後続の感光性樹脂層の全体に対する支持
面として利用されるので、先行して処理された感光性樹
脂層の未硬化層上に後続の感光性樹脂層の硬化層の一部
が位置されるような場合にも、確実に所期の処理を実行
することができる。従って、目的とする三次元立体像が
いわゆるオーバーハング状部分を有するものであって
も、当該オーバーハング状部分を支持するサポート部分
を形成することなしに当該三次元立体像を確実に作製す
ることができ、このため、オーバーハング状部分を有す
る三次元立体像の形成において、サポート部分の設計作
業や、現像後におけるサポート部分の除去作業が不要と
なる。

【００６０】図７は、本発明に係る光造形装置の他の例
の構成を示す説明図である。この光造形装置において
は、水平な上面を有するワークテーブル１０がアーム１
１を介して昇降機構１２により昇降可能に支持され、こ
のワークテーブル１０の上方の露光処理領域Ｅを通過す
る通路に沿って、供給ロール２１、巻取りロール２２、
加圧ローラ２３、４つのガイドローラ２４，２５，２
６，２７および切断機構２８よりなる移載手段２０が設
けられ、露光処理領域Ｅの上方に光照射手段３０が設け
られ、これらを制御する制御手段５０と、断面形状デー
タおよび断面間隔データを作製して制御手段５０に送信
する三次元ＣＡＤシステム６０とが設けられている。

【００６１】また、この例においては、ワークテーブル
１０と光照射手段３０との間に、例えば液晶を利用した
マスク像作成手段４１が設けられ、このマスク像作成手
段４１は、制御手段５０に接続されており、目的とする
三次元立体像の断面形状に基づいてマスク像が形成され
るよう制御される。このマスク像作成手段４１は、いわ
ゆる液晶表示装置（ＬＣＤ）と同様の原理により、所定
のパターンに従って、光透過領域と光不透過領域よりな
るマスク像を電気光学的に形成するものである。

【００６２】マスク像作成手段４１は、制御手段５０に
接続されたマスク像配置手段４２により支持されてお
り、これにより、ワークテーブル１０から上方に離間し
た待機位置と、液晶により作成されたマスク像が、ワー
クテーブル１０上に載置された像形成材料Ｓに接近した
あるいは密接した露光位置との間で上下に移動可能とさ
れている。

【００６３】そして、上記の光造形装置においては、三
次元ＣＡＤシステム６０から制御手段５０に送信された
断面形状データおよび断面間隔データに基づいて、次の
ように作動制御される。

【００６４】移載手段２０の加圧ローラ２３が第１位置
にあり、ワークテーブル１０が下降位置にある状態にお
いて、供給ロール２１と巻取りロール２２とを作動させ
ることにより、像形成材料Ｓが所定の距離だけ下流方向
に搬送され、その後、ワークテーブル１０がワーキング
レベルの高さにまで上昇する。そして、図８（イ）に示
すように、移載手段２０の加圧ロール２３が像形成材料
Ｓの硬化処理対象領域を押圧しながら第２位置まで移動
されることにより、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域が
ワークテーブル１０上の所定位置に密着した状態で載置
される。

【００６５】そして、図８（ロ）に示すように、マスク
像配置手段４２によりマスク像作成手段４１が露光位置
に移動され、その後、図９（ハ）に示すように、この時
までにマスク像作成手段４１により第１層目の断面形状
データに基づいて作成されたマスク像を介して、光照射
手段３０によって像形成材料Ｓが一括面露光され、これ
により、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における感光
性樹脂層Ｋ１にはマスク像のパターンに従って選択的に
硬化層が形成される。

【００６６】次いで、図９（ニ）に示すように、マスク
像作成手段４１が待機位置に上昇移動されると共に、図
１の光造形装置と同様にして、感光性樹脂層Ｋ１の切断
および剥離が実行され、ワークテーブル１０が下降され
て下降位置となる。

【００６７】以上のような工程が分割された全断面に対
応した回数だけ繰り返されることにより、選択的に硬化
された感光性樹脂層の潜像積層体が作製され、この潜像
積層体を前述と同様にして現像処理することにより、目
的とする三次元立体像が得られる。

【００６８】図７の光造形装置によれば、マスク像作成
手段４１により作成されたマスク像が、マスク像配置手
段４２により像形成材料Ｓの硬化処理対象領域上に接近
あるいは密接した露光位置に移動され、この状態で、光
照射手段３０により、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域
がマスク像を介して面露光されるので、マスク像に対し
て高い忠実度で像形成材料Ｓに光を照射することがで
き、その結果、所期の三次元立体像を高い精度で確実に
形成することができる。

【００６９】また、図１の光造形装置と同様に、像形成
材料Ｓがマスク像を介して一括面露光されるので、極め
て短い時間で像形成材料Ｓの感光性樹脂層Ｋに選択的に
硬化層を形成させることができ、像形成材料Ｓが表面が
平坦な感光性樹脂層Ｋが形成されてなるフィルム状のも
のであるので、像形成材料の表面の平坦化が不要であ
る。更に、マスク像作成手段４１が液晶を利用したもの
であるので、瞬時に所期のマスク像を作成することがで
き、しかも、マスク像作成手段４１における待機位置か
ら露光位置までの移動距離が十分に小さいものとするこ
とができるので、三次元立体像の形成において高い時間
効率が得られる。

【００７０】図１０は本発明に係る光造形装置の他の例
の構成を示す説明図である。この光造形装置において
は、水平な上面を有するワークテーブル１０が、アーム
１１を介して昇降機構１２により昇降可能に支持され、
このワークテーブル１０の上方の露光処理領域Ｅを通過
する通路に沿って、供給ロール２１、巻取りロール２
２、加圧ローラ２３および４つのガイドローラ２４，２
５，２６，２７よりなる移載手段２０が設けられ、露光
処理領域Ｅの上方に光照射手段３０が設けられ、これら
を制御する制御手段５０と、断面形状データおよび断面
間隔データを作成する三次元ＣＡＤシステム６０が設け
られている。この例においては、ワークテーブル１０と
光照射手段３０との間に、電子写真法によりトナー像を
形成する画像形成機構４６と、マスク像形成用フィルム
ＭＦを移送する移送機構４７とよりなるマスク像作成手
段４５が設けられている。

【００７１】マスク像作成手段４５は、移送機構４７に
よりマスク像形成用フィルムＭＦを移送させながら、画
像形成機構４６により当該マスク像形成用フィルムＭＦ
上にマスク像を形成するものである。また、マスク像作
成手段４５は、制御手段５０に接続されており、移載手
段２０による像形成材料Ｓの搬送と並行してマスク像が
形成されるよう制御されると共に、目的とする三次元立
体像の断面形状に従ったパターンのマスク像が形成され
るよう制御される。

【００７２】マスク像作成手段４５の移送機構４７は、
制御手段５０に接続されたマスク像配置手段４８により
支持されており、これにより、マスク像形成用フィルム
ＭＦがワークテーブル１０から上方に離間した待機位置
と、マスク像形成用フィルムＭＦ上に形成されたマスク
像が、ワークテーブル１０上に載置された像形成材料Ｓ
に接近したあるいは密接した露光位置との間で移動可能
とされている。

【００７３】マスク像形成用フィルムＭＦとしては、光
透過性キャリアフィルムＦを構成する樹脂フィルムとし
て例示したものと同様のものが挙げられる。

【００７４】上記の光造形装置においては、三次元ＣＡ
Ｄシステム６０から制御手段５０に送信された断面形状
データおよび断面間隔データに基づいて、次のように作
動制御される。

【００７５】図７の光造形装置と同様にして、供給ロー
ル２１と巻取りロール２２とを作動させることにより、
像形成材料Ｓが所定の距離だけ下流方向に移動され、加
圧ロール２３が像形成材料Ｓの硬化処理対象領域を押圧
しながら第２位置まで移動されることにより、像形成材
料Ｓの硬化処理対象領域がワークテーブル１０上の所定
位置に密着した状態で載置される。一方、マスク像作成
手段４５においては、移送機構４７が待機位置にある状
態で、上記の工程と並行して、移送機構４７によりマス
ク像形成用フィルムＭＦが所定の距離だけ移送されると
共に、画像形成機構４６によりマスク像形成用フィルム
ＭＦ上に第１層目の断面形状データに基づいてマスク像
が形成される。

【００７６】そして、マスク像配置手段４８により、移
送機構４７が露光位置に移動され、その後、光照射手段
３０によって、マスク像形成用フィルムＭＦ上に形成さ
れたマスク像を介して像形成材料Ｓが一括面露光され、
これにより、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域における
感光性樹脂層にはマスク像のパターンに従って選択的に
硬化層が形成される。

【００７７】次いで、マスク像作成手段４５が待機位置
に移動された後、図１の光造形装置と同様にして、感光
性樹脂層の切断および剥離が実行され、ワークテーブル
１０が下降されて下降位置となる。

【００７８】以上の工程が分割された全断面に対応した
回数だけ繰り返されることにより、選択的に硬化された
感光性樹脂層の潜像積層体が作製され、この潜像積層体
を現像処理することにより、目的とする三次元立体像が
得られる。

【００７９】図１０の光造形装置によれば、マスク像作
成手段４５によりマスク像形成用フィルムＭＦ上に形成
されたマスク像が、マスク像配置手段４８により像形成
材料Ｓの硬化処理対象領域上に接近あるいは密接した露
光位置に移動され、この状態で、光照射手段３０によ
り、像形成材料Ｓの硬化処理対象領域がマスク像を介し
て面露光されるので、マスク像に対して高い忠実で像形
成材料に光を照射することができ、その結果、所期の三
次元立体像を高い精度で確実に形成することができる。

【００８０】また、図１の光造形装置と同様に、像形成
材料Ｓがマスク像を介して一括面露光されるので、極め
て短い時間で像形成材料Ｓを選択的に硬化させることが
でき、像形成材料Ｓが感光性樹脂層Ｋが形成されてなる
フィルム状のものであるので、像形成材料の表面の平坦
化が不要であると共に、マスク像作成手段４１を有して
いるので、移載手段２０による像形成材料Ｓの硬化処理
対象領域の移載と並行して駆動することができ、従っ
て、三次元立体像の形成において高い時間的効率が得ら
れる。

【００８１】また、マスク像が像形成材料Ｓとは別個の
マスク像形成用フィルムＭＦ上に形成されるので、マス
ク像の形成においては、像形成材料Ｓに対して影響を及
ぼすことがなく、その結果、マスク像の形成の条件を大
きい自由度で選択することができる。

【００８２】以上３つの具体的な実施例を説明したが、
本発明においては、これらに限定されず、種々の変更を
加えることができる。以下、変形例について説明する。

【００８３】移載手段２０においては、加圧ローラ２３
として、加熱ローラを用いることができる。この場合の
加熱温度は、感光性樹脂層Ｋが熱架橋されない程度とす
る必要がある。また、加圧ローラ２３の代わりに、ジェ
ットエアー、真空吸着などにより像形成材料Ｓの密着載
置および像形成材料Ｓにおける感光性樹脂層Ｋ１の剥離
を行う構成のものを用いることができる。

【００８４】移載手段２０の切断機構２８には、例えば
切断刃を左右に振らすことにより感光性樹脂層Ｋが切断
刃に付着することを防止する感光性樹脂層付着防止機
構、感光性樹脂層の厚みに応じて切断刃の切込み深さを
調節するばね機構などを設けることができる。また、切
断刃に対向する位置にあて板若しくはあてロールを設け
ることができ、これにより、像形成材料Ｓの硬化層処理
対象領域がワークテーブル１０上若しくは先行して処理
された感光性樹脂層上に載置された状態で、当該像形成
材料Ｓの感光性樹脂槽Ｋを切断することができる。ま
た、切断機構２８としては、機械的カッタではなく、レ
ーザカッタ、超音波カッタなどを利用してもよい。

【００８５】移載手段２０における像形成材料Ｓの位置
決め機構としては、ピンの突き当てにより位置決めを行
うもの、ガイド穴若しくはガイドローラにより位置決め
を行うもの、マイクロスイッチによるもの、磁気式若し
くは光学式エンコーダーなどの近接スイッチによるも
の、ポテンショメータによるものなど用いることができ
る。また、レゾルバ、ステッピングモータ、サーボモー
タなどにより、巻取りロール２２をステップ的に駆動し
て像形成材料Ｓの位置決めを行ってもよい。

【００８６】供給ロール２１、巻取りロール２２および
ガイドローラ２４，２５，２６，２７の代わりに、搬送
ローラや搬送レールなどの適宜の搬送機構や案内機構を
用いることができ、これにより、連続する長尺な像形成
材料Ｓの代わりに、目的とする三次元立体像に適合する
適宜の大きさに予めカットされた複数の像形成材料を用
い、これを一枚ごとに移載することができる。

【００８７】このような構成を採用する場合には、すべ
ての像形成材料が画一的なものである必要はなく、一部
の像形成材料として他の像形成材料と異なるものを適宜
使用することができる。異なる種類の像形成材料の例と
しては、種類の異なる感光性樹脂層を有する像形成材
料、厚みの異なる感光性樹脂層を有する像形成材料、光
照射エネルギーに応じて発色する色素が含有された感光
性樹脂層を有する像形成材料、感光性樹脂層に特定のマ
ークが印刷された像形成材料などが挙げられる。例え
ば、連続する複数の層の断面形状が同一のときには、そ
れらの複数の層の合計厚みに対応する厚みの感光性樹脂
層を有する像形成材料を用いることにより、１回の工程
でその全体に相当する厚みの硬化層を形成することも可
能であり、これにより、更に高い時間的効率が達成され
る。

【００８８】光透過性キャリアフィルムおよび感光性樹
脂層の両方またはいずれか一方に、適宜の光吸収剤が含
有されてなる像形成材料を用いることができ、これによ
り、感光性樹脂層の材料に応じて露光によるエネルギー
を制御することができる。

【００８９】像形成材料の光透過性キャリアフィルムは
本発明において必須のものではなく、例えば、像形成材
料の硬化処理対象領域を中抜きするよう切断する構成の
切断機構を設けることにより、感光性樹脂層のみよりな
る像形成材料を用いることができる。

【００９０】２つ以上の三次元立体像を形成する場合に
は、１つの三次元立体像に係る感光性樹脂層の積層体を
形成した後、得られた積層体上に例えば未露光の感光性
樹脂層を積層し、更に当該未露光の感光性樹脂層上に別
の三次元立体像に係る感光性樹脂層の積層体を形成する
よう制御することができ、これにより、上下に分割され
た２以上の硬化部分を有する潜像積層体が形成される。
従って、１回の光造形装置の作動により、２以上の同一
の形状若しくは異なる形状の三次元立体像を作製するこ
とができる。また、このような場合には、切断機構によ
り光透過性キャリアフィルムを中抜きするよう切断し、
この切断された光透過性キャリアフィルムを、未露光の
感光性樹脂層の代わりにあるいは未露光の感光性樹脂層
と共に積層することが好ましく、これにより、現像処理
において２以上の硬化部分を容易に分離することができ
る。

【００９１】三次元ＣＡＤシステム６０においては、目
的とする三次元立体像の輪郭部分のみの断面形状データ
が作成されてもよい。この場合には、三次元立体像の輪
郭部分のみが硬化された潜像積層体が形成され、この潜
像積層体を現像処理した後、加熱や光照射による内部の
未硬化部分に対する硬化処理を施すことにより目的とす
る三次元立体像が得られる。このような断面形状データ
が作成されることにより、データ記憶容量の小さい３次
元ＣＡＤシステムを用いることができ、装置の低コスト
化を図ることができる。

【００９２】図１の光造形装置において、マスク像作成
手段４０におけるマスク像形成材料として電子写真用ト
ナーを用いる場合には、遮光性の高いマスク像を形成す
るために、トナーとして、カーボンの含有割合が１０〜
５０重量％の２成分系トナー、あるいは磁性体を３０重
量％以上、特に４０〜８０重量％含有する１成分系トナ
ーを用いることが好ましい。また、トナーの定着におい
ては、トナーの定着時における感光性樹脂層の硬化を回
避するため、感光性樹脂層の材料の硬化温度より低い温
度で定着する必要があり、この観点から、感光性樹脂層
として硬化温度が比較的低い材料を用いる場合には、ト
ナーを定着する手段としては、圧力を利用した定着方式
によるものであることが好ましい。

【００９３】また、マスク像作成手段４０としては、イ
ンクジェット法、熱転写法などによって画像が形成され
る画像形成機構よりなるものを用いてもよい。この場合
には、マスク像形成材料として、顔料系のインクを用い
ることが好ましく、これにより、遮光性の高いマスク像
を形成することができる。

【００９４】また、移載手段２０における巻取りロール
２２の上流側にマスク像消去機構を設けることができ
る。マスク像消去機構としては、マスク像を水、有機溶
剤により消去する構成のもの、マスク像を加熱ローラに
転写させることにより消去する構成のものなどを用いる
ことができる。このようなマスク像消去機構を設けるこ
とにより、光透過性キャリアフィルムＦは、マスク像が
消去された状態で巻取りロール２２により巻き取られ、
その結果、当該光透過性キャリアフィルムＦの再利用が
可能となる。

【００９５】図７の光造形装置において、マスク像作成
手段４１としては、液晶を利用したものの代わりに、Ｃ
ＲＴ、ＬＥＤ、ＥＬ、プラズマなどの他の電気光学的マ
スク像作成手段を用いてもよい。

【００９６】図７または図１０の光造形装置において
は、連続する２以上の層の断面形状が同一の場合には、
各層の処理工程ごとに新たにマスク像を作成せずに、先
行する工程において使用されたマスク像を繰り返して使
用するよう制御することができる。また、このような場
合には、像形成材料Ｓの移載および感光性樹脂層の剥離
の動作を２回以上繰り返して行うことにより、未露光の
感光性樹脂層を複数積層した後、それらに対し一括して
露光処理を行うよう制御することができる。このような
制御を行うときには、各層の硬化部分の形成とこれらの
接着が確実に達成されることが必要であり、そのために
は、例えば露光時間を選定すればよい。

【００９７】図１０の光造形装置のマスク像作成手段４
５の画像形成機構４６においては、図１の光造形装置の
マスク像作成手段４０と同様に変更を加えることができ
る。例えば、画像形成機構４６におけるマスク像形成材
料として、電子写真用トナーを用いる場合には、遮光性
の高いマスク像を形成するために、トナーとして、カー
ボンの含有割合が１０〜５０重量％の２成分系トナー、
あるいは磁性体を３０重量％以上、特に４０〜８０重量
％含有する１成分系トナーを用いることが好ましい。ま
た、トナーの定着においては、トナーの定着時における
感光性樹脂層の硬化を回避するため、感光性樹脂層の材
料の硬化温度より低い温度で定着する必要があり、この
観点から、感光性樹脂層として硬化温度が比較的低い材
料を用いる場合には、トナーを定着する手段としては、
圧力を利用した定着方式によるものであることが好まし
い。更に、画像形成機構４６としては、インクジェット
法、熱転写法などによって画像が形成される画像形成機
構よりなるものを用いてもよい。

【００９８】また、マスク像作成手段４５に、マスク像
消去機構を設けることができ、これにより、マスク像形
成用フィルムＭＦの再利用が可能となる。また、このよ
うなマスク像消去機構を設ける場合には、マスク像形成
用フィルムＭＦとしてエンドレスフィルムを用いること
ができる。

【００９９】また、連続する長尺なマスク像形成用フィ
ルムの代わりに、目的とする三次元立体像に適合する適
宜の大きさに予めカットされた複数のマスク像形成用フ
ィルムを用い、これにマスク像を形成して一枚ごとに像
形成材料Ｓ上に配置することができる。

【０１００】また、画像形成機構４６により、マスク像
形成用フィルムＭＦにおける同一の領域に、同一の形状
のトナー層若しくはインク層等の形成を２回以上繰り返
すことにより、２層以上の構成のマスク像を形成しても
よく、これにより、マスク像の遮光性部分の遮光性を十
分に高いものとすることができる。

【０１０１】＜実験例１＞図１０に示す構成の光造形装
置を用い、以下のようにして三次元立体像を形成した。〔像形成材料の作製〕乳化剤としてラウリル硫酸ナトリ
ウム、重合開始剤として過硫酸カリウムを用い、ブダジ
エン６４重量％、メチルメタクリレート２８重量％、ジ
ビニルベンゼン２重量％およびメタクリル酸６重量％を
乳化重合し、これを塩化カルシウムを用いて塩凝固し、
乾燥することにより、粒子状カルボキシル基含有重合体
を得た。この粒子状カルボキシル基含有重合体１００重
量部に、光重合性不飽和単量体としてノナエチレングリ
コールメタクリレート１５重量部、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート１５重量部、アミノ基含有化合
物としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミ
ド１０重量部、光重合開始剤として２，２−ジメトキシ
フェニルアセトフェノン３重量部、保存安定剤としてｔ
−ブチルカテコール０．５重量部を加え、５０℃に温調
されたニーダー中で３０分間撹拌することにより感光性
樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物を用い、
厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレート製の光透過
性キャリアフィルム上に厚み０．２ｍｍの感光性樹脂層
を形成することにより、像形成材料を得た。

【０１０２】〔三次元立体像の設計〕三次元ＣＡＤシス
テムにより、図１１に示すように、板状の台部７１の下
面に２つの同一形状の脚部７２，７３を設けてなり、台
部７１の両端部分がオーバーハング部分Ｐ１，Ｐ２であ
る全体が下駄状の三次元立体像を設計し、この三次元立
体像を水平方向に３０等分に切断したときに得られる各
断面の断面形状データを作成した。この三次元立体像の
具体的な寸法は下記のとおりである。台部７１；縦幅ａ＝２０ｍｍ，横幅ｂ＝４０ｍｍ，高さ
ｃ＝３ｍｍ脚部７２（７３）；横幅ｄ＝５ｍｍ，高さｅ＝３ｍｍオーバーハング部分Ｐ１（Ｐ２）の長さｆ＝１０ｍｍ脚部７２と脚部７３との間隔ｇ＝１０ｍｍ

【０１０３】〔潜像積層体の形成〕上記の像形成材料を
用い、像形成材料の移動時間が３秒間、像形成材料の載
置時間が４秒間、マスク像の配置時間が２秒間、露光処
理時間が５秒間、感光性樹脂層の切断時間が２秒間、感
光性樹脂の剥離時間が２秒間、ワークテーブルの下降時
間が２秒間（１サイクル２０秒間）、積層回数が３０回
の条件で光造形装置を作動制御することにより、潜像積
層体を得た。

【０１０４】〔現像処理〕現像剤として、水、酸若しく
はアルカリなどの水溶液および有機溶剤を用い、これを
得られた潜像積層体の未硬化部分に噴射して当該未硬化
部分を溶解除去することにより、現像処理を行い、その
後、紫外線照射装置を用いて、硬化部分のポストキュア
を行うことにより、三次元立体像Ａ１を得た。

【０１０５】＜実験例２＞下記の点以外は、実験例１と
同様にして三次元立体像Ｂ１を得た。〔三次元立体像の設計〕三次元ＣＡＤシステムにより、
図１２に示すように、板状の台部７１の下面に２つの同
一形状の脚部７２，７３を設けてなり、台部７１の両端
部分がオーバーハング部分Ｐ３，Ｈ４である全体が下駄
状の三次元立体像を設計し、この三次元立体像を水平方
向に３０等分に切断したときに得られる各断面の断面形
状データを作成した。この三次元立体像の具体的な寸法
は下記のとおりである。台部７１；縦幅ａ＝２０ｍｍ，横幅ｂ＝４０ｍｍ，高さ
ｃ＝３ｍｍ脚部７２（７３）；横幅ｄ＝５ｍｍ，高さｅ＝３ｍｍオーバーハング部分Ｐ３（Ｐ４）の長さｆ＝５ｍｍ脚部７２と脚部７３との間隔ｇ＝２０ｍｍ

【０１０６】実験例１および実験例２において、光照射
による感光性樹脂層の収縮率は平均で０．２％であり、
得られた三次元立体像Ａ１，Ｂ１の各々は、三次元ＣＡ
Ｄシステムにより設計された三次元立体像に対して高い
寸法精度を有するものであった。また、光造形装置の作
動から潜像積層体の形成までの時間は１０分間であり、
三次元立体像の形成において高い時間効率が得られた。

【０１０７】＜比較実験例１＞特開昭５６−１４４４７
８号公報に記載のネガフィルムを用いる光造形法によ
り、実験例１と同様にして三次元立体像の設計を行い、
像形成材料としてウレタン−アクリレート系液状感光性
樹脂「デソライトＳＣＲ−４００（日本合成ゴム社
製）」を用い、照射手段として高圧水銀灯を用い、マス
クとして電子写真法により表面にマスク像が形成されて
なるポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、厚み
０．２ｍｍの硬化層を３０層積層し、これを現像して三
次元立体像Ａ２を作製した。硬化層の形成における所要
時間は、液状感光性樹脂の液面の平坦化時間が３２秒
間、マスク配置時間が２秒間、露光処理時間が８秒間、
マスク除去時間が２秒間、ワークテーブル下降時間が２
秒間（１サイクル４６秒間）であり、３０層積層するた
めに２３分間を要した。

【０１０８】＜比較実験例２＞実験例２と同様にして三
次元立体像を設計したこと以外は比較実験例１と同様に
して三次元立体像Ｂ２を作製した。

【０１０９】比較実験例１および比較実験例２におい
て、光照射による感光性樹脂層の収縮率は平均で１．４
％であった。また、得られた三次元立体像Ａ２，Ｂ２
は、台部７１における各層の接着状態が不十分で各層の
剥離が生じ、台部７１のオーバーハング部分Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４の各々が収縮のため下方に反り返ったも
のであった。

【０１１０】＜比較実験例３＞特開昭６２−２８８８４
４号公報に記載の光造形法により、実験例１と同様にし
て三次元立体像の設計を行い、像形成材料としてウレタ
ン−アクリレート系液状感光性樹脂「デソライトＳＣＲ
−４００」を用い、照射手段として高圧水銀灯を用い、
マスクとしてマスク像を形成する液晶セルを用い、厚み
０．２ｍｍの硬化層を３０層積層し、これを現像して三
次元立体像Ａ３を作製した。硬化層の形成における所要
時間は、液状感光性樹脂の液面の平坦化時間が３２秒
間、マスク配置時間が２秒間、露光処理時間が１２秒
間、ワークテーブル下降時間が２秒間（１サイクル４８
秒間）であり、３０層積層するために２４分間を要し
た。

【０１１１】＜比較実験例４＞実験例２と同様にして三
次元立体像を設計したこと以外は比較実験例３と同様に
して三次元立体像Ｂ３を作製した。

【０１１２】比較実験例３および比較実験例４におい
て、光照射による感光性樹脂層の収縮率は平均で１．２
％であった。また、得られた三次元立体像Ａ３，Ｂ３
は、台部７１における各層の接着状態が不十分で各層の
剥離が生じたものであった。

【０１１３】＜比較実験例５＞特開昭６０−２４７５１
５号公報に記載の光造形法により、実験例１と同様にし
て三次元立体像の設計を行い、像形成材料としてウレタ
ン−アクリレート系液状感光性樹脂「デソライトＳＣＲ
−４００」を用い、照射手段としてアルゴンレーザーを
用い、一端から逐次連続露光するシングルスキャン描写
方法により、液状感光性樹脂に光照射して厚み０．２ｍ
ｍの硬化層を形成し、この硬化層を３０層積層し、これ
を現像して三次元立体像Ａ４を作製した。硬化層の形成
における所要時間は、液状感光性樹脂の液面の平坦化時
間が３２秒間、レーザーの走査時間が２６秒間ワーク
テーブル下降時間が２秒間（１サイクル６０秒間）であ
り、３０層積層するために３０分間を要した。

【０１１４】＜比較実験例６＞実験例２と同様にして三
次元立体像を設計したこと以外は比較実験例５と同様に
して三次元立体像Ｂ４を作製した。

【０１１５】比較実験例５および比較実験例６におい
て、光照射による感光性樹脂層の収縮率は平均で２．８
％であった。また、得られた三次元立体像Ａ４は、台部
７１のオーバーハング部分Ｐ１，Ｐ２が収縮のために上
方に反り返ったものであり、三次元立体像Ｂ４は、台部
７１の中央下部が上方に湾曲し、台部７１のオーバーハ
ング部分Ｐ３，Ｐ４の下部が上方に湾曲したものであっ
た。

【０１１６】＜比較実験例７＞特開平２−１１３９２５
号公報に記載の光造形法により、実験例１と同様にして
三次元立体像の設計を行い、像形成材料としてウレタン
−アクリレート系液状感光性樹脂「デソライトＳＣＲ−
４００」を用い、照射手段としてアルゴンレーザーを用
い、マルチスキャン描写方法により、厚み０．２ｍｍの
硬化層を形成し、この硬化層を３０層積層し、これを現
像して三次元立体像Ａ５を作製した。硬化層の形成にお
ける所要時間は、液状感光性樹脂の液面の平坦化時間が
３２秒間、レーザーの走査時間が４０秒間ワークテー
ブル下降時間が２秒間（１サイクル７４秒間）であり、
３０層積層するために３７分間を要した。

【０１１７】＜比較実験例８＞実験例２と同様にして三
次元立体像を設計したこと以外は比較実験例５と同様に
して三次元立体像Ｂ５を作製した。

【０１１８】比較実験例７および比較実験例８におい
て、光照射による感光性樹脂層の収縮率は平均で２．４
％であった。また、得られた三次元立体像Ａ５，Ｂ５は
台部７１における各層の接着状態が不十分で各層の剥離
が生じたものであり、特に、三次元立体像Ａ５は、台部
７１のオーバーハング部分Ｐ１，Ｐ２が収縮のために上
方に反り返ったものであった。

【０１１９】＜試験例１＞図１または図１０に示す光造
形装置におけるマスク像作成手段によって形成されるマ
スク像について、下記に示す方法により光透過性試験お
よび硬化層形成試験を行った。〔光透過性試験〕磁性体を３０重量％以上含有する１成
分系トナーを用い、レーザープリンターによって、２９
７ｍｍ×２１０ｍｍ×０．１ｍｍのポリエチレンテレフ
タレート製のフィルム上に２０ｍｍ×４０ｍｍの大きさ
のベタ塗り像を有するマスク像を形成することにより、
試験用フィルムＦ１１を作製した。また、同一の領域に
対する同一のベタ塗り像の形成を２回または３回繰り返
して２層構成または３層構成のマスク像を形成すること
により、試験用フィルムＦ１２およびＦ１３を作製し
た。これらの試験用フィルムに、光照射器「モデルＵＧ
Ｌ−５８（米国ウルトラバイオレット社製）」により、
波長３６５ｎｍの光を照射し、紫外線強度計「ＵＶＸ−
３６（米国ウルトラバイオレット社製）」を用い、ベタ
塗り像が形成された部分（以下、「遮光性部分」ともい
う。）およびベタ塗り像が形成されていない部分（以
下、「透光性部分」ともいう。）の透過光の強度を測定
し、遮光性部分および透光性部分の光透過率を求めた。
結果を表１に示す。

【０１２０】〔硬化層形成試験〕実験例１で調製した感
光性樹脂組成物を用い、厚み０．１ｍｍのポリエチレン
テレフタレート製のフィルムの一面上に厚み２０μｍの
感光性樹脂層を形成し、上記の光透過性試験におけるマ
スク像の形成と同様にして、当該フィルムの他面上に２
００ｍｍ×４００ｍｍの大きさのベタ塗り像を有するマ
スク像を形成することにより、試験用像形成材料Ｓ１１
を作製した。また、同一の領域に対する同一のベタ塗り
像の形成を２回または３回繰り返して２層構成または３
層構成のマスク像を形成することにより、試験用像形成
材料Ｓ１２およびＳ１３を作製した。これらの試験用像
形成材料Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３に、露光機「ＪＥ−Ａ
３−ＳＳ（日本電子精機社製）」により、５秒間露光処
理を行った後、３０℃の温水にて５０秒間現像処理を行
うことにより、硬化層を形成した。また、試験用像形成
材料Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に、１０秒間露光処理を行
った後、６０秒間現像処理を行ったこと以外は上記と同
様にして、硬化層を形成した。

【０１２１】＜試験例２＞試験例１において、他のレー
ザープリンターを用いて試験用フィルムＦ２１、Ｆ２
２、Ｆ２３、および試験用像形成材料Ｓ２１、Ｓ２２、
Ｓ２３を作製したこと以外は同様にして、光透過性試験
および硬化層形成試験を行った。光透過性試験の結果を
表１に示す。

【０１２２】＜試験例３＞試験例１において、インクジ
ェットプリンターおよびインジェット用インクを用いて
試験用フィルムＦ３１、Ｆ３２、Ｆ３３、および試験用
像形成材料Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を作製したこと以外
は同様にして、光透過性試験および硬化層形成試験を行
った。光透過性試験の結果を表１に示す。

【０１２３】＜試験例４＞試験例１において、普通紙用
電子写真複写機および二成分系トナーを用いて試験用フ
ィルムＦ４１、Ｆ４２、Ｆ４３、および試験用像形成材
料Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を作製したこと以外は同様に
して、光透過性試験および硬化層形成試験を行った。光
透過性試験の結果を表１に示す。

【０１２４】＜試験例５＞レーザープロッターおよび３
５５．６ｍｍ（１４インチ）×４３１．８ｍｍ（１７イ
ンチ）×０．１７５ｍｍの写真用リスフィルムを用いて
試験用フィルムＦ５１および試験用像形成材料Ｓ５１を
作製したこと以外は同様にして、光透過性試験および硬
化層形成試験を行った。光透過性試験の結果を表１に示
す。

【０１２５】

【表１】

【０１２６】表１から明らかなように、光透過性試験に
おいては、試験例１、試験例２および試験例５における
すべての試験用フィルムのマスク像、試験例３における
試験用フィルムＦ３２、Ｆ３３のマスク像、および試験
例４における試験用フィルムＦ４３のマスク像は、遮光
性部分の光透過率が１０％以下で十分に小さいものであ
った。

【０１２７】硬化層形成試験においては、試験例１、試
験例２および試験例５におけるすべての試験用像形成材
料、試験例３における試験用像形成材料Ｓ３２、Ｓ３３
は、いずれもマスク像の遮光性部分に対応する感光性樹
脂層を現像処理によって完全に除去することができた。
また、試験例４における試験用像形成材料Ｓ４３は、露
光処理時間が５秒間で、現像処理時間が５０秒間の条件
では、マスク像の遮光性部分に対応する感光性樹脂層を
現像処理によって完全に除去することができたが、露光
処理時間１０秒間、現像処理時間６０秒間の条件では、
マスク像の遮光性部分に対応する感光性樹脂層の一部が
硬化され、現像処理によって当該感光性樹脂層を完全に
除去することが困難であった。また、試験例３における
試験用像形成材料Ｓ３１、および試験例４におけるＳ４
１、Ｓ４２は、いずれもマスク像の遮光性部分に対応す
る感光性樹脂層の一部が硬化され、現像処理によって当
該感光性樹脂層を完全に除去することが困難であった。

【０１２８】

【発明の効果】本発明の光造形装置によれば、像形成材
料として表面が平坦な感光性樹脂層を有してなるフィル
ム状のものを用いるので、像形成材料の表面の平坦化が
不要であり、しかも、像形成材料をマスク像を介して面
露光するので、一層の露光処理に要する時間が極めて短
く、従って、所期の三次元立体像の形成において高い時
間効率が得られる。また、選択的に光透過するマスク像
を作成するマスク像作成手段を有しているので、これを
移載手段と並行して駆動することにより、更に高い時間
効率が達成される。また、マスク像が像形成材料の表面
直上に位置された状態で、当該像形成材料を面露光する
ことにより、マスク像に対する忠実度が高い状態で像形
成材料に光照射を行うとができため、所期の三次元立体
像を高い寸法精度で確実に形成することができる。ま
た、光照射手段としてレーザーや平行光を放出する光源
を使用する必要がないため、装置の低コスト化を図るこ
とができる一方、短波長の紫外線を放出する光源を用い
ることもできるので、感光性樹脂層を構成する材料を広
い範囲で選択することが可能となると共に、先行して処
理された感光性樹脂層における未露光部分が硬化される
という、いわゆる突き抜け現象を抑制することができ、
その結果、所期の三次元立体像の形成が確実に達成され
る。

【０１２９】また、先行して処理された感光性樹脂層の
上面の全面が、後続の感光性樹脂層の全体に対する支持
面として利用されるので、先行して処理された感光性樹
脂層の未硬化層上に後続の感光性樹脂層の硬化層の一部
が位置されるような場合にも、確実に所期の処理を実行
することができる。従って、目的とする三次元立体像が
いわゆるオーバーハング状部分を有するものであって
も、当該オーバーハング状部分を支持するサポート部分
を形成することなしに当該三次元立体像を確実に作製す
ることができ、このため、オーバーハング状部分を有す
る三次元立体像の形成において、サポート部分の設計作
業や、現像後におけるサポート部分の除去作業が不要と
なる。

【０１３０】請求項２に記載の光造形装置によれば、マ
スク像が像形成材料の硬化処理対象領域上に形成される
ので、マスク像に対する忠実度が極めて高い状態で像形
成材料の感光性樹脂層に選択的に光照射することがで
き、その結果、所期の三次元立体像を高い寸法精度で確
実に形成することができる。

【０１３１】請求項３に記載の光造形装置によれば、電
気光学的にマスク像を作成するマスク像作成手段を有し
ているので、瞬時に所期のマスク像を形成することがで
き、その結果、三次元立体像の形成において高い時間的
効率が得られる。

【０１３２】請求項４に記載の光造形装置によれば、マ
スク像が像形成材料とは別個のマスク像形成用フィルム
上に形成されるので、マスク像の形成においては、像形
成材料に対して影響を及ぼすことがなく、その結果、マ
スク像の形成の条件を大きい自由度で選択することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光造形装置の一例の構成を示す説明図
である。

【図２】本発明の光造形装置に用いられる像形成材料の
一例を示す説明用断面図である。

【図３】図１の光造形装置の動作を順に示す説明図であ
る。

【図４】図３に続き、図１の光造形装置の動作を順に示
す説明図である。

【図５】図４に続き、図１の光造形装置の動作を順に示
す説明図である。

【図６】露光処理された像形成材料の硬化処理対象領域
における感光性樹脂層と、先行して露光処理された感光
性樹脂層とが積層された状態を示す説明用断面図であ
る。

【図７】本発明の光造形装置の他の例の構成を示す説明
図である。

【図８】図７の光造形装置の動作を順に示す説明図であ
る。

【図９】図８に続き、図７の光造形装置の動作を順に示
す説明図である。

【図１０】本発明の光造形装置の更に他の例の構成を示
す説明図である。

【図１１】実験例において設計した三次元立体像の一例
を示す説明図である。

【図１２】実験例において設計した三次元立体像の他の
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ワークテーブル１１アーム１２昇降機構２０移載手段２１供給ロール２２巻取りロー
ル２３加圧ローラ２４，２５，２
６，２７ガイドローラ２８切断機構３０光照射手段４０マスク像作成手段４１マスク像作
成手段４２マスク像配置手段４５マスク像作
成手段４６画像形成機構４７移送機構４８マスク像配置手段５０制御手段６０三次元ＣＡＤシステムＳ像形成材料７１台部７２脚部Ｆ光透過性キャリアフィルムＫ感光性樹脂
層Ｍマスク像ＭＦマスク像形
成用フィルムＥ露光処理領域Ｔマスク像形
成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４オーバーハング部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平坦な表面を有する感光性樹脂層を有し
てなるフィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層
を形成し、この硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体
像を形成するための光造形装置であって、ワークテーブルと、このワークテーブル上に前記像形成材料を移載する移載
手段と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形成材料の感
光性樹脂層を、選択的に光を透過させるマスク像を介し
て面露光する光照射手段と、前記マスク像を作成するマスク像作成手段と、このマスク像作成手段により作成されたマスク像を、前
記ワークテーブル上の像形成材料の表面直上に位置させ
るマスク像配置手段とを具えてなることを特徴とする光
造形装置。
【請求項２】平坦な表面を有する感光性樹脂層を有し
てなるフィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層
を形成し、この硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体
像を形成するための光造形装置であって、ワークテーブルと、前記像形成材料の硬化処理対象領域上に、選択的に光を
透過させるマスク像を形成するマスク像作成手段と、前記マスク像が形成された前記像形成材料の硬化処理対
象領域を、前記ワークテーブル上に移載する移載手段
と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形成材料の感
光性樹脂層を、前記マスク像を介して面露光する光照射
手段とを具えてなることを特徴とする光造形装置。
【請求項３】平坦な表面を有する感光性樹脂層を有し
てなるフィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層
を形成し、この硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体
像を形成するための光造形装置であって、ワークテーブルと、このワークテーブル上に前記像形成材料を移載する移載
手段と、選択的に光を透過させるマスク像を電気光学的に作成す
るマスク像作成手段と、このマスク像作成手段により作成されたマスク像を、前
記ワークテーブル上の像形成材料の表面直上に位置させ
るマスク像配置手段と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形成材料の感
光性樹脂層を、前記マスク像を介して面露光する光照射
手段とを具えてなることを特徴とする光造形装置。
【請求項４】平坦な表面を有する感光性樹脂層を有し
てなるフィルム状の像形成材料に光照射して硬化樹脂層
を形成し、この硬化樹脂層が積層されてなる三次元立体
像を形成するための光造形装置であって、ワークテーブルと、このワークテーブル上に前記像形成材料を移載する移載
手段と、マスク像形成用フィルム上に、選択的に光を透過させる
マスク像を形成するマスク像作成手段と、前記マスク像形成用フィルム上に形成されたマスク像
を、前記ワークテーブル上の像形成材料の表面直上に位
置させるマスク像配置手段と、前記ワークテーブル上に移載された前記像形成材料の感
光性樹脂層を、前記マスク像を介して面露光する光照射
手段とを具えてなることを特徴とする光造形装置。