JPS63312130A - 光学的造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学的造形装置に関し、詳し《は光エネルギー
を照射することによって硬化又は分解する流動物質に所
望の形状に合わせて光エネルギーを照射して造形する装
置に関するものである。

従来の技術 従来から良く知られている光学的造形方法としては、半
導体部門で用いられているリソグラ７イ技術がある．し
かし、半導体のリソグラ７イ技術は、マスクを用いた造
形方法であるため造形精度は高いが、マスクを必要とす
るため、その製作時間を考慮すると短時間で造形するこ
とはできず、さらに立体物の造形にはマスクを多数必要
とすることから実際には適用不可能である。

一方、特開昭６０−２４７５１５号公報には、得ようと
する立体物を収容することができる容器内に光によって
硬化する光硬化性流動物質を収容し、光エネルギーの作
用点を容器内において三次元的に相対移動させることが
できる光照射手段を設け、この光照射手段による光エネ
ルギーの作用点をまず水平方向に相対移動させつつ光硬
化性流動物質に対して選択的に光エネルギーを照射して
平面状の硬化部分を形成し、次いで作用点を垂直方向に
若干相対移動させた後又は漸次相対移動させつつ上記と
同様に水平方向に相対移動させて硬化部分を積層形成し
、これを繰り返すことにより所望の立体物を造形する方
法が開示されでいる。

又、本出願人は先に特願昭６１−１３２３４２号におい
て、第４図に示すように、陰極線管等の任意に変化可能
な領域から選択的に光エネルギーを放射できる面光源を
用い、この面光源による光エネルギーの放射面上に、光
エネルギーにて硬化又は分解する流動物質の薄膜を形成
し、この流動物質の薄膜の所定の部分に選択的に光エネ
ルギーを照射して所定形状の硬化物質膜を形成し、この
硬化物質膜を引き上げでこれと前記放射面との間に前記
流動物質の薄膜を形成し、この流動物質の薄膜の所定の
部分に光エネルギーを照射するという工程を繰り返し、
硬化物質膜を積層成形す゛ることによって立体物を造形
する方法を提案した。第４図において、３１は陰極線管
、３２はその画面上に配置した光〃イドで、石英ガラス
７アイパを集積しで構成され、光エネルギーの放射面と
なる上面は平面に形成されている。３３は流動物質を収
容する容器、３４は形成された硬化物質膜を付着させて
引き上げる引き上げ部材、３５は流動物質の薄膜、３６
は流動物質供給手段、３７は陰極Ｍ管３１の光放射領域
を制御する画像処理装置である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、特開昭６０−２４７５１５号公報の造形方法
では、光照射手段又は容器を動作させて光エネルギーの
作用点を移動させ、作用、ｄにおける流動物質を逐次硬
化させでいるので、短時間で造形することができず、特
に大型の立体物を造形するのに適しでいないという問題
がある。

一方、本出願人の先の出願に係る方法では、面状に硬化
又は分解が可能であるため、高速にて短時間で所望の形
状の硬化物質膜を得ることができるとともに、その硬化
物質膜の形状は電気的な制御のみで任意に設定すること
ができ、さらにこの硬化物質膜を順次積層することによ
って短時間で能率的に所定の立体物を造形することがで
さるという利点がある。しかしながら、放射面と、引き
上げ部材又は先に形成された硬化物質膜の間に流動物質
を導入して流動物質の薄膜を形成する必要があるが、流
動物質の粘性のためにこの薄膜を形成するのに、引き上
げ部材を上昇させて流動物質を放射面の全面に流し出し
、その後引お上げ部材を下降させて所定の厚みのＷｉ膜
を形成するという工程が必要となり、時間がかかって能
率が悪いという問題があり、また形成された硬化物質膜
を引き上げ部材にて引き上げる際に、硬化物質膜の下面
と放射面の闇の密着面の全面を一度に離間させねばなら
ず、硬化物と引き上げ部材の間に大きな力が作用し、硬
化物の変形、破損や脱落を生ずる虞れがあるという問題
がある。

本発明は上記問題点に鑑み、光エネルギーの照射によっ
て短時間で硬化物質膜を造形でき、かつそのための流動
物質の薄膜を能率的に形成できるとともに硬化物質膜の
引き上げも小さな力で円滑に行える光学的造形装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、任意に変化させ得る
領域から選択的に光エネルギーを放射可能な面光源と、
この面光源による光エネルギーの放射面上に光エネルギ
ーにて硬化又は分解する流動物質の薄膜を形成する流動
物質膜形成手段と、前記放射面に対向配置されて前記流
動物質の薄膜に光エネルギーが照射されて形成された硬
化物質膜が付着する基板と、この基板の引き上げ手段と
を備え、前記流動物質膜形成手段が、前記放射面上を移
動可能な透明シートと、この透明シート上に薄膜状に流
動物質を塗布する塗布手段とから成ることを特徴とする
。

作用 本発明は上記構成を有するので、流動物質を薄膜状に塗
布された透明シートを放射面上に移動させることによっ
て速やかに放射面上に流動物質の薄膜を形成でき、次に
引き上げ部材を下降させ、放射面から光エネルギーを放
射させることによって、透明シート上の流動物質を硬化
又は分解して任意の形状の硬化物質膜を高速で形成する
ことができ、次に引き上げ部材を上昇させると、硬化物
質膜は透明シートを付着した状態で小さな力で円滑に引
き上げられ、その後付着した透明シートを片側から順次
引き剥すことによって硬化物に大きな力を加えずに透明
シートを剥すことができ、したがって流動物質の薄膜を
能率的に形成できるとともに、硬化物を変形、破損、脱
落等を生じずに順次引き上げて行くことができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照しな
がら説明する。１は、ブラウン管等の陰極線管であって
、発光面を上向きして配置されている。この陰極線管１
の発光面となるガラス５！２の裏面には、陰極線の照射
によって主として紫外線を放射する蛍光材を塗布した蛍
光面３が形成されでいる。前記ガラスＷ！１２上には、
セルフォックレンズ４ａを多数集積したレンズアレイ４
から成る光案内部５が配置されている。この光案内部５
の上には透明板６が配置され、その上面にて光エネルギ
ーを放射する放射面７が構成されている。

８は、前記放射面７上を通る給送経路に沿って間欠的に
給送される透明シートであり、好ましくは表面の離型性
が向上されている。前記給送経路の放射面７の手前位置
には、透明シー）８上に流動物質１０を？ｔＩｌｉ状に
塗布する塗布手段９が配置されている。この塗布手段９
は、透明シート８の下面に当接する送りロー２１１と、
透明シート８上に配置された塗布ロー２１２と、塗布ロ
ーラ１２に流動物質を膜状に供給する供給ロー２１３と
、供給ロー２１３上の流動物質の厚さを１１９するド久
ターローラ１４と、供給ロー２１３上に流動物質１０を
供給する供給手段１５にて構成されている。１６は、前
記透明シート８上の流動物質の薄膜１８の上面に下面が
接する下限位置から上方に移動可能な引き上げ基板、１
７はその引き上げ手段である。前記セルフォックレンズ
４は、蛍光面３の任意の発光点から出た光が透明シート
８上の流動物質の薄［１１８の対応する一点に集光する
ように構成されている。

次に、以上の構成による立体物の造形工程を説明する。

まず、第２図（、）に示すように、引き上げ基板１６を
上昇させた状態で、塗布手段９にて流動物質の薄膜１８
を形成された透明シート８を放射面７上に移動させた後
、第２図（ｂ）に示すように、引き上げ基板１６を下降
させてその下面を流動物質の薄膜１８上面に接触させ、
次に陰極線Ｗ１を図示しない画像処理装置にで作動させ
、形成すべき硬化物′Ｉ！Ｉ膜１９の形状に対応する領
域の蛍光膜３に陰極線を照射し、放射された紫外線を光
案内部５を介して前記流動物質の薄膜１８に照射し、流
動物質を硬化又は分解させる。このと軽、発光点から出
た光が流動物質のｌ１１１１８の対応位置に集光される
ので、亮い分解能が得られる。所定の硬化又は分解が完
了すると、硬化物質１１１９が付着した引き上げ基板１
６を上昇させる。すると、第２図（ｅ）に示すように、
硬化物質膜１９に透明シート８も付着した状態で持ち上
げられる。

そのため、硬化物質膜１９が放射面７に直接密着してい
る場合に比して極めて小さな力で円滑に引き上げられる
。その後、適宜手段にで透明シート８を端から順に剥す
ことにより硬化物質ｌ１１９に付着した透明シート８を
硬化物質膜１９に大きな力を作用させずに容易に剥すこ
とができる。その後、再び第２図（ａ）に示すように流
動物質の薄膜１８を形成された透明シート８を放射面７
上に移動させ、以下上記動作を繰り返して硬化物質膜１
９を順次積層形成することにより、所望の立体物を引き
上げ基板１２の下面に形成することができるのである。

前記透明シート８としでは、ＰＰ（ポリプロピレン）、
ＰＥＴ（ボエチレンテレ７タレート）、ＰＥＳ　（ポリ
エーテルスルフォン）、ポリメチルペンテン（商標名″
’ＴＰＸ”）等のシートを用いることができろ。

前記光エネルギーを照射して硬化又は分解する流動物質
としては、一般に用いられているボッ型又はネが型のレ
ジスト及びこれらのレノストを主成分とした配合材料を
用いることができる。特に硬化物の強度や耐熱性が必要
な場合には、例えば変性ポリウレタン（メタ）アクリレ
ート、オリゴエステル（メタ）アクリレート、ウレタン
（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート
、感光性ポリイミド、アミノアルキドなどを挙げること
ができる。さらに詳しくは、樹脂の耐熱性、透明性が必
要なものには、多官能７クリレ一ト化合物も用いられる
。この多官能アクリレート化合物としては、下記一般式 ［式中、Ｒ２は炭素数２〜５０のアルコール残基であり
、Ｒ２はＨまたはＣＨ３であり、ｎは２〜６の敗である
。］ で表される化合物で、これをラジカル重合して得られる
硬化物のガラス転位温度が１１０℃以上を有する化合物
が好適に使用される。

かかる多官能性アクリレート化合物で、特に光学的性質
上好ましい具体例としては、２，２゛−ビス［４−（β
−メタクロイルオキシエトキン）ンクロヘキシル］プロ
パン、ビス（オキシメチル）トリシクロ　［５，２，１
，０２’　］デカンノメタクリレート、１，４−ビス（
メタクロイルオキシメチル）シクロヘキサンが利用でき
る。ここで（メタ）アクリレートとはアクリレートとメ
タクリレートの両者を総称して示す。

更に、上記のごとき一般式の化合物に加元で、一般的に
粘度＄１！！剤として用いられるラジカル重合性モノマ
ーを１０重１％以下の範囲で使用することができる。か
かるラジカル重合性モノマーとしては、ビニル化合物、
（メタ）アクリル化合物、アリル化合物が挙げられる。

又、これらのモノマーの重合の際には公知の適宜ラジカ
ル開始剤を用いることができる。さらにラジカル開始剤
の添加量は多官能性アクリレート化合物１００重１部に
対して０．０１〜１０重量部である。

上記実施例では、透明シート８を一方向に移動させて使
い捨てにしているが、第３図に示すように、透明シート
８を循環させるようにしてその途中に流動物質の塗布装
置１ｉ９を配置してもよい。２１ａ〜２１ｄは透明シー
ト８のカイトローラ、２２は塗布装置９における流動物
質１０の供給手段を兼ねる容器で、収容した流動物質１
０中に前記供給ローラ１３の下部が浸漬されている。２
３は、透明シート８に残留した流動物質の薄膜１８をか
き落として容器２２中に回収するプレートである。

又、上記実施例では光案内部５がセル７オツクレンズを
用いたレンズアレイ４から成るものを例示したが、グラ
ス７アイパの両端面を球面等に曲面加工して構成した棒
状レンズを多数集積したレンズアレイを用いることもで
きる。又、面光源として陰極線管１と光案内部５と透明
板６を組み合わせたものを用いた例を示したが、その他
光源と液晶等の面状スイッチング手段等を組み合わせた
もの等を用いることもできる。

発明の効果 本発明の光学的造形方法によれば、以上のように流動物
質を薄膜状に塗布された透明シートを放射面上に移動さ
せることによって速やかに放射面上に流動物質の薄膜を
形成でき、この流動物質の薄膜に放射面から光エネルギ
ーを放射させることによって流動物質を硬化又は分解し
て任意の形状の硬化物質膜を高速で形成することができ
、また引き上げた硬化物質膜に付着した透明シートは片
側から順次引き剥すことによって硬化物に大きな力を加
えずに透明シートを剥すことができ、したがって流動物
質の薄膜を能率的に形成できるとともに、硬化物を変形
、破損、脱落等を生じずに順次引き上げて行くことがで
きるという大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
概略構成を示す縦断正面図、第２図（、）〜（ｃ）は動
作説明図、第３図は他の実施例の概略構成図、第４図は
従来例の概略構成図である。 １・・・・・・・・・・・・陰極線管 ５・・・・・・・・・・・・光案内部 ６・・・・・・・・・・・・透明板 ７・・・・・・・・・・・・放射面 ８・・・・・・・・・・・・透明シート９・・・・・・
・・・・・・塗布手段 １０・・・・・・・・・・・・流動物質１Ｇ・・・・・
・・・・・・・引き上げ基板１７・・・・・・・・・・
・・引き上げ手段１８・・・・・・・・・・・・流動物
質の薄膜１９・・・・・・・・・・・・硬化物質膜。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意に変化させ得る領域から選択的に光エネルギーを放
   射可能な面光源と、この面光源による光エネルギーの放
   射面上に光エネルギーにて硬化又は分解する流動物質の
   薄膜を形成する流動物質膜形成手段と、前記放射面に対
   向配置されて前記流動物質の薄膜に光エネルギーが照射
   されて形成された硬化物質膜が付着する基板と、この基
   板の引き上げ手段とを備え、前記流動物質膜形成手段が
   、前記放射面上を移動可能な透明シートと、この透明シ
   ート上に薄膜状に流動物質を塗布する塗布手段とから成
   ることを特徴とする光学的造形装置。