[0001]【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性の樹脂に所望する任意形状の光エネルギーを照射して、得られた層状の平面硬化物を積層し、3次元造形物を形成するホトマスク方式の光造形法の改良に関するものである。孝)により広く理解されるようになっている。樹脂液面近くに造形テーブルとしてのベースプレートを設けて、このベースプレート上の樹脂自由液面に上方から光を照射することで、プレート上に第1層目の樹脂硬化物層を形成し、次いで、プレートを前記樹脂硬化物層の厚さ程度だけ槽内下方へ降下させて、第1層目樹脂硬化物層の上の樹脂に光を照射して第2層目の樹脂硬化物層を形成するという方法を繰り返し、スライス状の樹脂硬化物層を連続的に積層することで所望の立体形状を成形する方法であり、この方法は槽内のテーブルを樹脂の自由液面から順次沈下させて硬化物を積層しながら造形物を成形するので、自由液面法と呼ばれる。upward,この第1層目樹脂硬化物層と底面との間に樹脂槽下方からの光により、第2層目の樹脂硬化物層を形成するという方法を繰り返すもので、この方法は樹脂槽の底面とプレートもしくは既設硬化物層との間に樹脂の液面が規制されるので、規制液面法と呼ばれる。method.【0005】また、従来技術では樹脂に対して光を照射するための露光方式として、造形する断面形状のデータによってレーザー光を走査する方式と、予め製作されたホトマスクを介して均一光源照射を行う方式とが考えられており、前者を走査方式、後者をホトマスク方式と称している。method.【0006】しかし、レーザー光源を利用した走査方式では、レーザー光そのものが数ミクロンから300ミクロン程度の微細径ビームであるために、所望する断面形状を網羅すべく走査するための動作に多大な時間を必要とすることになるので、生産効率が悪いという問題点を有している。layer,造形時間を短縮できるという、走査方式にはない利点をもつ反面、次のような技術的な課題があげられる。mentioned.【0008】その課題として指摘される点は、従来のホトマスク方式では、断面形状の層数に応じた膨大な数のホトマスクを事前に用意する必要があるということである。そのため、最近では、このようなホトマスク方式の課題を解決する目的で、積層断面毎に物理的なホトマスクを用意する代わりに液晶パネルを使用し、積層断面毎にこの液晶パネルに所望の断面形状を制御装置により描画するという、液晶パネルをホトマスクとして利用する技術が提唱されるようになった。proposed.【0009】しかしながら、この液晶パネルをホトマスクとして利用する技術も、現実にはなお、次のような未解決の問題点を含んでいる。resin,主として紫外線を含む光源による光照射を行わなければならないが、一方、液晶は、紫外線に対して組織的に非常に弱い性質を有するため、紫外線の照射を受けることにより激しい劣化を生ずるという点である。このような理由から、従来より液晶パネルをホトマスクとして利用する技術が数多く開示されてはいるが、実際的な問題として、これらの技術はいずれも未だ実用性を有するものとは言えず、依然として致命的欠陥となっている。[0010]【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような従来における光造形法の問題点を解消することを目的として開発されたものであり、1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物A又は(及び)エポキシ化合物Bとメタロセン化合物Cとを含有する光硬化性樹脂に、紫外波長を排除した波長400〜1500nmの出力波長を有する可視光光源より照射される光を光学系により焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパターン制御される液晶パネルを透過することにより、所望の平面光像を樹脂界面にマスク投影して1層目の平面硬化物を得、2層目以降は順次硬化物作成後の層に薄く層状に樹脂を充填し、この操作を繰り返し積層して3次元造形物を形成することを特徴とする。[0011]【作用】本発明では、可視光硬化型の光硬化性樹脂、つまり1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物Aと又は(及び)エポキシ化合物Bとメタロセン化合物Cとを含有する光硬化性樹脂に対して、紫外波長を排除した波長400〜1500nmの出力波長を有する可視光線を照射させるため、液晶パネルを的確に保護しつつ前記樹脂を硬化させることができ、液晶パネルをホトマスクとして利用する光造形法の実現を充分可能とすることができる。[0012]【実施例】次に、本発明に係る光造形法を、図1に示す自由液面法による造形装置により説明すると、12は光硬化性樹脂11を貯留する樹脂造形槽であり、この樹脂造形槽12内にはエレベータ装置9により槽内を上下動するベースプレート9aが設けられており、また、前記樹脂造形槽12の上方には光照射装置1が配置されている。12.【0013】前記光照射装置1としては、紫外波長を排除した波長400〜1500nmの出力波長を有する可視光線を照射できるものであり、具体的には、ハロゲンランプ,水銀ランプ,クセノンランプ,メタルハライドランプなどが好適に使用される。これらの光照射装置1といえども時として紫外線が若干含まれることもあるので、このような場合の障害を排除する意味から前記光照射装置1の下方には紫外線カットフィルタ2が配置され、更に、この紫外線カットフィルタ2の下方には、光照射装置1より照射される光エネルギーの投光または遮光を行うシャッター装置3が設けられている。provided.【0014】前記シャッター装置3はコンピュータユニット8により制御されるシャッターコントローラ6によって作動される。1bと、ホトマスクとしての液晶パネル5が配置されている。この実施例では、液晶パネル5が、光照射装置1側の光学レンズ4aと、光硬化性樹脂11側の光学レンズ群4bとの間に配置されているが、光学レンズ群は光照射装置1側または被照射体である光硬化性樹脂11側に設けられる構成であってもよい。1,造形エレベータ9および樹脂造形槽12に付設される樹脂供給装置10等を制御する。like.【0016】コンピュータユニット8により3次元形状の積層造形用の平面形状を演算制御して、これを前記液晶パネル5にホトマスクとなる画像として描写し、これに光照射装置1から紫外線カットフィルタ2および光学レンズ群4a,4bにより調整された光エネルギーを透過させて、樹脂造形槽12内の光硬化性樹脂11に液晶パネルによって描画された光像を投影する。panel.【0017】従来において提唱されている液晶を用いたホトマスク方式の光造形技術では、造形に用いる光硬化性樹脂として紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂に紫外線あるいは近紫外光を含む光エネルギーを照射する必要があった。紫外線のように波長の短い電磁波は、液晶の組織を破壊する性質があるため実用に耐えないという欠点があった。irradiated,紫外線を積極的に排除した波長400〜1500nmの出力波長を有する可視光線によって硬化することのできる特殊な樹脂を使用する。ultraviolet.【0018】本発明の光造形法では、1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物A又は(及び)エポキシ化合物Bとメタロセン化合物Cとを含有する光硬化性樹脂を使用する。この樹脂における1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物Aとしては、例えば、1分子中に1個以上のアクリロイル基およびメタクリロイル基,ビニル基,アリル基またはビニレン基を有する化合物、不飽和ポリエステル化合物等があげられる。like.【0019】前記化合物Aの具体例としては、ビスフェノール型,ノボラック型等の芳香族エポキシ樹脂や脂肪族エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応によって得られるエポキシ(メタ)アクリレート類や、多価アルコールと多塩基酸との反応によって得られるポリエステルポリオールと(メタ)アクリル酸との反応によって得られるポリエステル(メタ)アクリレート、あるいはポリエーテルポリオール,ポリエステルポリオール,カプロラクトンポリオールおよびポリカーボネートポリオール等と有機ポリイソシアネート等とヒドロキシン(メタ)アクリレートとの反応によって得られるウレタン(メタ)アクリレートがあげられる。ether,シクロヘキシルジビニルエーテル、N−ビニルカルバゾール、ジビニルベンゼン、スチレン類、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンジ(トリ)アリルエーテル、ペンタエリスリトールトリ(テトラ)アリルエーテル、ジアリルフタレート等のアリル化合物を挙げることができる。.【0021】また、不飽和ポリエステルとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイド付加物等のジオールと無水マレイン酸等の不飽和酸を含む2塩基酸との反応によって得られる化合物等が挙げられる。(3,4-epoxycyclohexyl)アジペート、メタクリル酸−(3、4−エポキシシクロヘキシル)メチル等の脂環型エポキシ、アジピン酸ジグリシジルエーテル、1、6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートとビニール系モノマーとの共重合ポリマー等の脂肪族エポキシ等が挙げられる。好ましいエポキシ化合物としては、脂環型エポキシが挙げられる。epoxy.【0023】これらの1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物A又はエポキシ化合物Bは、必要に応じて1種または2種以上を任意の割合で混合して使用することができる。can.【0024】一方、本発明で使用するメタロセン化合物Cとしては、下記の一般式(1)で示される化合物が使用される。2はπ−アレーンまたはπ−アレーンのアニオンである。(2価)ヘキサフルオロアンチモネート、(η6−ナフタレン)(η5−シクロペンタジエニル)鉄(2価)ヘキサフルオロアンチモネート等のフェロセン系化合物が好ましい。1種または2種以上を任意の割合で混合して使用することができる。C,0.1〜10.0重量%が好ましく、特に好ましくは0.5〜8.0重量%である。1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物A又は(及び)エポキシ化合物Bとメタロセン化合物Cを攪拌等の手段により混合することによって得られる。染料等の着色剤および助剤類を併用することができる。CADを内蔵し、3次元モデルのCAD入力から積層造形データを演算制御を行うもの、あるいは3次元モデルの設計は他のコンピュータで行うもの、あるいはCTスキャナー,MRI,3次元形状測定器による3次元立体形状の認識を行う装置とのデータ授受により該装置の積層造形制御を行うものなど多様な組み合わせが考えられる。2aに示すように、所望する3次元積層造形物14の形状を、図2bに示すような前記造形物14の各層を形成する積層造形用のスライスデータ15に変換し、その各層の平面形状に準じて、液晶パネル5にホトマスクとなる画像を描写する。4a,4bの組み合わせによりネガティブ画像が選択的に使用される。4b.【0033】液晶パネル5が構造的に所望する断面形状より小さい場合には、この断面形状を分割して露光投影することにより所望の形状を造形することができる。このとき光照射部材あるいは造形エレベータ部、樹脂造形槽がX方向あるいはY方向に移動する機構を付設することにより造形を効率的に実現することができる。direction.【0034】実施例として図1に示した自由液面方式による光造形法について、その造形プロセスを説明すると、まず、造形エレベータ9のベースプレート9aをスライスデータに応じた厚みの分、つまり3次元積層造形物14における第1層目造形物層13の厚さに相当する移動量だけ光硬化性樹脂11の液面より沈下させ、前記コンピュータユニット8により所望する3次元積層造形物の各平面形状を演算制御し、液晶パネル5にホトマスクとなる前記第1層目造形物層13の画像を描写する。thereafter,次の積層造形物層を積層させることにより目的とする所定の造形物を構築する。上に順次新しい造形物層を積層させていくワーク沈下法の外に、同じ自由液面法でも、造形物層を樹脂造形槽の下部に固定したベースプレートの上に成形して、1層目の造形物層が固化したのち、その上に光硬化性樹脂を注入して固化した層の上に新しい造形物層を積層していく液面上昇法であるとか、あるいは前記の規制液面法等による公知の光造形手段があるが、本発明で示した改良をこれらの各種造形法に適用することは充分可能である。~1500Nm,この光を制御装置によるパターン制御により目的とする造形物層の画像が描写された液晶パネルに透過させるので、従来の光造形法において致命的欠陥とされていた紫外線による液晶パネルの劣化を確実に防止でき、紫外線を排除した安定性の高い可視光による光造形法を提供することができる。of.【0038】また、従来の液晶をホトマスクに用いる方式では、紫外線により液晶パネルが劣化するという問題から、現実的には光エネルギーの照射に際して、断面形状の層数に応じた液晶によらない膨大な数のホトマスクを事前に用意する必要があったが、本発明では光エネルギー中の紫外線を積極的に排除することにより液晶パネルを的確に保護して、液晶によるホトマスクを実用化できるので、事前に煩わしいホトマスクを用意する必要がなく物理的な手間を簡略化して、能率的な造形法を可能とする。process.【0039】更に、本発明では、液晶によるホトマスクを実用化できるので、レーザースキャン方式に比較して、露光を効率的に行うことができ、造形時間の大幅な短縮が図れるという利点を有する。液晶ホトマスクを用いた光造形装置の構成を示す正面斜視図である。photomask.【図2】本発明の光造形法による積層立体モデルの概念図であり、(a)は3次元積層造形物の形状、(b)は造形物の各層を形成する積層造形用のスライスデータを示す。1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物A又は(及び)エポキシ化合物Bとメタロセン化合物Cとを含有する光硬化性樹脂に、紫外波長を排除した波長400〜1500nmの出力波長を有する可視光光源より照射される光を光学系により焦点調整および集束度調整し、制御装置によりパターン制御される液晶パネルを透過することにより、所望の平面光像を樹脂界面にマスク投影して1層目の平面硬化物を得、2層目以降は順次硬化物作成後の層に薄く層状に樹脂を充填し、この操作を繰り返し積層して3次元造形物を形成することを特徴とする光造形法。1分子中に1個以上の不飽和二重結合を有する化合物Aとして、1分子中に1個以上のアクリロイル基およびメタクリロイル基,ビニル基,アリル基およびビニレン基を有する化合物、不飽和ポリエステル化合物を使用する請求項1の光造形法。エポキシ化合物Bとして、脂環式エポキシ化合物を使用する請求項1の光造形法。不飽和ポリエステル化合物として、エチレングリコール,ジエチレングリコール,ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたは、プロピレンオキサイド付加物等のジオールと無水マレイン酸等の不飽和酸を含む2塩基酸との反応によって得られる化合物を使用する請求項2の光造形法。1分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物A又はエポキシ化合物Bの使用量あるいは前記化合物Aと化合物Bを併用した使用量が樹脂組成物の総量の5.0〜99.9重量%であり、メタロセン化合物Cの使用量が0.1〜10.0重量%である請求項1の光造形法。