JP2006027039A - Optical, three-dimensionally molding method - Google Patents

Optical, three-dimensionally molding method Download PDF

Info

Publication number
JP2006027039A
JP2006027039A JP2004208118A JP2004208118A JP2006027039A JP 2006027039 A JP2006027039 A JP 2006027039A JP 2004208118 A JP2004208118 A JP 2004208118A JP 2004208118 A JP2004208118 A JP 2004208118A JP 2006027039 A JP2006027039 A JP 2006027039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
modeling
light
planar drawing
optical
shape pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004208118A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4459741B2 (en
Inventor
Takakuni Ueno
高邦 上野
Tomoya Ono
智也 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nabtesco Corp
Original Assignee
Nabtesco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nabtesco Corp filed Critical Nabtesco Corp
Priority to JP2004208118A priority Critical patent/JP4459741B2/en
Publication of JP2006027039A publication Critical patent/JP2006027039A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4459741B2 publication Critical patent/JP4459741B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photo fabrication method for producing various small-sized and large-sized three-dimensional moldings in high molding accuracy, at a high molding speed, and in good productivity. <P>SOLUTION: In the optical, three-dimensional method, photo fabrication is carried out by using two or more surface-like drawing masks. The drawing masks are arranged on a molding surface so that optical shape patterns irradiated on the molding surface through each drawing mask during the whole surface light transmission of each drawing mask contact or overlap each other in the end part or in the vicinity of the end part of the optical shape pattern to form one continuous optical shape pattern as a whole on the molding surface made of a photo-curable resin composition. The molding surface of the resin is irradiated with the light of a shape pattern corresponding to a shape to be formed through each drawing mask while the arrangement form is maintained to perform the photo fabrication. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は光硬化性樹脂組成物を用いる光学的立体造形方法に関する。より詳細には、本発明は、光硬化性樹脂組成物を用いて、寸法精度、外観、強度などに優れる高品質の立体造形物を、高い造形精度で且つ速い造形速度で、生産性良く製造するための光学的立体造形方法に関するものであり、本発明による場合は小型から大型に至る各種の立体造形物を円滑に製造することができる。   The present invention relates to an optical three-dimensional modeling method using a photocurable resin composition. More specifically, the present invention uses a photocurable resin composition to produce a high-quality three-dimensional structure excellent in dimensional accuracy, appearance, strength, etc. with high modeling accuracy and high modeling speed with high productivity. In the case of the present invention, various three-dimensional objects ranging from small to large can be manufactured smoothly.

近年、三次元ＣＡＤに入力されたデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて立体造形物を製造する光学造形方法および装置が実用化されている。この光造形技術は、設計の途中で外観デザインを検証するためのモデル、部品の機能性をチェックするためのモデル、鋳型を製作するための樹脂型、金型を製作するためのベースモデルなどのような複雑な三次元物体を容易に造形できることから注目を集めている。   In recent years, an optical modeling method and apparatus for manufacturing a three-dimensional model by curing a photocurable resin based on data input to a three-dimensional CAD has been put into practical use. This stereolithography technology includes a model for verifying the appearance design in the middle of design, a model for checking the functionality of parts, a resin mold for manufacturing a mold, a base model for manufacturing a mold, etc. It attracts attention because it can easily form such complex three-dimensional objects.

光学造形方法によって造形物を製造するに当たっては、造形浴を用いる方法が汎用されており、その手順としては、造形浴に液状の光硬化性樹脂を入れ、液面に所望のパターンが得られるようにコンピューターで制御されたスポット状の紫外線レーザー光を選択的に照射して所定の厚みに光硬化させて硬化樹脂層を形成し、その硬化樹脂層を造形浴内で下方に移動させて造形浴内の光硬化性樹脂液を該硬化樹脂層上に流動させて光硬化性樹脂液の層を形成させ、その光硬化性樹脂液層にスポット状の紫外線レーザー光を照射して硬化樹脂層を形成し、前記の工程を所定の形状および寸法の立体造形物が得られるまで繰り返して行う方法が広く採用されている。   In manufacturing a modeled object by the optical modeling method, a method using a modeling bath is widely used, and as a procedure, a liquid photocurable resin is put in the modeling bath so that a desired pattern can be obtained on the liquid surface. A spot-shaped ultraviolet laser beam controlled by a computer is selectively irradiated to be photocured to a predetermined thickness to form a cured resin layer, and the cured resin layer is moved downward in the modeling bath to form a modeling bath. The photocurable resin liquid is flowed onto the cured resin layer to form a layer of the photocurable resin liquid, and the cured resin layer is formed by irradiating the photocurable resin liquid layer with a spot-like ultraviolet laser beam. A method of forming and repeating the above steps until a three-dimensional object having a predetermined shape and size is obtained is widely adopted.

しかしながら、スポット状の紫外線レーザー光を用いる上記した従来法による場合は、１個のスポット状レーザー光を光硬化性樹脂の表面に照射しながら移動させて面状の光硬化したパターンを形成するいわゆる点描方式であるため、造形に長い時間を要し、生産性が低いという問題がある。しかも、光源として用いられる紫外線レーザー装置は極めて高価であるため、この種の光学的立体造形装置を高価格なものにしている。   However, in the case of the above-described conventional method using spot-shaped ultraviolet laser light, a so-called planar photocured pattern is formed by moving one spot-shaped laser light while irradiating the surface of the photocurable resin. Since it is a stippling method, it takes a long time for modeling, and there is a problem that productivity is low. Moreover, since the ultraviolet laser device used as the light source is extremely expensive, this type of optical three-dimensional modeling apparatus is made expensive.

上記した従来技術の欠点の解消を目的として、微小ドットエリアでの遮光制御が可能な光シャッターを連続的に一列配置したライン形状の露光マスクを用い、該露光マスクを光シャッターの配列方向と直交方向に走査させながら、所定の水平断面形状データに応じて光シャッターを制御することによって１層分の光硬化した樹脂層を順次形成する光学的立体造形法が提案されている（特許文献１を参照）。この方法による場合は、光源として高価な紫外線レーザー装置を必ずしも使用する必要がなく、通常の紫外線ランプのような安価な光源を用いることができ、またスポット状の紫外線レーザー光を用いる前記従来の方法に比べて造形速度を速くすることができる。しかしながら、この方法による場合は、線状の光硬化部を露光マスクの走査方向に１列ずつ形成し、それを多数回繰り返すことによって１層分の断面形状パターンを形成してゆく方式であることにより、露光マスクの走査速度を速くすると、十分に光硬化した１列毎の光硬化部を形成することができなくなるため、露光マスクをゆっくり走査する必要がある。しかも、１列毎の光硬化部を次々と形成して面状の光硬化層を形成する方式のため造形に時間がかかる。そのため、造形速度が十分に速いとは言えず、生産性の点で十分に満足のゆくものではない。   For the purpose of eliminating the drawbacks of the prior art described above, a line-shaped exposure mask in which optical shutters capable of light shielding control in a minute dot area are continuously arranged in a row is used, and the exposure mask is orthogonal to the arrangement direction of the optical shutters. An optical three-dimensional modeling method is proposed in which a photocured resin layer for one layer is sequentially formed by controlling an optical shutter according to predetermined horizontal cross-sectional shape data while scanning in a direction (Patent Document 1). reference). In the case of this method, it is not always necessary to use an expensive ultraviolet laser device as the light source, an inexpensive light source such as a normal ultraviolet lamp can be used, and the conventional method using spot-like ultraviolet laser light. The modeling speed can be increased compared to However, according to this method, a linear photocured portion is formed in a line in the scanning direction of the exposure mask one by one, and this is repeated many times to form a cross-sectional pattern for one layer. Thus, if the scanning speed of the exposure mask is increased, it is not possible to form a photocured portion for each row that has been sufficiently photocured, and therefore it is necessary to scan the exposure mask slowly. In addition, it takes time for modeling because of the method of forming the photo-curing portion for each row one after another to form a planar photo-curing layer. For this reason, it cannot be said that the modeling speed is sufficiently high, and it is not satisfactory in terms of productivity.

また、上記とは別の方法として、光源と光硬化性樹脂組成物の表面との間に、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な液晶シャッターよりなる面状描画マスクを固定配置し、面状描画マスクの停止状態で、形成しようとする１層分の断面形状パターンに応じて面状描画マスクに所定のマスクパターンを形成させ、そのマスクパターンを介して光硬化性樹脂組成物の表面に光を照射して光硬化性樹脂組成物を硬化させて１層分の断面形状パターンを形成させ、次いで該光硬化した断面形状パターンの上に次の１層分の光硬化性樹脂組成物を供給し、面状描画マスクの停止状態で、形成しようとする１層分の断面形状パターンに応じて面状描画マスクに次の所定のマスクパターンを形成させ、そのマスクパターンを介して光硬化性樹脂組成物の表面に光を照射して光硬化性樹脂組成物を硬化させて次の１層分の断面形状パターンを形成させるという操作を繰り返して立体造形物を製造する方法が知られている。   Further, as a method different from the above, between the light source and the surface of the photocurable resin composition, a planar drawing mask composed of a liquid crystal shutter capable of shielding and transmitting light in a minute dot area is fixedly arranged, In the stopped state of the planar drawing mask, a predetermined mask pattern is formed on the planar drawing mask according to the cross-sectional shape pattern for one layer to be formed, and the surface of the photocurable resin composition is passed through the mask pattern. Is irradiated with light to cure the photocurable resin composition to form a cross-sectional shape pattern for one layer, and then the photocurable resin composition for the next layer on the photocured cross-sectional shape pattern. In the stopped state of the planar drawing mask, the next predetermined mask pattern is formed on the planar drawing mask according to the cross-sectional shape pattern for one layer to be formed, and photocuring is performed through the mask pattern. Resin composition Surface is irradiated with light to cure the photocurable resin composition of known method for producing a three-dimensional object by repeating the operation of forming the next one layer of sectional shape pattern.

この方法による場合は、光硬化性樹脂組成物の表面への光照射および１層分の光硬化した断面形状パターンを、面状で一度に形成するため、スポット状の紫外線レーザーを用いる上記した従来法や、微小ドットエリアの遮光制御可能な光シャッターを連続的に１列配置したライン形状の露光マスクを用いる上記した特許文献１に記載されている方法に比べて、光造形速度を速くすることができる。
この方法によって立体造形物を製造するに当たっては、造形精度（解像度）の点から、面状描画マスクから投影される光硬化性樹脂組成物表面での隣接する微小ドットエリア間の距離は０．１ｍｍ以下であることが必要であるとされており、そのため、画素数は、例えば、造形エリアサイズが２５０ｍｍ×２５０ｍｍの小型のもので少なくとも２５００×２５００ドット程度必要であり、また造形エリアサイズが６００ｍｍ×６００ｍｍの中型のものでは少なくとも６０００×６０００ドット程度必要である。しかしながら、現存する液晶マスク（液晶シャッター）や、デジタルマイクロミラーシャッターではこれを実現する解像度のものは存在しないか、または存在しても極めて高価である。 In the case of this method, the above-described conventional method using a spot-shaped ultraviolet laser is used to form a cross-sectional shape pattern of light irradiation on the surface of the photocurable resin composition and a single layer of the photocured cross-sectional shape at a time. Compared with the method described in Patent Document 1 described above and the method described above and a line-shaped exposure mask in which light shutters capable of controlling light shielding in a minute dot area are continuously arranged in a row, the optical modeling speed is increased. Can do.
When manufacturing a three-dimensional molded article by this method, from the point of modeling accuracy (resolution), the distance between adjacent minute dot areas on the surface of the photocurable resin composition projected from the planar drawing mask is 0.1 mm. Therefore, the number of pixels is, for example, a small size with a modeling area size of 250 mm × 250 mm and at least about 2500 × 2500 dots, and the modeling area size is 600 mm × The medium size of 600 mm requires at least about 6000 × 6000 dots. However, existing liquid crystal masks (liquid crystal shutters) and digital micromirror shutters do not have resolutions that realize this, or even if they exist, they are extremely expensive.

また、固定配置した面状描画マスクを停止した状態で光照射を行うこの方法による場合は、露光形状パターンの精細度は、面状描画マスクの精細度（粗さ）と面状描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物表面に投影されるパターンとの拡大・縮小率によって決定され、拡大率が小さいほど（縮小率が大きいほど）光硬化性樹脂組成物の表面での光ドット間の距離が小さくなって造形面に形成される断面形状パターンの精細度が向上し、反対に拡大率が大きいほど光硬化性樹脂組成物の表面での光ドット間の距離が大きくなって造形面に形成される断面形状パターンの精細度が低下する。
そのため、面状描画マスクを固定配置したこの方法による場合は、精細度（造形精度）に優れる大型の立体造形物を製造することは困難であり、精細度（造形精度）の点から小型の立体造形物の製造にしか適用できないというのが現状である。 In addition, in the case of this method in which light irradiation is performed in a state where the fixedly arranged planar drawing mask is stopped, the definition of the exposure shape pattern is determined by the definition (roughness) of the planar drawing mask and the planar drawing mask. The distance between the light dots on the surface of the photocurable resin composition is determined by the enlargement / reduction ratio with the pattern projected on the surface of the photocurable resin composition, and the smaller the enlargement ratio (the higher the reduction ratio). The cross-sectional shape pattern formed on the modeling surface becomes smaller and the definition is improved. Conversely, the larger the enlargement ratio, the greater the distance between the light dots on the surface of the photocurable resin composition, which is formed on the modeling surface. The precision of the cross-sectional shape pattern to be reduced is reduced.
Therefore, in the case of this method in which the planar drawing mask is fixedly arranged, it is difficult to produce a large three-dimensional modeled object having excellent definition (modeling accuracy), and a small three-dimensional model is required in terms of definition (modeling accuracy). The current situation is that it can only be applied to the production of shaped objects.

固定配置した面状描画マスクを用いる上記した方法の欠点を解消して、小型の液晶シャッターを使用して大型の立体造形物の製造を可能にすることを目的として、光を選択的に透過または遮光する液晶シャッター（液晶マスク）を光硬化性樹脂の液面に対して平行に走行し得るように配置すると共に、液晶シャッターの走行範囲を複数に分割し、液晶シャッターをその分割された走行範囲の第１の範囲まで移動して停止させ、液晶シャッターを停止させた状態で液晶シャッターの背部に設けた光源を該液晶シャッターの範囲で移送しながら該液晶シャッターを介して光硬化性樹脂表面に光を照射して該分割された第１の範囲に相当する硬化部分を形成させ、次いで液晶シャッターを第２の分割された走行範囲まで移動して停止させ、液晶シャッターを停止させた状態で液晶シャッターの背部に設けた光源を該液晶シャッターの範囲で移送しながら該液晶シャッターを介して光硬化性樹脂表面に光を照射して該分割された第２の範囲に相当する硬化部分を形成させ、それと同じ操作を１層分の所定の断面形状パターンが光硬化性樹脂組成物の表面に形成されるまで行い、そして前記工程を所定の立体造形物が形成されるまで繰り返して立体造形物を製造する方法が提案されている（特許文献２を参照）。   For the purpose of eliminating the disadvantages of the above-described method using a fixedly arranged planar drawing mask and enabling the production of a large three-dimensional object using a small liquid crystal shutter, or selectively transmitting light. A liquid crystal shutter (liquid crystal mask) that shields light is arranged so that it can run parallel to the liquid surface of the photocurable resin, and the liquid crystal shutter travel range is divided into a plurality of parts, and the liquid crystal shutter is divided into travel ranges. The light source provided on the back of the liquid crystal shutter in a state where the liquid crystal shutter is stopped in a state where the liquid crystal shutter is stopped is transferred to the surface of the photocurable resin through the liquid crystal shutter while the liquid crystal shutter is stopped. The cured portion corresponding to the divided first range is formed by irradiating light, and then the liquid crystal shutter is moved to the second divided traveling range and stopped. The second range divided by irradiating light onto the surface of the photocurable resin through the liquid crystal shutter while the light source provided on the back of the liquid crystal shutter is transported in the range of the liquid crystal shutter in a state where the shutter is stopped The cured portion corresponding to is formed, and the same operation is performed until a predetermined cross-sectional shape pattern for one layer is formed on the surface of the photocurable resin composition, and the above-described process is performed to form a predetermined three-dimensional model. A method for manufacturing a three-dimensional structure is repeatedly proposed (see Patent Document 2).

しかしながら、特許文献２に記載されている方法による場合は、液晶シャッターの分割された第１の走行範囲への移動−液晶シャッターの停止状態での光照射（光硬化性樹脂表面での光硬化部の形成）−液晶シャッターの分割された第２走行範囲への移動−液晶シャッターの停止状態での光照射（光硬化性樹脂表面での光硬化部の形成）・・・という操作の繰り返しによって１層分の硬化した断面形状パターンが形成され、それを更に多層にわたって繰り返すことによって立体造形物を製造しており、液晶シャッターが複数に分割されたそれぞれの走行範囲位置まで移動しているときには光照射が行われない。そのため、この方法による場合は、露光が継続して行われず、断続的になされるため、造形速度が遅くなる。しかも、この方法による場合は、液晶シャッターの走行範囲を複数に分割し、各々区分において液晶シャッターを停止させた状態で光硬化性樹脂組成物の硬化を行うために、互いに分割された走行区域の境界部分で硬化状態が不連続になったり不均一になり易く、それに伴って立体造形物全体の強度ムラ、強度不足、外観不良、寸法精度の低下などを生じ易い。   However, in the case of the method described in Patent Document 2, the liquid crystal shutter is moved to the divided first traveling range-light irradiation in a stopped state of the liquid crystal shutter (the photocuring portion on the surface of the photocurable resin) 1) by repeating the operation of moving the liquid crystal shutter to the divided second traveling range, light irradiation with the liquid crystal shutter stopped (formation of a photocured portion on the surface of the photocurable resin). A solid cross-sectional pattern is formed for each layer, and this is repeated over multiple layers to produce a three-dimensional object, and light irradiation is performed when the liquid crystal shutter is moved to each of the travel range positions divided into a plurality of parts. Is not done. Therefore, in the case of this method, since the exposure is not continuously performed and is performed intermittently, the modeling speed becomes slow. In addition, when this method is used, the traveling range of the liquid crystal shutter is divided into a plurality of portions, and in order to cure the photocurable resin composition in a state where the liquid crystal shutter is stopped in each section, The cured state tends to be discontinuous or non-uniform at the boundary portion, and accordingly, uneven strength, insufficient strength, poor appearance, and reduced dimensional accuracy of the entire three-dimensional structure are likely to occur.

上記した従来技術の改良を目的として、本発明者らは、マスク画像を動画的に連続的に変化させ得る面状描画マスクを使用し、面状描画マスクを光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に対して平行状態で連続的に移動させると共に、面状描画マスクのマスク画像を、形成しようとする光硬化した樹脂層の断面形状パターンに対応させて面状描画マスクの移動と同期させて連続的（動画的）に変えながら光造形を行う方法および装置を先に開発して出願した（引用文献３）。本発明者らの開発したこの引用文献３の光造形方法および装置による場合は、比較的安価な小型の面状描画マスクを使用し、更には紫外線ランプのような安価な光源を用いて、高い造形精度で高品質の立体造形物を従来よりも速い造形速度で製造することができる。しかし、光学的立体造形の分野では、造形時間の短縮、造形装置の簡略化などに対する要望が近年ますます強くなっており、一層の改良技術が求められている。   For the purpose of improving the above-described prior art, the present inventors use a planar drawing mask that can continuously change a mask image in a moving image, and the planar drawing mask is formed of a photocurable resin composition. The mask image of the planar drawing mask is continuously moved in parallel with the surface, and the mask image of the planar drawing mask is synchronized with the movement of the planar drawing mask corresponding to the cross-sectional shape pattern of the photocured resin layer to be formed. A method and apparatus for performing optical modeling while continuously (moving image-like) changing was developed and filed (Cited document 3). In the case of the stereolithography method and apparatus disclosed in the cited document 3 developed by the present inventors, a relatively inexpensive and small planar drawing mask is used, and furthermore, an inexpensive light source such as an ultraviolet lamp is used. It is possible to manufacture a high-quality three-dimensional modeled object at a modeling speed faster than before with modeling accuracy. However, in the field of optical three-dimensional modeling, demands for shortening the modeling time and simplifying the modeling apparatus have become stronger in recent years, and further improvement techniques are required.

特開平４−３０５４３８号公報JP-A-4-305438 特開平８−１１２８６３号公報JP-A-8-112863 特開２００３−２６６５４６号公報JP 2003-266546 A

本発明の目的は、高価な紫外線レーザー装置を用いることなく紫外線ランプのような安価な光源を用いて、更に現在入手が困難であるか又は入手できても極めて高価な液晶描画マスク（例えば画素数が大きく且つ一辺の寸法が３００ｍｍを超えるような液晶シャッター）などを使用せずに汎用の安価な小型の液晶描画マスク（液晶シャッターなど）を使用して、小型、中型、大型に至る各種の立体造形物を、硬化ムラや強度ムラの発生を防止しながら、短い造形時間で効率良く、しかも高い寸法精度で円滑に製造できる光学的立体造形方法を提供することである。   It is an object of the present invention to use an inexpensive light source such as an ultraviolet lamp without using an expensive ultraviolet laser device, and to obtain a liquid crystal drawing mask (for example, the number of pixels) that is currently difficult to obtain or extremely expensive even if it is available. Various types of solids ranging from small to medium to large using a general-purpose, inexpensive, small-sized liquid crystal drawing mask (such as a liquid crystal shutter) without using a large liquid crystal shutter whose size is larger than 300 mm. An object of the present invention is to provide an optical three-dimensional modeling method capable of producing a modeled object efficiently in a short modeling time and smoothly with high dimensional accuracy while preventing the occurrence of curing unevenness and strength unevenness.

上記の目的を達成すべく本発明者らは研究を続け、液晶描画マスクを使用して光造形を行う際に、複数の液晶描画マスクを使用すると造形速度を一層速くできることに思い至った。そこで、現在汎用している小型の液晶シャッター等を面状描画マスクとして複数個使用し、それぞれの面状描画マスクを個別に移動させながら面状描画マスクを介して造形面に光を照射して造形を行ったところ、１個の面状描画マスクを使用する場合に比べて、短い時間で効率良く光造形物を製造することができた。そこで、そのことを踏まえて更に検討したところ、複数の面状描画マスクのそれぞれを個別に移動させて光造形を行った場合には、各面状描画マスクがそれぞれ移動することから移動経路が全体では長くなり、それに伴って各面状描画マスクや他の部材の移動経路や光造形工程の制御に特別の配慮が必要であること、また複数の面状描画マスクおよび他の部材を移動させるために複数の駆動装置がそれぞれ必要になり駆動系が複雑になることが判明した。   In order to achieve the above object, the present inventors have continued research, and have come to the idea that, when performing optical modeling using a liquid crystal drawing mask, the modeling speed can be further increased by using a plurality of liquid crystal drawing masks. Therefore, a plurality of small liquid crystal shutters, etc., which are currently used widely, are used as a planar drawing mask, and light is irradiated to the modeling surface through the planar drawing mask while moving each of the planar drawing masks individually. As a result of modeling, an optically modeled object could be produced efficiently in a short time compared to the case of using one planar drawing mask. Therefore, when further study was made based on that fact, when each of the plurality of planar drawing masks was moved individually to perform optical modeling, each planar drawing mask moved, so the movement path was entirely In order to move a plurality of planar drawing masks and other members, special consideration is required for the movement of each planar drawing mask and other members and the control of the optical modeling process. In addition, it has been found that a plurality of driving devices are required and the driving system becomes complicated.

また、複数の面状描画マスクを個別に移動させながら光造形を行う際に、複数の面状描画マスクや他の部材が互いに離れた位置にあるときは複数の面状描画マスクを他の部材と共に同時に移動させながら複数の面状描画マスクを介して造形面に所定の形状パターンの光を同時に照射して造形を行うことができるが、複数の面状描画マスク同士または他の部材などが互いに接近した位置にあるときには、移動造形中に面状描画マスクや他の部材間に衝突や進路妨害などの装置間の干渉を生ずることがあり、装置間の干渉を防ぐために複数の面状描画マスクや他の部材のうちの１つまたは２つ以上を所定位置に停止させてその使用を止めた状態で残りの面状描画マスクや他の部材を移動させながら活用して光造形を行わなければならず、複数の面状描画マスクを使用するメリットが十分に活かされないことが判明した。さらに、複数の面状描画マスクのいずれかを休止させることなく全ての面状描画マスクを同時に活用しながら造形しようとする場合は、造形時における各面状描画マスクや他の部材の移動経路の設計および制御を極めて厳密に行う必要があることなどが判明した。   In addition, when performing optical modeling while individually moving a plurality of planar drawing masks, if the plurality of planar drawing masks and other members are located at positions separated from each other, the plurality of planar drawing masks are replaced with other members. While simultaneously moving together, it is possible to perform modeling by simultaneously irradiating a modeling surface with light of a predetermined shape pattern through a plurality of planar drawing masks, but a plurality of planar drawing masks or other members are mutually connected When in close proximity, there may be interference between devices such as collision and path obstruction between the planar drawing mask and other members during moving modeling, and multiple planar drawing masks to prevent interference between devices If one or more of the other members are stopped at a predetermined position and the use is stopped, the remaining planar drawing mask and other members must be moved and used for stereolithography. More than one side It has been found that the benefits of using the image drawing mask is not fully utilized. Furthermore, when trying to model while using all the planar drawing masks simultaneously without pausing any of the multiple planar drawing masks, the movement path of each planar drawing mask and other members during modeling It turns out that the design and control must be very strict.

そこで、本発明者らは、複数の面状描画マスクを用いて光造形を行った場合に生ずる上記した問題を解消すべく更に検討を重ねた。その結果、複数の面状描画マスクのそれぞれを別々に移動させるのではなく、複数の面状描画マスクや他の部材などを一緒（一体）にして移動させると共に、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターン同士を端部で互いに連接またはオーバーラップさせて１つの連続した光形状パターンを形成するような配置状態を維持しながら光造形を行うと、現在広く流通している小型の液晶シャッターなどを面状描画マスクとしてそのまま使用して、面状描画マスクのトータルの移動距離を短縮しながら、更には面状描画マスクや他の部材を移動させるための駆動装置の数を抑制しながら、硬化ムラや強度ムラなどを生ずることなく、高い造形精度で、小型から大型に至る種々の光造形物を短い造形時間で生産性よく製造できることを見出した。   Therefore, the present inventors have further studied to solve the above-described problems that occur when stereolithography is performed using a plurality of planar drawing masks. As a result, instead of moving each of the plurality of planar drawing masks separately, the plurality of planar drawing masks and other members are moved together (integrated), and the entire surface of each planar drawing mask is transparent. The arrangement state is maintained such that one continuous light shape pattern is formed by connecting or overlapping a plurality of light shape patterns irradiated to the modeling surface through each planar drawing mask at the time of light. However, when stereolithography is performed, a small liquid crystal shutter or the like that is currently widely distributed is used as it is as a planar drawing mask, reducing the total movement distance of the planar drawing mask, While suppressing the number of drive devices for moving other members, various stereolithography objects ranging from small to large can be shortened with high modeling accuracy without causing unevenness of curing or unevenness of strength. It has been found that can be produced with good productivity in modeling time.

さらに、本発明者らは、かかる方式による場合は、エネルギー強度の均一な所定の形状パターンを有する光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射でき、それによって硬化ムラや強度ムラのない光学的立体造形が得られることを見出した。また、本発明者らは、かかる方式による場合は、複数の面状描画マスクや他の部材間の衝突や進路妨害などの装置間の干渉がなくなり、複数の面状描画マスクおよび他の部材を同時に活用しながら光造形を行えるため、造形時間が大幅に短縮されることを見出した。   Furthermore, when this method is used, the present inventors can irradiate a modeling surface made of a photocurable resin composition with light having a predetermined shape pattern with uniform energy intensity, thereby preventing unevenness of curing and unevenness of strength. It has been found that optical three-dimensional modeling can be obtained. In addition, in the case of such a method, the present inventors have eliminated interference between devices such as collision between a plurality of planar drawing masks and other members and path obstruction, and the plurality of planar drawing masks and other members are removed. It has been found that the modeling time can be greatly shortened because the optical modeling can be performed while utilizing at the same time.

また、本発明者は、この方式においては、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンを１つの連続した光形状パターンとする際に、各面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターン同士を所定の配置状態にし、その配置状態を維持しながら造形を行うと、面状描画マスクをどのような方向に移動させても光造形時に広い硬化領域を確保でき、造形時間が一層短縮できることを見出した。
さらに、本発明者は、前記した方法で光造形を行う際に、複数の面状描画マスクを一緒（一体）にして連続的に移動させると共に面状描画マスクのマスク画像を連続的（動画的）に変化させながら造形を行うと、造形速度および造形精度が一層向上することを見出し、それらの知見に基づいて本発明を完成した。 Further, the present inventor, in this system, a plurality of light shape patterns irradiated to the modeling surface through each planar drawing mask when the entire surface of each planar drawing mask is transmitted is one continuous light shape pattern. When forming a plurality of light shape patterns irradiated to the modeling surface through the respective planar drawing masks in a predetermined arrangement state and performing modeling while maintaining the arrangement state, how is the planar drawing mask? It has been found that even when moved in any direction, a wide curing area can be secured at the time of optical modeling, and the modeling time can be further shortened.
Furthermore, when performing the optical modeling by the above-described method, the inventor continuously moves a plurality of planar drawing masks together (integrated) and continuously transfers the mask images of the planar drawing masks (moving images). ), The modeling speed and modeling accuracy were further improved, and the present invention was completed based on these findings.

すなわち、本発明は、
（１）（ｉ） 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の光硬化性樹脂組成物を施して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成し、その造形面に前記複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する光造形工程を所定の立体造形物が形成されるまで順次繰り返すことによって立体造形物を製造する方法であって；
（ii） 複数の面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンを、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される各光形状パターン同士が光形状パターンの端部または端部近傍で互いに密接するかまたはオーバーラップして全体で１つの連続した光形状パターンを光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成するようにして造形面上に配置させ；
（iii） 前記（ii）に記載した配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する；
ことを特徴とする光学的立体造形方法である。 That is, the present invention
(1) (i) A photocured resin having a predetermined cross-sectional shape pattern by irradiating a shaped surface made of a photocurable resin composition with a predetermined shape pattern under control through a plurality of planar drawing masks After forming the layer, a photocurable resin composition for one layer is applied on the photocured resin layer to form a modeling surface made of the photocurable resin composition, and the plurality of surfaces are formed on the modeling surface. The optical modeling process of further forming a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern by irradiating light of a predetermined shape pattern under control through a shape drawing mask until the predetermined three-dimensional object is formed A method of producing a three-dimensional structure by repeating;
(Ii) Each of the plurality of optical shape patterns irradiated on the modeling surface via the plurality of planar drawing masks is irradiated on the modeling surface via each of the planar drawing masks when the entire surface drawing mask is transparent. The light shape patterns are closely contacted or overlapped with each other at or near the end of the light shape pattern to form one continuous light shape pattern on the modeling surface made of the photocurable resin composition as a whole. And place it on the molding surface;
(Iii) A modeling surface made of a photocurable resin composition with light of a shape pattern corresponding to the shape to be modeled through each of the plurality of planar drawing masks while maintaining the arrangement form described in (ii) above To form a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface;
This is an optical three-dimensional modeling method.

そして、本発明は、
（２） 複数の面状描画マスクの各々が方形の面状描画マスクであり、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面上に照射される複数の方形の光形状パターンを、隣り合う方形の光形状パターンのうちの一方の方形光形状パターンの対角線上の一方の端部ともう一方の方形の光形状パターンの対角線上の一方の端部とが該隣り合う光形状パターン同士の対角配置状態で互いに点状に密接するかまたはオーバーラップして位置し複数の方形の光形状パターン全体で１つの連続した千鳥状の光形状パターンを造形面に形成するように配置させ、前記した１つの連続した千鳥状の配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する前記（１）の光学的立体造形方法である。 And this invention,
(2) Each of the plurality of planar drawing masks is a rectangular planar drawing mask, and each of the plurality of squares is irradiated onto the modeling surface via each planar drawing mask when the entire surface of each planar drawing mask is transparent. The light shape pattern is adjacent to one end of a rectangular light shape pattern on one side of a rectangular light shape pattern and one end on a diagonal of the other side of the light shape pattern. Forming one continuous staggered light shape pattern on the modeling surface with a plurality of rectangular light shape patterns located in close proximity to each other or overlapping in a diagonal arrangement state of the matching light shape patterns The photocurable resin composition emits light having a shape pattern corresponding to the shape to be shaped through each of the plurality of planar drawing masks while maintaining the above-described one continuous staggered arrangement form. Consist of The optical three-dimensional modeling method according to (1), wherein the modeling surface is irradiated to form a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface.

さらに、本発明は、
（３） 複数の面状描画マスクの各々が方形の面状描画マスクであり、各面状描画マスクの全面透光時に面状描画マスクを介して造形面上に照射される複数の方形の光形状パターンを、隣り合う方形の光形状パターンのうちの一方の方形の光形状パターンの１つの辺ともう一方の方形の光形状パターンの１つの辺とが該隣り合う方形の光形状パターン同士の直列配置状態で互いに線状に密接するかまたはオーバーラップして位置し複数の方形の光形状パターン全体で１つの連続した光形状パターンを造形面に形成するように配置させ、前記した配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する前記（１）の光学的立体造形方法である。 Furthermore, the present invention provides
(3) Each of the plurality of planar drawing masks is a rectangular planar drawing mask, and a plurality of rectangular lights irradiated onto the modeling surface through the planar drawing mask when the entire surface of each planar drawing mask is transmitted. The shape pattern is obtained by combining one side of one rectangular light shape pattern and one side of the other square light shape pattern between the adjacent square light shape patterns. The arrangement form described above is arranged so that one continuous light shape pattern is formed on the modeling surface over a plurality of rectangular light shape patterns that are positioned in close contact with each other in a linear arrangement state or overlapped with each other. While maintaining, irradiate a modeling surface made of a photocurable resin composition with light of a shape pattern according to the shape to be modeled through each of a plurality of planar drawing masks, and a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface It is the optical three-dimensional modeling method of said (1) which forms the photocured resin layer which has this.

また、本発明は、
（４） 複数の面状描画マスク、および光造形時に面状描画マスクと共に移動する他の部材を、同一の駆動系で一緒に移動させながら光造形を行う前記（１）〜（３）のいずれかの光学的立体造形方法である。 The present invention also provides:
(4) Any one of the above (1) to (3), in which optical modeling is performed while moving together a plurality of planar drawing masks and other members that move together with the planar drawing mask at the time of optical modeling with the same drive system This is an optical three-dimensional modeling method.

そして、本発明は、
（５） 面状描画マスクとして、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを面状に配置し且つマスク画像を連続的に変化させ得る面状描画マスクを使用して、複数の面状描画マスクおよび面状描画マスクと共に移動する他の部材を一緒に連続移動させながら光造形操作を行い、面状描画マスクの連続移動時に、形成しようとする断面形状パターンに対応させて前記複数の微小光シャッターによりマスク画像を連続的に変えながら光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射する前記（１）〜（４）のいずれかの光学的立体造形方法；および、
（６） 面状描画マスクが、液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッターを面状に配置した面状描画マスクである前記（１）〜（５）のいずれかの光学的立体造形方法；
である。 And this invention,
(5) As a planar drawing mask, a planar drawing mask in which a plurality of minute light shutters capable of shielding and transmitting light in minute dot areas are arranged in a planar shape and the mask image can be continuously changed is used. Execute the optical modeling operation while continuously moving a plurality of planar drawing masks and other members that move together with the planar drawing mask to correspond to the cross-sectional shape pattern to be formed when the planar drawing mask is continuously moved. The optical three-dimensional modeling method according to any one of (1) to (4), in which light is applied to a modeling surface made of a photocurable resin composition while continuously changing a mask image with the plurality of minute light shutters; ,
(6) The optical three-dimensional modeling method according to any one of (1) to (5), wherein the planar drawing mask is a planar drawing mask in which a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter is arranged in a plane.
It is.

本発明による場合は、現在広く流通している小型で安価な液晶シャッターなどを面状描画マスクとして使用して、面状描画マスクの全体での移動距離を短く保ちながら、更には面状描画マスクやその他の光学部材を移動させるための駆動装置の数の低減を図りながら、小型から大型の造形物を、高い造形精度で、しかも短い造形時間で生産良く製造することができる。
本発明による場合は、エネルギー強度にムラや分布のない均一な光を連続した大きな光形状パターンで光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射することができるので、硬化ムラや強度ムラのない、均一で高品質の光学的立体造形を製造することができる。
本発明による場合は、複数の面状描画マスクを使用していても、面状描画マスクを移動させながら造形する際に、各面状描画マスクや他の光学部材間の衝突や経路妨害などの装置間の干渉が生じないために、複数の面状描画マスクを同時に活用しながら効率よく光造形を行うことができ、造形速度が一層向上する。 In the case of the present invention, a small and inexpensive liquid crystal shutter or the like that is currently widely distributed is used as a planar drawing mask, and the movement distance of the entire planar drawing mask is kept short while further reducing the planar drawing mask. While reducing the number of driving devices for moving the other optical members, small to large shaped objects can be manufactured with high modeling accuracy and in a short modeling time with good production.
In the case of the present invention, uniform light having no unevenness or distribution in energy intensity can be irradiated to a modeling surface made of a photocurable resin composition with a continuous large light shape pattern, so there is no unevenness in curing and unevenness in strength. Uniform and high-quality optical three-dimensional modeling can be manufactured.
In the case of the present invention, even when a plurality of planar drawing masks are used, when modeling while moving the planar drawing mask, collision between each planar drawing mask and other optical members, path obstruction, etc. Since interference between apparatuses does not occur, optical modeling can be performed efficiently while simultaneously using a plurality of planar drawing masks, and the modeling speed is further improved.

本発明において、複数の面状描画マスクとしてその全面透光時に方形のマスク画像を形成する面状描画マスクをそれぞれ使用し、該複数の方形の面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の方形の光形状パターンの配置形態を、隣り合う方形の光形状パターンの一方の光形状パターンの対角線上の一方の端部ともう一方の光形状パターンの対角線上の一方の端部とが該隣り合う方形の光形状パターンの対角配置状態で互いに点状に密接するかまたはオーバーラップして位置し全体で１つの連続した千鳥状の光形状パターンを形成する配置形態にし、その配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に連続した所定の形状パターンの光を照射するようにすると、光造形時に複数の面状描画マスクを一体状態で造形面に対していずれの方向（例えば横方向と縦方向）に移動させても、広い光照射領域（光硬化領域）を確保できるため、造形速度を一層向上させることができる。   In the present invention, as a plurality of planar drawing masks, a planar drawing mask that forms a square mask image when the entire surface is transparent is used, and the modeling surface is irradiated through the plurality of rectangular planar drawing masks. The arrangement form of a plurality of rectangular light shape patterns is such that one end portion on the diagonal line of one light shape pattern and one end portion on the diagonal line of the other light shape pattern are adjacent to each other. In the diagonal arrangement state of the adjacent rectangular light shape patterns, they are arranged in close contact with each other or overlapped with each other to form one continuous staggered light shape pattern as a whole, and the arrangement form When a light having a predetermined shape pattern is irradiated onto a modeling surface made of a photocurable resin composition through a plurality of planar drawing masks while maintaining a plurality of planar drawing masks, Since a wide light irradiation region (photocuring region) can be ensured even if the frame is moved in any direction (for example, the horizontal direction and the vertical direction) with respect to the modeling surface in an integrated state, the modeling speed can be further improved. .

本発明において、面状描画マスクのマスク画像を造形面に対して連続的に移動させるのと同期させて、面状描画マスクのマスク画像を形成しようとする光硬化した樹脂層の断面形状パターンに対応させて連続的（動画的）に変えながら光照射を行う連続造形方法を採用した場合には、寸法精度、外観、強度などに優れる高品質の立体造形物を、より短い造形時間で、高い造形精度を維持しながら生産性良く製造することができる。   In the present invention, the cross-sectional shape pattern of the photocured resin layer that is intended to form the mask image of the planar drawing mask in synchronization with the continuous movement of the mask image of the planar drawing mask with respect to the modeling surface When adopting a continuous modeling method that irradiates light while changing it continuously (animated), a high-quality three-dimensional model that excels in dimensional accuracy, appearance, strength, etc. is high in a shorter modeling time. It is possible to manufacture with good productivity while maintaining modeling accuracy.

さらに、本発明による場合は、小型、中型の立体造形物に限らず、大型の立体造形物であっても、高い寸法精度および速い造形速度で円滑に製造することができる。
また、本発明による場合は、高価な紫外線レーザー装置を用いずに通常の紫外線ランプのような安価な光源を用いた場合にも、前記した高品質の立体造形物を、速い造形速度で円滑に製造することができる。 Furthermore, according to the present invention, not only a small and medium-sized three-dimensional modeled object but also a large three-dimensional modeled object can be manufactured smoothly with high dimensional accuracy and a high modeling speed.
Further, according to the present invention, even when an inexpensive light source such as a normal ultraviolet lamp is used without using an expensive ultraviolet laser device, the above-described high-quality three-dimensional object can be smoothly produced at a high modeling speed. Can be manufactured.

以下に本発明について詳細に説明する。
本発明では、光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の光硬化性樹脂組成物を施して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成し、その造形面に前記複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する光造形工程を所定の立体造形物が形成されるまで順次繰り返すことによって立体造形物を製造する。 The present invention is described in detail below.
In the present invention, a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern is formed by irradiating a modeling surface made of a photocurable resin composition with light having a predetermined shape pattern under control through a plurality of planar drawing masks. After forming, a photocurable resin composition for one layer is applied on the photocured resin layer to form a modeling surface made of the photocurable resin composition, and the plurality of planar drawings are formed on the modeling surface. The optical modeling process of further forming a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern by irradiating light of a predetermined shape pattern under control through a mask is sequentially repeated until a predetermined three-dimensional object is formed. A three-dimensional model is manufactured by.

前記した本発明の造形操作は、一般に、液状の光硬化性樹脂組成物を充填した造形浴中に造形テーブルを配置し、造形テーブルを下降させることによって造形テーブル面に１層分の液状の光硬化性樹脂組成物層（造形面）を形成させ、その造形面にそれぞれの面状描画マスクを介して制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有する光硬化した樹脂層（以下「光硬化層」ということがある）を形成した後、造形テーブルを更に下降させて該光硬化層面に１層分の液状の光硬化性樹脂組成物層（造形面）を形成させてそれぞれの面状描画マスクを介して制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成する工程を繰り返して行う、造形浴法を採用して行うことができる。   In the above-described modeling operation of the present invention, generally, a modeling table is placed in a modeling bath filled with a liquid photocurable resin composition, and the modeling table is lowered to lower the modeling table surface for one layer of liquid light. A curable resin composition layer (modeled surface) is formed, and the modeled surface is irradiated with light through each planar drawing mask under control to form a photocured resin layer having a predetermined pattern and thickness (hereinafter “ After the formation table is further lowered, a liquid photocurable resin composition layer (modeling surface) for one layer is formed on the surface of the photocuring layer to form each surface. It is possible to adopt a modeling bath method in which light is irradiated under control through a shape drawing mask to repeat the step of integrally laminating and forming a photocured layer having a predetermined pattern and thickness.

また、前記した本発明の造形操作は、例えば、気体雰囲気中に造形テーブルを配置し、その造形テーブル面に１層分の液状、ペースト状、粉末状または薄膜状の光硬化性樹脂組成物を施してそれぞれの面状描画マスクを介して制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を形成した後、該光硬化層面に１層分の液状、ペースト状、粉末状または薄膜状の光硬化性樹脂組成物を施してそれぞれの面状描画マスクを介して制御下に光を照射して所定のパターンおよび厚みを有する光硬化層を一体に積層形成する工程を繰り返して行う方法を採用して行うこともできる。この方法による場合は、造形テーブルまたは光硬化層を上向きにしておき、その上面に光硬化性樹脂組成物を施し、それぞれの面状描画マスクを介して光照射して光硬化層を順次積層形成してゆく方式を採用してもよいし、造形テーブルまたは光硬化層を垂直または斜めに配置しておいて造形テーブル面または光硬化層面上に光硬化性樹脂層を施し、それぞれの面状描画マスクを介して光照射して光硬化層を順次積層形成してゆく方式を採用してもよいし、或いは造形テーブルまたは光硬化層を下向きに配置しておいて造形テーブル面または光硬化層面に光硬化性樹脂組成物を施してそれぞれの面状描画マスクを介して光照射して順次下方に光硬化層を積層形成してゆく方式を採用してもよい。造形テーブル面または光硬化層面に光硬化性樹脂組成物を施すに当たっては、例えば、ブレード塗装、流延塗装、ローラー塗装、転写塗装、ハケ塗り、スプレー塗装などの適当な方法を採用することができる。   In addition, the above-described modeling operation of the present invention includes, for example, a modeling table placed in a gas atmosphere, and a liquid, paste, powder, or thin film photocurable resin composition for one layer on the modeling table surface. After applying a light under control through each of the planar drawing masks to form a photocured layer having a predetermined pattern and thickness, one layer of liquid, paste or powder is formed on the photocured layer surface. Alternatively, a process of applying a thin-film photocurable resin composition and irradiating light under control through the respective planar drawing masks to integrally form a photocurable layer having a predetermined pattern and thickness is repeated. It can also be done by adopting the method of doing. When using this method, the modeling table or photocuring layer is left facing upward, the photocurable resin composition is applied to the top surface, and light is irradiated through each planar drawing mask to sequentially form the photocuring layer. It is possible to adopt a method that does this, or place a modeling table or photocuring layer vertically or diagonally, apply a photocurable resin layer on the modeling table surface or photocuring layer surface, and draw each planar shape It is possible to adopt a method in which light curing layers are sequentially laminated and formed by irradiating light through a mask, or a modeling table or a photocuring layer is disposed downward and is formed on the modeling table surface or the photocuring layer surface. You may employ | adopt the system which gives a photocurable resin composition, irradiates light through each planar drawing mask, and laminates | stacks a photocuring layer below one by one. In applying the photocurable resin composition to the modeling table surface or the photocured layer surface, for example, an appropriate method such as blade coating, cast coating, roller coating, transfer coating, brush coating, spray coating, or the like can be employed. .

本発明では、上記した造形操作を行うに当たって、複数の面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンを、面状描画マスクの全面透光時に隣り合う光形状パターン同士が造形面上において光形状パターンの端部またはその近傍で互いに密接するかまたはオーバーラップして、複数の光形状パターン全体で１つの連続した光形状パターンを造形面上に形成するように配置させ、前記した配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクの各々を介して形成しようとする断面形状パターンに応じて所定の形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化層を形成する。
この際に、各面状描画マスクの全面透光状態で造形面に照射される隣り合う光形状パターン同士がその端部またはその近傍で密接または重なっておらず、光形状パターン間に隙間があると（複数の光形状パターン全体で１つの連続した光形状パターンを形成されていないと）、造形時に光の照射が行われない箇所や光硬化ムラなどを生じて、目的とする造形物や高品質の造形物が得られなくなるので注意を要する。 In the present invention, when performing the above-described modeling operation, a plurality of optical shape patterns irradiated on the modeling surface via the plurality of planar drawing masks are adjacent to each other when the entire surface of the planar drawing mask is transparent. Close or overlap each other at or near the end of the optical shape pattern on the modeling surface and arrange to form one continuous optical shape pattern on the modeling surface across the plurality of optical shape patterns, Irradiate a shaped surface made of a photocurable resin composition with light of a predetermined shape pattern according to a cross-sectional shape pattern to be formed through each of the plurality of planar drawing masks while maintaining the above arrangement form. A photocured layer having a predetermined cross-sectional shape pattern is formed on the modeling surface.
At this time, the adjacent light shape patterns irradiated on the modeling surface in the entire light-transmitting state of each planar drawing mask are not closely or overlapped with each other at the end portion or in the vicinity thereof, and there is a gap between the light shape patterns. (If one continuous light shape pattern is not formed in the whole of the plurality of light shape patterns), a portion where light irradiation is not performed at the time of modeling or light curing unevenness occurs, resulting in a target model or high Care must be taken because quality shaped objects cannot be obtained.

ここで、本明細書における「面状描画マスクの全面透光時」とは、面状描画マスクが全面で開いていて光の遮断部分がない状態を意味し、例えば面状描画マスクが方形である場合は面状描画マスクのマスク画像は面状描画マスクと同じ方形をなす。本発明においては、実際の光造形時には、面状描画マスクのマスク画像は、形成しようとする造形パターンに応じて、光の透過部分と遮断部分とから構成される所定のパターンになっており、面状描画マスクの全面透光時のパターンにはなっていない。本発明ではそれぞれの面状描画マスクの全面透光時に造形面に照射される光形状パターンが光形状パターンの端部またはその近傍で互いに密接またはオーバーラップした配置形態となるようにし、その配置形態を維持しながら、複数の面状描画マスクを介して造形面に各面状描画マスクのマスク画像に対応した形状パターンの光を造形面に照射して造形を行う。実際の光造形操作時には、各面状描画マスクのマスク画像は、造形面に形成しようとする光硬化層の断面形状パターンに対応して変化しながら造形操作が行われるので、複数の面状描画マスクを介して造形面に実際に照射される光形状パターンは、互いに連続しているとは限らず、離れていることもある。   Here, “when the planar drawing mask is fully transparent” means that the planar drawing mask is open on the entire surface and has no light blocking portion. For example, the planar drawing mask is square. In some cases, the mask image of the planar drawing mask has the same square shape as the planar drawing mask. In the present invention, at the time of actual optical modeling, the mask image of the planar drawing mask is a predetermined pattern composed of a light transmission part and a blocking part according to the modeling pattern to be formed, The pattern of the entire surface of the planar drawing mask is not transparent. In the present invention, the light shape pattern irradiated onto the modeling surface when the entire surface of each planar drawing mask is transparent is arranged in close proximity or overlapping with each other at or near the end of the light shape pattern. The modeling surface is irradiated with light having a shape pattern corresponding to the mask image of each planar drawing mask on the modeling surface via the plurality of planar drawing masks. Since the mask image of each planar drawing mask is changed corresponding to the cross-sectional shape pattern of the photocured layer to be formed on the modeling surface during the actual optical modeling operation, the modeling operation is performed, so a plurality of planar drawing is performed. The optical shape patterns actually irradiated on the modeling surface through the mask are not necessarily continuous with each other, and may be separated from each other.

全面透光時に方形（特に長方形）のマスク画像を有する方形の面状描画マスクを３個使用して本発明の光学的立体造形方法を行う場合について図１〜図３を参照して説明する。
図１〜図３は、同じサイズを有する３つの長方形の面状描画マスクを用いて、各面状描画マスクの全面透光時に光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に３つの方形の形状パターンＡ，Ｂ，Ｃの光（以下「光形状パターンＡ」、「光形状パターンＢ」、「光形状パターンＣ」ということがある）を照射する場合の例を模式的に示した図（平面図）である。 A case where the optical three-dimensional modeling method of the present invention is performed using three rectangular planar drawing masks having a square (particularly rectangular) mask image when the entire surface is transparent will be described with reference to FIGS.
1 to 3 show three rectangular shape patterns on a modeling surface made of a photocurable resin composition when light is transmitted through the entire surface of each planar drawing mask using three rectangular planar drawing masks having the same size. The figure (plan view) which showed typically the example in the case of irradiating the light of A, B, and C (henceforth "light shape pattern A", "light shape pattern B", and "light shape pattern C") ).

図１は、隣り合う２つの方形の光形状パターンＡおよびＢにおいて、一方の光形状パターンＡの対角線上の一方の端部ａ2ともう一方の光形状パターンＢの対角線上の一方の端部ｂ1とが光形状パターンＡおよびＢの対角配置状態（光形状パターンＡと光形状パターンＢの直角の角隅部が互いに対向した配置状態）で互いに点状に密接またはオーバーラップして位置し、さらに隣り合う２つの光形状パターンＢおよびＣにおいて、一方の光形状パターンＢの対角線上の一方の端部ｂ2ともう一方の光形状パターンＣの対角線上の一方の端部ｃ1とが光形状パターンＢおよびＣの対角配置状態（光形状パターンＢと光形状パターンＣの直角の角隅部が互いに対向した配置状態）で互いに点状に密接またはオーバーラップして位置し、各面状描画マスクの全面透光時に３つの方形の光形状パターンＡ，ＢおよびＣの全体で１つの連続した千鳥状の光形状パターンを造形面に形成する配置形態を採用して本発明の光造形を行う場合の例を示したものである。 FIG. 1 shows that, in two adjacent rectangular light shape patterns A and B, one end portion a 2 on the diagonal line of one light shape pattern A and one end portion on the diagonal line of the other light shape pattern B b 1 is located in the form of a diagonal arrangement of the light shape patterns A and B (positions where the right-angled corners of the light shape pattern A and the light shape pattern B face each other) closely or overlap each other in a dotted manner Further, in two adjacent light shape patterns B and C, one end b 2 on the diagonal of one light shape pattern B and one end c 1 on the diagonal of the other light shape pattern C Are located close to each other in a dot-like manner in the diagonal arrangement state of the light shape patterns B and C (the arrangement state in which the right-angle corners of the light shape pattern B and the light shape pattern C face each other), Planar drawing mask The optical shaping of the present invention is performed by adopting an arrangement form in which one continuous staggered light shape pattern is formed on the modeling surface in total of the three rectangular light shape patterns A, B, and C when the entire surface is transparent. An example of the case is shown.

３個の面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される３つの方形の光形状パターンＡ、ＢおよびＣが図１に示した千鳥状の連接配置形態を維持するようにしながら、３個の面状描画マスクおよび面状描画マスクと共に移動する他の部材を互いに位置ずれが生じないようにして一緒（一体）に移動させ、３個の面状描画マスクのマスク画像を形成しようとする断面形状パターンに対応した所定のマスク画像にそれぞれ変化・調整し、各面状描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成しようとする断面形状パターンに対応した所定の形状パターンの光を照射して、造形面に所定の断面形状パターンの光硬化層を形成させる。
実際の光造形時には、３個の面状描画マスクのそれぞれを介して造形面に照射される３つの光形状パターンは、造形面に形成しようとする光硬化層の断面形状パターンに対応した光形状パターンとなるため、上記のように必ずしも互いに連続しているとは限らない。 The three rectangular light shape patterns A, B, and C irradiated onto the modeling surface through the respective planar drawing masks when the entire surface of the three planar drawing masks is transmitted are staggered as shown in FIG. The three planar drawing masks are moved together (integrally) so as not to cause misalignment, while maintaining the above-mentioned conditions, and the three planar drawing masks and other members that move together with the planar drawing mask are moved together (integrally) without causing misalignment. The cross-sectional shape to be formed on the modeling surface made of the photo-curable resin composition is changed and adjusted to a predetermined mask image corresponding to the cross-sectional shape pattern on which the mask image is to be formed. A light having a predetermined shape pattern corresponding to the pattern is irradiated to form a photocured layer having a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface.
At the time of actual optical modeling, the three optical shape patterns irradiated to the modeling surface through each of the three planar drawing masks are optical shapes corresponding to the cross-sectional shape pattern of the photocured layer to be formed on the modeling surface. Since it is a pattern, it is not always continuous as described above.

図１の配置形態では、３つの光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃが図１の配置形態を維持しながら図１のＸ方向に移動するようにして３個の面状描画マスクを一緒に移動させるときに、その造形寸法Ｗｘが１個の面状描画マスクにより形成される長方形の光形状パターンの縦寸法の３倍（Ｌ1×３）になる。また、３つの光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃが図１の配置形態を維持しながら図１のＹ方向に移動するようにして３個の面状描画マスクを一緒に移動させるときに、その造形寸法Ｗｙが１個の面状描画マスクにより形成される長方形の光形状パターンの横寸法の３倍（Ｌ2×３）になる。また、３つの光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃが図１の配置形態を維持しながら図１のＳ方向に移動するようにして３個の面状描画マスクを一緒に移動させるときにはその造形寸法Ｗｓが１個の面状描画マスクにより形成される長方形の光形状パターンの対角線寸法の３倍（Ｌ3×３）になる。それによって、光造形領域が、１個の面状描画マスクを用いて造形を行う場合に比べて格段に広くなり、造形時間を大幅に短縮することができる。 In the arrangement form of FIG. 1, the three planar drawing masks are moved together so that the three light shape patterns A, B, and C move in the X direction of FIG. 1 while maintaining the arrangement form of FIG. Sometimes, the modeling dimension Wx is three times (L 1 × 3) the vertical dimension of the rectangular optical shape pattern formed by one planar drawing mask. Further, when the three planar drawing masks are moved together so that the three light shape patterns A, B, and C move in the Y direction of FIG. 1 while maintaining the arrangement form of FIG. The dimension Wy is three times (L 2 × 3) the horizontal dimension of the rectangular light shape pattern formed by one planar drawing mask. Further, when the three planar drawing masks are moved together so that the three light shape patterns A, B, and C move in the S direction of FIG. 1 while maintaining the arrangement form of FIG. Becomes three times (L 3 × 3) the diagonal dimension of the rectangular optical shape pattern formed by one planar drawing mask. As a result, the optical modeling area becomes much wider than in the case where modeling is performed using one planar drawing mask, and the modeling time can be greatly shortened.

図２および図３は、隣り合う２つの長方形の光形状パターンＡおよびＢにおいて、一方の光形状パターンＡの１つの辺ａ4ともう一方の光形状パターンＢの１つの辺ｂ3とが光形状パターンＡ，Ｂの直列配置状態で互いに線状に密接するかまたはオーバーラップして（重なって）位置し、また隣り合う２つの方形の光形状パターンＢおよびＣにおいて、一方の光形状パターンＢの１つの辺ｂ4ともう一方の光形状パターンＣの１つの辺ｃ3とが光形状パターンＢ，Ｃの直列配置状態で互いに線状に密接するかまたはオーバーラップして（重なって）位置し、３つの長方形の光形状パターンＡ，ＢおよびＣの全体で１つの連続した光形状パターン（１つの大きな長方形状の光形状パターン）を造形面に形成する配置を採用して本発明の光造形を行う場合の例を示したものである。 2 and 3 show that, in two adjacent rectangular light shape patterns A and B, one side a 4 of one light shape pattern A and one side b 3 of the other light shape pattern B are light. In the state in which the shape patterns A and B are arranged in series, they are close to each other in a linear manner or overlapped (overlapped) with each other, and in the two adjacent rectangular light shape patterns B and C, one light shape pattern B The one side b 4 of the light source and the one side c 3 of the other light shape pattern C are close to each other in a linear arrangement or overlap (overlapping) with the light shape patterns B and C arranged in series. The light of the present invention adopts an arrangement in which one continuous light shape pattern (one large rectangular light shape pattern) is formed on the modeling surface in total of the three rectangular light shape patterns A, B and C. Perform modeling If illustrates an example of.

３個の面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される３つの長方形の光形状パターンＡ、ＢおよびＣが図２または図３に示した配置形態を維持するようにしながら、３個の面状描画マスクを一緒（一体）にして移動させて、３個の面状描画マスクのそれぞれを介して造形面に所定の形状パターンの光を照射して、造形面に所定の断面形状パターンの光硬化層を形成させる。その際に、３個の面状描画マスクの全面透光時における３つの長方形の光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃの配置形態が図２または図３に示す形態をなすように互いの位置関係を維持しつつ、各面状描画マスクのマスク画像は、造形面に形成しようとする光硬化層の断面形状パターンに対応して変化しながら造形操作が行われる。そのため、この場合にも、立体造形物を製造するための実際の造形操作時には、３個の面状描画マスクを介して造形面に照射される光形状パターンは、互いに連続しているとは限らず、離れていることもある。   The three rectangular light shape patterns A, B and C irradiated onto the modeling surface through the respective planar drawing masks when the entire surface of the three planar drawing masks is transmitted are arranged as shown in FIG. 2 or FIG. While maintaining, move the three planar drawing masks together (integrated), irradiate the modeling surface with light of a predetermined shape pattern through each of the three planar drawing masks, A photocuring layer having a predetermined cross-sectional shape pattern is formed on the modeling surface. At that time, the positional relationship of the three rectangular light-shaped patterns A, B, and C when the three planar drawing masks are entirely transparent so as to form the form shown in FIG. 2 or FIG. While maintaining the mask image of each planar drawing mask, the modeling operation is performed while changing in accordance with the cross-sectional shape pattern of the photocured layer to be formed on the modeling surface. Therefore, also in this case, at the time of the actual modeling operation for manufacturing the three-dimensional modeled object, the optical shape patterns irradiated on the modeling surface through the three planar drawing masks are not always continuous with each other. It may be far away.

図２または図３の配置形態では、３つの光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃが図２または図３の配置形態を維持しながら図２または図３のＸ方向に移動するようにして３個の面状描画マスクを一緒に移動させるときには、その造形寸法Ｗｘが１個の面状描画マスクにより形成される長方形の光形状パターンの縦寸法（Ｌ1）の３倍（Ｌ1×３）となる。また、３つの光形状パターンＡ、Ｂ、Ｃが図２または図３の配置形態を維持しながら図２または図３のＹ方向に移動するようにして３個の面状描画マスクを一緒に移動させるときには、その造形寸法Ｗｙは１個の面状描画マスクにより形成される長方形の光形状パターンの横寸法（Ｌ2）と同じになる。それによって、面状描画マスクの移動時の造形領域が、１個の面状描画マスクを用いて造形を行う場合に比べて大きくなり（Ｘ方向に移動したとき）、造形時間を短縮することができる。 2 or 3, the three light shape patterns A, B, and C are moved in the X direction of FIG. 2 or 3 while maintaining the arrangement of FIG. When the planar drawing mask is moved together, the modeling dimension Wx is three times (L 1 × 3) the vertical dimension (L 1 ) of the rectangular light shape pattern formed by one planar drawing mask. . In addition, the three planar drawing masks are moved together so that the three light shape patterns A, B, and C move in the Y direction of FIG. 2 or 3 while maintaining the arrangement form of FIG. When forming, the modeling dimension Wy becomes the same as the horizontal dimension (L 2 ) of the rectangular light shape pattern formed by one planar drawing mask. Thereby, the modeling area at the time of movement of the planar drawing mask becomes larger (when moved in the X direction) than when modeling using one planar drawing mask, and the modeling time can be shortened. it can.

図１〜図３では、３組の光学装置系における各面状描画マスクが長方形でその全面透光時に長方形の光形状パターンが形成される場合について説明したが、上記したように、面状描画マスクは長方形に限定されるものではなく、正方形であってもよいし、またはそれ以外の形状（例えば円形、ひし形、多角形など）であってもよい。
また、図１〜図３には、３個の同じ寸法の長方形の面状描画マスクを用い、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して光を照射して造形面に同じ寸法を有する３つの長方形の光形状パターンが形成される場合について記載したが、図１〜図３に限定されるものではない。
本発明の光学的立体造形方法を実施するに当っては、複数の面状描画マスクの形状および寸法がすべて同じであってもよいし、または互いに異なっていてもよい。例えば、複数の面状描画マスクのうち、１つが長方形の面状描画マスクで、他の面状描画マスクは正方形であってもよいし、また１つの面状描画マスクが所定の寸法および形状を有する長方形で、他の面状描画マスクがそれとは縦横寸法の異なる長方形の面状描画マスクであってもよく、いずれの場合も各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される光形状パターン同士が端部で互いに密接またはオーバーラップして全体で１つの連続した光形状パターンを造形面に形成するようにして光造形を行うことが必要である。 1 to 3, the case where each planar drawing mask in the three sets of optical device systems is rectangular and a rectangular light shape pattern is formed when the entire surface is transparent is described. The mask is not limited to a rectangle, and may be a square or other shapes (for example, a circle, a rhombus, and a polygon).
Also, in FIGS. 1 to 3, three rectangular surface drawing masks having the same dimensions are used, and light is irradiated through the respective surface drawing masks when the entire surface of each surface drawing mask is light-transmitted. Although the case where three rectangular optical shape patterns having the same dimensions are formed is described in FIG. 1, it is not limited to FIGS.
In carrying out the optical three-dimensional modeling method of the present invention, the shapes and dimensions of the plurality of planar drawing masks may all be the same or different from each other. For example, one of the plurality of planar drawing masks may be a rectangular planar drawing mask, the other planar drawing mask may be a square, and one planar drawing mask may have a predetermined size and shape. The other rectangular drawing masks may be rectangular rectangular drawing masks having different vertical and horizontal dimensions, and in either case, the respective planar drawing masks are transmitted through the respective planar drawing masks when the entire surface is transparent. Thus, it is necessary to perform optical modeling so that the optical shape patterns irradiated on the modeling surface are closely or overlapped with each other at the end portion to form one continuous optical shape pattern on the modeling surface as a whole.

また、図１〜図３では、３個の面状描画マスクを使用し、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に互いに連接した３つの光形状パターンを形成させて光造形を行う場合について説明したが、面状描画マスクの数は３つに限定されるものではなく、２つであってもよいし、または４つ以上であってもよい。
さらに、複数の面状描画マスクにおける各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に形成される光形状パターンの配置形態は、図１に示すような直角状を保った対角配置（千鳥状の配置形態）、図２および図３に示すような直列配置であることが装置の設計の容易性、造形領域を広くできる点、画面制御の容易性などの点から好ましく、特に図１に示すような千鳥状の配置形態であることがより好ましい。しかしながら、それに限定されるものではなく、複数の面状描画マスクを介して各面状描画マスクの全面透光時に造形面に照射される複数の光形状パターンが全体で連続した１つの光形状パターンとなるような配置形態になっている限りは、図１〜図３以外の配置形態（例えば方形の光形状パターンＡ、光形状パターンＢおよび光形状パターンＣが曲がった状態で対角線上の端部で接している場合など）になるようにしてもよい。 In addition, in FIGS. 1 to 3, three planar drawing masks are used, and three light shape patterns connected to the modeling surface through the respective planar drawing masks when the entire surface of each planar drawing mask is transparent are shown. Although the case where it is formed and optical modeling is described has been described, the number of planar drawing masks is not limited to three, and may be two, or four or more.
Furthermore, the arrangement form of the light shape pattern formed on the modeling surface through each planar drawing mask when the entire surface of each planar drawing mask is transparent in a plurality of planar drawing masks is a right angle as shown in FIG. Maintained diagonal arrangement (staggered arrangement form), series arrangement as shown in FIGS. 2 and 3, such as ease of device design, wide modeling area, ease of screen control, etc. In particular, a staggered arrangement as shown in FIG. 1 is more preferable. However, the present invention is not limited thereto, and one light shape pattern in which a plurality of light shape patterns irradiated on the modeling surface when the entire surface of each surface drawing mask is transmitted through the plurality of surface drawing masks is continuous as a whole. 1 to 3 (for example, square light shape pattern A, light shape pattern B and light shape pattern C are bent in an end portion on a diagonal line as long as the arrangement shape is such that Etc.).

本発明を実施するに当って、複数の面状描画マスクのそれぞれにおける全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンが全体で１つの連続した光形状パターンを形成しておらず、光形状パターン間に間隙があると、実際の光造形操作時に光の照射が行われない箇所や光硬化ムラなどを生じて、高品質の光造形物が得られなくなるので注意を要する。   In carrying out the present invention, a plurality of light shape patterns irradiated onto the modeling surface through each of the surface drawing masks when the entire surface of each of the plurality of surface drawing masks is transparent is one continuous light shape. If a pattern is not formed and there is a gap between the optical shape patterns, a portion that is not irradiated with light during actual optical modeling operation or light curing unevenness will occur, resulting in a high-quality optical modeling object. Be careful as it will disappear.

本発明においては、面状描画マスクとして、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを面状に配置した面状描画マスクを用いることが好ましい。そのような面状描画マスクの具体例としては、液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッターを挙げることができる。複数組の光学装置系における各面状描画マスクとして好ましく用いられる液晶シャッターやデジタルマイクロミラーシャッターは、連続的（動画的）な画像形成が可能な手段として、他の分野（例えばテレビジョン、パソコン、プロジェクター、カーナビ、携帯電話など）において既に用いられているので、液晶シャッターやデシタルマイクロミラーシャッターを面状描画マスクとして使用した場合には、面状描画マスクのマスク画像を光学装置系の連続移動と連動されてテレビジョンや映画などのように動画的に連続的に変化させながら光造形を行うことができる。   In the present invention, it is preferable to use a planar drawing mask in which a plurality of minute light shutters capable of shielding and transmitting light in a minute dot area are arranged in a planar shape as the planar drawing mask. Specific examples of such a planar drawing mask include a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter. Liquid crystal shutters and digital micromirror shutters, which are preferably used as planar drawing masks in a plurality of sets of optical device systems, can be used in other fields (for example, televisions, personal computers, Already used in projectors, car navigation systems, mobile phones, etc.) When a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter is used as a planar drawing mask, the mask image of the planar drawing mask is used as a continuous movement of the optical system. In conjunction with this, stereolithography can be performed while continuously changing in a moving manner, such as in television and movies.

面状描画マスクの形状や寸法は特に制限されず、製造しようとする光造形物の形状や寸法（特に断面形状やその寸法）などに応じて適当な形状や寸法のものを採用することができるが、本発明において好ましく用いられる上記した液晶シャッターやデシタルマイクロミラーシャッターなどからなる面状描画マスクは、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを面状（Ｘ−Ｙ方向）に並列配置した方形形状（正方形または長方形）で一般に製作・販売されているので、本発明では方形（正方形または長方形）の面状描画マスクが好ましく採用される。面状描画マスクに配置されている微小光シャッター（画素子）の数は特に制限されず、従来から知られているものなどを使用することができる。液晶シャッター（液晶表示素子）としては、例えば、ＱＶＧＡ（画素数＝３２０ドット×２４０ドット）、ＶＧＡ（画素数＝６４０×４８０ドット）、ＳＶＧＡ（画素数＝８００×６００ドット）、ＵＸＧＡ（画素数＝１０２４×７６８ドット）、ＱＳＸＧＡ（画素数＝２５６０×２６４８ドット）などを用いることができ、これらの液晶シャッターは従来から広く販売されている。
また、デジタルマイクロミラーシャッターとしては、例えば、テキサスインスツルメンツ社製の「ＤＬＰテクノロジー」（登録商標）のＤＭＤ（登録商標）デバイスなどを使用することができる。 The shape and dimensions of the planar drawing mask are not particularly limited, and those having an appropriate shape and dimensions can be adopted according to the shape and dimensions (particularly the cross-sectional shape and dimensions thereof) of the optically shaped object to be manufactured. However, the above-described planar drawing mask that is preferably used in the present invention, such as a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter, has a plurality of minute light shutters that can shield and transmit light in a minute dot area (XY). In general, square (square or rectangular) planar drawing masks are preferably employed in the present invention. The number of minute light shutters (image elements) arranged on the planar drawing mask is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. As a liquid crystal shutter (liquid crystal display element), for example, QVGA (number of pixels = 320 dots × 240 dots), VGA (number of pixels = 640 × 480 dots), SVGA (number of pixels = 800 × 600 dots), UXGA (number of pixels) = 1024 × 768 dots), QSXGA (number of pixels = 2560 × 2648 dots), and the like, and these liquid crystal shutters have been widely sold.
As the digital micromirror shutter, for example, a DMD (registered trademark) device of “DLP Technology” (registered trademark) manufactured by Texas Instruments Inc. can be used.

本発明の光学的立体造形方法の実施に当っては、複数の面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンを、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される各光形状パターン同士が光形状パターンの端部または端部近傍で互いに密接するかまたはオーバーラップして全体で１つの連続した光形状パターンを光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成するようにして造形面上に配置させ、かかる配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を順次形成し得る光学的立体造形装置であればいずれも使用できる。   In carrying out the optical three-dimensional modeling method of the present invention, a plurality of light shape patterns irradiated on a modeling surface via a plurality of surface drawing masks are formed on each surface when each surface drawing mask is transparent. Each light shape pattern irradiated onto the modeling surface through the drawing mask is in close contact with or overlapping each other at or near the end of the light shape pattern, so that one continuous light shape pattern is photocured as a whole. A light of a shape pattern corresponding to the shape to be shaped through each of a plurality of planar drawing masks while being arranged on a modeling surface as formed on a modeling surface made of a resin composition and maintaining such an arrangement form Can be used as long as it is an optical three-dimensional modeling apparatus capable of sequentially forming a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface by irradiating the modeling surface made of the photocurable resin composition.

そのうちでも、本発明の実施に当っては、例えば、
（Ｉ）載置台上または光硬化した樹脂層上に、１層分の光硬化性樹脂組成物を順次供給して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を順次形成するための手段；
（II）光発射手段および面状描画マスクを少なくとも備え、光発射手段から発射された光を、面状描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に面状描画マスクのマスク画像に対応した所定の形状パターンで照射するための光学装置系の複数組；
（III）複数組の光学装置系における各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される各光形状パターン同士を各光形状パターンの端部または端部近傍で互いに密接させるかまたはオーバーラップさせて光硬化性樹脂組成物よりなる造形面において全体で１つの連続した光形状パターンを形成するための連続パターン化手段；および、
（IV）複数組の光学装置系の配置形態を、前記（III）の連続パターン化手段によって前記した全体で１つの連続した光形状パターンを造形面に形成させ得る配置形態に維持しながら、複数組の光学装置系を一緒に移動させるための手段；
を有する光学的立体造形装置が好ましく用いられる。 Among them, in carrying out the present invention, for example,
(I) Means for sequentially supplying one layer of the photocurable resin composition on the mounting table or the photocured resin layer to sequentially form a modeling surface made of the photocurable resin composition;
(II) A mask image of the planar drawing mask comprising at least a light emitting means and a planar drawing mask, and the light emitted from the light emitting means is applied to the modeling surface made of the photocurable resin composition through the planar drawing mask. A plurality of sets of optical device systems for irradiating with a predetermined shape pattern corresponding to
(III) Each light shape pattern irradiated to the modeling surface through each surface drawing mask when the entire surface of each surface drawing mask in the plurality of sets of optical device systems is transmitted is the end or end of each light shape pattern. Continuous patterning means for forming one continuous light shape pattern on the modeling surface of the photocurable resin composition in close proximity to each other or overlapping each other; and
(IV) While maintaining the arrangement form of a plurality of sets of optical device systems in an arrangement form that allows one continuous light shape pattern to be formed on the modeling surface as a whole by the continuous patterning means of (III) above, Means for moving a set of optical systems together;
An optical three-dimensional modeling apparatus having is preferably used.

本発明を実施するのに好ましく用いられる前記した光学的立体造形装置において、前記（Ｉ）の手段としては、載置台上または光硬化した樹脂層上に、液状、ペースト状、粉末状または薄膜状の光硬化性樹脂組成物を、載置台の下降、ブレード塗装、流延塗装、ローラー塗装、転写塗装、ハケ塗り、スプレー塗装などの適当な方法により１層分ずつ順次形成できる手段のいずれもが採用できる。
また、前記（II）の光学装置系としては、例えば図４に示す光学装置系を挙げることができる。本発明の実施に好ましく用いられる前記した光学的立体造形装置は、図４に示すような光学装置系の複数組を備え、その際に複数組の光学装置系は造形面に形成しようとする光形状パターンの形状に応じて例えば図６〜図９に示すような配置形態を有し、また複数組の光学装置系のうちの１つまたは２つに図５に例示する偏角プリズムなどの連続パターン化手段を有する。 In the optical three-dimensional modeling apparatus preferably used for carrying out the present invention, the means (I) includes a liquid, a paste, a powder, or a thin film on a mounting table or a photocured resin layer. Any of the means capable of sequentially forming the photocurable resin composition for each layer by a suitable method such as lowering the mounting table, blade coating, cast coating, roller coating, transfer coating, brush coating, spray coating, etc. Can be adopted.
As the optical device system (II), for example, the optical device system shown in FIG. The above-described optical three-dimensional modeling apparatus preferably used for the implementation of the present invention includes a plurality of sets of optical apparatus systems as shown in FIG. 4, and at that time, the plurality of sets of optical apparatus systems are light to be formed on a modeling surface. According to the shape of the shape pattern, for example, it has an arrangement form as shown in FIGS. 6 to 9, and one or two of a plurality of sets of optical device systems are continuous such as a declination prism illustrated in FIG. Patterning means.

図４は１組の光学装置系を模式的に示した図であり、図４において、１は光源、２はロッドレンズ、３は凸レンズ、４は反射鏡、５は集光レンズまたはフレネルレンズ、６は面状描画マスク、７は投影レンズ、８は光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を示す。
光源１から発射された光は、ロッドレンズ２、凸レンズ３、反射鏡４を経た後に、集光レンズまたはフレネルレンズ５を用いて面状描画マスク６にその全面をカバーするようにして照射される。
なお、図４では、光源１から発射された光をロッドレンズ２および凸レンズ３を経て反射鏡４に導くようにしているが、場合によってはロッドレンズ２、凸レンズ３、反射鏡４を設けずに、光源１を集光レンズまたはフレネルレンズ５の背面側に直接配置して光源１からの光を集光レンズまたはフレネルレンズ５に直接導くようにしてもよい。また、光源１を集光レンズまたはフレネルレンズ５とは離れた場所に配置しておいて光源１からの光を光ファイバーやライトガイドなどの光伝達手段７を介して集光レンズまたはフレネルレンズ５に直接導くようにしてもよい。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a set of optical device systems. In FIG. 4, 1 is a light source, 2 is a rod lens, 3 is a convex lens, 4 is a reflecting mirror, 5 is a condensing lens or a Fresnel lens, 6 is a planar drawing mask, 7 is a projection lens, and 8 is a modeling surface made of a photocurable resin composition.
The light emitted from the light source 1 passes through the rod lens 2, the convex lens 3, and the reflecting mirror 4, and then is irradiated so as to cover the entire surface of the planar drawing mask 6 using the condensing lens or the Fresnel lens 5. .
In FIG. 4, the light emitted from the light source 1 is guided to the reflecting mirror 4 through the rod lens 2 and the convex lens 3, but in some cases, the rod lens 2, the convex lens 3, and the reflecting mirror 4 are not provided. The light source 1 may be arranged directly on the back side of the condenser lens or Fresnel lens 5 so that the light from the light source 1 is directly guided to the condenser lens or Fresnel lens 5. In addition, the light source 1 is arranged at a location away from the condenser lens or the Fresnel lens 5, and the light from the light source 1 is transmitted to the condenser lens or the Fresnel lens 5 through the light transmission means 7 such as an optical fiber or a light guide. You may make it lead directly.

前記（III）の連続パターン化手段としては、面状描画マスクを介して形成された所定の形状パターンを有する光の進行方向を、前記形状パターンを維持しながら変えることのできる偏角プリズム、ミラーなどが好ましく採用される。複数組の光学装置系のうち、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される光形状パターン同士を端部で密接またはオーバーラップさせて１つの連続した光形状パターンとするために面状描画マスクを通過した所定の形状パターンの光の進行方向を変える必要のある光学装置系の面状描画マスクの下流側に偏角プリズムなどの連続パターン化手段を配置する。その際に、光学装置系では、面状描画マスクの下流に投影レンズを配置し、投影レンズの下流側、特に直下に偏角プリズムなどの連続パターン化手段を配置することが、画面（造形パターン）調整の容易性などの点から好ましい。   As said (III) continuous patterning means, a declination prism or mirror capable of changing the traveling direction of light having a predetermined shape pattern formed through a planar drawing mask while maintaining the shape pattern Etc. are preferably employed. Among a plurality of sets of optical device systems, one continuous pattern is formed by closely or overlapping the light shape patterns irradiated to the modeling surface through the respective planar drawing masks when the entire surface of each planar drawing mask is transparent. Continuous patterning means such as a declination prism on the downstream side of the planar drawing mask of the optical device system in which it is necessary to change the traveling direction of the light of the predetermined shaped pattern that has passed through the planar drawing mask in order to obtain an optical shape pattern Place. At that time, in the optical device system, it is possible to arrange a projection lens downstream of the planar drawing mask and to arrange a continuous patterning means such as a declination prism downstream of the projection lens, particularly immediately below. ) It is preferable from the viewpoint of easy adjustment.

連続パターン化手段として好ましく用いられる偏角プリズムとしては、図５に例示するような偏角プリズム９であって、αの角度が１０゜〜８０゜、βの角度がαの角度の１／２であるV型の偏角プリズムが内部反射の点から好ましく用いられる。なお、図５の（ａ）は偏角プリズムの全体を示した概略図であり、図５の（ｂ）は偏角プリズムのＶ型端面から見た図である。また、図５の（ｃ）は、図５の偏角プリズムに入射した光が偏角プリズム９によって屈折されて出射される様子を模式的に示し図である。図５において、αの角度が１０゜〜８０゜で、βの角度がαの角度の１／２である偏角プリズム、特にαの角度が３０゜、３５゜、４０゜、４５゜、５０゜、５５゜、６０゜で、βの角度がαの角度の１／２である偏角プリズムは、従来から市販されており、本発明ではそのような市販の偏角プリズムを用いることができる。図５に示すような偏角プリズム９においては、角αおよび角βにおける角隅部は一般に光の屈折（光の進路の変更）に関与しないので必ずしも尖っている必要はなく、角隅部の破損防止などの観点から、図５に示すように切り欠いてあってもよいし、または丸く仕上げてあっても構わない。   A declination prism preferably used as the continuous patterning means is a declination prism 9 as illustrated in FIG. 5, wherein the angle α is 10 ° to 80 ° and the angle β is 1/2 of the angle α. The V-shaped declination prism is preferably used from the viewpoint of internal reflection. FIG. 5A is a schematic diagram showing the entire deflection prism, and FIG. 5B is a view seen from the V-shaped end face of the deflection prism. FIG. 5C is a diagram schematically showing a state in which light incident on the deflection prism of FIG. 5 is refracted and emitted by the deflection prism 9. In FIG. 5, a declination prism in which the angle α is 10 ° to 80 ° and the angle β is ½ of the angle α, especially the angle α is 30 °, 35 °, 40 °, 45 °, 50 Declination prisms having an angle of β, 55 °, 60 ° and β being ½ of α have been commercially available in the past, and such commercially available declination prisms can be used in the present invention. . In the declination prism 9 as shown in FIG. 5, the corners at the angles α and β generally do not need to be sharp because they are not involved in light refraction (change in the light path). From the standpoint of preventing breakage, it may be cut out as shown in FIG. 5 or may be rounded.

複数組の光学装置系における各面状描画マスクの全面透光時に、３つの長方形の光形状パターンが造形面で互いに端部で密接またはオーバーラップして図１に示すような１つの連続した千鳥状の光形状パターンを造形面に形成するためには、限定されるものではないが、複数組の光学装置系を、例えば図６および図７に記載したような形態で配置する。なお、図６は、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）から構成される光学的立体造形装置を全体的にみた鳥瞰図であり、図７は図６の光学的立体造形装置を矢印イの方向からみた図（正面図）である。また、図６および図７に示した光学的立体造形装置は、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）におけるフレネルレンズ５ａ、５ｂ、５ｃの上流側に、図示していないが、光源、ロッドレンズ、反射鏡などの光学部材を各光学装置系ごとに備えている。   One continuous staggered pattern as shown in FIG. 1 in which three rectangular light shape patterns closely or overlap each other at the end of the modeling surface when the entire surface drawing mask in a plurality of sets of optical device systems is transparent. In order to form a shaped optical shape pattern on the modeling surface, a plurality of sets of optical device systems are arranged in the form described in FIGS. 6 and 7, for example, but not limited thereto. 6 is a bird's-eye view of the entire optical three-dimensional modeling apparatus including three sets of optical device systems (A1, B1, C1), and FIG. 7 is an arrow indicating the optical three-dimensional modeling apparatus of FIG. It is the figure (front view) seen from the direction of a. The optical three-dimensional modeling apparatus shown in FIGS. 6 and 7 is not shown on the upstream side of the Fresnel lenses 5a, 5b, and 5c in the three sets of optical apparatus systems (A1, B1, and C1). In addition, each optical device system includes an optical member such as a rod lens and a reflecting mirror.

図６および図７に示した光学的立体造形装置では、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）の各々は例えば図４に示すような光学装置系からなり、３組の光学装置系における各面状描画マスクは長方形の形状をなしている。光学装置系Ａ１およびＣ１における投影レンズ７ａ，７ｃの直下に偏角プリズム９ａおよび９ｃを配置してあり、光学装置系Ａ１により形成される光形状パターンＡ（フレネルレンズ５ａ、面状描画マスク６ａおよび投影レンズ７ａを通過した光形状パターン）および光学装置系Ｃ１により形成される光形状パターンＣ（フレネルレンズ５ｃ、面状描画マスク６ｃおよび投影レンズ７ｃを通過した光形状パターン）の各々を面状描画マスク６ａまたは６ｃを通って形成されたのと同じ光形状パターンを保ちながら偏角プリズム９ａまたは９ｃで屈折させて（進路を変更させて）、中央の光学装置系Ｂ１により形成される光形状パターンＢ（フレネルレンズ５ｂ、面状描画マスク６ｂおよび投影レンズ７ｂを通過した光形状パターン）の両側に対角配置状態で端部で点状に密接させる。それによって、図１に示すような、３つの光形状パターン（Ａ，Ｂ，Ｃ）が互いに対角配置状態で密接して全体で１つに連続した千鳥状の光形状パターンが造形面に照射される。   In the optical three-dimensional modeling apparatus shown in FIGS. 6 and 7, each of the three sets of optical device systems (A1, B1, C1) includes, for example, an optical device system as shown in FIG. Each of the planar drawing masks in FIG. Deflection prisms 9a and 9c are arranged immediately below the projection lenses 7a and 7c in the optical device systems A1 and C1, and the light shape pattern A (Fresnel lens 5a, planar drawing mask 6a and the like) formed by the optical device system A1 is provided. Each of the optical shape pattern that has passed through the projection lens 7a and the optical shape pattern C that is formed by the optical device system C1 (the optical shape pattern that has passed through the Fresnel lens 5c, the planar drawing mask 6c, and the projection lens 7c) is drawn in a planar manner. A light shape pattern formed by the central optical device system B1 is refracted by the declination prism 9a or 9c (changing the path) while maintaining the same light shape pattern as that formed through the mask 6a or 6c. On both sides of B (light shape pattern that has passed through the Fresnel lens 5b, the planar drawing mask 6b, and the projection lens 7b) Is close to point-like at the end in square arrangement. As a result, a staggered light shape pattern in which three light shape patterns (A, B, C) are closely connected to each other in a diagonally arranged state and are continuously continuous as shown in FIG. Is done.

複数組の光学装置系における各面状描画マスクの全面透光時に、３つの長方形の光形状パターンが造形面で互いに辺部分で密接またはオーバーラップして図２または図３に示すような１つの連続した大きな長方形の光形状パターンを造形面に形成するためには、限定されるものではないが、複数組の光学装置系を、例えば図８および図９に記載したような形態で配置する。なお、図８は、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）から構成される光学的立体造形装置を全体的にみた鳥瞰図であり、図９は図８の光学的立体造形装置を矢印イの方向からみた図（正面図）である。また、図８および図９に示した光学的立体造形装置は、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）におけるフレネルレンズ５ａ、５ｂ、５ｃの上流側に、図示していないが、光源、ロッドレンズ、反射鏡などの光学部材を各光学装置系ごとに備えている。   When the entire surface of each of the planar drawing masks in a plurality of sets of optical device systems is transparent, three rectangular light shape patterns are closely or overlapped with each other at the side portions on the modeling surface, and one as shown in FIG. In order to form a continuous large rectangular optical shape pattern on the modeling surface, a plurality of sets of optical device systems are arranged in a form as described in FIGS. 8 and 9, for example. FIG. 8 is a bird's-eye view of the entire optical three-dimensional modeling apparatus composed of three sets of optical device systems (A1, B1, C1), and FIG. 9 shows the optical three-dimensional modeling apparatus of FIG. It is the figure (front view) seen from the direction of a. 8 and 9 is not shown on the upstream side of the Fresnel lenses 5a, 5b, and 5c in the three sets of optical device systems (A1, B1, and C1). In addition, each optical device system includes an optical member such as a rod lens and a reflecting mirror.

図８および図９に示した光学的立体造形装置では、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）の各々は例えば図４に示すような光学装置系からなり、３組の光学装置系における各面状描画マスクは長方形の形状をなしている。光学装置系Ａ１およびＣ１における投影レンズ７ａ，７ｃの直下に偏角プリズム９ａおよび９ｃを配置してあり、光学装置系Ａ１により形成される光形状パターンＡ（フレネルレンズ５ａ、面状描画マスク６ａおよび投影レンズ７ａを通過した光形状パターン）および光学装置系Ｃ１により形成される光形状パターンＣ（フレネルレンズ５ｃ、面状描画マスク６ｃおよび投影レンズ７ｃを通過した光形状パターン）の各々を面状描画マスク６ａまたは６ｃを通って形成されたのと同じ光形状パターンを保ちながら偏角プリズム９ａまたは９ｃで屈折させて（進路を変更させて）、中央の光学装置系Ｂ１により形成される光形状パターンＢ（フレネルレンズ５ｂ、面状描画マスク６ｂおよび投影レンズ７ｂを通過した光形状パターン）の両側に直列配置状態で辺部で線状に密接させるかまたはオーバーラップさせる。それによって、図２または図３に示すような、全体で１つに連続した大きな長方形の光形状パターンが造形面に照射される。   In the optical three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 8 and FIG. 9, each of the three sets of optical device systems (A1, B1, C1) is composed of, for example, an optical device system as shown in FIG. Each of the planar drawing masks in FIG. Deflection prisms 9a and 9c are arranged immediately below the projection lenses 7a and 7c in the optical device systems A1 and C1, and the light shape pattern A (Fresnel lens 5a, planar drawing mask 6a and the like) formed by the optical device system A1 is provided. Each of the optical shape pattern that has passed through the projection lens 7a and the optical shape pattern C that is formed by the optical device system C1 (the optical shape pattern that has passed through the Fresnel lens 5c, the planar drawing mask 6c, and the projection lens 7c) is drawn in a planar manner. A light shape pattern formed by the central optical device system B1 is refracted by the declination prism 9a or 9c (changing the path) while maintaining the same light shape pattern as that formed through the mask 6a or 6c. On both sides of B (light shape pattern that has passed through the Fresnel lens 5b, the planar drawing mask 6b, and the projection lens 7b) Or brought into intimate linearized with sides or to overlap with the column arrangement. Thereby, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the modeling surface is irradiated with a large rectangular light shape pattern that is continuous as a whole.

図６〜図９に例示する光学的立体造形装置を含めて、本発明の実施に用いられる光学的立体造形装置では、各面状描画マスクの全面透光時に面状描画マスクを介して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成される光形状パターンが例えば図１〜図３に示すように全体で１つの連続した光形状パターンを維持するようにしながら複数組の光学装置系を互いの位置関係がずれないように一緒（一体）にして造形面上を移動させて光造形を行う。実際の造形作業時には、複数組の光学装置系における各面状描画マスクのマスク画像は、全面透光時でのマスク画像ではなく、造形面に形成しようとする光硬化した断面形状パターンに対応したマスク画像となっているから、実際の造形作業時には複数組の光学装置系によって造形面に形成（照射）される光形状パターンは、図１〜図３で例示したような光形状パターンにはなっておらず、造形面上に形成しようとする断面形状パターンどおりのものとなっている。   In the optical three-dimensional model | molding apparatus used for implementation of this invention including the optical three-dimensional model | molding apparatus illustrated in FIGS. 6-9, it photocures through a planar drawing mask at the time of the whole surface transparency of each planar drawing mask. As shown in FIGS. 1 to 3, for example, the optical shape pattern formed on the modeling surface made of the functional resin composition maintains one continuous optical shape pattern, and a plurality of sets of optical device systems are connected to each other. The optical modeling is performed by moving together (integrated) on the modeling surface so that the positional relationship does not shift. At the time of actual modeling work, the mask image of each planar drawing mask in a plurality of sets of optical device systems corresponded to the photocured cross-sectional shape pattern to be formed on the modeling surface, not the mask image at the time of the entire surface transmission Since it is a mask image, the optical shape pattern formed (irradiated) on the modeling surface by a plurality of sets of optical device systems at the time of actual modeling work is the optical shape pattern illustrated in FIGS. It is not according to the cross-sectional shape pattern to be formed on the modeling surface.

投影レンズの下に連続パターン化手段として配置される偏角プリズムの種類（特に偏角プリズムにおけるαおよびβの角度、偏角プリズムの各部の長さ寸法など）は、複数組の光学装置系の大きさや配置形態、面状描画マスクの画素数、形状、サイズ、面状描画マスクを介して造形面に照射される光形状パターンの形やサイズ、投影レンズと造形面の距離、製造を目的とする立体造形物のサイズ（断面形状パターンのサイズ）などに応じて、複数組の光学装置系における各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に形成される光形状パターン同士の干渉などを生ずることなく端部または端部近傍で互いに密接またはオーバーラップして１つの連続した光形状パターンに形成できるものを選択して使用する。   The types of declination prisms arranged as continuous patterning means under the projection lens (especially α and β angles in declination prisms, length dimensions of each part of declination prisms, etc.) For the purpose of manufacturing, the size and arrangement, the number of pixels of the planar drawing mask, the shape, the size, the shape and size of the optical shape pattern irradiated to the modeling surface via the planar drawing mask, the distance between the projection lens and the modeling surface Depending on the size of the three-dimensional model to be formed (size of the cross-sectional shape pattern) and the like, light formed on the modeling surface through each planar drawing mask when the entire surface of each planar drawing mask in a plurality of sets of optical device systems is transparent A pattern that can be formed into one continuous light shape pattern by closely or overlapping each other at or near the end without causing interference between the shape patterns is selected and used.

上記した光学的立体造形装置を用いて光造形を行うに当っては、複数組の光学装置系を互いに位置関係がずれないように一緒（一体）にして連続的にまたは断続的に移動させ、それに応じて複数組の光学装置系における各面状描画マスクのマスク画像を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成しようとする断面形状パターンに応じて連続的にまたは断続的に変化させて造形を行うことができる。   When performing optical modeling using the above-described optical three-dimensional modeling apparatus, a plurality of sets of optical apparatus systems are moved together (integrally) so as not to deviate from each other, and are moved continuously or intermittently, Accordingly, the mask image of each planar drawing mask in a plurality of sets of optical device systems is changed continuously or intermittently according to the cross-sectional shape pattern to be formed on the modeling surface made of the photocurable resin composition. Modeling can be performed.

本発明では、面状描画マスクとしてマスク画像を連続的（動画的）に変えることのでき液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッターを面状に配置したもの（液晶マスクまたはデジタルマイクロミラーマスク）を使用し、複数の面状描画マスク互いの位置関係がずれないように一緒にして連続的に移動させ、それに応じて複数の面状描画マスクのマスク画像を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成しようとする断面形状パターンに応じて動画的に連続的に変えながら造形を行う方法（以下これを「連続造形方法」ということがある）を採用することが好ましい。   In the present invention, a mask image can be changed continuously (moving image) as a planar drawing mask, and a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter arranged in a planar shape (liquid crystal mask or digital micromirror mask) is used. A plurality of planar drawing masks are continuously moved together so that their positional relationships do not deviate from each other, and a mask image of a plurality of planar drawing masks is formed on a modeling surface made of a photocurable resin composition accordingly. It is preferable to employ a method of performing modeling while continuously changing the moving image according to the cross-sectional shape pattern (hereinafter, this may be referred to as “continuous modeling method”).

連続造形方法を採用した場合には、光硬化性樹脂組成物よりなる造形面において、液晶マスクまたはデジタルマイクロミラーマスク面状描画マスクから投影される隣接する微小ドットエリア間の距離を小さく保ちながら、小型から大型に至る各種のサイズの光造形物を、速い造形速度で且つ高い造形精度で円滑に製造することができる。その上、光照射によって造形面に形成される光硬化した樹脂層の各部は、単に１回の光照射のみによって硬化されるのではなく、面状描画マスクを介して造形面に照射される連続的に変化する動画的な所定パターンの光が、該各部を完全に通過し終えるまでの間中、連続的に照射されて光硬化した樹脂層が形成されるので、光造形時の照射光の移動速度を速くしても十分な光硬化を行うことができ、目的とする光造形物を短時間で生産性良く製造することができる。しかも、造形面に形成される所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層の各部における光照射量が前記した連続的な光照射によって均一化されるため、隣接する照射部間の不連続性や光照射の不均一が生じず、断面形状パターン全体に均一な斑のない光照射が行われて、光造形物の寸法精度および造形精度が向上し、さらに強度斑がなくなり、外観により優れたものとなる。   When adopting the continuous modeling method, on the modeling surface made of the photocurable resin composition, while keeping the distance between adjacent micro dot areas projected from the liquid crystal mask or the digital micromirror mask planar drawing mask small, Optically shaped objects of various sizes ranging from small to large can be manufactured smoothly at high modeling speed and with high modeling accuracy. In addition, each part of the photocured resin layer formed on the modeling surface by light irradiation is not simply cured by only one light irradiation, but is continuously irradiated on the modeling surface through a planar drawing mask. Since the light of a predetermined pattern that changes in a moving manner is completely irradiated and light-cured resin layer is formed until it completely passes through each part, the light of the irradiation light at the time of optical modeling is formed. Even if the moving speed is increased, sufficient photocuring can be performed, and the target optically shaped article can be manufactured with high productivity in a short time. Moreover, since the light irradiation amount in each part of the photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern formed on the modeling surface is made uniform by the continuous light irradiation described above, discontinuity between adjacent irradiation parts No light unevenness occurs, light irradiation is performed without uniform spots on the entire cross-sectional shape pattern, the dimensional accuracy and modeling accuracy of the optically shaped object is improved, and there is no intensity unevenness, and the appearance is superior It will be a thing.

前記した連続造形方法によって造形を行う際の複数の面状描画マスクの連続移動の方向や速度は、光源の種類、光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射される光の照射強度、造形面での露光エリア（露光面積）、形成しようとする断面形状パターンの形状、光硬化性樹脂組成物の種類、光硬化性樹脂組成物の光硬化特性と光硬化層を形成するのに必要な露光時間などに応じて、コンピューターなどを使用して制御、調整する。複数組の光学装置系、ひいては複数の面状描画マスクを所定の配置形態を維持しながら一緒に直線状に連続移動させると光硬化性樹脂組成物よりなる造形面への光照射量の均一制御が容易であるが、勿論、それに限定されない。   The direction and speed of continuous movement of a plurality of planar drawing masks when modeling by the above-described continuous modeling method is the type of light source, the irradiation intensity of light irradiated on the modeling surface made of the photocurable resin composition, modeling Exposure area (exposure area) on the surface, the shape of the cross-sectional shape pattern to be formed, the type of the photocurable resin composition, the photocuring characteristics of the photocurable resin composition and the photocured layer necessary to form Control and adjust using a computer etc. according to the exposure time. Uniform control of the amount of light applied to a modeling surface made of a photocurable resin composition when a plurality of sets of optical device systems, and thus a plurality of planar drawing masks, are continuously moved linearly together while maintaining a predetermined arrangement form. However, it is of course not limited thereto.

複数の面状描画マスクを一緒にして連続的に移動させるのと同期させて各面状描画マスクのマスク画像を連続的（動画的）に変化させるに当たっては、形成しようとする断面形状パターンの内容および複数組の光学装置系、各面状描画マスクの連続移動速度などに対応させて、面状描画マスクによって形成されるべきマスク画像に関する情報を予めコンピューターなどに記憶させておき、その情報に基づいて各面状描画マスクのマスク画像を連続的に変化させるようにするとよい。   The contents of the cross-sectional shape pattern to be formed when changing the mask image of each planar drawing mask continuously (animated) in synchronization with the continuous movement of a plurality of planar drawing masks together In addition, information relating to the mask image to be formed by the planar drawing mask is stored in advance in a computer or the like in correspondence with the optical device system of a plurality of sets, the continuous moving speed of each planar drawing mask, and the like. Thus, the mask image of each planar drawing mask is preferably changed continuously.

また、複数の面状描画マスク、ひいては複数組の光学装置系を一緒（一体）にして造形面上を移動させるための手段は特に制限されず、例えば、リニアガイド、シャフト、フラットバーなどをガイドにし、駆動をボールネジ、台形ネジ、タイミングベルト、ラック＆ピニオン、チェーンなどを用いて伝達し、駆動源はＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、ステッピングモータ、パルスモータなどを用いることができる。また、ガイドと駆動を兼ねたリニアモーター方式、さらに多関節型のロボットのアーム先端部を利用することもできる。特に、駆動源としてパルスモータを使用した場合には、面状描画マスクをミクロピッチで精密に連続移動させることができるので、面状描画マスクのマスク画像を動画のように連続的に変化させながら光造形を行う場合は有利である。
いずれの移動装置を採用する場合であっても、本発明では複数の面状描画マスク、ひいては複数組の光学装置系をそれぞれ個別に移動させるのではなく、一緒（一体）にして移動させるので、移動手段の数を低減でき、移動手段を簡略化することができる。 In addition, a means for moving a plurality of planar drawing masks and a plurality of sets of optical device systems together (integrated) on the modeling surface is not particularly limited. For example, a linear guide, a shaft, a flat bar, or the like is guided. The drive is transmitted using a ball screw, a trapezoidal screw, a timing belt, a rack and pinion, a chain, and the like, and an AC servo motor, a DC servo motor, a stepping motor, a pulse motor, or the like can be used as a drive source. Also, a linear motor system that serves both as a guide and a drive, and an arm tip of an articulated robot can also be used. In particular, when a pulse motor is used as a drive source, the planar drawing mask can be moved continuously with a fine pitch precisely, so that the mask image of the planar drawing mask is continuously changed like a movie. It is advantageous when performing stereolithography.
Regardless of which moving device is used, in the present invention, a plurality of planar drawing masks, and thus a plurality of sets of optical device systems are moved individually (in one piece) rather than individually moved, The number of moving means can be reduced and the moving means can be simplified.

本発明の光学的立体造形方法により立体造形物を製造する際に用いる光硬化性樹脂組成物の種類は特に制限されず、光造形に用い得る液状、ペースト、粉末状、薄膜状などの光硬化性樹脂組成物のいずれもが使用できる。
使用し得る光硬化性樹脂組成物としては、例えば、光造形において従来から用いられている、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、エステルアクリレートオリゴマー、多官能エポキシ樹脂などの各種オリゴマー；イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルメタクリレート、ジシクロペタニルアクリレート、ジシクロペタニルメタクリレート、ボルニルアクリレート、ボルニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、モルホリンアクリルアミド、モルホリンメタクリルアミド、アクリルアミドなどのアクリル系化合物やＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、酢酸ビニル、スチレンなどの各種の単官能性ビニル化合物；トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、ポリエステルジアクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレートなど多官能性ビニル化合物；水素添加ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペートなどの各種エポキシ系化合物などを挙げることができ、これらの１種または２種以上と光重合開始剤および必要に応じて増感剤などを含有する光硬化性樹脂組成物を用いることができる。 The kind of the photocurable resin composition used when producing a three-dimensional structure by the optical three-dimensional modeling method of the present invention is not particularly limited, and photocuring such as liquid, paste, powder, and thin film that can be used for optical modeling. Any of the functional resin compositions can be used.
Examples of photocurable resin compositions that can be used include various oligomers such as urethane acrylate oligomers, epoxy acrylate oligomers, ester acrylate oligomers, and polyfunctional epoxy resins that are conventionally used in stereolithography; isobornyl acrylate, Isobornyl methacrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopetanyl acrylate, dicyclopetanyl methacrylate, bornyl acrylate, bornyl methacrylate , 2-hydroxyethyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, mole Acrylic compounds such as phosphorus acrylamide, morpholine methacrylamide and acrylamide, and various monofunctional vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl caprolactam, vinyl acetate and styrene; trimethylolpropane triacrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane Triacrylate, ethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, dicyclopentanyl diacrylate, Polyester diacrylate, ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate, pentaerythritol triacryl , Pentaerythritol tetraacrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate, propylene oxide modified bisphenol A diacrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, etc .; hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, 3, 4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, 2- (3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy) cyclohexane-meta-dioxane, bis (3,4-epoxy And various epoxy compounds such as (cyclohexylmethyl) adipate, and a photocurable resin containing one or more of these compounds, a photopolymerization initiator, and a sensitizer if necessary. A fat composition can be used.

また、光硬化性樹脂組成物は、上記した成分以外にも、必要に応じて、レベリング剤、リン酸エステル塩系界面活性剤以外の界面活性剤、有機高分子改質剤、有機可塑剤などを含有していてもよい。
さらに、光硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、固体微粒子やウィスカーなどの充填材を含有していてもよい。充填材を含有する光硬化性樹脂組成物を用いると、硬化時の体積収縮の低減による寸法精度の向上、機械的物性や耐熱性の向上などを図ることができる。 In addition to the above-described components, the photo-curable resin composition may include a leveling agent, a surfactant other than a phosphate ester surfactant, an organic polymer modifier, an organic plasticizer, and the like as necessary. May be contained.
Furthermore, the photocurable resin composition may contain a filler such as solid fine particles or whiskers as necessary. When a photocurable resin composition containing a filler is used, it is possible to improve dimensional accuracy by reducing volume shrinkage at the time of curing, improve mechanical properties and heat resistance, and the like.

充填材として用いる固体微粒子としては、例えば、カーボンブラック微粒子などの無機微粒子、ポリスチレン微粒子、ポリエチレン微粒子、ポリプロピレン微粒子、アクリル樹脂微粒子、合成ゴム微粒子などの有機重合体微粒子などを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。固体微粒子の粒径は特に制限されないが、一般的には平均粒径が２００μｍ以下、特に１００μｍ以下のものが好ましく用いられる。   Examples of the solid fine particles used as the filler include inorganic fine particles such as carbon black fine particles, and organic polymer fine particles such as polystyrene fine particles, polyethylene fine particles, polypropylene fine particles, acrylic resin fine particles, and synthetic rubber fine particles. 1 type (s) or 2 or more types can be used. The particle size of the solid fine particles is not particularly limited, but generally those having an average particle size of 200 μm or less, particularly 100 μm or less are preferably used.

また、ウィスカーとしては、径が０．３〜１μｍ、特に０．３〜０．７μｍ、長さが１０〜７０μｍ、特に２０〜５０μｍおよびアスペクト比が１０〜１００、特に２０〜７０μｍのものが好ましく用いられる。なお、ここで言うウイスカーの寸法およびアスペクト比は、レーザー回析／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した寸法およびアスペクト比である。ウイスカーの種類は特に制限されず、例えば、ホウ酸アルミニウム系ウイスカー、酸化アルミニウム系ウイスカー、窒化アルミニウム系ウイスカー水、酸化硫酸マグネシウム系ウイスカー、酸化チタン系ウイスカーなどを挙げることができ、前記したウイスカーの１種または２種以上を用いることができる。   The whisker preferably has a diameter of 0.3 to 1 μm, particularly 0.3 to 0.7 μm, a length of 10 to 70 μm, particularly 20 to 50 μm, and an aspect ratio of 10 to 100, particularly 20 to 70 μm. Used. In addition, the dimension and aspect ratio of a whisker here are the dimension and aspect ratio measured using the laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus. The type of whisker is not particularly limited, and examples thereof include aluminum borate whisker, aluminum oxide whisker, aluminum nitride whisker water, magnesium oxide whisker, titanium oxide whisker, and the like. Species or two or more can be used.

固体微粒子および／またはウィスカーは、シランカップリング剤で表面処理されていても表面処理されていなくてもよいが、表面処理されていることが好ましい。固体微粒子および／またはウイスカーがシランカップリング剤で表面処理されている場合には、熱変形温度、曲げ弾性率、機械的強度の一層高い光硬化物を得ることができる。その場合のシランカップリング剤としては、充填剤の表面処理などに従来から用いられているシランカップリング剤のいずれもが使用でき、好ましいシランカップリング剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシランおよび（メタ）アクリルシランを挙げることができる。   The solid fine particles and / or whiskers may or may not be surface-treated with a silane coupling agent, but are preferably surface-treated. When the solid fine particles and / or whiskers are surface-treated with a silane coupling agent, a photocured product with higher heat deformation temperature, flexural modulus, and mechanical strength can be obtained. In this case, as the silane coupling agent, any of silane coupling agents conventionally used for filler surface treatment and the like can be used. Preferred silane coupling agents include aminosilane, epoxy silane, vinyl silane, and ( Mention may be made of (meth) acrylic silanes.

以下に本発明について具体的に説明するが、本発明は実施例のものに何ら限定されるものではない。
《実施例１》
（１） 図４に示す同じ光学装置系の３組（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）を準備し、３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）を図６および図７に示すように配置して、互いに位置ずれを生ずることなく一緒（一体）に連続移動するようにした。その際に、光源として三菱電気オスラム株式会社製の超高圧水銀ランプ「ＨＸＰＲ１２０Ｗ」（出力１２０Ｗ）、ロッドレンズ２として有限会社ワイエルティー製のロッドレンズ（Φ５０）」、反射鏡４として光伸光学工業株式会社製「コールドミラー」、フレネルレンズ５（５ａ，５ｂ，５ｃ）として日本特殊光学樹脂株式会社製のフレネルレンズを、面状描画マスク（液晶描画マスク）６（６ａ，６ｂ，６ｃ）としてカシオ計算機株式会社製のＶＧＡ液晶（６４０×４８０画素）、投影レンズ７（７ａ，７ｂ，７ｃ）として株式会社ニコン製「ＥＬ−Ｎｉｋｋｏｒ」を使用した。また、光学装置系Ａ１およびＣ１における投影レンズ７ａおよび７ｃの直下に、偏角プリズム９ａ，９ｃとして守田光学工業社製の偏角プリズム「４５゜」（偏角プリズムにおけるαの角度＝４５゜、βの角度＝２２．５゜）を、図６および図７に示すようにして取り付けた。 The present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to the examples.
Example 1
(1) Three sets (A1, B1, C1) of the same optical device system shown in FIG. 4 are prepared, and the three sets of optical device systems (A1, B1, C1) are arranged as shown in FIGS. Thus, they are continuously moved together (integrally) without causing any positional deviation. At that time, the ultra-high pressure mercury lamp “HXPR120W” (output 120 W) manufactured by Mitsubishi Electric OSRAM Co., Ltd. is used as the light source, the rod lens (Φ50) manufactured by Weilty Co., Ltd. Company "Cold Mirror", Fresnel lens made by Nippon Special Optical Resin Co., Ltd. as Fresnel lens 5 (5a, 5b, 5c), Casio calculator as planar drawing mask (liquid crystal drawing mask) 6 (6a, 6b, 6c) “EL-Nikkor” manufactured by Nikon Corporation was used as a VGA liquid crystal (640 × 480 pixels) manufactured by Corporation and a projection lens 7 (7a, 7b, 7c). Further, right under the projection lenses 7a and 7c in the optical device systems A1 and C1, as the deflection prisms 9a and 9c, a deflection prism “45 °” manufactured by Morita Optical Co., Ltd. (the angle α of the deflection prism = 45 °, The angle of β = 22.5 ° was attached as shown in FIGS.

（２） 光硬化性樹脂組成物としてシーメット株式会社製「ＣＰＸ−１０００」［硬化感度２．５ｍＪ；紫外線硬化波長３６５ｎｍ；光重合開始剤としてイルガキュア（登録商標）６５１を含有］）を用いて、図６および図７のように配置した３組の光学装置系（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）を各光学装置系間の位置ずれ（各面状描画マスク間の位置ずれ）が生じないようにして一緒（一体）にして、各面状描画マスク（６ａ，６ｂまたは６ｃ）による造形面８（光硬化性樹脂組成物表面）への全面透光時での各投影サイズ＝２８．８ｍｍ×３８．４ｍｍ（方形）［（装置の進行方向；図２に示すＸ方向）×（進行方向と直角の方向；図２に示すＹ方向）］、３つの光形状パターンが互いに密接して形成される連続した１つの光形状パターン（全体の投影サイズ）＝８６．４ｍｍ×１１５．２ｍｍ（対角配置状態の千鳥状形状）［（装置の進行方向；図２に示すＸ方向）×（進行方向と直角の方向；図２に示すＹ方向）］、造形面８での光エネルギー強度４ｍＷ／ｃｍ2、３組の光学装置系を一体にした光照射時の連続移動速度＝３０ｍｍ／ｓｅｃの条件下に、各面状描画マスク（６ａ，６ｂ，６ｃ）のマスク画像を動画的に連続的に変えながら光造形を行って、図１０の断面形状パターンを有する立体造形物（縦×横×厚さ＝２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×１５ｍｍ）を製造した。
（３） この実施例１で要した全造形時間は６．２時間であり、１枚の面状描画マスクを使用して同じ立体造形物を製造した場合の約１／３の造形時間であった。また、光ビーム（光ビームのエネルギー強度＝１２０ｍＷ、移動速度＝５ｍ／ｓｅｃ）により点描方式で造形を行って同じ立体造形物を製造した場合の造形時間（約７４．５時間）に比べて、極めて高速で短時間で光造形を行うことができた。得られた立体造形物は、外観、強度に優れるものであった。 (2) “CPX-1000” (curing sensitivity: 2.5 mJ; ultraviolet curing wavelength: 365 nm; containing Irgacure (registered trademark) 651 as a photopolymerization initiator) manufactured by C-met as a photocurable resin composition, The three optical device systems (A1, B1, C1) arranged as shown in FIGS. 6 and 7 are joined together so as not to cause misalignment between the optical device systems (position misalignment between the planar drawing masks). (Integrated), each projection size at the time of the whole surface transmission to the modeling surface 8 (photocurable resin composition surface) by each planar drawing mask (6a, 6b or 6c) = 28.8 mm × 38.4 mm (Rectangular) [(traveling direction of apparatus; X direction shown in FIG. 2) × (direction perpendicular to traveling direction; Y direction shown in FIG. 2)] A series of three light shape patterns formed in close contact with each other One light shape pattern (total projection Size) = 86.4 mm × 115.2 mm (staggered shape in a diagonal arrangement) [(traveling direction of apparatus; X direction shown in FIG. 2) × (direction perpendicular to traveling direction; Y direction shown in FIG. 2) ], Each surface drawing mask (6a, 6b) under the condition of light energy intensity of 4 mW / cm 2 on the modeling surface 8 and continuous moving speed at the time of light irradiation with three sets of optical device systems integrated = 30 mm / sec. , 6c) was subjected to optical modeling while continuously changing the mask image in a moving manner, and a three-dimensional modeled object (vertical × horizontal × thickness = 220 mm × 220 mm × 15 mm) having the cross-sectional shape pattern of FIG. 10 was manufactured.
(3) The total modeling time required in Example 1 was 6.2 hours, which was about 1/3 of the modeling time when the same three-dimensional model was manufactured using one planar drawing mask. It was. In addition, compared to the modeling time (about 74.5 hours) when the same three-dimensional model is manufactured by performing the modeling by the pointillization method with the light beam (energy intensity of the light beam = 120 mW, moving speed = 5 m / sec), Stereolithography could be performed at an extremely high speed in a short time. The obtained three-dimensional model was excellent in appearance and strength.

本発明の光学的立体造形方法を採用して光造形を行うことにより、寸法精度および外観に優れ、しかも高い強度を有する高品質の立体造形物を、速い造形速度および高い造形精度で、生産性良く製造するのに有効に使用することができる。
そして、本発明の光学的立体造形方法により、小型から大型に至る各種の立体造形物の製造に有効に使用することができる。
本発明の光学的立体造形方法による場合は、精密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用部品、各種容器類、鋳物、金型、母型などのためのモデルや加工用モデル、複雑な熱媒回路の設計用の部品、複雑な構造の熱媒挙動の解析企画用の部品、その他の複雑な形状や構造を有する各種の立体造形物を、高い造形速度および寸法精度で円滑に製造することができる。 By performing optical modeling using the optical three-dimensional modeling method of the present invention, a high-quality three-dimensional modeled object having excellent dimensional accuracy and appearance and high strength can be produced with high modeling speed and high modeling accuracy. It can be used effectively to manufacture well.
And by the optical three-dimensional modeling method of this invention, it can use effectively for manufacture of the various three-dimensional molded products ranging from a small size to a large size.
In the case of the optical three-dimensional modeling method of the present invention, models for precision parts, electrical / electronic parts, furniture, building structures, automobile parts, various containers, castings, molds, mother dies, etc. Smoothly design parts for complex heat transfer circuits, parts for analysis planning of heat transfer behavior of complex structures, and other various 3D objects with complicated shapes and structures with high modeling speed and dimensional accuracy Can be manufactured.

本発明の光学的立体造形方法を実施する際の、複数の面状描画マスクにおける各面状描画マスクの全面透光時に光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成される連続した光形状パターンの例を示す図である。When carrying out the optical three-dimensional modeling method of the present invention, a continuous optical shape pattern formed on a modeling surface made of a photocurable resin composition when light is transmitted through the entire surface of each planar drawing mask in a plurality of planar drawing masks It is a figure which shows the example of. 本発明の光学的立体造形方法を実施する際の、複数の面状描画マスクにおける各面状描画マスクの全面透光時に光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成される連続した光形状パターンの別の例を示す図である。When carrying out the optical three-dimensional modeling method of the present invention, a continuous optical shape pattern formed on a modeling surface made of a photocurable resin composition when light is transmitted through the entire surface of each planar drawing mask in a plurality of planar drawing masks It is a figure which shows another example of. 本発明の光学的立体造形方法を実施する際の、複数の面状描画マスクにおける各面状描画マスクの全面透光時に光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成される連続した光形状パターンの更に別の例を示す図である。When carrying out the optical three-dimensional modeling method of the present invention, a continuous optical shape pattern formed on a modeling surface made of a photocurable resin composition when light is transmitted through the entire surface of each planar drawing mask in a plurality of planar drawing masks It is a figure which shows another example of these. 本発明の実施に好ましく用いられる光学的立体造形装置を構成する各光学装置系の例を示す図である。It is a figure which shows the example of each optical apparatus system which comprises the optical three-dimensional model | molding apparatus preferably used for implementation of this invention. 本発明の実施に好ましく用いられる光学的立体造形装置に用いる偏角プリズムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the declination prism used for the optical three-dimensional modeling apparatus preferably used for implementation of this invention. 図１に示す光形状パターンを造形面に形成するのに用いられる光学的立体造形装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optical three-dimensional model | molding apparatus used in forming the optical shape pattern shown in FIG. 1 in a modeling surface. 図６の光学的立体造形装置を矢印イの方向から見た図である。It is the figure which looked at the optical three-dimensional modeling apparatus of FIG. 6 from the direction of arrow A. 図２または図３に示す光形状パターンを造形面に形成するのに用いられる光学的立体造形装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optical three-dimensional model | molding apparatus used in forming the optical shape pattern shown in FIG. 2 or FIG. 3 in a modeling surface. 図８の光学的立体造形装置を矢印イの方向から見た図である。It is the figure which looked at the optical three-dimensional modeling apparatus of FIG. 8 from the direction of arrow A. 実施例１で製造した立体造形物の断面形状パターンを示した図である。3 is a diagram showing a cross-sectional shape pattern of a three-dimensional structure manufactured in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Ａ １個の面状描画マスクの全面透光時に造形面に形成される光形状パターン
Ｂ １個の面状描画マスクの全面透光時に造形面に形成される光形状パターン
Ｃ １個の面状描画マスクの全面透光時に造形面に形成される光形状パターン
Ａ１ 光学装置系
Ｂ１ 光学装置系
Ｃ１ 光学装置系
１ 光源
２ ロッドレンズ
３ 凸レンズ
４ 反射鏡
５ 集光レンズまたはフレネルレンズ
５ａ フレネルレンズ
５ｂ フレネルレンズ
５ｃ フレネルレンズ
６ 面状描画マスク
６ａ 面状描画マスク
６ｂ 面状描画マスク
６ｃ 面状描画マスク
７ 投影レンズ
７ａ 投影レンズ
７ｂ 投影レンズ
７ｃ 投影レンズ
８ 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面
９ 偏角プリズム
９ａ 偏角プリズム
９ｃ 偏角プリズム
A Optical shape pattern formed on the modeling surface when one surface drawing mask is transparent on the entire surface B B Optical shape pattern formed on the modeling surface when one surface drawing mask is transparent on the entire surface C One surface shape Optical shape pattern formed on the modeling surface when the entire surface of the drawing mask is transparent A1 Optical device system B1 Optical device system C1 Optical device system 1 Light source 2 Rod lens 3 Convex lens 4 Reflecting mirror 5 Condensing lens or Fresnel lens 5a Fresnel lens 5b Fresnel lens Lens 5c Fresnel lens 6 Planar drawing mask 6a Planar drawing mask 6b Planar drawing mask 6c Planar drawing mask 7 Projection lens 7a Projection lens 7b Projection lens 7c Projection lens 8 Modeling surface made of photocurable resin composition 9 Deflection angle Prism 9a Deflection prism 9c Deflection prism

Claims (6)

（ｉ） 光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成した後、該光硬化した樹脂層の上に１層分の光硬化性樹脂組成物を施して光硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成し、その造形面に前記複数の面状描画マスクを介して制御下に所定の形状パターンの光を照射して所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を更に形成する光造形工程を所定の立体造形物が形成されるまで順次繰り返すことによって立体造形物を製造する方法であって；
（ii） 複数の面状描画マスクを介して造形面に照射される複数の光形状パターンを、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面に照射される各光形状パターン同士が光形状パターンの端部または端部近傍で互いに密接するかまたはオーバーラップして全体で１つの連続した光形状パターンを光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に形成するようにして造形面上に配置させ；
（iii） 前記（ii）に記載した配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する；
ことを特徴とする光学的立体造形方法。 (I) Forming a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern by irradiating a shaped surface made of the photocurable resin composition with light having a predetermined shape pattern under control through a plurality of planar drawing masks Then, a photocurable resin composition for one layer is applied on the photocured resin layer to form a modeling surface made of the photocurable resin composition, and the plurality of planar drawing masks are formed on the modeling surface. By repeating the optical modeling process of further forming a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern by irradiating light of a predetermined shape pattern under control until a predetermined three-dimensional object is formed A method of manufacturing a three-dimensional structure;
(Ii) Each of the plurality of optical shape patterns irradiated on the modeling surface via the plurality of planar drawing masks is irradiated on the modeling surface via each of the planar drawing masks when the entire surface drawing mask is transparent. The light shape patterns are closely contacted or overlapped with each other at or near the end of the light shape pattern to form one continuous light shape pattern on the modeling surface made of the photocurable resin composition as a whole. And place it on the molding surface;
(Iii) A modeling surface made of a photocurable resin composition with light of a shape pattern corresponding to the shape to be modeled through each of the plurality of planar drawing masks while maintaining the arrangement form described in (ii) above To form a photocured resin layer having a predetermined cross-sectional shape pattern on the modeling surface;
An optical three-dimensional modeling method characterized by that. 複数の面状描画マスクの各々が方形の面状描画マスクであり、各面状描画マスクの全面透光時に各面状描画マスクを介して造形面上に照射される複数の方形の光形状パターンを、隣り合う方形の光形状パターンのうちの一方の方形光形状パターンの対角線上の一方の端部ともう一方の方形の光形状パターンの対角線上の一方の端部とが該隣り合う光形状パターン同士の対角配置状態で互いに点状に密接するかまたはオーバーラップして位置し複数の方形の光形状パターン全体で１つの連続した千鳥状の光形状パターンを造形面に形成するように配置させ、前記した１つの連続した千鳥状の配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する請求項１に記載の光学的立体造形方法。   Each of the plurality of planar drawing masks is a rectangular planar drawing mask, and when the entire surface of each planar drawing mask is transparent, the plurality of rectangular optical shape patterns are irradiated onto the modeling surface via each planar drawing mask. Of one rectangular light shape pattern of adjacent rectangular light shape patterns and one end portion on the diagonal of the other rectangular light shape pattern are adjacent to each other. Arranged so that one continuous staggered light shape pattern is formed on the modeling surface across a plurality of rectangular light shape patterns, positioned in close proximity to each other in a dot-like manner in a diagonal arrangement state between the patterns. And forming the light of the shape pattern corresponding to the shape to be shaped through each of the plurality of planar drawing masks while maintaining the one continuous staggered arrangement form as described above. surface By irradiation, stereolithography method according to claim 1 for forming a resin layer photocured having a predetermined sectional shape pattern to image plane. 複数の面状描画マスクの各々が方形の面状描画マスクであり、各面状描画マスクの全面透光時に面状描画マスクを介して造形面上に照射される複数の方形の光形状パターンを、隣り合う方形の光形状パターンのうちの一方の方形の光形状パターンの１つの辺ともう一方の方形の光形状パターンの１つの辺とが該隣り合う方形の光形状パターン同士の直列配置状態で互いに線状に密接するかまたはオーバーラップして位置し複数の方形の光形状パターン全体で１つの連続した光形状パターンを造形面に形成するように配置させ、前記した配置形態を維持しながら複数の面状描画マスクのそれぞれを介して造形しようとする形状に応じた形状パターンの光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、造形面に所定の断面形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する請求項１に記載の光学的立体造形方法。   Each of the plurality of planar drawing masks is a rectangular planar drawing mask, and when the entire surface of each planar drawing mask is transparent, a plurality of rectangular optical shape patterns irradiated onto the modeling surface through the planar drawing mask An arrangement in which one side of one rectangular light shape pattern and one side of the other square light shape pattern among the adjacent square light shape patterns are arranged in series with each other. While being arranged in close contact with each other in a linear manner or overlapping so as to form one continuous light shape pattern on the modeling surface over the entire plurality of rectangular light shape patterns, while maintaining the above-described arrangement form A modeling surface made of a photocurable resin composition is irradiated with light having a shape pattern according to the shape to be modeled through each of the plurality of planar drawing masks, and the modeling surface has a predetermined cross-sectional shape pattern. Stereolithography method according to claim 1 to form a photocured resin layer. 複数の面状描画マスク、および光造形時に面状描画マスクと共に移動する他の部材を、同一の駆動系で一緒に移動させながら光造形を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。   4. The optical modeling is performed according to claim 1, wherein the plurality of planar drawing masks and other members that move together with the planar drawing mask at the time of optical modeling are moved together with the same drive system. 5. Optical three-dimensional modeling method. 面状描画マスクとして、微小ドットエリアでの遮光および透光が可能な複数の微小光シャッターを面状に配置し且つマスク画像を連続的に変化させ得る面状描画マスクを使用して、複数の面状描画マスクおよび面状描画マスクと共に移動する他の部材を一緒に連続移動させながら光造形操作を行い、面状描画マスクの連続移動時に、形成しようとする断面形状パターンに対応させて前記複数の微小光シャッターによりマスク画像を連続的に変えながら光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。   As a planar drawing mask, a plurality of minute light shutters capable of shielding and transmitting light in a minute dot area are arranged in a planar shape, and a planar drawing mask capable of continuously changing a mask image is used. The optical drawing operation is performed while continuously moving together the planar drawing mask and other members that move together with the planar drawing mask, and the plurality of the plurality of the plurality of the plurality of patterns corresponding to the cross-sectional shape pattern to be formed when the planar drawing mask is continuously moved. The optical three-dimensional modeling method of any one of Claims 1-4 which irradiates light to the modeling surface which consists of a photocurable resin composition, changing a mask image continuously by this micro light shutter. 面状描画マスクが、液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッターを面状に配置した面状描画マスクである請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学的立体造形方法。
The optical three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 5, wherein the planar drawing mask is a planar drawing mask in which a liquid crystal shutter or a digital micromirror shutter is arranged in a plane.
JP2004208118A 2004-07-15 2004-07-15 Optical 3D modeling method Expired - Fee Related JP4459741B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004208118A JP4459741B2 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Optical 3D modeling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004208118A JP4459741B2 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Optical 3D modeling method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006027039A true JP2006027039A (en) 2006-02-02
JP4459741B2 JP4459741B2 (en) 2010-04-28

Family

ID=35893949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004208118A Expired - Fee Related JP4459741B2 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Optical 3D modeling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4459741B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006109425A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-19 Jsr Corporation Seterolithography method
EP1946910A3 (en) * 2007-01-17 2010-02-24 3D Systems, Inc. Imager assembly and method for solid imaging

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006109425A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-19 Jsr Corporation Seterolithography method
EP1946910A3 (en) * 2007-01-17 2010-02-24 3D Systems, Inc. Imager assembly and method for solid imaging
US7706910B2 (en) 2007-01-17 2010-04-27 3D Systems, Inc. Imager assembly and method for solid imaging

Also Published As

Publication number Publication date
JP4459741B2 (en) 2010-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3792168B2 (en) Optical three-dimensional modeling method and apparatus
JP4417911B2 (en) Optical three-dimensional modeling method and apparatus
US9400427B2 (en) Method of manufacturing fine structure body and fine structure mold
WO2014101866A1 (en) Photocuring rapid prototyping device and method
JP4669843B2 (en) Stereolithography apparatus and stereolithography method
JPH0342233A (en) Optical shaping method
JP4824382B2 (en) Optical three-dimensional modeling method and apparatus
JP4459742B2 (en) Optical 3D modeling equipment
JP4459741B2 (en) Optical 3D modeling method
JP4433456B2 (en) Optical stereolithography and equipment
JP4404299B2 (en) Optical stereolithography and equipment
JP4129928B2 (en) Optical 3D modeling equipment
JP2006044017A (en) Optical three-dimensional shaping apparatus
JP4834297B2 (en) Stereolithography apparatus and stereolithography method
JP2005081807A (en) Optical three-dimensional shaping method and apparatus therefor
TWM591914U (en) High-speed photo-curing 3D printing system
JP4503404B2 (en) Stereolithography apparatus and stereolithography method
TW201600317A (en) System for manufacturing three dimensional object and manufacturing method thereof
JP2005153330A (en) Optical shaping method and apparatus therefor
JP4578211B2 (en) Stereolithography method and apparatus
KR20000018892A (en) Method and apparatus for fabricating three-dimensional optical model using liquid crystal display panel and method the same
JP2004233479A (en) Photo-fabrication method and device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100209

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4459741

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140219

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees