(57)【要約】【課題】  横方向の穴、中空部、凹凸部などを有する立体造形物であっても、それらの部分での塞がり、潰れ、変形などの形状不良が生じず、設計どおりの正確な寸法、形状を有する立体造形物を、高い造形精度で、生産性良く、低コストで製造できる光造形方法及び装置の提供。【解決手段】  波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線を、前記以外の波長の光を遮蔽しながら、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射して光造形を行う方法及び装置。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、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シャッターを線状または面状に配置した描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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層分の紫外線硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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工程を、目的とする立体造形物が形成されるまで繰り返す光造形方法であって、光源から放射される光に含まれる紫外線のうち、波長が、Ａ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射して光造形を行うことを特徴とする光造形方法。
【請求項２】
波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線を透過させるが、それ以外の波長の光線を遮蔽する光線選択透過手段を、光源と紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に配置して光造形を行う請求項１に記載の光造形方法。
【請求項３】
描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に投影レンズを配置し、描画マスクと投影レンズの間の光路に、前記光線選択透過手段を配置する請求項２に記載の光造形方法。
【請求項４】
前記光線選択透過手段として、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線の透過率が５０％以上であって、且つ前記以外の波長の光線の７０％以上を遮蔽する光学フィルターである請求項２または３に記載の光造形方法。
【請求項５】
光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、前記ピーク波長Ａが３６５ｎｍであり、紫外線硬化性樹脂組成物として波長が３６５±Ｂ（ｎｍ）（Ｂは前記と同じ）の範囲にある紫外線で硬化する紫外線硬化性樹脂組成物を用いる請求項１〜４のいずれか１項に記載の光造形方法。
【請求項６】
紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成する手段；
波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線と、前記以外の波長の光線を含む光を放射する光源；
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線状または面状に配置した描画マスク；および、
波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線を透過させるが、前記以外の波長の光線を遮蔽する、光源と紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面との間の光路に配置した光線選択透過手段；
を備えていることを特徴とする光造形装置。
【請求項７】
描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に投影レンズを配置し、描画マスクと投影レンズの間の光路に、前記光線選択透過手段を配置した請求項６に記載の光造形装置。
【請求項８】
前記光線選択透過手段が、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線の透過率が５０％以上で、且つ前記以外の波長の光線の遮蔽率が７０％以上の光学フィルターである請求項７に記載の光造形装置。
【請求項９】
光源が、高輝度放電ランプである請求項６〜８のいずれか１項に記載の光造形装置。
【請求項１０】
光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、前記光線選択透過手段が波長が３６５±Ｂ（ｎｍ）（Ｂは前記と同じ）の紫外線を透過させるがそれ以外の波長の光線を遮蔽する光学フィルターである請求項６〜９のいずれか１項に記載の光造形装置。
【請求項１１】
描画マスクが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液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクである請求項６〜１０のいずれか１項に記載の光造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線硬化性樹脂組成物を光硬化させて立体造形物を製造する光造形方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に所定の形状パターンで光を照射して立体造形物を製造するに当たり、造形面での光の侵入深度および樹脂組成物の硬化深度を良好に調整しながら造形精度を向上させて、外観および寸法精度に優れる高品質の光造形物を、速い造形速度で、生産性良く製造するための光造形方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
しかしながら、スポット状のレーザー光を用いる上記従来法は、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レーザー光放射装置は極めて高価であるため光学的立体造形装置を高価格なものにしている。
【０００５】
スポット状レーザー光を用いる上記した従来技術の問題点を解消するために、レーザー光照射装置よりも安価な光源、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの高輝度放電ランプ［High  Intensity  Dis-charge  Lamp）（ＨＩＤランプ）］などの光源を使用して、光源の下流に、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液晶シャッターなどを線状または面状に配置した描画マスクを配置し、描画マスクを介して造形しようとする断面形状パターンに応じた光を光硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して、描画マスクのマスク画像に対応する所定の断面形状パターンを有する硬化樹脂層を形成させる工程を繰り返して立体造形物を製造する光造形技術が開発されている（例えば特許文献１〜４を参照）。
【０００６】
高輝度放電ランプなどの比較的安価な光源を使用し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光を照射して立体造形物を製造する上記した従来の造形技術では、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性の樹脂組成物を用いて、光源からの光に含まれる紫外線によって光硬化した樹脂層を形成することが一般に広く行われている。
その理由としては、（１）紫外線は波長が短く造形面に深く侵入しないため、造形面への光線の侵入深度の調節が容易で、薄くて厚さの均一な光硬化した樹脂層を順次形成することが可能で、高い造形精度で寸法精度に優れる造形物を製造できること；（２）一方、可視光線および赤外線は波長が長く造形面に深く侵入するため、造形面への光線の侵入深度の調節が困難で、所定の厚さを有し且つ厚さの均一な光硬化した樹脂層を形成しにくく、そのため寸法精度に優れる立体造形物の製造が困難であること；（３）紫外線で硬化し且つ可視光線や赤外線で硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用いると明るい場所でも光造形作業を行うことができるのに対して、可視光線で硬化する光硬化性樹脂組成物を用いると、光照射していない部分も雰囲気中の可視光線によって硬化してしまい、所定の形状パターンに光硬化することができず造形作業を暗室で行う必要があり、光硬化性樹脂組成物の取り扱い性および造形時の作業性に極めて劣ること；（４）赤外線で硬化する光硬化性樹脂組成物を用いると所定の鮮明な輪郭を有する光硬化した形状パターンの形成が困難で、寸法精度に優れる造形物が得られにくいことなどが挙げられる。
【０００７】
描画マスクを介して造形面に光を照射して光硬化した樹脂層を形成させる技術は、上記したように、スポット状紫外線レーザー光を点描方式で造形面に照射しながら光造形を行う技術に比べて、一度に硬化できる面積が大きいために造形速度が速く、しかもレーザー発射装置に比べて安価な光源を使用できるなどの点で優れている。しかし、本発明者が描画マスクを用いるこの光造形技術について研究を重ねたところ、光硬化性樹脂組成物として紫外線硬化性樹脂組成物を用い、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に描画マスクを介して紫外線を照射して立体造形物を製造する場合に、スポット状の紫外線レーザー光を用いる光造形技術に比べて、得られる造形物の造形精度、寸法精度、外観などにおいて劣ることがあることが判明した。特に、描画マスク方式によって、光の照射方向に対して横切る方向（例えば直交方法）に穴（例えば横穴）、中空部、凹凸部などを有する立体造形物を製造したときに、穴、中空部、凹凸部などの寸法が設計どおりにならず、一部塞がったり、潰れたり、変形するなどの形状不良が発生することが多いことが判明した。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２８８８４４号公報
【特許文献２】特開平３−２２７２２２号公報
【特許文献３】特開平７−２９０５７８９号公報
【特許文献４】特開平８−１１２８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、描画マスクを介して、光源から放射される光に含まれる紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して立体造形物を製造する光造形技術において、紫外線の照射方向（一般にＺ方向）に対して横切る方向に穴（横穴など）、中空部、凹凸部などを有する立体造形物を製造する場合であっても、穴、中空部、凹凸部などでの塞がり、潰れ、変形などの形状不良が生じず、高い造形精度で、設計（目的）どおりの形状および寸法を有する外観および寸法精度に優れる光造形物を、硬化ムラや強度ムラなどの発生をも防ぎつつ、速い造形速度で、生産性良く且つ低コストで製造することのできる光造形方法および装置を提供することである。
特に、本発明の目的は、高価な紫外線レーザー装置を用いずに、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような安価な光源を用いて、外観および寸法精度に優れる高品質の立体造形物を、高い造形精度を保ちつつ、速い造形速度で、経済的に製造することのできる実用化技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成すべく本発明者は鋭意検討を続けてきた。その結果、描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射し、光に含まれる紫外線によって所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層を形成する工程を繰り返して光造形物を製造するに当たって、光源からの光をそのまま造形面に照射せずに、光源から放射される光に含まれる波長の異なる複数の光線のうち、波長が特定の範囲にある紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射すると、造形面に照射される紫外線のエネルギーが均一化されるかまたはほぼ均一化になることにより、造形面での紫外線の侵入深度、ひいては樹脂組成物の硬化深度、特にＺ方向での紫外線の侵入深度および硬化深度の調整および均一化が良好になり、それによって造形精度、特にＺ方向での造形精度が向上し、Ｚ方向に対して横切る方向の穴（横穴や斜め穴など）、中空部、凹凸部などを有する造形物を製造する場合であっても、該穴、中空部、凹凸部などでの塞がり、潰れ、変形などの形状不良が生じず、設計（目的）どおりの形状、寸法、外観を有する高品質の立体造形物を円滑に製造できることを見出した。
しかも、前記方法による場合は、Ｚ方向での光の侵入深度および樹脂組成物の硬化深度が均一になるだけでなく、Ｘ方向およびＹ方向でも光硬化が均一に行われるため、立体造形物の外観、寸法精度などが一層良好になり、しかも硬化ムラや強度ムラがなく、力学的特性にも優れる立体造形物が製造できることを見出した。
【００１１】
さらに、本発明者は、光源から放射される光に含まれる波長の異なる複数の光線のうち、波長が特定の範囲にある紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射するためには、波長が前記特定の範囲にある紫外線を透過させるがそれ以外の波長の光線を遮蔽する光学フィルターなどの光線選択透過手段を、光源と紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面、例えば、描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路、特に描画マスクと投影レンズとの間の光路に配置するなどの簡便な方法が良好に採用できることを見出した。
また、本発明者は、前記方法の実施に当たっては、光源として高輝度放電ランプ、特に超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを用い、紫外線硬化性樹脂組成物として波長３６５ｎｍの紫外線で硬化する紫外線硬化性樹脂組成物を用い、且つ光線選択透過手段として波長が３６５±２０（ｎｍ）の範囲にある紫外線の５０％以上を選択的に透過させるがそれ以外の波長の光線の７０％以上を遮蔽する光学フィルターなどの光線選択透過手段を用いると、目的とする外観、寸法精度、形状、強度などに優れる立体造形物を、低コストで生産性よく製造できることを見出し、それらの種々の知見に基づいて本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、
（１）  紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、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シャッターを線状または面状に配置した描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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層分の紫外線硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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工程を、目的とする立体造形物が形成されるまで繰り返す光造形方法であって、光源から放射される光に含まれる紫外線のうち、波長が、Ａ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射して光造形を行うことを特徴とする光造形方法である。
【００１３】
そして、本発明は、
（２）  波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線を透過させるが、それ以外の波長の光線を遮蔽する光線選択透過手段を、光源と紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に配置して光造形を行う前記（１）の光造形方法；
（３）  描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に投影レンズを配置し、描画マスクと投影レンズの間の光路に、前記光線選択透過手段を配置する（２）の光造形方法；および、
（４）  前記光線選択透過手段として、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線の透過率が５０％以上であって、且つ前記以外の波長の光線の７０％以上を遮蔽する光学フィルターである（２）または（３）の光造形方法；
（５）  光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、前記ピーク波長Ａが３６５ｎｍであり、紫外線硬化性樹脂組成物として波長が３６５±Ｂ（ｎｍ）（Ｂは前記と同じ）の範囲にある紫外線で硬化する紫外線硬化性樹脂組成物を用いる前記（１）〜（４）のいずれかの光造形方法；
である。
【００１４】
さらに、本発明は、
（６）  紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面を形成する手段；
波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線と、前記以外の波長の光線を含む光を放射する光源；
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線状または面状に配置した描画マスク；および、
波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線を透過させるが、前記以外の波長の光線を遮蔽する、光源と紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面との間の光路に配置した光線選択透過手段；
を備えていることを特徴とする光造形装置である。
【００１５】
そして、本発明は、
（７）  描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に投影レンズを配置し、描画マスクと投影レンズの間の光路に、前記光線選択透過手段を配置した前記（６）の光造形装置；
（８）  前記光線選択透過手段が、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線の透過率が５０％以上で、且つ前記以外の波長の光線の遮蔽率が７０％以上の光学フィルターである前記（７）の光造形装置；
（９）  光源が、高輝度放電ランプである前記（６）〜（８）のいずれかの光造形装置；
（１０）  光源が超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプであり、前記光線選択透過手段が波長が３６５±Ｂ（ｎｍ）（Ｂは前記と同じ）の紫外線を透過させるがそれ以外の波長の光線を遮蔽する光学フィルターである前記（６）〜（９）のいずれかの光造形装置；および、
（１１）  描画マスクが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液晶シャッターを線状または面状に配置した液晶描画マスクである前記（６）〜（１０）のいずれかの光造形装置；
である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による場合は、造形面での紫外線の侵入深度および紫外線硬化性樹脂組成物の硬化深度、特にＺ方向での紫外線の侵入深度および硬化深度の均一化が円滑に行われるために、種々の形状および構造の立体造形物、例えば、Ｚ方向に対して横切る方向の穴（横穴）、中空部、凹凸部などを有する立体造形物であっても、穴、中空部、凹凸部などでの塞がり、潰れ、変形などの形状不良が生じず、目的（設計）どおりの良好な形状、寸法、外観を有する高品質の立体造形物を、高い造形精度および寸法精度で円滑に製造することができる。
本発明による場合は、Ｚ方向だけでなく、Ｘ方向およびＹ方向でも紫外線硬化性樹脂組成物の光硬化をより均一に行えるため、立体造形物全体の造形精度および寸法精度が一層向上し、しかも硬化ムラや強度ムラのない力学的特性にも優れる立体造形物を製造することができる。
さらに、本発明による場合は、光源として高価な紫外線レーザー発射装置を用いずに、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのような安価な光源を使用し、それらの光源から放射される光に含まれる紫外線のうちの波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）［式中、Ａは光源から放射される光に含まれる複数の紫外線ピークのうちの１つの紫外線ピークの波長（ｎｍ）を示し、Ｂは０〜２０の数を示す］の範囲にある紫外線を有効に利用して、前記した高品質の造形物を速い造形速度で且つ経済的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明では、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、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シャッターを線状または面状に配置した描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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層分の紫外線硬化性樹脂組成物を施して造形面を形成し、該紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に描画マスクを介して制御下に光を照射して所定の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工程を、目的とする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。
【００１８】
本発明における前記造形技術は、一般に、液状の紫外線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層分の液状の紫外線硬化性樹脂組成物層を形成させ、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層分の液状の紫外線硬化性樹脂組成物層を形成させて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。
【００１９】
また、本発明における前記造形技術は、上記した方法以外にも、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紫外線硬化性樹脂組成物を施して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紫外線硬化性樹脂組成物を施して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、その上面に紫外線硬化性樹脂組成物を施し、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紫外線硬化性樹脂層を施し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紫外線硬化性樹脂層組成物を施し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紫外線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。
【００２０】
本発明で用いる描画マスクは、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シャッターを線状（例えばＸ方向、またはＹ方向）に配列した線状描画マスク、或いは面状（Ｘ−Ｙ方向）に並列配置した正方形状または長方形状の面状描画マスクのいずれでもよい。そのうちでも、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液晶シャッターを面状に並列配置した面状液晶描画マスクを用いることが、造形速度（造形効率）、入手の容易性などの点から好ましい。面状液晶描画マスクに配置する微小液晶シャッター（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。
【００２１】
本発明の光造形を行うに当たっては、描画マスクを静止した状態で描画マスクを介して紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に光を照射して１層分の光硬化した樹脂層を形成してもよいし、１層分の光硬化した樹脂層の形成途中に描画マスクのマスク画像を断続的に変えると共に描画マスクを次の位置に移動させて光硬化した樹脂層を形成してもよいし、１層分の光硬化した樹脂層の形成時に描画マスク（特に液晶描画マスク）のマスク画像をテレビジョン画像や映画のように動画的に連続して変化させるのと同期して描画マスクを連続的に移動させて１層分の光硬化した樹脂層を形成してもよいし、または前記した方式の２つ以上を採用して光造形を行ってもいずれでもよい。
【００２２】
本発明では、光源から放射された光をそのまま造形面に直接照射して光硬化した樹脂層を形成するのではなく、光源から放射された光に含まれる複数の光線のうち、紫外線硬化性樹脂組成物の硬化に有効な、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）（ＡおよびＢは前記と同じ）の範囲にある紫外線を、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射し、一方前記以外の波長の光線は造形面に照射されないように遮蔽する。
紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に対して、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線を選択的に造形面に照射することにより、造形面に照射される紫外線の強度（光エネルギー）が均一またはほぼ均一になり、それに伴って造形面での紫外線の侵入深度および硬化深度、特にＺ方向の侵入深度および硬化深度が均一化されてバラツキがなくなる。その結果、造形精度が格段に向上し、例えばＺ方向を横切る横穴などの穴、中空部、凹凸部などを有する立体造形物を製造する場合にも、それらの箇所での塞がり、潰れ、変形などが生じず、設計どおりの高い寸法精度を有する立体造形物を製造することができる。
造形面に照射する紫外線としては、造形面に照射される光エネルギーの一層の均一化、それによる造形精度の更なる向上の点から、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線のうちでも、波長がＡ±１５（ｎｍ）の範囲にある紫外線が好ましく用いられ、波長がＡ±１０（ｎｍ）の範囲にある紫外線がより好ましく用いられ、波長がＡ±５（ｎｍ）の範囲にある紫外線が更に好ましく用いられ、波長Ａ（ｎｍ）の紫外線が一層好ましく用いられる。
【００２３】
光源から放射される光に含まれる波長の異なる複数の光線のうち、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射するに当たっては、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線を選択的に透過し、一方それ以外の波長の光線を遮蔽する光学フィルターなどの光線選択透過手段（以下これを「紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段」ということがある）を用い、該紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に至るまでの光路の途中（造形面の上流位置）に配置する。紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段の配置位置は、光源と、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路（造形面の上流側）のいずれでもよく、例えば、描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路、光源と描画マスクとの間の光路に配置することができる。光源からの熱による紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段の劣化防止の観点からは、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段の配置位置は光源にあまり近くない方が好ましい。また、結像精度などの点からは、光源から描画マスクに向けて順次ロッドレンズ、反射ミラーなどを配置し、ロッドレンズと反射ミラーとの間の光路に紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を配置するとよい。さらに、描画マスクと投影レンズの間の光路位置、特に投影レンズの直上流位置（例えば投影レンズに接した上流位置）に配置する場合は、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段の劣化を防止しながら、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を極めて簡単に取り付けることができる。
【００２４】
紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段としては、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の透過率が５０％以上、特に７０％以上、更には８０％以上であって、且つ前記以外の波長の光線の遮蔽率が７０％以上、特に８０％以上、更には９０％以上である光学フィルターなどの光線選択透過手段が好ましく用いられる。紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段における波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の透過率が低いと、造形面に照射される紫外線のエネルギー強度が低くなり、造形に時間がかかるようになる。一方、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段による、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線以外の光の遮蔽率が低いと、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射される光のエネルギーの均一性が失われ、造形精度が低下する。紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段（光学フィルター）としては、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の透過率が高く且つそれ以外の波長の光線を完全にまたはほぼ完全に遮蔽できる手段であればいずれも使用可能である。
なお、本発明において、「波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の透過率」とは、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を通る前の光に含まれる波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲の範囲にある紫外線の光エネルギー強度に対する、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を透過した直後の波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の光エネルギー強度の割合（％）をいう。光源から放射された光を他のフィルターや分光手段などを通さずに、光源から放射された直後と同じエネルギー強度を維持した状態で紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を通した場合には、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段における前記「波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲の範囲にある紫外線の透過率」は、光源から放射された光に含まれている波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の光エネルギー強度に対する、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を透過した直後の波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の光エネルギー強度の割合（％）に相当する。
【００２５】
造形面に対して選択的に照射する波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲の範囲にある紫外線としては、紫外線硬化性樹脂組成物の硬化波長（特に紫外線硬化性樹脂組成物中に含まれる光重合開始剤や光増感剤の種類、光重合開始剤や光増感剤の吸収波長、そのうちでも最適吸収波長）、紫外線硬化性樹脂組成物を構成する樹脂成分、モノマー成分、その他の成分の紫外線硬化特性（特に光硬化を生ずる光波長との関係）、光源の種類、光源に含まれる紫外線の種類、分光分布、その強度などの各々の状況に応じて、それらを総合的に勘案して決めることが好ましい。特に、造形面に選択的に照射する波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線としては、光源からの光に含まれる紫外線のうちで、紫外線硬化性樹脂組成物を速やかに硬化することのできる光強度（光エネルギー）と均一なまたはほぼ均一なエネルギー強度を有する紫外線を利用する。
一般に、紫外線の波長が短くなるに従って、使用可能な紫外線硬化性樹脂組成物の種類が少なくなり、しかも安価で且つ良好に使用できる光学部品や材料が少なくなるので、波長Ａ（ｎｍ）の紫外線としては、３３０〜３９０ｎｍの波長域、特に３５０〜３９０ｎｍの波長域に含まれる紫外線のうちから、特定波長の紫外線を選択して用いることが好ましい。
【００２６】
上記の点から、光源としては、前記した３３０〜３９０ｎｍ、特に３５０〜３９０ｎｍの波長域に紫外線硬化性樹脂組成物を良好に硬化することのできる光強度を有するピーク波長がＡ（ｎｍ）の紫外線を含み、且つ波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線と、それ以外の波長の光線とを、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段（光学フィルターなど）で容易に分離できる分光分布を有する光源が好ましく用いられる。そのような光源の具体例としては、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）やハロゲンランプなどを挙げることができる。
そのうちでも、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプから放射される光には、光硬化した樹脂層を短時間に形成し得る光強度を有する波長の紫外線、特に波長３６５ｎｍの紫外線が含まれていて、しかも波長３６５ｎｍの紫外線とそれ以外の波長を有する光線の分離が容易であることなどの点から好ましく用いられ、特に超高圧水銀ランプがより好ましく用いられる。
【００２７】
本発明で光源として好ましく用いられる超高圧水銀ランプから放射される光は、図１に示すような互いに明確に分離した複数のピークよりなる分光分布を有している。また、高圧水銀ランプから放射される光も、図２に示すような互いに明確に分離した複数のピークよりなる分光分布を有している。図１および図２に見るように、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプから放射される光は、波長３６５ｎｍ（通称ｉ線）およびその近傍に紫外線硬化性樹脂組成物の硬化に適する強度の高い紫外線ピークを独立して有し、３６５ｎｍと４００ｎｍとの間には他の紫外線ピークが存在せず、３６５ｎｍ以外の紫外線の大半が０〜３４０ｎｍの波長範囲に分布している。
【００２８】
そのため、本発明では、光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを使用し、紫外線硬化性樹脂組成物として波長が３６５±２０（ｎｍ）の紫外線によって良好に硬化する紫外線硬化性樹脂組成物、特に波長が３６５±２０（ｎｍ）の紫外線によって少なくとも硬化し、一方波長が４５０ｎｍ以上の可視光線および赤外線によっては硬化しない紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段（光線選択透過手段）として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプから放射される光のうち、波長が３６５±２０（ｎｍ）（３４５〜３８５ｎｍ）の紫外線を選択的に透過させ、前記以外の波長の光を遮蔽する光学フィルターを使用して、該光学フィルターを紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の上流側、例えば、描画マスクと造形面の間の光路に配置して光造形を行うことが好ましい。それによって、造形面に照射される紫外線のエネルギー強度の均一化、それに伴う造形面での紫外線の侵入深度の均一化と樹脂組成物の硬化深度（特にＺ方向での侵入深度および硬化深度）の均一化を円滑に且つ容易に達成することができる。
【００２９】
超高圧水銀ランプと高圧水銀ランプを比較した場合には、超高圧水銀ランプの方が高圧水銀ランプに比べてアークの長さが短く、ランプ自体が小型化されているために、光造形装置に取り付けた時に場所をとらず取り付けが容易であるなどの利点があり、またそれ以外にも放射エネルギーが大きいという利点があり、そのため、超高圧水銀ランプがより好ましく用いられる。
【００３０】
光源の形状、大きさ、数は特に制限されず、描画マスクの形状や寸法、形成しようとする光硬化した樹脂層の形状パターンの形状やサイズなどに応じて適宜選択することができ、光源は、例えば、点状、球状、棒状、面状であってもよいし、また点状や球状の光源を液晶描画マスクの背部側に直接状に一列または複数列で配置してもよい。
また、光源は、描画マスクの背部側に描画マスクと共に移動可能に設けてもよいし、または造形精度の向上、造形速度の向上、装置の軽量化、保守性の向上などの目的で、光源を固定位置に動かないように設けると共に光源からの光を光ファイバー、ライトガイドやその他の光伝達手段を通して描画マスクの背部に導き、光ファイバーやライトガイドやその他の光伝達手段から描画マスクを介して、造形面に光を照射するようにしてもよい。
また、造形速度の向上のために複数の光源を用いて集光し光エネルギーを高くさせる方式を採ってもよい。特に光ファイバーやライトガイドなどを使用する場合は複数光源を集光させ易いというメリットがある。
【００３１】
また、波長が３６５±２０（ｎｍ）（３４５〜３８５ｎｍ）の紫外線を５０％以上、特に７０％以上の高透過率で選択的に透過させ、それ以外の波長の光を完全にまたはほぼ完全に遮蔽する紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段（光学フィルター）としては、朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ０３６５」［波長３６５±２０（ｎｍ）の紫外線の透過率８０％、その他の光線の遮蔽率ほぼ１００％）、一般にバンドパスフィルターと呼ばれている光学フィルターなどが好ましく用いられる。
【００３２】
本発明において、描画マスクとして液晶描画マスクを用いて光造形を行う場合は、描画マスクを構成する液晶が一般に短波長の紫外線、特に波長が３４０ｎｍ以下の紫外線によって劣化し易いので、光源から放射された光に含まれる短波長の紫外線による液晶描画マスクの劣化を防止するために、光源から放射された光に含まれる短波長の紫外線を遮蔽する手段（以下これを「短波長紫外線遮蔽手段」ということがある）、特に波長が３４０ｎｍ以下の紫外線を遮蔽する手段を光源と液晶描画マスクとの間の光路の途中に必要に応じて配置して、液晶描画マスクが短波長の紫外線に曝露されるのを防止してもよい。その際に、短波長紫外線遮蔽手段としては、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線の５０％以上、特に６０％以上を遮蔽するが、波長が３４０ｎｍを超える紫外線の６０％以上、特に７０％以上、更には８０％以上を透過させる光学フィルター、例えば、シグマ光機株式会社製「ＵＴＦ−５０Ｓ−３４Ｕ」［波長３４０ｎｍの紫外線の遮蔽率（吸収率）約５０％、波長３２０ｎｍ以下の紫外線の遮蔽率（吸収率）ほぼ１００％で、波長が３４０ｎｍを超える紫外線（特に波長３５０ｎｍ以上の紫外線）の透過率８０％以上］などが好ましく用いられる。上記した紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段を液晶描画マスクと紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の間の光路に配置すると共に短波長紫外線遮蔽手段を液晶描画マスクの上流側に配置すると、短波長の紫外線、特に波長３４０ｎｍ以下の紫外線による液晶描画マスクの劣化を防止して液晶描画マスクの長寿命化を図りながら、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に、波長Ａ（ｎｍ）の紫外線によって、所定の正確な断面形状パターンを有する硬化した樹脂層を高い造形精度および寸法精度で形成することができる。
【００３３】
本発明では、造形精度の向上、造形速度の向上、装置の軽量化、保守性の向上、装置コストのダウンなどの目的で、液画マスクの上流側（背部側）に配置する光源の種類、形状、数、描画マスクの種類、形状、サイズなどに応じて、光源からの光を描画マスクに良好に導くための手段（例えば集光レンズ、フレネルレンズなど）、また描画マスクによって形成されたマスク画像（描画マスクを通った光画像）を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面の所定位置に高造形精度で照射させるための手段（例えば投影レンズ、プロジェクタレンズなど）を配置することが好ましい。
【００３４】
本発明では、紫外線硬化性樹脂組成物として、上記した波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線を照射することによって少なくとも硬化する紫外線硬化性樹脂組成物を用いる。紫外線硬化性樹脂組成物は、液状、ペースト、粉末状、薄膜状などのいずでの形態であってもよく、特に液状であることが光造形時の取扱性などの点から好ましい。
【００３５】
本発明では、紫外線硬化性樹脂組成物として、光造形において従来から用いられている紫外線硬化性樹脂組成物、例えば、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の１種または２種以上と、波長Ａ（ｎｍ）を有する紫外線または波長がＡ±５（ｎｍ）の範囲にある紫外線の照射によって光重合開始作用を有する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紫外線硬化性樹脂組成物を用いることができる。
【００３６】
紫外線硬化性樹脂組成物を、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の照射によって硬化するように調整するには、例えば、紫外線硬化性樹脂組成物中に配合する光重合開始剤の種類（特に最適紫外線吸収波長）、紫外線硬化性樹脂組成物を構成するポリマーやモノマーの種類や組成、増感剤の種類、他の成分の種類や配合組成などを選ぶことにより行うことができる。
【００３７】
何ら限定されるものではないが、本発明で用いる紫外線硬化性樹脂組成物で用い得る光重合開始剤としては、例えば、イソブチルベンゾインエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテルなどのベンゾインエーテル系光重合開始剤；１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシムなどのα−アシロキシムエステル系光重合開始剤；２，２−メトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのベンジルケタール系光重合開始剤；ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンなどのアセトフェノン誘導体系光重合開始剤；ベンゾフェニン、クロロチオキサントン、２−クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、ハロゲン置換アルキル−アリールケトンなどのベンゾイル系光重合開始剤などを挙げることができる。
【００３８】
本発明において、光源として超高圧水銀ランプまたは高圧水銀ランプを用いて、波長が３６５±Ｂ（ｎｍ）（Ｂは０〜２０の数）の紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射して光造形を行う場合には、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン［例えばチバスペシャリティーケミカル社製「イルガキュア（登録商標）６５１」など］、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン［例えばチバスペシャリティーケミカル社製「ダロキュア（登録商標）１１７３」など］などの光重合開始剤を含有する紫外線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００３９】
本発明で使用する紫外線硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、さらに、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、固体微粒子（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）やウィスカーなどの充填材の１種または２種以上を含有していてもよい。充填材を含有させておくと、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。
【実施例】
【００４０】
以下に図３を参照して本発明について具体的に説明するが、本発明は図３に示したものに何ら限定されるものではない。
図３は、本発明の光造形に使用する光造形装置の要部の具体例を示したものである。
図３において、１は光源、２はロッドレンズ、３は反射ミラー、４はフレネルレンズ、５は液晶描画マスク、６は波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲の範囲にある紫外線を透過させるがそれ以外の波長の光線を吸収および／または反射して除く光学フィルターなどの紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段、７は投影レンズおよび８は紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面を示す。
【００４１】
図３の装置では、光源１から放射された光は、ロッドレンズ２を経て反射ミラー３によって向きを変え、フレネルレンズ４を経て液晶描画マスク５の背部へと導かれる。液晶描画マスク５の背部に導かれた光（紫外線、可視光線、赤外線）は、液晶描画マスク５のマスク画像に対応した所定のパターンで液晶描画マスク５を通過した後、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６に到達し、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線のみが紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６を透過し、それ以外の波長の光は紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６によって吸収および／または反射されて除かれ、波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線が造形面８に選択的に照射されて、液晶描画マスク５のマスク画像に対応する所定の形状パターンを有する光硬化した樹脂層が造形面８に形成される。
【００４２】
上記の図３の光造形装置においては、液晶描画マスク５のマスク画像は、製造を目的とする光造形物の形状パターン、構造、サイズなどに対応してコンピューターに予め記憶させておいた情報に応じて、液晶描画マスク６に配置された複数の微小な液晶シャッターのうち、光を通過させるべき箇所に位置する液晶シャッターは光を通過させるように開き、一方光を遮蔽させるべき箇所に位置する液晶シャッターは閉じて光の通過を阻止し、そのような操作を、所定の断面形状を有する光硬化した樹脂層が形成されるまで繰り返すように設計されている。
【００４３】
図３に示した光造形装置では、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６を投影レンズ７の上流側に接して配置しているが、それに限定されるものではなく、例えば、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６と投影レンズ７とを間隔をあけて配置してもよい。
また、図３に示した光造形装置では、光源１からの光をロッドレンズ２、反射ミラー３、フレネルレンズ４を経て液晶描画マスク５に導いているが、光源１からの光をそのまま直接フレネルレンズ４を経て液晶描画マスク５に導くようにしてもよい。
また、図３に示した光造形装置において、液晶描画マスク５の上流側の任意の光路位置に、光源１から放射された光に含まれる、光硬化に用いられない短波長の紫外線（例えば波長が３００ｎｍ以下の紫外線、または波長が３４０ｎｍ以下の紫外線など）を吸収および／または反射して除去するためのフィルターを必要に応じて配置してもよく、そのようなフィルターを配置した場合には、液晶描画マスク５に到達する光に液晶描画マスクの劣化をもたらす短波長の紫外線が含まれないことにより、液晶描画マスク５の寿命を長くすることができる。また、光源１から放射された光に含まれる可視光線および／または赤外線の除くためのフィルターを光源１と紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６との間の光路の適宜の位置に配置してもよく、その場合には、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６による波長がＡ±Ｂ（ｎｍ）の範囲にある紫外線の選択透過を良好に実施することができる。
【００４４】
液晶描画マスク５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のものを採用することができる。液晶描画マスク６は、例えば正方形であってもよいし、長方形であってもよいし、またはその他の形状であってもよい。
【００４５】
《実施例１》
（１）  図３に示す光造形装置を使用して、直径の異なる４個の円筒状の横穴Ａ〜Ｄを５ｍｍ間隔で水平に貫通させた図４に示す立体造形物（立体造形物のサイズ；光造形時のＸ方向×Ｙ方向×Ｚ方向＝３４ｍｍ×１０ｍｍ×２３ｍｍ）を製造した。図４に示す立体造形物において、４個の横穴の設計上の直径は、Ａ＝３ｍｍ、Ｂ＝２．５ｍｍ、Ｃ＝２ｍｍ、Ｄ＝１．５ｍｍであった。
また、図３の光造形装置において、光源１としてオスライム社製の超高圧水銀ランプ「ＨＸＰＲ１２０Ｗ／４５Ｃ」（出力１２０Ｗ）、ロッドレンズ２として（有）ワイエルティー製「ＹＬＴ−ＩＲＬ２５」、反射ミラー３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４として日本特殊光学樹脂株式会社製のフレネルレンズ、液晶描画マスク５としてカシオ計算機株式会社製のＶＧＡ液晶、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６として朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ０３６５」［波長幅が３６５±２０（ｎｍ）（３４５〜３８５ｎｍ）の紫外線の透過率８０％、その他の光線の遮蔽率ほぼ１００％］および投影レンズ７として株式会社ニコン製「ＥＬ−Ｎｉｋｋｏｒ」を使用した。
（２）  上記（１）に示した図３の光造形装置を使用し、紫外線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、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面８への投影サイズ（液晶描画マスクのサイズ）＝４０ｍｍ×３０ｍｍ、造形面８での波長３６５±２０（ｎｍ）の紫外線の光エネルギー強度２．９ｍＪ／ｃｍ2の条件下に、照射時間１ｓｅｃ、照射深度０．１ｍｍの条件下で造形面に光照射して光硬化した樹脂層を形成する操作を繰り返して、図４に示す立体造形物を製造した（光造形時間約２時間）。
（３）  上記（２）で得られた立体造形物における４個の横穴Ａ〜Ｄについて、その前面部（図４の符号９で示す面）および後面部（図４の符号１０で示す面）での穴のＸ方向とＺ方向の直径をそれぞれ測定した。さらに、横穴Ａ〜Ｄのそれぞれの内部について、その最小の部分の直径と最大部分の直径をそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４６】
《比較例１》
（１）  図３に示す光造形装置において、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６（朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ０３６５」）を配置しなかった以外は、実施例１と全く同様にして光造形を行って、図４に示す立体造形物を製造した。
（２）  上記（１）で得られた立体造形物における４個の横穴Ａ〜Ｄについて、その前面部（図４の符号９で示す面）および後面部（図４の符号１０で示す面）での穴のＸ方向とＺ方向の直径をそれぞれ測定した。さらに、横穴Ａ〜Ｄのそれぞれの内部について、その最小の部分の直径と最大部分の直径をそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４７】
《比較例２》
（１）  図３に示す光造形装置において、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６として、朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ０３６５」の代りに、朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ３６０５」［波長３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）の透過率８３％、その他の波長の光線（特に波長が３６５ｎｍを超え４０５ｎｍ以下の光線）の透過率８０％］）を配置した以外は、実施例１と全く同様にして光造形を行って、図４に示す立体造形物を製造した。
（２）  上記（１）で得られた立体造形物における４個の横穴Ａ〜Ｄについて、その前面部（図４の符号９で示す面）および後面部（図４の符号１０で示す面）での穴のＸ方向とＺ方向の直径をそれぞれ測定した。さらに、横穴Ａ〜Ｄのそれぞれの内部について、その最小の部分の直径と最大部分の直径をそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４８】
《比較例３》
（１）  図３に示す光造形装置において、紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段６として、朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ０３６５」の代りに、朝日分光株式会社製の光学フィルター「ＨＧ３６３６」［波長３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）の透過率８４％、その他の波長の光線（特に波長が３６５ｎｍを超え４３６ｎｍ以下の光線の透過率７８％）］を配置した以外は、実施例１と全く同様にして光造形を行って、図４に示す立体造形物を製造した。
（２）  上記（１）で得られた立体造形物における４個の横穴Ａ〜Ｄについて、その前面部（図４の符号９で示す面）および後面部（図４の符号１０で示す面）での穴のＸ方向とＺ方向の直径をそれぞれ測定した。さらに、横穴Ａ〜Ｄのそれぞれの内部について、その最小の部分の直径と最大部分の直径をそれぞれ測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００４９】
【表１】
2006142491.tif 000003
【００５０】
上記の表１にみるように、実施例１では、特定の波長Ａ（ｎｍ）を有する単一波長の紫外線、特に波長３６５ｎｍの紫外線を紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に選択的に照射したことにより、造形精度が向上、特にＺ方向での造形精度が格段に向上し、設計どおりの正確な寸法（直径）を有する横穴Ａ〜Ｄが有する寸法精度および外観などに優れる高品質の立体造形物が形成された。
それに対して、比較例１〜３では、紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面に照射された光（紫外線）が単一波長またはほぼそれに近い紫外線ではなく、波長の異なる複数の紫外線を含む光を造形面に照射したことにより、造形精度が低下し、特にＺ方向での光の侵入深度や樹脂の硬化深度が不均一になって、立体造形物における横穴Ａ〜Ｄの部分的な塞がり、変形などが生じ、設計どおりの正確な寸法を有する立体造形物を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の光造形方法および装置による場合は、造形精度が向上し、特に造形面でのＺ方向の紫外線の侵入深度および紫外線硬化性樹脂組成物の硬化深度の均一化が図れるため、種々の形状および構造の立体造形物、特にＺ方向に対して横切る方向の穴（横穴）、中空部、凹凸部などを有する立体造形物であっても、穴、中空部、凹凸部などでの塞がり、潰れ、変形などの形状不良のない、設計どおりの正確な寸法、形状、構造を有する高品質の立体造形物を提供することができる。
本発明の光造形方法および装置は、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。
本発明の方法および装置による場合は、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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】超高圧水銀ランプから放射される光の分光分布を示す図である。
【図２】高圧水銀ランプから放射される光の分光分布を示す図である。
【図３】本発明の光造形装置の一例を示す図である。
【図４】実施例１および比較例１〜３で製造した立体造形物の形状および寸法を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    光源
２    ロッドレンズ
３    反射ミラー
４    フレネルレンズ
５    液晶描画マスク
６    紫外線（Ａ±Ｂ）選択透過手段
７    投影レンズ
８    紫外線硬化性樹脂組成物よりなる造形面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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