(57)【要約】      （修正有）【課題】任意の部分のヤング率を制御した微小構造物の作製を実施する。【解決手段】液状の光硬化性樹脂の内部にレーザー光を走査させながら連続的に照射し、その内部を線分的に連続させて硬化することにより、面状の微小構造物を作製し、さらにその面状の微小構造物を積層することで３次元計上の微小構造物を作製することを特徴とするマイクロ光造形法において、面状の微小構造物を積層する際のピッチ間隔を変更することで、完成した構造物のヤング率を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の光硬化性樹脂の内部にレーザー光を走査させながら連続的に照射し、前記光硬化性樹脂の前記内部を線分的に連続させて硬化することにより、面状の微小構造物を作製し、前記面上の微小構造物を積層することで３次元計上の微小構造物を作製することを特徴とするマイクロ光造形法において、前期面状の微小構造物を積層する際のピッチ間隔を変更することで、完成した構造物のヤング率を制御することを特徴とするマイクロ光造形法
【請求項２】
前記マイクロ光造形法において、前記光硬化性樹脂の前記内部を線分的に連続させて硬化する際に、前記線分部分の配置方向を変更することにより、完成した構造物のヤング率を制御し、異方性を有することを特徴とするマイクロ光造形法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光造形法に関し、特にはマイクロセンサ、マイクロアクチュエータ及びマイクロマシンの分野で用いることのできる、ケースや構造材などの微小構造物の作製に対して好適に用いることのできるマイクロ光造形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第3867146号では、マイクロ光造形法でのレーザー光の走査時において、そのレーザーパワーを変化させることで、部位によって程度の異なる光硬化反応を誘起し、部位ごとのヤング率を変化させてひとつの微小構造物を作製している。
【特許文献１】特許第3867146号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許第3867146号の方法で微小構造物のヤング率を変化させる場合、設備としてプロセス中に任意にレーザーパワーを変化させられるレーザー光源が必要となる。
【０００４】
そのため、既存の設備を用いて実現する場合には、レーザー光源の交換、光学系の調整やソフトウェアの更新が必要となり、極めて困難な作業が必要となる。
【０００５】
本発明は、既存の設備を用いても簡易かつ比較的短時間で微小な構造物の任意の部署のヤング率を変化させて作製することのできる新規な光造形法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、液状の光硬化性樹脂の内部にレーザー光を走査させながら連続的に照射し、前記光硬化性樹脂の前記内部を線分的に連続させて硬化することにより、面状の微小構造物を作製し、前記面上の微小構造物を積層することで３次元計上の微小構造物を作製することを特徴とするマイクロ光造形法において、前期面状の微小構造物を積層する際のピッチ間隔を変更することを特徴としている。
【０００７】
すなわち本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、光硬化性樹脂からなる複数の面状の微小構造物を作製し、積層して立体構造の微小構造物を複数作製する工程において、これらの立体構造の微小構造物に対してそれぞれ異なる積層ピッチで作製したところ、前記立体構造の微小構造物にはそれぞれ異なる程度の重合反応が誘起され、前記立体構造の微小構造物のヤング率は前記積層ピッチに依存して変化することが判明した。したがって、光硬化性樹脂から単一の立体構造の微小構造物を作製した場合においても、前記立体構造の微小構造物の任意の部分での積層ピッチを変化させることによって、前記立体構造の微小構造物の前記部分のヤング率を自在に制御できることを見出した。
【０００８】
また、前記加工部分のヤング率を比較的低いままに維持しておけば、所定の外力によって、前記加工部分からなる微小構造部品を中心として、前記非加工部分からなる微小構造部品を自在に駆動させることができるようになる。この場合、前記加工部分は、微小構造物の関節として機能するようになる。このことから本発明における前記加工は、関節を設ける加工すなわちヤング率を比較的低いままに維持しておくことも含んでいる。
【０００９】
さらに、前記加工において微小構造物を作製するにおいて、前記微小構造物の形状に合わせて、前期線分的に硬化させる部分の配置方向を変更することにより、
完成後の前記立体構造の微小構造物のヤング率は、前記線分的に硬化させる部分の配置方向により変化することが判明した。したがって、前記立体構造の微小構造物を作製する際に任意の方向に前記線分的に硬化させる部分を配置することによって、前記立体構造の微小構造物の前記部分のヤング率を自在に制御でき、異方性を有することが可能であることを見出した。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、複雑かつ困難な加工技術を用いることなく、実用的な微小構造部品を簡易に提供することができる。また、既存の装置を用いる場合も、ソフトウェアの更新だけで対応できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。図１に示すように、最初にマイクロメータ（μｍ）のオーダの、光硬化性樹脂からなるプレフォーム１０を準備し、このプレフォーム１０の中心部１１に対して比較的低い密度の積層ピッチでレーザー光を照射し、折り曲げ加工可能な程度の低いヤング率を有するような比較的低レベルの光硬化反応を誘起する。一方、プレフォーム１０の、中心部１１の両側部分１２に対して比較的高い密度の積層ピッチでレーザー光を照射し、加工が困難となる程度の高いヤング率を有するような比較的高レベルの光硬化反応を誘起する。
【００１３】
次いで、図２に示すように、プレフォーム１０の中心部１１に対して曲げ加工を行い、中心部１１で構成される間接部分により、両側部分１２で構成される２本のアーム部分が直角に接続されたような微小構造物２０を得ることができる。
【００１４】
なお、微小構造物２０の強度、特に加工部分（中心部１０）の強度が十分でない場合は、微小構造物２０の全体に対して光照射を行い、十分な光硬化反応を誘起させて、微小構造物２０の全体を硬化させることもできる。
【００１５】
また、加工部分（中心部１０）のヤング率を比較的低いままに維持しておけば、所定の外力によって、前記加工部分からなる前記間接部分を中心として、前記非加工部分（両側部分１２）からなる２本のアームを自在に駆動させることができるようになる。この場合、前記加工部分は、微小構造物２０の関節として機能するようになる。
【実施例】
【００１６】
モノマーとしてフォトマー４０７２−ＳＮ（サンノブコ（株））、オリゴマーとしてフォトマー３０１６（サンノブコ（株））、及び光重合開始剤としてクロロチオキサントンを準備し、これらを混合することによって光硬化性樹脂を作製した。次いで、前記光硬化性樹脂に対して波長４０７ｎｍ、強度４．７１μＷのレーザー光を照射し、積層ピッチ１０μｍで２５０μｍ×５０μｍ×５００μｍのマイクロカンチレバーを作製した。このとき、一本が長さ２５０μｍの線分的な硬化部分を積層して作製した。前記マイクロカンチレバー１のヤング率は４．４７×１０８Ｎ／ｍ２であった。図３にマイクロカンチレバー１の積層構造を示す。
【００１７】
次いで、前記光硬化性樹脂に対して波長４０７ｎｍ、強度４．７１μＷのレーザー光を照射し、積層ピッチ２５μｍで２５０μｍ×５０μｍ×５００μｍのマイクロカンチレバー２を作製した。このとき、一本が長さ２５０μｍの線分的な硬化部分を積層して作製した。前期マイクロカンチレバー２のヤング率は３．４７×１０８Ｎ／ｍ２であった。図４にマイクロカンチレバー２の積層構造を示す。
【００１８】
このように、積層ピッチを変更して加工を行うことにより、任意のヤング率をもつ微小構造物を作製することができる。
【００１９】
次いで、前記光硬化性樹脂に対して波長４０７ｎｍ、強度４．７１μＷのレーザー光を照射し、積層ピッチ１０μｍで２５０μｍ×５０μｍ×５００μｍのマイクロカンチレバー３を作製した。このとき、一本が長さ５０μｍの線分的な硬化部分を積層して作製、つまりマイクロカンチレバー１の積層構造に対し垂直な方向に積層し作製した。前記マイクロカンチレバー３のヤング率は６．２７×１０８Ｎ／ｍ２であった。図５にマイクロカンチレバー３の積層構造を示す。比較のために図６にマイクロカンチレバー１の積層構造を示す。
【００２０】
このように、線分的な硬化部分の積層方向を変更して加工を行うことにより、任意のヤング率をもつ微小構造物を作製することができる。また、異方性を持たすことも可能である。
【００２１】
以上の構造を用いて作製したマイクログリッパを図７に示す。このマイクログリッパは、外部に装着したIPMCアクチュエータにより関節部が曲がり、先端部により微小物体を把握・保持できる
【００２２】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、マイクロカンチレバー、マイクロマシン及びマイクロアクチュエータなどの微小構造部品の製造などに関して好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図２】同じく、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図３】同じく、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図４】同じく、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図５】同じく、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図６】同じく、本発明の微小構造物の作製方法を説明するための図である。
【図７】本発明の微小構造物の作製方法をによって製作したマイクログリッパを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  プレフォーム
１１  プレフォームの中央部  ヤング率は低め
１２  プレフォームの両側部分  ヤング率は高め
２０  微小構造物  
３０  ヤング率が高い構造
４０  ヤング率が低い構造
５０  短い線分状硬化物を積層した構造
６０  長い線分状硬化物を積層した構造
７０  マイクログリッパ構造部分  ヤング率は高め
７１  マイクログリッパ関節部分  ヤング率は低め
７２  IPMCアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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