(57)【要約】【課題】優れた抗菌性を有し、かつ変色し難い立体造形物を製造することができる立体造形物の製造方法の提供。【解決手段】立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する第一の液体付与工程と、前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる固化工程と、を含み、前記立体造形用粉末材料が、金属イオン担持抗菌材を該立体造形用粉末材料に対して１．０質量％以下の量で含有し、立体造形物が抗菌性を示す、立体造形物の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する第一の液体付与工程と、
前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる固化工程と、を含み、
前記立体造形用粉末材料が、金属イオン担持抗菌材を該立体造形用粉末材料に対し１．０質量％以下の量で含有し、
立体造形物が抗菌性を示す、立体造形物の製造方法。
【請求項２】
金属イオン担持抗菌材の含有量が、０．２質量％以上１．０質量％以下である請求項１に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項３】
前記金属イオン担持抗菌材が、銀、銅、亜鉛、チタン、カルシウム、及びマグネシウムから選択される少なくとも１種を含有する請求項１から２のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項４】
前記立体造形用粉末材料が樹脂粉末材料である請求項１から３のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項５】
前記第一の液体の付与がインクジェットプリンタ用ヘッドからの吐出である請求項１から４のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項６】
前記第一の液体の２５℃での粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下である請求項１から５のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項７】
前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有しない第二の液体を付与する第二の液体付与工程を含む請求項１から６のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項８】
樹脂材料及び金属イオン担持抗菌材を１．０質量％以下含有することを特徴とする造形用粉末材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造方法及び造形用粉末材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な生活用品、衣料品、医療用品等には使用者個々人の要求に応じたカスタマイズが常態化しつつあり、その製作には３次元（３Ｄ）プリンタを用いた３次元印刷によるケースが増加している。更に近年、立体造形物に対して単なる形状モデルではなく、抗菌機能等の新たな機能付与が求められている。例えば、樹脂成形品に抗菌機能を付与する場合に、特許文献１では樹脂に対し、銀、銅、亜鉛等の金属を含む化合物を添加する方法や、特許文献２では合成樹脂に対し、銀イオンや銅イオンでイオン交換したゼオライト系の固体粒子を添加する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、優れた抗菌性を有し、かつ変色し難い立体造形物を製造することができる立体造形物の製造方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】
【０００４】
前記課題を達成するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する第一の液体付与工程と、前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる固化工程と、を含み、前記立体造形用粉末材料が、金属イオン担持抗菌材を該立体造形用粉末材料に対して１．０質量％以下の量で含有し、立体造形物が抗菌性を示す。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、優れた抗菌性を有し、かつ変色し難い立体造形物を製造することができる立体造形物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明で用いられる立体造形物の製造装置の一例を説明するための平面図である。
【図２】図２は、本発明で用いられる立体造形物の製造装置の一例を説明するための側面図である。
【図３】図３は、本発明で用いられる立体造形物の製造装置の一例を説明するための断面図である。
【図４】図４は、本発明で用いられる立体造形物の製造装置の一例における制御部の概要を説明するためのブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の立体造形物の製造方法の一例を説明するための概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明の立体造形物の製造方法の他の一例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（立体造形物の製造方法）
本発明の立体造形物の製造方法は、立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する第一の液体付与工程と、前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる固化工程と、を含み、前記立体造形用粉末材料が、金属イオン担持抗菌材を該立体造形用粉末材料に対して１．０質量％以下の量で含有し、立体造形物が抗菌性を示し、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【０００８】
本発明者は、数多くの抗菌材の中から立体造形用粉末材料に適した抗菌材を求めて鋭意検討を重ねた結果、金属イオン担持抗菌材が好適であることを知見し、該金属イオン担持抗菌材を立体造形用粉末材料に対して、１．０質量％以下の量で含有する立体造形用粉末材料を用いて、粉末層を形成し、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与し、粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を溶融し、冷却固化させて造形層を形成することにより、立体造形物の表面だけでなく、内部にまで金属イオン担持抗菌材を含有させることができ、優れた抗菌性を有し、かつ変色し難い立体造形物を効率よく製造できることを見出した。
【０００９】
＜粉末層形成工程＞
粉末層形成工程は、立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する工程であり、粉末層形成手段により実施されることが好ましい。
粉末層形成手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末を供給する機構と、供給された粉末を均しながら粉末層を形成する機構の組合せなどが挙げられる。
【００１０】
前記立体造形用粉末材料は、樹脂材料、及び金属イオン担持抗菌材を含み、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
【００１１】
−樹脂材料−
前記樹脂材料としては、主に熱可塑性樹脂が好適であるが、熱硬化性樹脂、「エンジニアリングプラスチック」や「スーパーエンジニアリングプラスチック」などが含まれていてもよい。
なお、以下では、「エンジニアリングプラスチック」を「エンプラ」と称し、「スーパーエンジニアリングプラスチック」を「スーパーエンプラ」と称することがある。
【００１２】
前記樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリアセタール樹脂、スチレン系樹脂、ビニル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、フッ素系樹脂、オレフィン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレングリコール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ウレタン樹脂、セルロース、デンプン、ゼラチンなどが挙げられる。
これらは、ホモポリマー（単独重合体）であってもよいし、コポリマー（共重合体）であってもよく、更には混合してポリマーアロイ化したものを用いてもよい。
【００１３】
−金属イオン担持抗菌材−
前記立体造形用粉末材料は、金属イオン担持抗菌材を含有する。
ここで、金属イオン担持抗菌材とは、銀、銅、亜鉛、チタン、カルシウム、マグネシウムなどの抗菌活性をもつ金属（イオン）を担体に担持させた抗菌材である。
【００１４】
金属イオンの中には、細菌を死滅させる働きがあるものが古くから知られており、オリゴダイナミック効果（ｏｌｉｇｏｄｙｎａｍｉｃ  ａｃｔｉｏｎ）と呼ばれている。銀や亜鉛などの元素を担持したリン酸塩、ケイ酸塩、ゼオライトやシリカゲルなどの無機物質、光触媒作用を利用した酸化チタン、カルシウムやマグネシウムの酸化物などが挙げられる。
銀等の金属イオンの担持方法としては、以下の４つに大別できる。
【００１５】
（１）イオン交換による担持
陽イオン交換能をもつ無機イオン交換体に、イオン交換反応で銀イオン等を担持させた材料で、ゼオライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸カリウムなどが該当する。無機イオン交換体は、結晶構造や金属との親和性によって特異的なイオン交換挙動を示すため、担体の性質が銀イオン等の化学的性質に及ぼす影響は大きい。
【００１６】
（２）金属単体又は酸化物として担持
ヒドロキシアパタイト、ケイ酸カルシウムなどは全く陽イオン交換性がないとはいえないが、基本的にはイオン交換サイト、交換可能カチオンをもっていない。これらの材料にメカノケミカル的に金属を担持させ焼成したものは、金属単体あるいは酸化物として存在していると思われる。結晶構造中に金属イオンが固溶している可能性もあるが、正確な状態は把握されていない。
【００１７】
（３）金属錯体として担持
担体にシリカゲルを用いたものの中に、金属を陽イオンの形ではなく、チオスルファト金属錯体等の錯体として担持させたものがある。これは金属イオンが塩素イオンと反応して塩化物を形成し抗菌性能を低下すること、及び着色するという問題に対する対策の一つの方法である。
【００１８】
（４）ガラス成分として担持
水への溶解性を調整したガラスに、ガラス成分の一つとして金属を含有させたものである。溶解性ガラスの代表例としてＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｎａ２Ｏ系ガラスがある。ガラス組成を変更することにより金属の溶解速度をはじめとする各種性質を連続的に変えられることがこの材料の大きな特徴である。
【００１９】
これらの中でも、上記（１）〜（３）の方法による担持体は選択幅が広く、様々な抗菌材種を選択しうる。
銀イオン担持抗菌材としては、例えば、株式会社サンギ製のアパサイダーＡＫ、株式会社シナネンゼオミック製のゼオミックパウダーなどが挙げられる。
【００２０】
金属イオン担持抗菌材の含有量は、立体造形用粉末材料の全量に対して、１．０質量％以下であり、０．２質量％以上１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以上１．０質量％以下がより好ましい。
上記含有量の範囲において、優れた抗菌性を有し、かつ変色し難い立体造形物を製造することができる。
【００２１】
−その他の成分−
その他の成分としては、フィラー等の各種充填剤を含有していてもよく、これにより、強度や耐熱性、各種耐性を高めたり、新しい機能を持たせたり、コストを下げたりといったことが可能になる。
充填剤としては、特に制限はなく、抗菌材の機能を損なわなければ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、流動化剤、フィラー、レベリング剤などが挙げられる。
前記立体造形用粉末材料が、前記流動化剤を含むと前記立体造形用粉末材料による層等を容易にかつ効率よく形成し得る点で好ましく、前記フィラーを含むと得られる立体造形物の強度が著しく増加し、前記レベリング剤を含むと前記立体造形用粉末材料の濡れ性が向上して第一の液の使用量を減量できる等の工程上優位になる点で好ましい。
流動化剤としては、シリカや酸化チタン等の無機微粒子を採用することもできるが、有機微粒子であることが更に好適である。
有機微粒子としては、汎用性樹脂やエンジニアリングプラスチック等の公知の樹脂材料が利用でき、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ビニル樹脂、アミド樹脂等の微粒子などが挙げられる。
有機微粒子の体積平均粒径は、１０ｎｍ以上２，０００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ以下がより好ましい。体積平均粒径の範囲よりも小さい場合は、粒子同士のＶａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ力による凝集が無視できずハンドリングや微粉吸引等の労働安全性面で取り扱いが厳しくなる。また、体積平均粒径の範囲よりも大きい場合には所望の流動化効果が得られないという問題がある。
【００２２】
−立体造形用粉末材料の作製方法−
立体造形用粉末材料の作製方法としては、公知のバッチ式あるいは連続式の混練機である各種ミキサーやニーダーが使用できる。具体的には、ヘンシェルミキサー（日本コークス工業株式会社製）、スーパーミキサー（川田製作所製）、Ｑミキサー（日本コークス工業株式会社製）、メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン株式会社製）、メカノミル（岡田精工社製）等の混合機、また微少量の粉末調製時にはターブラーミキサー（シンマルエンタープライゼス社製）、オスターブレンダー（大阪ケミカル株式会社製）、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）などの装置も利用することができる。
【００２３】
−立体造形用粉末材料の物性等−
前記立体造形用粉末材料としては、その体積平均粒径（一次粒径）は１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。この範囲よりも小さい場合は粒子同士のＶａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ力が無視できずに凝集し易くなり、ハンドリングや微粉吸引等の操作性や労働安全性面で取り扱いが厳しくなる。またこれ以上に大きい場合は粒子同士が細密充填しても粒子間の空隙が大きいため密度や強度低下あるいは造形精度の低下が大きな問題となるためである。
前記立体造形用粉末材料の特性としては、その安息角を測定した場合において、６０度以下が好ましく、５０度以下がより好ましく、４０度以下が更に好ましい。
前記安息角が、６０度以下であると、前記立体造形用粉末材料を支持体上の所望の場所に効率よく安定に配置させることができる。
なお、前記安息角は、例えば、粉末特性測定装置（パウダテスタＰＴ−Ｎ型、ホソカワミクロン株式会社製）などを用いて測定することができる。
【００２４】
前記粉末層は支持体上に形成されることが好ましい。
−−支持体−−
前記支持体としては、前記立体造形用粉末材料を載置することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記立体造形用粉末材料の載置面を有する台、特開２０００−３２８１０６号公報の図１に記載の装置におけるベースプレート、などが挙げられる。
前記支持体の表面、即ち、前記立体造形用粉末を載置する載置面としては、例えば、平滑面であってもよいし、粗面であってもよく、また、平面であってもよいし、曲面であってもよいが、前記立体造形用粉末材料における前記有機材料が加熱溶解し冷却固化した際に、熱膨張係数が異なるものであれば得られた立体造形物を前記載置面から取り外すことが容易である点で好ましい。
【００２５】
−−粉末層の形成−−
前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に配置させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、薄層に配置させる方法としては、特許第３６０７３００号公報に記載の選択的レーザー焼結方法に用いられる、公知のカウンター回転機構（カウンターローラー）などを用いる方法、前記立体造形用粉末材料をブラシ、ローラ、ブレード等の部材を用いて薄層に拡げる方法、前記立体造形用粉末の表面に押圧部材を用いて押圧して薄層に拡げる方法、公知の粉末積層装置を用いる方法、などが好適に挙げられる。
【００２６】
前記カウンター回転機構（カウンターローラー）、前記ブラシ乃至ブレード、前記押圧部材などを用いて、前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を薄層に載置させるには、例えば、以下のようにして行うことができる。
即ち、外枠（「型」、「中空シリンダー」、「筒状構造体」などと称されることもある）内に、前記外枠の内壁に摺動しながら昇降可能に配置された前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を、前記カウンター回転機構（カウンターローラー））、前記ブラシ、ローラ又はブレード、前記押圧部材などを用いて載置させる。このとき、前記支持体として、前記外枠内を昇降可能なものを用いる場合には、前記支持体を前記外枠の上端開口部よりも少しだけ下方の位置に配し、即ち、前記粉末層の厚み分だけ下方に位置させておき、前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を載置させる。以上により、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させることができる。
【００２７】
なお、固化工程には大別して２種類があり、前記のようにして薄層に載置させた前記立体造形用粉末材料に対し、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与し、エネルギー線を照射すると、例えば前記エネルギー吸収剤から様々なラジカルイオン等が発生し、これが樹脂に作用して重合することで粉末層の所定領域が固化する方法がある。
また、前記立体造形用粉末材料を薄層に対し、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与し、粉末層の表面に対してエネルギー線を照射すると、第一の液体の着弾部が選択的に温度上昇して溶融し、その後、冷却することで固化する方法がある。このときの熱的な固化は、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料（層）においてのみならず、その下にも影響し、先に固化して得られた前記薄層の固化物との間でも融着が生ずる。その結果を繰り返すことで、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料層は積層ピッチを跨って接着し、より高強度を有する固化物（立体造形物）が得られる。
【００２８】
ここで得られた薄層の固化物上に、上記と同様にして、前記立体造形用粉末材料を薄層に載置させ、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料（層）に対し、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与し、粉末層の表面に対してエネルギー線を照射すると、第一の液体の着弾部が選択的に温度上昇して溶融し、その後、冷却することで固化する。このときの固化は、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料（層）においてのみならず、その下に存在する、先に固化して得られた前記薄層の固化物との間でも生ずる。その結果、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料（層）の約２層分の厚みを有する固化物（立体造形物）が得られる。
【００２９】
また、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させるには、前記公知の粉末積層装置を用いて自動的にかつ簡便に行うこともできる。前記粉末積層装置は、一般に、前記立体造形用粉末材料を積層するためのリコーターと、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に供給するための可動式供給槽と、前記立体造形用粉末材料を薄層に載置し、積層するための可動式造形槽とを備える。前記粉末積層装置においては、前記供給槽を上昇させるか、前記造形槽を下降させるか、又はその両方によって、常に前記供給槽の表面は前記造形槽の表面よりもわずかに上昇させることができ、前記供給槽側から前記リコーターを用いて前記立体造形用粉末材料を薄層に配置させることができ、前記リコーターを繰り返し移動させることにより、薄層の前記立体造形用粉末材料を積層させることができる。
【００３０】
前記粉末層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一層当たりの平均厚みでは、１μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。
前記厚みが、１μｍ以上であると、前記立体造形用粉末材料に前記第一の液体を付与して形成した立体造形用粉末材料（層）による固化物（立体造形物）の強度が充分であり、その後の焼結等の処理乃至取扱い時に型崩れ等の問題が生ずることがない、５００μｍ以下であると、前記立体造形用粉末材料に前記第一の液体を付与して形成した立体造形用粉末材料（層）による固化物（立体造形物）の寸法精度が担保できる。
なお、前記平均厚みは、特に制限はなく、公知の方法に従って測定することができる。
【００３１】
粉末層形成手段が粉末層を形成する際には、粉末の温度が予め所望の温度になるように、粉末を予熱しておくことが好ましい。これにより、固化手段により粉末の融点まで昇温させるためのエネルギー線の照射を低減することができるとともに、エネルギー線の照射時間を短縮することができる。
【００３２】
予熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粉末に含まれる樹脂の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることが好ましい。予熱温度が樹脂の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることにより、粉末層を形成する際の粉末の流動性を保ちつつ、造形した立体造形物における反りなどの発生を抑制することができる。
【００３３】
粉末を予熱する手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、赤外線ヒーターで上側から加熱する、接触式のヒーターで造形槽自体を加熱する、などの方法が可能である。
【００３４】
＜第一の液体付与工程及び第一の液体付与手段＞
第一の液体付与工程は、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する工程であり、第一の液体付与手段により実施される。
【００３５】
第一の液体の粉末層への付与の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサ方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を前記第一の液体付与手段として好適に使用することができる。
これらの中でも、前記ディスペンサ方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による粉末の飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサ方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
【００３６】
前記インクジェット法による場合、前記第一の液体付与手段は、前記インクジェット法により前記第一の液体を粉末層に付与可能なノズルを有する。なお、前記ノズルとしては、公知のインクジェットプリンタにおけるノズル（吐出ヘッド）を好適に使用することができ、また、前記インクジェットプリンタを前記第一の液体付与手段として好適に使用することができる。なお、前記インクジェットプリンタとしては、例えば、株式会社リコー製のＳＧ７１００、などが好適に挙げられる。前記インクジェットプリンタは、ヘッド部から一度に滴下できる第一の液体量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点で好ましい。
【００３７】
＜＜第一の液体＞＞
第一の液体は、エネルギー線吸収材を含有し、安定化剤、媒体、及び界面活性剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
【００３８】
−エネルギー線吸収材−
エネルギー線吸収材としては、エネルギー線を吸収するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、染料、顔料等の色素、赤外線吸収体、近赤外線吸収体、可視光吸収体、ＵＶ光吸収体、骨炭、黒鉛、炭素繊維、白亜顔料、干渉顔料などが挙げられる。
エネルギー線吸収材としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
市販品としては、例えば、ブラック分散体（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ  ２００、キャボット社製）、カーボンブラックを含むインク型配合物であるＣＭ９９７Ａ（ヒューレット・パッカード社製）、可視光促進剤を含むインクとしてＣＭ９９３Ａ、ＣＥ０４２Ａ（いずれもヒューレット・パッカード社製）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
−安定化剤−
前記安定化剤としては、第一の液体の粘度変化を抑制して保存安定性を保つ性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ基含有多価アルコール、アミノ基含有キレート剤、ホスホノ基含有キレート剤などが挙げられる。
【００４０】
前記アミノ基含有多価アルコールとしては、例えば、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２−（ジメチルアミノ）−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールがより好ましい。
【００４１】
前記アミノ基含有キレート剤としては、例えば、ジヒドロキシエチルグリシン又はその塩などが挙げられる。
前記ホスホノ基含有キレート剤としては、例えば、アミノトリメチレンホスホン酸又はその塩、ホスホノブタントリカルボン酸又はその塩、ヒドロキシエタンジスホン酸又はその塩などが挙げられる。
【００４２】
安定化剤の含有量は、第一の液体の全量に対して、０．１質量％以上５質量％以下が好ましい。この含有量の範囲において、第一の液体の保存安定性が得られる。
安定化剤としては、東京化成工業株式会社、関東化学工業株式会社、和光純薬工業株式会社を初めとした種々のメーカーより入手可能である。
【００４３】
−媒体−
前記媒体としては、水系溶媒であれば特に限定されず、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン等の親水性媒体、脂肪族炭化水素、グリコールエーテル等のエーテル系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、高級アルコール等が挙げられる。これらの中でも、環境負荷の点から、第一の液や第二の液体をインクジェット方式で付与する際の吐出安定性（経時での粘度変化が少ない）を考慮すると、水性媒体が好ましく、これらの中でも、水が環境負荷低減の観点からも最適である。なお、前記水性媒体としては、前記水が前記アルコール等の水以外の成分を若干量含有するものであってもよいが、第一の液体が水性媒体である場合には、有機材料は水溶性有機材料を主として含むことが好ましい。
【００４４】
前記親水性媒体としては、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などが挙げられる。なお、前記水性媒体は、前記水が前記アルコール等の水以外の成分を含有する親水性有機溶剤であってもよい。
【００４５】
前記親水性有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２−ブタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２，３−ブタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２，５−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−ピロリドン、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ヘキサンジオール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリジノン、β−ブトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミド、β−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミド、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクタム、エチレングリコール、エチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ジエチレングリコール、ジエチレングリコール−ｎ−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジグリセリン、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジグリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、プロピルプロピレンジグリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコール−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらは東京化成工業株式会社、関東化学工業株式会社、和光純薬工業株式会社などから入手可能である。
【００４６】
−界面活性剤−
界面活性剤は、第一の液体の表面張力を調整する目的で添加される。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤、アセチレングリコール界面活性剤、フッ素界面活性剤などが挙げられる。
【００４７】
アニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、琥珀酸エステルスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
これらの界面活性剤の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキシド、ポリオキシエチレンヤシ油アルキルジメチルアミンオキシド、ジメチルアルキルベタイン、ジメチルラウリルベタインなどが挙げられる。
このような界面活性剤は、日光ケミカルズ株式会社、日本エマルジョン株式会社、株式会社日本触媒、東邦化学株式会社、花王株式会社、アデカ株式会社、ライオン株式会社、青木油脂株式会社、三洋化成工業株式会社などから容易に入手できる。
【００４８】
アセチレングリコール界面活性剤としては、例えば、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール等のアセチレングリコール系（例えば、エアープロダクツ社（米国）製のサーフィノール１０４、８２、４６５、４８５あるいはＴＧなど）などが挙げられる。これらの中でも、サーフィノール４６５、１０４やＴＧが良好な印字品質を示す点から好ましい。
【００４９】
フッ素界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー又はこの硫酸エステル塩、フッ素系脂肪族系ポリマーエステルなどが挙げられる。
このようなフッ素界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３、Ｓ−１２１、Ｓ−１３１、Ｓ−１３２、Ｓ−１４１、Ｓ−１４５（旭硝子株式会社製）、フルラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９、ＦＣ−１３５、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１、ＦＣ−４４３０（住友スリーエム株式会社製）、ＦＴ−１１０、２５０、２５１、４００Ｓ（ネオス社製）、ゾニールＦＳ−６２、ＦＳＡ、ＦＳＥ、ＦＳＪ、ＦＳＰ、ＴＢＳ、ＵＲ、ＦＳＯ、ＦＳＯ−１００、ＦＳＮ  Ｎ、ＦＳＮ−１００、ＦＳ−３００、ＦＳＫ（ＤｕＰｏｎｔ社製）、ポリフォックスＰＦ−１３６Ａ、ＰＦ−１５６Ａ、ＰＦ−１５１Ｎ（ＯＭＮＯＶＡ社製）などが挙げられる。
【００５０】
前記界面活性剤は、これらに限定されるものではなく、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。
単独では第一の液体中で容易に溶解しない場合も、混合することで可溶化され安定に存在することができる。
界面活性剤の含有量は、第一の液体の全量に対して、０．０１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。
界面活性剤の含有量が０．０１質量％以上であると、粉末層への浸透性制御の効果を発揮することができ、５質量％以下であると、良好な保存安定性が得られる。
【００５１】
第一の液体の２５℃での粘度は、２０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１２ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。前記粘度が前記の範囲外であると、前記第一の液体をインクジェット方式で付与する際に、前記第一の液体をインクジェットヘッドから安定に吐出することができなくなる。
また、前記第一の液体を密閉容器内において５０℃で１週間放置した前後の粘度変化率が２０％未満であるものが好ましい。前記粘度変化率が２０％以上になると、前記第一の液体をインクジェット方式で付与する際に、長期的に前記第一の液体を充分安定に吐出できないことがある。
第一の液体のｐＨとしては、ノズルのノズルヘッド部分の腐食や目詰り防止の観点からは、６（中性）〜１２（塩基性）が好ましく、８〜１０（弱塩基〜塩基性）がより好ましい。前記ｐＨの調整のために公知のｐＨ調整剤を使用してもよい。
【００５２】
＜第二の液体付与工程及び第二の液体付与手段＞
第二の液体付与工程は、前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有しない第二の液体を付与する工程であり、第二の液体付与手段により実施される。
第二の液体付与手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第二の液体を吐出させるインクジェットヘッドなどが挙げられる。
【００５３】
＜＜第二の液体＞＞
第二の液体は、立体造形物の製造時に用いられる第一の液体の周辺部に吐出される水を主成分とする液体であって、必要に応じてその他の成分を含有する。
第二の液体は、第一の液体の吐出部分（造形部）に対して非造形部を構成し、造形部とのコントラストを強調して造形精度を向上する目的で使用される。
第二の液体のその他の成分としては、安定化剤、媒体、界面活性剤、染料、顔料等の色素などが挙げられる。
安定化剤、媒体、界面活性剤としては、上記第一の液体と同様のものが挙げられる。
第二の液体付与手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第二の液体を吐出させるインクジェットヘッドなどが挙げられる。
【００５４】
＜固化工程及び固化手段＞
固化工程は、前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる工程であり、固化手段により実施される。
エネルギー線としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、赤外線、光や電波等の電磁波などが挙げられる。
固化手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、赤外線照射手段、光照射手段、マイクロ波照射手段などが挙げられる。
【００５５】
＜その他の工程及びその他の手段＞
その他の工程としては、例えば、焼結工程、制御工程などが挙げられる。
その他の手段としては、例えば、焼結手段、制御手段などが挙げられる。
【００５６】
ここで、本発明の立体造形物の製造装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の立体造形物の製造装置は、金属イオン担持抗菌材を所定量含有する立体造形用粉末材料を用いて形成した粉末層の所定領域にエネルギー線吸収材を含有する第一の液体を塗布し、粉末層表面にエネルギー線を照射して前記所定領域を溶融・固化させて立体造形を行うものである。また前記第二の液体は、エネルギー線照射以前に第一の液体塗布の前後で、前記立体造形物に接する部分に塗布される。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００５７】
図１は立体造形物の製造装置の概略平面説明図、図２は立体造形物の製造装置の概略側面説明図、図３は立体造形物の製造装置の造形部の断面説明図である。
この立体造形物の製造装置（以下、「立体造形装置」と称することもある。）は、粉末が結合された層状造形物である造形層３０が形成される造形部１と、造形部１の層状に敷き詰められた粉末層３１に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体１０を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット５とを備えている。
【００５８】
造形部１は、粉末槽１１と、平坦化部材（リコーター）である回転体としての平坦化ローラ１２などを備えている。なお、平坦化部材は、回転体に代えて、例えば、板状部材（ブレード）とすることもできる。
【００５９】
粉末槽１１は、粉末２０を供給する供給槽２１と、造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形槽２２とを有している。造形前に供給槽２１に粉末を供給する。供給槽２１の底部は供給ステージ２３として鉛直方向（高さ方向）に昇降可能となっている。同様に、造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向）に昇降可能となっている。造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。
【００６０】
供給ステージ２３と造形ステージ２４は、モータによって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降される。
【００６１】
平坦化ローラ１２は、供給槽２１の供給ステージ２３上に供給された粉末２０を造形槽２２に供給し、平坦化部材である平坦化ローラ１２によって均して平坦化して、粉末層３１を形成する。
この平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４のステージ面（粉末２０が積載される面）に沿って矢印Ｙ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構によって移動される。また、平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転駆動される。
【００６２】
一方、造形ユニット５は、造形ステージ２４上の粉末層３１に、造形液（第一の液や第二の液）１０を吐出する液体吐出ユニット５０を備えている。
液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された２つ（１又は３つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
【００６３】
キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に移動可能に保持されている。ガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０、７０に昇降可能に保持されている。
このキャリッジ５１は、後述するＸ方向走査モータ５５０によってプーリ及びベルトから構成される主走査移動機構を介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他のＹ、Ｚについても同様とする。）に往復移動される。
【００６４】
２つのヘッド５２ａ、５２ｂ（以下、区別しないときは「ヘッド５２」という。）は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ複数列配置されている。ヘッド５２ノズル列は、エネルギー線吸収材を含有する第一の液を吐出する。ヘッド５２ａやヘッド５２ｂのノズル列は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど色がついた、エネルギー線吸収材を含有しない第二の液をそれぞれ吐出することもできる。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。
造形液（第一の液や第二の液）１０の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。
また、Ｘ方向の一方側には、液体吐出ユニット５０のヘッド５２の維持回復を行うメンテナンス機構６１が配置されている。
【００６５】
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。キャップ６２をヘッド５２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着させ、ノズルから造形液１０を吸引する。ノズルに詰まった粉末の排出や高粘度化した造形液を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイパ６３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構６１は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面をキャップ６２で覆い、粉末２０がノズルに混入することや造形液１０が乾燥することを防止する。
【００６６】
造形ユニット５は、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されたスライダ部７２を有し、造形ユニット５全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。この造形ユニット５は、後述するモータ５５２を含む走査機構によって全体がＹ方向に往復移動される。
【００６７】
液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、後述するモータ５５１を含む昇降機構によってＺ方向に昇降される。
【００６８】
ここで、造形部１の詳細について説明する。
粉末槽１１は、箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２と、余剰粉末受け槽２５の３つの上面が開放された槽とを備えている。供給槽２１内部には供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
【００６９】
供給ステージ２３の側面は供給槽２１の内側面に接するように配置されている。造形ステージ２４の側面は造形槽２２の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
【００７０】
平坦化ローラ１２は、供給槽２１から粉末２０を造形槽２２へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粉末である粉末層３１を形成する。
この平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の内寸（即ち、粉末が供される部分又は仕込まれている部分の幅）よりも長い棒状部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってＹ方向（副走査方向）に往復移動される。
この平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転されながら、供給槽２１の外側から供給槽２１及び造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉末２０が造形槽２２上へと移送供給され、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら粉末２０を平坦化することで粉末層３１が形成される。
【００７１】
また、図３にも示すように、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ１２に付着した粉末２０を除去するための粉末除去部材である粉末除去板１３が配置されている。
粉末除去板１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２とともに移動する。また、粉末除去板１３は、平坦化ローラ１２が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向でも、順方向での配置可能である。
【００７２】
本実施形態では、造形部１の粉末槽１１が供給槽２１と造形槽２２の二つの槽を有する構成としているが、造形槽２２のみとして、造形槽２２に粉末供給装置から粉末を供給して、平坦化手段で平坦化する構成とすることもできる。
【００７３】
次に、立体造形装置の制御部の概要について図４を参照して説明する。図４は立体造形装置の制御部のブロック図である。
制御部５００は、この立体造形装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
【００７４】
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他の装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
【００７５】
制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。
【００７６】
制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０の各ヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
制御部５００は、供給ステージ２３を昇降させるモータ２７を駆動するモータ駆動部５１３と、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動するモータ駆動部５１４を備えている。
制御部５００は、平坦化ローラ１２を移動させる往復移動機構のモータ５５３を駆動するモータ駆動部５１５と、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータ２６を駆動する５１６を備えている。
制御部５００は、供給槽２１に粉末２０を供給する粉末供給装置１０１を駆動する供給系駆動部５１７と、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。
制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置（粉末積層造形装置）６０１によって造形装置が構成される。
【００７７】
次に、造形の流れについて図５Ａ〜図５Ｅを参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｅは造形の流れを説明する模式的説明図である。
造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
この造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図５Ａに示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
【００７８】
このとき、造形槽２２の上面（粉末層表面）と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔとなるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。この間隔Δｔが次に形成する粉末層３１の厚さに相当する。間隔Δｔは、数十μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。
【００７９】
次いで、図５Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉末２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉末２０を造形槽２２へと移送供給する（粉末供給）。
【００８０】
更に、図５Ｃに示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させ、図５Ｄに示すように、造形ステージ２４の造形層３０上で所定の厚さΔｔになる粉末層３１を形成する（平坦化）。粉末層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図５Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置に戻される。
【００８１】
ここで、平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ１２で粉末２０を造形槽２２の上へと搬送させつつ、造形槽２２上又は既に形成された造形層３０の上に均一厚さΔｔの粉末層３１を形成できる。
【００８２】
その後、図５Ｅに示すように、液体吐出ユニット５０のヘッド５２から、造形液１０の液滴を吐出する。
次いで、上述した粉末供給・平坦化よる粉末層３１を形成する工程、ヘッド５２による第一の液付与工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。
以後、粉末の供給・平坦化よる粉末層３１を形成する工程、ヘッド５２による第一の液付与工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
【００８３】
なお、エネルギー線吸収材を含有する第一の液にはバインダー成分を含むことが可能である。又は、粉末に第一の液を付与することで凝集（固化）するようなバインダー成分をコーティングすることも可能である。
【００８４】
ヘッドの左右にはエネルギー源８０を備えることができる。なお、どちらか片方のみの設置でも可能である。ヘッド５２からエネルギー線吸収材を含有する第一の液が吐出された領域上をエネルギー源８０が駆動する。エネルギー源８０はキャリッジ５１内に備えることで、ヘッド５２と駆動を共有することも可能だが、個別に駆動源を用意することで単体でのＸ方向間の駆動することも可能である。
【００８５】
この場合の造形流れは図６Ａ〜図６Ｆに示す。図６Ａ〜図６Ｅは図５Ａ〜図５Ｅと同様であるため、その説明を省略する。
図６Ｆに示すように、エネルギー源を造形槽上で駆動させることで、粉末層に着弾した第一の液に含まれるエネルギー線吸収材によって温度が上昇し、第一の液が着弾した部分が溶融し、その後、冷却することで固化し、１層分の造形物（造形層３０）を得る。
次いで、上述した粉末供給・平坦化よる粉末層３１を形成する工程、ヘッド５２による第一の液付与工程、エネルギー線の照射の工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。
以後、粉末の供給・平坦化よる粉末層３１を形成する工程、ヘッド５２による第一の液付与工程、エネルギー線の照射の工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
【００８６】
（造形用粉末材料）
本発明の造形用粉末材料は、樹脂材料及び金属イオン担持抗菌材を１．０質量％以下含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記樹脂材料及び金属イオン担持抗菌材としては、本発明の立体造形物の製造方法における立体造形用粉末材料の樹脂材料及び金属イオン担持抗菌材と同様のものを用いることができる。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００８８】
（実施例１）
−立体造形用粉末材料１の調製−
ポリアミド１２（ＨＰ  ３Ｄ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ  ＰＡ  １２、ヒューレット・パッカード社製）１００質量部と、銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）０．５質量部とを、ヘンシェルミキサーを用いて１０分間撹拌し、立体造形用粉末材料１を調製した。
【００８９】
−第一の液体１の調製−
イオン交換水６２．５質量部と、水溶性有機溶剤［プロパン−１，２−ジオール２７質量部、グリセリン９質量部、２−ピロリドン２質量部、及びエチルヘキサンジオール２質量部（いずれも東京化成工業株式会社製）の混合溶剤］４０質量部と、エネルギー線吸収材としてブラック分散体（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ  ２００、キャボット社製）２０質量部と、界面活性剤（ＮＩＫＫＯＬ  ＢＬ−２１（日光ケミカル株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル））３質量部とを、ホモミキサーを用いて３０分間分散させて、第一の液体１を調製した。
得られた第一の液体１の粘度をブルックフィールド社製回転粘度計、ＤＶ−Ｅ  ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ  ＨＡＤＶＥ１１５型を用いて、２５℃で測定したところ、８．３２ｍＰａ・ｓであった。
【００９０】
−立体造形物の作製−
（１）図１に示したような立体造形物の製造装置を用いて、１２０℃に加熱した状態で供給側粉末貯留槽から造形槽に立体造形用粉末材料１を移送させ、支持体上に前記立体造形用粉末材料１を、その平均厚みが１００μｍとなるように供給した。ここで支持体としては市販のテフロン（登録商標）板（８０ｍｍ×８０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を用いた。
（２）次に、供給された前記立体造形用粉末材料１の表面に、前記第一の液体１を、公知のインクジェット吐出ヘッドのノズルから付与（吐出）した。
（３）その後、粉面に対して赤外線ランプ（岩崎電気株式会社製）を用い、粉面で５０ｍＷ／ｍｍ２で数秒間造形層のほぼ全面を照射し、第一の液体１の着弾部が選択的に温度上昇して溶融し、その後、冷却固化することを確認した。
（４）次に、上記（１）、（２）及び（３）の操作を所定の３ｍｍの総平均厚みになるまで繰返し、供給された前記立体造形用粉末材料１のうち前記第一の液体１により固化された部分を供給された前記立体造形用粉末材料１から取り出した。取り出し後、１２時間室温で乾燥工程を行い、出来上がった造形物を造形槽から取り出し、造形部表面を高圧エアー（７ｋｇｆ／ｃｍ２）でブロー洗浄し、巾５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ３ｍｍの板状の立体造形物１を得た。
【００９１】
（実施例２）
−立体造形用粉末材料２の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）の代わりに、銀イオン担持抗菌材２（ゼオミックパウダー、株式会社シナネンゼオミック製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料２を得た。
【００９２】
−立体造形物の作製−
得られた立体造形用粉末材料２を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形物２を造形した。
【００９３】
（実施例３）
−立体造形用粉末材料２の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）の添加量を０．２質量部とした以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料３を得た。
【００９４】
（実施例４）
−立体造形用粉末材料４の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）の添加量を１．０質量部とした以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料４を得た。
【００９５】
（比較例１）
−立体造形用粉末材料５の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）の代わりに、銀ナノ粒子（シグマ・アルドリッチ社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料５を得た。
【００９６】
−立体造形物の作製−
得られた立体造形用粉末材料５を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形物５を造形した。
【００９７】
（比較例２）
−立体造形用粉末材料６の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）を０．１質量部に減量した以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料６を得た。
【００９８】
−立体造形物の作製−
得られた立体造形用粉末材料６を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形物６を造形した。
【００９９】
（比較例３）
−立体造形用粉末材料７の調製−
実施例１の立体造形用粉末材料１の銀イオン担持抗菌材１（アパサイダーＡＫ、株式会社サンギ製）を１．２質量部に増量した以外は、実施例１と同様にして、立体造形用粉末材料７を得た。
【０１００】
−立体造形物の作製−
得られた立体造形用粉末材料７を用いた以外は、実施例１と同様にして、立体造形物７を造形した。
【０１０１】
＜未処理品の造形＞
実施例１において、ポリアミド１２（ＨＰ  ３Ｄ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ  ＰＡ  １２、ヒューレット・パッカード社製）に銀イオン担持抗菌材１を添加せずにそのまま用い、実施例１と同様の方法で作製した造形物を未処理品とした。
【０１０２】
次に、得られた立体造形物１〜７及び未処理品について、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表１及び表２に示した。
【０１０３】
＜抗菌性試験＞
抗菌効果の評価は、ＪＩＳ  Ｚ２８０１（抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果）に記載の方法に準じて実施した。
試験法は、フィルム密着法により行い、上記方法で作製した試験片を下記のようにポリエチレンフィルムにて被覆して実施した。５０ｍｍ角の平板試験片を用意し、その上に１ｃｃあたり１０５個の大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）又は黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）を含む菌懸濁液を４００μＬ接種した。その上をポリエチレンフィルムにて覆い、３５℃の条件下で２４時間インキュベートした。その後、試験片とポリエチレンフィルムに付着している菌を洗い出して生菌数をカウントした。ＪＩＳ  Ｚ  ２８０１に準拠すると、抗菌加工製品と無加工製品における細菌を接種培養後の生菌数の対数値の差を示す値（抗菌活性値：Ｖａｌｕｅ  ｏｆ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）が２．０以上であれば抗菌性があると判断した。
【０１０４】
＜耐光性試験＞
下記条件のカーボンアーク試験を１週間連続してサンプルに照射し、照射前後の変色の程度を目視観察し、下記の基準で耐光性を評価した。
［カーボンアーク試験条件］
・紫外線カーボンアーク灯：中心波長２５４ｎｍ
・紫外線強度：３，５００μＷ／ｃｍ２
［評価基準］
×：リファレンスサンプル（暴露前サンプル）と比較しなくても明らかな変色がある
△：リファレンスサンプル（暴露前サンプル）と比較しなくても僅かな変色がある
○：リファレンスサンプル（暴露前サンプル）と比較しても明確な差が分からない
【０１０５】
【表１】
2020192742.tif 000002
【０１０６】
【表２】
2020192742.tif 000003
【０１０７】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  立体造形用粉末材料からなる粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有する第一の液体を付与する第一の液体付与工程と、
前記粉末層の表面に対してエネルギー線を照射し、前記所定領域を固化させる固化工程と、を含み、
前記立体造形用粉末材料が、金属イオン担持抗菌材を該立体造形用粉末材料に対し１．０質量％以下の量で含有し、
立体造形物が抗菌性を示す、立体造形物の製造方法である。
＜２＞  金属イオン担持抗菌材の含有量が、０．２質量％以上１．０質量％以下である前記＜１＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜３＞  前記金属イオン担持抗菌材が、銀、銅、亜鉛、チタン、カルシウム、及びマグネシウムから選択される少なくとも１種を含有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜４＞  前記立体造形用粉末材料が樹脂粉末材料である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜５＞  前記第一の液体の付与がインクジェットプリンタ用ヘッドからの吐出である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜６＞  前記第一の液体の２５℃での粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜７＞  前記粉末層の所定領域に、エネルギー線吸収材を含有しない第二の液体を付与する第二の液体付与工程を含む前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜８＞  樹脂材料及び金属イオン担持抗菌材を１．０質量％以下含有することを特徴とする造形用粉末材料である。
＜９＞  金属イオン担持抗菌材の含有量が、０．２質量％以上１．０質量％以下である前記＜８＞に記載の造形用粉末材料である。
＜１０＞  前記金属イオン担持抗菌材が、銀、銅、亜鉛、チタン、カルシウム、及びマグネシウムから選択される少なくとも１種を含有する前記＜８＞から＜９＞のいずれかに記載の造形用粉末材料である。
【０１０８】
前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、及び前記＜８＞から＜１０＞のいずれかに記載の造形用粉末材料によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１      造形部
５      造形ユニット
７      ベース部材
１０      造形液
１１      粉末槽
１２      平坦化ローラ
１３      粉末除去板
２０      粉末
２１      供給槽
２２      造形槽
２３      供給ステージ
２４      造形ステージ
２５      余剰粉末受け槽
２６、２８      モータ
３０      造形層
３１      粉末層
５０      液体吐出ユニット
５１      キャリッジ
５２、５２ａ、５２ｂ      液体吐出ヘッド
５４、５５      ガイド部材
５６      タンク装着部
６０      タンク
６１      メンテナンス機構
６２      キャップ
６３      ワイパ
７１      ガイド部材
７２      スライダ部
８０      エネルギー源
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１０】
【特許文献１】特開昭５４−１４７２２０号公報
【特許文献２】特開昭５９−１３３２３５号公報
【図１】
2020192742.tif 000004
【図２】
2020192742.tif 000005
【図３】
2020192742.tif 000006
【図４】
2020192742.tif 000007
【図５Ａ】
2020192742.tif 000008
【図５Ｂ】
2020192742.tif 000009
【図５Ｃ】
2020192742.tif 000010
【図５Ｄ】
2020192742.tif 000011
【図５Ｅ】
2020192742.tif 000012
【図６Ａ】
2020192742.tif 000013
【図６Ｂ】
2020192742.tif 000014
【図６Ｃ】
2020192742.tif 000015
【図６Ｄ】
2020192742.tif 000016
【図６Ｅ】
2020192742.tif 000017
【図６Ｆ】
2020192742.tif 000018