(57)【要約】      （修正有）【課題】マテリアルジェッティング方式の立体造形装置において、造形された立体造形物の発熱状態を検知しフィードバック制御することにより、反りを防止し造形品質を向上させることができる立体造形物の製造装置の提供。【解決手段】造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、前記造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、を有する立体造形物の製造装置である。【選択図】図８Ａ
2020151933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、
前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、
前記造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
【請求項２】
造形主走査方向に対して、
前記造形層形成手段、前記造形層硬化手段、及び前記造形層温度検知手段の順に設置されている請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項３】
造形方向が双方向であって、
前記造形層形成手段の造形主走査方向の前後に前記造形層硬化手段を有し、更にその外側に前記造形層温度検知手段を有する請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項４】
前記造形層形成手段の維持回復を行うメンテナンス手段を有する請求項１から３のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項５】
前記造形層形成手段により形成された造形層を平坦化する造形層平坦化手段を有する請求項１から４のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項６】
前記造形層温度検知手段で検出された温度分布を記憶する記憶手段を有する請求項１から５のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項７】
前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｊに対して、Ｔｎ＞Ｔｊである時、所定時間ｔの間、造形を中断する請求項６に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項８】
前記温度分布において、規定の温度Ｔｋよりも低温となる箇所が見出された場合、前記造形層形成手段をメンテナンスする請求項６に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項９】
前記温度分布において、周囲の温度よりも規定の温度Ｔｋ以上低い箇所が見出された場合、前記造形層形成手段をメンテナンスする請求項６に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１０】
前記造形層形成手段をメンテナンス後に造形層ｎ層目を再造形する請求項４から９のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１１】
温度分布面積部の形状Ｔｔｓと造形層形成部位の形状データＴｄｓとを比較する手段を有し、ＴｔｓにＴｄｓと重複しない部分がある場合、前記造形層形成手段をメンテナンスする請求項４から１０のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１２】
造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成工程と、
前記造形層を硬化させる造形層硬化工程と、
造形層の温度を検知する造形層温度検知工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項１３】
造形材料を吐出し、造形層を形成し、
前記造形層を硬化させ、
造形層の温度を検知する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする立体造形プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形方式には種々の方法があるが、レーザー焼結（ＳＬＳ）方式や熱溶解積層（ＦＤＭ）方式などの材料を加熱溶融した後に冷却固化して立体造形物を造形するような加熱機構を用いた造形方式においては、造形物の温度を検知して造形状況を監視、分析し、不具合が生じていると判明した場合、不具合を修正するように制御にフィードバックする技術が知られている。
【０００３】
しかし、今までのマテリアルジェッティング（ＭＪ）方式の立体造形物の製造装置では、光硬化性樹脂液をインクとして吐出し、活性エネルギー線で硬化するという方式であるため、例えば、活性エネルギー線の一種である紫外線の積算光量や照度などについては、硬化反応に影響を及ぼすため管理がなされてきているが、温度に関してはインク液滴の吐出を安定化させるため、装置内部の雰囲気温度を検知し冷暖房制御したり、雰囲気温度ごとに対応した波形に変更したりといったフィードバックがなされてきたのみであり、造形中の造形物そのものの温度を検知する機構については存在しなかった。
【０００４】
バインダージェッティング（ＢＪ）方式の立体造形装置においては、結着液を付与する前に形成した層の温度を検出することで、槽の温度をコントロール可能となり、その結果、結着液の浸透性を高め、造形物の機械的強度を高められることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のとおりマテリアルジェッティング方式の立体造形装置においては、硬化反応によって生じている発熱状態を検知することができておらず、発熱によって光硬化性樹脂が軟化して変形するなどにより、反りや曲がりなどによる造形精度が悪化するという問題が知見された。
本発明は、マテリアルジェッティング方式の立体造形装置において、造形された立体造形物の発熱状態を検知しフィードバック制御することにより、反りを防止し造形品質を向上させることができる立体造形物の製造装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造装置は、造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、前記造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、マテリアルジェッティング方式の立体造形装置において、造形された立体造形物の発熱状態を検知しフィードバック制御することにより、反りを防止し造形品質を向上させることができる立体造形物の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の立体造形物の製造装置の他の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の立体造形物の製造装置の他の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、立体造形物の製造装置の一例を示す要部正面説明図である。
【図５】図５は、立体造形物の製造装置の一例を示す要部平面説明図である。
【図６】図６は、立体造形物の製造装置の一例を示す要部側面説明図である。
【図７Ａ】図７Ａは、比較例１の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、比較例１の立体造形物の製造方法における層目の造形データを示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、比較例１のｎ層目の造形層硬化部の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例１の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例１の立体造形物の製造方法における層目の造形データを示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、実施例１のｎ層目の造形層硬化部の一例を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、実施例１のｎ層目造形層内温度分布の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施例１及び比較例１の温度検知動作について説明する図である。
【図１０】図１０は、立体造形物の反りの評価方法を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例２の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例２の立体造形物の製造方法における層目の造形データを示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、実施例２のｎ層目の造形層硬化部の一例を示す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、実施例２のｎ層目造形層内温度分布の一例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施例３の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施例３の立体造形物の製造方法における層目の造形データを示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、実施例３のｎ層目の造形層硬化部の一例を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、実施例３のｎ層目造形層内温度分布の一例を示す図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、実施例３のｎ層目再造形の一例を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施例４の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、実施例４の立体造形物の製造方法における層目の造形データを示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、実施例４のｎ層目の造形層硬化部の一例を示す図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、実施例４のｎ層目造形層内温度分布の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、立体造形物の製造装置の制御部のブロック説明図である。
【図１５】図１５は、立体造形物の製造装置の機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法）
本発明の立体造形物の製造装置は、造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
【００１０】
本発明の立体造形物の製造方法は、造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成工程と、前記造形層を硬化させる造形層硬化工程と、造形層の温度を検知する造形層温度検知工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【００１１】
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形物の製造装置により好適に実施することができ、造形層形成工程は造形層形成手段により行うことができ、造形層硬化工程は造形層硬化手段により行うことができ、造形層温度検知工程は造形層温度検知手段により行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
【００１２】
従来技術では、ＳＬＳ方式やＦＤＭ方式といった方式では、造形物の温度管理はされているものの、インクジェット技術を用いた方式においては、バインダージェッティング（ＢＪ）方式の立体造形装置において造形層内の温度管理を実施して硬化の度合いを推測しているものであり、造形された造形物そのものの温度を管理しているわけではないため、温度管理により反りや精度を改善できない。更に言えばマテリアルジェッティング方式の立体造形装置においては、そもそも造形物の表面温度を計測可能な構成を有するものは報告されていない。
【００１３】
本発明においては、造形中の造形物の温度を検知して造形状況を監視し、分析することにより、周囲との温度差を検知し、一定以上の温度差が生じている場合、装置を一時中断するなどの制御を行うようにフィードバックするので、過昇温になっている部位については冷却されることによって、熱変形が抑制され、反りや曲がりなどの発生を防止できる。また、活性エネルギー線照射時に周囲と比較して低温になっている箇所が見いだされた場合は、その箇所における造形材料の吐出不良が考えられ、早期に造形層形成手段のメンテナンスを実施することにより、吐出が改善でき、造形精度が向上する。
【００１４】
本発明の一態様において、造形主走査方向に対して、造形層形成手段、造形層硬化手段、及び造形層温度検知手段の順に設置されていることが、温度検知能力が最大限に発揮できる装置構成である点から好ましい。
【００１５】
本発明の一態様において、造形方向が双方向であって、造形層形成手段の造形主走査方向の前後に造形層硬化手段を有し、更にその外側に造形層温度検知手段を有することが、双方向印字の場合の温度検知能力が最大限に発揮できる装置構成である点から好ましい。
【００１６】
本発明の一態様において、造形層温度検知手段で検出された温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｊに対して、Ｔｎ＞Ｔｊである時、所定時間ｔの間、造形を中断する。これにより造形物全体の過昇温に基づく反りによる造形精度悪化を防止できる。
所定時間ｔ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、装置の部材のメンテナンスを行うのに十分な時間であることが好ましい。かかる時間としては、例えば、１分〜１０分程度である。
【００１７】
本発明の一態様において、規定の温度Ｔｋよりも低温となる箇所が見い出された場合、造形層形成手段をメンテナンスする。これにより、吐出不良による造形精度の悪化を防止できる。
規定の温度Ｔｋとしては、造形物に歪みが生じるような温度未満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、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎであってよく、また、例えば、３５℃〜４５℃程度であってもよい。
【００１８】
本発明の別の一態様においては、周囲の温度よりも規定の温度Ｔｋ以上低い箇所が見いだされた場合、造形層形成手段をメンテナンスする。これにより、吐出不良による造形精度の悪化を防止できる点から好ましい。
規定の温度Ｔｋ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、２５℃〜３５℃であり得る。
【００１９】
本発明の別の一態様においては、造形層形成手段をメンテナンス後に造形層ｎ層目を再造形することが、吐出不良による造形精度悪化を防止できる点から好ましい。
【００２０】
本発明の別の一態様においては、温度分布面積部の形状Ｔｔｓと造形層形成部位の形状データＴｄｓとを比較する手段を有し、ＴｔｓにＴｄｓと重複しない部分がある場合、造形層形成手段をメンテナンスすることが、着弾位置不良検知による造形精度悪化を防止できる点から好ましい。
【００２１】
＜造形層形成工程及び造形層形成手段＞
造形層形成工程は、造形材料を吐出し、造形層を形成する工程であり、造形層形成手段により実施される。
造形層形成手段としては、造形材料を吐出することができ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、吐出ヘッドなどが挙げられる。
吐出ヘッドとしては、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、圧電素子（ピエゾ素子）型ヘッド、熱膨張（サーマル）型ヘッドなどが挙げられる。これらの中でも、圧電素子（ピエゾ素子）型ヘッドが好ましい。
【００２２】
＜＜造形材料＞＞
造形材料としては、光や熱等のエネルギーを付与することにより硬化する液体材料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るが、単官能モノマー、多官能モノマー等の重合性モノマー、オリゴマーを含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。好ましくは造形材料ジェット用プリンター等に用いられる造形材料吐出ヘッドで吐出できる粘度や表面張力等の液物性を有する。
【００２３】
−重合性モノマー−
重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。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。
【００２４】
−−単官能モノマー−−
単官能モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体、アクリル酸などが挙げられる。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、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、イソボルニル（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２５】
単官能モノマーの含有量としては、造形材料の全量に対して、０．５質量％以上９０質量％以下が好ましい。
【００２６】
上記以外の単官能モノマーとしては、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、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、３−メトキシブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、カプロラクトン（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール（メタ）アクリレートなどが挙げられる。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。
【００２７】
−−多官能モノマー−−
多官能モノマーとしては、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、二官能モノマー、三官能以上のモノマーなどが挙げられる。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。
【００２８】
二官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール２００ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール４００ジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。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。
【００２９】
三官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタ（メタ）アクリレートエステ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。
【００３０】
−オリゴマー−
オリゴマーとしては、上記モノマーの低重合体や末端に反応性不飽和結合基を有するものを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。
【００３１】
−その他の成分−
その他の成分としては、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、界面活性剤、重合禁止剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
【００３２】
−−界面活性剤−−
界面活性剤としては、例えば、分子量２００以上かつ５，０００以下、具体的には、ＰＥＧ型非イオン界面活性剤［ノニルフェノールのエチレンオキサイド（以下、「ＥＯ」と略記）１〜４０モル付加物、ステアリン酸ＥＯ１〜４０モル付加物等］、多価アルコール型非イオン界面活性剤（ソルビタンパルミチン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸トリエステル等）、フッ素含有界面活性剤（パーフルオロアルキルＥＯ１〜５０モル付加物、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ベタイン等）、変性シリコーンオイル［ポリエーテル変性シリコーンオイル、（メタ）アクリレート変性シリコーンオイル等］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。
界面活性剤の含有量は、造形材料の全量に対して、３質量％以下が好ましく、０．１質量％以上５質量％以下がより好ましい。
【００３３】
−−重合禁止剤−−
重合禁止剤としては、例えば、フェノール化合物［ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン等］、硫黄化合物［ジラウリルチオジプロピオネート等］、リン化合物［トリフェニルフォスファイト等］、アミン化合物［フェノチアジン等］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。
重合禁止剤の含有量は、造形材料の全量に対して、５質量％以下が好ましく、０．１質量％以上５質量％以下がより好ましい。
【００３４】
−−重合開始剤−−
重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。これらの中でも、保存安定性の点から、光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、光（特に波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２、２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメート、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。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。
【００３５】
熱重合開始剤としては、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、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス（酸化還元）開始剤などが挙げられる。
【００３６】
アゾ系開始剤としては、例えば、ＶＡ−０４４、ＶＡ−４６Ｂ、Ｖ−５０、ＶＡ−０５７、ＶＡ−０６１、ＶＡ−０６７、ＶＡ−０８６、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ  ３３）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（ＶＡＺＯ  ５０）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ  ５２）、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）（ＶＡＺＯ  ６４）、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル（ＶＡＺＯ  ６７）、１，１−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ  ８８）（以上、ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）、２，２’−アゾビス（２−シクロプロピルプロピオニトリル）、２，２’−アゾビス（メチルイソブチレ−ト）（Ｖ−６０１）（以上、和光純薬工業株式会社製）などが挙げられる。
【００３７】
過酸化物開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（商品名：Ｐｅｒｋａｄｏｘ  １６Ｓ、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社製）、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート（商品名：Ｌｕｐｅｒｓｏｌ  １１、Ｅｌｆ  Ａｔｏｃｈｅｍ社製）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（商品名：Ｔｒｉｇｏｎｏｘ  ２１−Ｃ５０、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社製）、過酸化ジクミルなどが挙げられる。
【００３８】
過硫酸塩開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。
【００３９】
レドックス（酸化還元）開始剤としては、例えば、過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組合せ、有機過酸化物と第３級アミンとに基づく系（例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンとに基づく系）、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属とに基づく系（例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートとに基づく系）などが挙げられる。
【００４０】
重合開始剤の含有量としては、造形材料の全量に対して、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。
【００４１】
−着色剤−
着色剤としては、造形材料中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料（Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｄｙｅ）が好ましい。また色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
【００４２】
＜造形層硬化工程及び造形層硬化手段＞
造形層硬化工程は造形層を硬化させる工程であり、造形層硬化手段により実施される。
造形層硬化手段としては、吐出した造形材料を硬化させて造形層を形成するものであれば、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、紫外線照射装置などが挙げられる。
【００４３】
−紫外線照射装置−
紫外線（ＵＶ）照射装置としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドなどが挙げられる。
高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＤｅｅｐＵＶタイプは、短波長領域の照射が可能である。
メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効であり、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に用いられるランプとしては、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、ＦｕｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ社製のＨランプ、Ｄランプ、又はＶランプ等のような市販されているものも使用することができる。
【００４４】
＜造形層温度検知工程及び造形層温度検知手段＞
造形層温度検知工程は、層の温度を検知する工程であり、造形層温度検知手段により実施される。
造形層温度検知手段としては、例えば、非接触式の赤外線放射温度計などが挙げられる。
【００４５】
＜造形層平坦化工程及び造形層平坦化手段＞
造形層平坦化工程は、前記造形層形成工程により形成された造形層を平坦化する工程であり、造形層平坦化手段により実施される。
造形層平坦化手段としては、例えば、ローラー、ブレードなどが挙げられる。
【００４６】
＜記憶工程及び記憶手段＞
記憶工程は、造形層温度検知工程で検出された温度分布を記憶する工程であり、記憶手段により実施される。記憶手段により温度検知後プログラム処理することができる。
記憶手段としては、例えば、メモリ、ＩＣチップなどが挙げられる。
【００４７】
＜メンテナンス手段＞
本発明においては、造形層形成手段の維持回復を行うメンテナンス手段を有することが、温度検知結果のフィードバックにより、造形層形成手段のメンテナンスを実施するのに必要な構成である点から好ましい。
【００４８】
＜その他の手段、その他の工程＞
その他の手段としては、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、乾燥手段、制御手段などが挙げられる。
その他の工程としては、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、乾燥工程、制御工程などが挙げられる。
制御工程は制御手段により好適に行うことができる。
【００４９】
＜＜制御手段、制御工程＞＞
制御手段は、各種プログラムを実行し、造形装置全体の動作を制御する手段である。
制御工程は、各種プログラムを実行し、造形装置全体の動作を制御する工程である。
制御手段としては、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、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などが挙げられる。
【００５０】
ここで、本発明の立体造形物の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
【００５１】
＜第１の実施形態＞
ここで、図１は、造形層温度検知手段を有する立体造形物の製造装置１００の一例を示す概略図である。
図１の立体造形物の製造装置１００は、造形層形成手段としてのヘッド１０１と、造形層硬化手段としてのＵＶライト１０２と、造形層温度検知手段１０３とを有する。
ヘッド１０１と、ＵＶライト１０２と、造形層温度検知手段１０３とは一体となっていてもよいし、独立していてもよい。
ここで、ステージ１０４は移動せずに固定し、ヘッド１０１を走査させ、印写方向が常に片方向でのみ印写する場合、印写走査方向に対して、ヘッド１０１、ＵＶライト１０２、及び造形層温度検知手段１０３の順に配置することにより、造形層硬化部の温度を測定することが可能となる。
これに対して、ヘッド、造形層温度検知手段、及びＵＶライトの順であると、未硬化造形層を検知するため、本発明の目的に適さない。
また、造形層温度検知手段、ヘッド、及びＵＶライトの順であると、前層の温度を検知に対しては有効であるが、硬化直後の造形層の温度を測定する本発明の目的には適さない。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図２は、造形層温度検知手段を有する立体造形物の製造装置１１０の他の一例を示す概略図である。
この図２の立体造形物の製造装置１１０は、ステージ１１７をＡ及びＢの双方向移動可能であり、造形層形成手段としての第１のヘッド１１３と、造形層形成手段としての第２のヘッド１１４と、造形層硬化手段としての第１のＵＶライト１１１と、造形層硬化手段としての第２のＵＶライト１１５と、造形層温度検知手段１１６と、造形層平坦化手段としてのローラー１１２とを有する。
第１のヘッド１１３、第２のヘッド１１４、第１のＵＶライト１１１、第２のＵＶライト１１５、及び造形層平坦化手段であるローラー１１２は一体となっていてもよいし、独立していてもよい。
この図２の立体造形物の製造装置１１０においては、第１のヘッド１１３、第２のヘッド１１４、第１のＵＶライト１１１、第２のＵＶライト１１５、及び造形層平坦化手段であるローラー１１２は移動せず、ステージ１１７を走査させ、印写方向が常に片方向でのみ印写する場合で、印写方向に対して、造形層温度検知手段１１６がヘッドユニットから独立している場合の一例である。これにより、造形層硬化部の温度を測定することが可能となる。
【００５３】
図３は、造形層温度検知手段を有する立体造形物の製造装置１２０の他の一例を示す概略図である。
この図３の立体造形物の製造装置１２０は、ステージ１１７をＡ及びＢの双方向移動可能であり、造形層形成手段としての第１のヘッド１１３と、造形層形成手段としての第２のヘッド１１４と、造形層硬化手段としての第１のＵＶライト１１１と、造形層硬化手段としての第２のＵＶライト１１５と、第１の造形層温度検知手段１１８と、第２の造形層温度検知手段１１９と、造形層平坦化手段であるローラー１１２とを有する。
この図３の立体造形物の製造装置１２０においては、第１のヘッド１１３、第２のヘッド１１４、第１のＵＶライト１１１、第２のＵＶライト１１５、第１の造形層温度検知手段１１８、第２の造形層温度検知手段１１９、及び造形層平坦化手段であるローラー１１２は移動せず、ステージ１１７を走査させ、印写方向が双方向で印写する場合で、印写方向に対して、第１の造形層温度検知手段１１８及び第２の造形層温度検知手段１１９がヘッドユニットから独立している場合の一例を示す。第１の造形層温度検知手段１１８及び第２の造形層温度検知手段１１９は、走査方向の往路及び復路にそれぞれ設置されている。これにより、双方向移動の際における、造形層硬化部の温度を測定することが可能となる。
なお、ステージ移動式、ヘッド固定式、又は双方向印写の場合には、造形層温度検知手段は複数個設置してもよい。
【００５４】
ここで、本発明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）の一例の概要について説明する。図４は、立体造形物の製造装置の要部正面説明図、図５は立体造形物の製造装置の平面説明図、図６は立体造形物の製造装置の側面説明図を表す。
【００５５】
立体造形物の製造装置１０は、材料噴射造形装置であり、層状造形物である造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形ステージであるステージ１４と、ステージ１４上に造形層３０を順次積層しながら造形する造形ユニット２０とを備えている。
【００５６】
造形ユニット２０は、ユニットホルダ２１に、造形材料を吐出する造形層形成手段である第１ヘッド１１と、活性エネルギー線としての紫外線を照射する造形層硬化手段であるＵＶ照射ユニット１３と、造形層の温度検知する温度検知ユニットＸと、造形層３０を平坦化する平坦化手段である平坦化ローラー１６を備えている。なお、立体造形物を造形する造形材料だけでなく、立体造形物の造形を支持するサポート材を吐出させるための第２ヘッド１２を備えることができる。
【００５７】
ここでは、Ｘ方向において、第１ヘッド１１を挟んで２つの第２ヘッド１２を配置し、２つの第２ヘッド１２の外側にそれぞれＵＶ照射ユニット１３を配置し、更に、ＵＶ照射ユニット１３の外側にそれぞれ温度検知ユニットとして、温度検知ユニットＸを配置し、更に、温度検知ユニットＸの外側に平坦化部材として平坦化ローラー１６を配置している。
【００５８】
第１ヘッド１１には、カートリッジ装着部５６に交換可能に装着されるカートリッジ６０によって造形材料が供給チューブなどを介して供給される。なお、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラーの造形材料を使用する場合には、第１ヘッド１１に各色の液滴を吐出する複数のノズル列を配置することができる。
【００５９】
ＵＶ照射ユニット１３は、第１ヘッド１１から吐出された造形材料を硬化する。また、ＵＶ照射ユニット１３は、サポート材を含む場合は、第２ヘッド１２から吐出されたサポート材からなる造形層３０を硬化する。
紫外線照射ランプを使用する場合、紫外線照射により発生するオゾンを除去する機構を備えることが好ましい。
紫外線照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドなどが挙げられる。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くした紫外線照射ランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため着色物の硬化に効果的である。Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。
【００６０】
温度検知ユニットＸは、造形層の温度を測定する。温度検知ユニットの種類としては、非接触式の赤外線放射温度計などが挙げられる。温度検知ユニットＸは、ヘッドのノズル列分の長さを検知することができる機構を備えることが好ましい。
【００６１】
平坦化ローラー１６は、回転されながら、ステージ１４との相対移動により、ステージ１４上で硬化された造形層３０の表面を平坦化する。
なお、「ステージ１４上」とは、特に限定しない限り、ステージ１４及びステージ１４上で積層させる造形層３０上を含むことを意味する。
【００６２】
造形ユニット２０のユニットホルダ２１は、Ｘ方向に配置されたガイド部材５４、５５に移動可能に保持されている。
また、造形ユニット２０のＸ方向の一方側には、第１ヘッド１１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。
【００６３】
また、造形ユニット２０のユニットホルダ２１を保持しているガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０、７０に保持されている。側板７０、７０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２０はＸ方向と直交するＹ方向に往復移動可能である。
ステージ１４は、昇降手段１５によってＺ方向に昇降される。昇降手段１５は、ベース部材７上にＸ方向に配置されたガイド部材７５、７６上に移動可能に配置される。
【００６４】
次に、この立体造形物の製造装置１０による造形動作の概要について、図４を参照して説明する。
まず、造形ユニット２０をＹ方向に移動させてステージ１４上に位置させる。次に、ステージ１４を停止している造形ユニット２０に対して移動させながら、第１ヘッド１１から造形材料３０１を造形領域（立体造形物を構成する領域）に吐出させる。サポート材を用いる場合は、第２ヘッド１２からサポート材３０２を造形領域以外のサポート領域（造形後除去する領域）に吐出させる。
【００６５】
次に、ＵＶ照射ユニット１３によって、造形材料３０１及びサポート材３０２上に紫外線を照射して硬化させ、造形材料による造形物１７とサポート材による造形物１８を含む１層分の造形層３０が形成する。
【００６６】
この造形層３０を繰り返し造形して順次積層し、造形材料３０１をサポート材３０２で支持しながら造形材料３０１からなる目的とする立体造形物を造形する。例えば、図４の例では、造形層３０Ａ〜３０Ｅの５層を積層した状態を示している。
【００６７】
ここで、造形層３０を形成する毎に、または複数層（固定値である必要はない）積層する毎に、例えば、１０層積層する毎に、温度検知ユニットＸを用いて造形層３０の表面を走査して、温度分布を確認する。この際に温度が、例えば、造形物のガラス転移温度近傍にまで温度上昇している部分が検知された場合、冷却のため、造形を一時中断させることにより、自然冷却させることで、造形物の反り変形による造形精度の悪化を防止できる。また、温度が、例えば、周囲と比べて低下している部分が検知された場合、造形材料の吐出不良が発生しているため、早期に造形層形成手段のメンテナンスを実施することで、反りや曲がり等の造形不良の発生を防止できる。
【００６８】
また、造形層３０を複数層（固定値である必要はない）積層する毎に、例えば、１０層積層する毎に、平坦化ローラー１６を最表面の造形層３０に押し付けて平滑化することにより、造形層３０の厚み精度や平坦性を確保する。
平坦化手段として、平坦化ローラー１６のようなローラー形状の部材を使用する場合、Ｘ方向における移動方向に対して、平坦化ローラー１６を逆転させる方向で回転させることにより、平坦化の効果を向上させることができる。
【００６９】
また、造形ユニット２０と最表面の造形層３０とのギャップを一定に保つために、ここでは、１層の造形層３０を形成する毎にステージ１４を昇降手段１５によって下降させている。なお、造形ユニット２０を昇降させる構成でもよい。
【００７０】
立体造形装置は、造形材料３０１やサポート材３０２の回収部材、リサイクル機構などを備えてもよい。また、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２の不吐出ノズルを検知する吐出状態検出手段を備えてもよい。更に、造形時の装置内の環境温度を制御してもよい。
【００７１】
（立体造形プログラム）
本発明の立体造形プログラムは、造形材料を吐出し、造形層を形成し、前記造形層を硬化させ、造形層の温度を検知する処理をコンピュータに実行させる。
【００７２】
本発明の立体造形プログラムによる処理は、立体造形物の製造装置を構成する制御部を有するコンピュータを用いて実行することができる。
【００７３】
制御部の概要について、図１４を参照して説明する。図１４は制御部のブロック説明図である。
【００７４】
制御部５００は、この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立体造形プログラム、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。
また、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。
更に、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（立体造形物）を造形層ごとにスライスしたスライスデータである造形データ（断面データ）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。
【００７５】
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を備える。
また、制御部５００は、造形ユニット２０の第１ヘッド１１を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８と、第２ヘッド１２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０９を備えている。
更に、制御部５００は、造形ユニット２０をＸ方向に移動させるユニットＸ方向移動機構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２０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５１１を備える。
【００７６】
制御部５００は、ステージ１４を昇降手段１５とともにＸ方向に移動させるステージＸ方向走査機構５５３を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１３と、ステージ１４をＺ方向に昇降させる昇降手段１５を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１４を備える。なお、Ｚ方向への昇降は、前述したように造形ユニット２０を昇降させる構成とすることもできる。
【００７７】
制御部５００は、平坦化ローラー１６を回転駆動するモータ２６を駆動するモータ駆動部５１６、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２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を備える。
【００７８】
制御部５００は、ＵＶ照射ユニット１３による紫外線照射を制御する硬化制御部５１９を備える。
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。
制御部５００は、上述したように、造形データ作成装置６００から造形データを受領する。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各造形層３０の内の造形物１７を形成するデータ（造形領域のデータ）である。
【００７９】
主制御部５００Ａは、造形データ（造形領域データ）にサポート材を付与するサポート領域のデータを付加したデータを作成し、ヘッド駆動制御部５０８、５０９に与える。ヘッド駆動制御部５０８、５０９は、それぞれ、第１ヘッド１１から造形材料３０１の液滴を造形領域に吐出させ、第２ヘッド１２から液状のサポート材３０２の液滴をサポート領域に吐出させる。
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置１０によって造形装置が構成される。
【００８０】
図１５は、立体造形物の製造装置１００の機能構成の一例を示す図である。
この図１５に示すように、立体造形物の製造装置１００は、入力部１２１、出力部１２２、制御部１３０、記憶部１４０を有する。
制御部１３０は、造形層温度検知部１３１を有する。制御部１３０は、立体造形物の製造装置１００全体を制御する。
造形層温度検知部１３１は、造形層形成手段により造形された造形層の温度を検知する。
記憶部１４０は、造形層温度分布データベース１４１を有する。以下、「データベース」を「ＤＢ」と称することもある。
【００８１】
次に、本発明の立体造形プログラムの処理手順を示す。図８Ａは、立体造形物の製造装置１００の制御部１３０における立体造形プログラムの処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートについては実施例１〜４において説明する。
【実施例】
【００８２】
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。
【００８３】
（比較例１）
図７Ａは、比較例１の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７Ｂはｎ層目の造形データを示す図である。図７Ｃはｎ層目の造形層硬化部を示す図である。以下、図７Ｂ及び図７Ｃを参照して、比較例１の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。
【００８４】
ステップＳ１では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、図７Ｂに示すｎ層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ２に移行する。図７Ｂ中１５０は造形層非形成データ、１５１は造形層形成データを表す。
【００８５】
ステップＳ２では、入力されたｎ層目の造形層形成部のデータに基づき、図７Ｃに示すｎ層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ３に移行する。図７Ｃ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部を表す。
【００８６】
ステップＳ３では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、ｎ＋１層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ４に移行する。
【００８７】
ステップＳ４では、入力されたｎ＋１層目の造形層形成部のデータに基づき、ｎ＋１層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ５に移行する。
【００８８】
ステップＳ５では、ステップＳ１からステップＳ４を所定回数繰り返して、造形を完了すると、本処理を終了する。
【００８９】
比較例１の造形層数に対する造形物温度を測定した温度検知動作の状況を図９に示す。
図１０に示すように、基板２０１上に立体造形物２０２を置き、最も高い部位をデジタルハイトゲージにて高さを測定して反り量を求めたところ、１１．２ｍｍであった。
【００９０】
比較例１では、造形層が所定の温度Ｔｊを超えた場合に造形を一旦停止するという処理を行っていないため、反りが生じてしまっている。
【００９１】
（実施例１）
図８Ａは、実施例１の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図８Ｂはｎ層目の造形データを示す図である。図８Ｃはｎ層目の造形層硬化部を示す図である。図８Ｄはｎ層目造形層内温度分布を示す図である。以下、図８Ｂ〜図８Ｄを参照して、実施例１の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。
【００９２】
ステップＳ１１では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、図８Ｂに示すｎ層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ１２に移行する。図８Ｂ中１５０は造形層非形成データ、１５１は造形層形成データを表す。
【００９３】
ステップＳ１２では、入力されたｎ層目の造形層形成部のデータに基づき、図８Ｃに示すｎ層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ１３に移行する。図８Ｃ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部を表す。
【００９４】
ステップＳ１３では、図８Ｄに示すｎ層目の造形層硬化部を温度検知し、造形層内温度分布を作成すると、処理をＳ１４に移行する。図８中１５４は非造形部の温度分布、１５５は造形層硬化部の温度分布を表す。
【００９５】
ステップＳ１４では、造形層の平均温度Ｔｎが規定温度Ｔｊ（本実施例においては３０℃）よりも高温になっている場合、造形を所定時間ｔ中断し、冷却すると、処理をＳ１５に移行する。
【００９６】
ステップＳ１５では、中断後の造形層硬化部を再度温度検知し、造形層内温度分布が平均値内であった場合、造形を再開すると、処理をＳ１６に移行する。
【００９７】
ステップＳ１６では、上記ステップＳ１１からＳ１５を所定回数繰り返し、造形を完了すると、本処理を終了する。
【００９８】
実施例１の造形層数に対する造形物温度を測定した温度検知動作の状況を図９に示す。
図１０に示すように、基板２０１上に立体造形物２０２を置き、最も高い部位をデジタルハイトゲージにて高さを測定して反り量を求めたところ、３．４ｍｍであった。
【００９９】
実施例１では、温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｊに対して、Ｔｎ＞Ｔｊである時、所定時間ｔ（本実施例においては１２０秒）の間、造形を中断することにより、造形物全体の過昇温に基づく反りによる造形精度悪化を防止できた。
【０１００】
（実施例２）
図１１Ａは、実施例２の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１Ｂはｎ層目の造形データを示す図である。図１１Ｃはｎ層目の造形層硬化部を示す図である。図１１Ｄはｎ層目造形層内温度分布を示す図である。以下、図１１Ｂ〜図１１Ｄを参照して、実施例２の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。
【０１０１】
ステップＳ２１では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、図１１Ｂに示すｎ層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ２２に移行する。図１１Ｂ中１５０は造形層非形成データ、１５１は造形層形成データを表す。
【０１０２】
ステップＳ２２では、入力されたｎ層目の造形層形成部のデータに基づき、図１１Ｃに示すｎ層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ２３に移行する。図１１Ｃ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部、１６０は吐出不良（ノズル抜け）を表す。
【０１０３】
ステップＳ２３では、図１１Ｄに示すｎ層目の造形層硬化部を温度検知し造形層内温度分布を作成すると、処理をＳ２４に移行する。図１１Ｄ中１５４は非造形部の温度分布、１５５は造形層硬化部の温度分布、１６１は低温度部の温度分布を表す。
【０１０４】
ステップＳ２４では、造形層形成部のデータの面積範囲内の造形層内温度分布においての平均値より低温部分があった場合、造形を中断し、造形層形成手段のメンテナンスを実施すると、処理をＳ２５に移行する。
【０１０５】
ステップＳ２５では、メンテナンス後、造形を再開し、造形を完了すると、本処理を終了する。
【０１０６】
実施例２では、温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎよりも低温の箇所がある時、造形層形成手段をメンテナンスすることにより、吐出不良による造形精度悪化を防止できる。
また、かかる実施例２では、平均温度Ｔｎを基準としたが、これを規定の温度Ｔｋとしてもよく、Ｔｋよりも低温の箇所がある時、造形層形成手段をメンテナンスすることにより、吐出不良による造形精度悪化を防止できる。
また、規定の温度Ｔｋとの比較に限らず、周囲の温度よりも所定の温度以上低温の箇所がある時、造形層形成手段をメンテナンスすることによっても、吐出不良による造形精度悪化を防止できる。
【０１０７】
（実施例３）
図１２Ａは、実施例３の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２Ｂはｎ層目の造形データを示す図である。図１２Ｃはｎ層目の造形層硬化部を示す図である。図１２Ｄはｎ層目造形層内温度分布を示す図である。図１２Ｅはｎ層目再造形の状態を示す図である。以下、図１２Ｂ〜図１２Ｅを参照して、実施例３の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。
【０１０８】
ステップＳ３１では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、図１２Ｂに示すｎ層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ３２に移行する。図１２Ｂ中１５０は造形層非形成データ、１５１は造形層形成データを表す。
【０１０９】
ステップＳ３２では、入力されたｎ層目の造形層形成部のデータに基づき、図１２Ｃに示すｎ層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ３３に移行する。図１２Ｃ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部、１６０は吐出不良（ノズル抜け）を表す。
【０１１０】
ステップＳ３３では、図１２Ｄに示すｎ層目の造形層硬化部を温度検知し造形層内温度分布を作成すると、処理をＳ３４に移行する。図１２Ｄ中１５４は非造形部の温度分布、１５５は造形層硬化部の温度分布、１６１は低温度部の温度分布を表す。
【０１１１】
ステップＳ３４では、造形層形成部のデータの面積範囲内の造形層内温度分布においての平均値より低温部分があった場合、造形を中断し、ヘッドメンテナンスを実施すると、処理をＳ３５に移行する。
【０１１２】
ステップＳ３５では、ヘッドメンテナンス後、図１２Ｅに示すように、ｎ層目の造形層の再造形を実施すると、処理をＳ３６に移行する。図１２Ｅ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部、１６２は吐出不良部を補完した状態を表す。
【０１１３】
ステップＳ３６では、ｎ＋１層目の造形を実施し、造形を完了すると、本処理を終了する。
【０１１４】
実施例３では、上記のように、造形層形成手段をメンテナンス後に造形層ｎ層目を再造形することにより、吐出不良による造形精度悪化を防止できる。
【０１１５】
（実施例４）
図１３Ａは、実施例４の立体造形物の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１３Ｂはｎ層目の造形データを示す図である。図１３Ｃはｎ層目の造形層硬化部を示す図である。図１３Ｄはｎ層目造形層内温度分布を示す図である。以下、図１３Ｂ〜図１３Ｄを参照して、実施例４の立体造形物の製造方法の処理の流れについて説明する。
【０１１６】
ステップＳ４１では、使用者が、立体造形物の製造装置のディスプレイに対して、図１３Ｂに示すｎ層目の造形層形成部のデータを入力すると、処理をＳ４２に移行する。図１３Ｂ中１５０は造形層非形成データ、１５１は造形層形成データを表す。
【０１１７】
ステップＳ４２では、入力されたｎ層目の造形層形成部のデータに基づき、図１３Ｃに示すｎ層目の造形層を形成し、硬化すると、処理をＳ４３に移行する。図１３Ｃ中１５２はビルドトレイ、１５３は造形層硬化部、１６３は層形成不良部（着弾位置不良）を表す。
【０１１８】
ステップＳ４３では、図１３Ｄに示すｎ層目の造形層硬化部を温度検知し造形層内温度分布を作成すると、処理をＳ４４に移行する。図１３Ｄ中１５４は非造形部の温度分布、１５５は造形層硬化部の温度分布、１６４は層形成不良部（着弾位置不良）の温度分布を表す。
【０１１９】
ステップＳ４４では、造形データ面積部と温度分布面積部を比較し、データにない部位に温度検知が認められた場合、造形を中断し、ヘッドメンテナンスを実施すると、処理をＳ４５に移行する。
【０１２０】
ステップＳ４５では、ヘッドメンテナンス後、造形を再開し、造形を完了すると、本処理を終了する。
【０１２１】
実施例４では、温度分布面積部形状データＴｔｓと造形層形成部形状データＴｄｓとを比較する手段を有し、ＴｔｓにＴｄｓと重複しない箇所が存在する場合、造形層形成手段をメンテナンスすることにより、着弾位置不良検知による造形精度悪化を防止できる。
【０１２２】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、
前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、
前記造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜２＞  造形主走査方向に対して、
前記造形層形成手段、前記造形層硬化手段、及び前記造形層温度検知手段の順に設置されている前記＜１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜３＞  造形方向が双方向であって、
前記造形層形成手段の造形主走査方向の前後に前記造形層硬化手段を有し、更にその外側に前記造形層温度検知手段を有する前記＜１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜４＞  前記造形層形成手段の維持回復を行うメンテナンス手段を有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜５＞  前記造形層形成手段により形成された造形層を平坦化する造形層平坦化手段を有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜６＞  前記造形層温度検知手段で検出された温度分布を記憶する記憶手段を有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜７＞  前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｊに対して、Ｔｎ＞Ｔｊである時、所定時間ｔの間、造形を中断する前記＜６＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜８＞  前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｋに対して、Ｔｎ＜Ｔｋである時、前記造形層形成手段をメンテナンスする前記＜６＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜９＞  前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎのときに、温度分布内において規定の温度Ｔｋに対して、Ｔｎ＜Ｔｋである時、前記造形層形成手段をメンテナンスする前記＜６＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１０＞  前記造形層形成手段をメンテナンス後に造形層ｎ層目を再造形する前記＜４＞から＜９＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１１＞  温度分布面積Ｔｔｓと造形層形成部位の面積データＴｄｓとを比較する手段を有し、Ｔｄｓ＞Ｔｔｓである場合、前記造形層形成手段をメンテナンスする前記＜４＞から＜１０＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１２＞  造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成工程と、
前記造形層を硬化させる造形層硬化工程と、
造形層の温度を検知する造形層温度検知工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜１３＞  造形主走査方向に対して、
前記造形層形成工程、前記造形層硬化工程、及び前記造形層温度検知工程の順に行われる前記＜１２＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１４＞  造形方向が双方向であって、
前記造形層形成工程の造形主走査方向の前後に前記造形層硬化工程を行い、更にその外側に前記造形層温度検知工程を行う前記＜１２＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１５＞  前記造形層形成工程の維持回復を行うメンテナンス工程を含む前記＜１２＞から＜１４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１６＞  前記造形層形成工程により形成された造形層を平坦化する造形層平坦化工程を含む前記＜１２＞から＜１５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１７＞  前記造形層温度検知工程で検出された温度分布を記憶する記憶工程を含む前記＜１２＞から＜１６＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１８＞  前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎが、規定の温度Ｔｊに対して、Ｔｎ＞Ｔｊである時、所定時間ｔの間、造形を中断する前記＜１７＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１９＞  前記温度分布において、造形層ｎ層目の平均温度Ｔｎのときに、温度分布内において規定の温度Ｔｋに対して、Ｔｎ＜Ｔｋである部位ある時、前記造形層形成手段をメンテナンスする前記＜１７＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜２０＞  造形材料を吐出し、造形層を形成する造形層形成手段と、
前記造形層を硬化させる造形層硬化手段と、
造形層の温度を検知する造形層温度検知手段と、を有する立体造形物の製造装置と、
前記造形層温度検知手段で検出された温度分布を記憶する記憶装置と、
を備えたことを特徴とする立体造形物の製造システムである。
＜２１＞  造形材料を吐出し、造形層を形成し、
前記造形層を硬化させ、
造形層の温度を検知する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする立体造形プログラムである。
【０１２３】
前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、前記＜１２＞から＜１９＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、前記＜２０＞に記載の立体造形物の製造システム、及び前記＜２１＞に記載の立体造形プログラムによると、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】
【０１２４】
１００      立体造形物の製造装置
１０１      ヘッド
１０２      ＵＶライト
１０３      造形層温度検知手段
１０４      ステージ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特開２０１６−１８５６１８号公報
【図１】
2020151933.tif 000003
【図２】
2020151933.tif 000004
【図３】
2020151933.tif 000005
【図４】
2020151933.tif 000006
【図５】
2020151933.tif 000007
【図６】
2020151933.tif 000008
【図７Ａ】
2020151933.tif 000009
【図７Ｂ】
2020151933.tif 000010
【図７Ｃ】
2020151933.tif 000011
【図８Ａ】
2020151933.tif 000012
【図８Ｂ】
2020151933.tif 000013
【図８Ｃ】
2020151933.tif 000014
【図８Ｄ】
2020151933.tif 000015
【図９】
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【図１０】
2020151933.tif 000017
【図１１Ａ】
2020151933.tif 000018
【図１１Ｂ】
2020151933.tif 000019
【図１１Ｃ】
2020151933.tif 000020
【図１１Ｄ】
2020151933.tif 000021
【図１２Ａ】
2020151933.tif 000022
【図１２Ｂ】
2020151933.tif 000023
【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
2020151933.tif 000025
【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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