(57)【要約】  軟質部分を有する立体造形物の造形精度及び造形速度を向上させることができる立体造形物の製造方法及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成方法、並びに立体造形物の製造装置及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラムを提供する。硬質立体造形用材料（２０）をノズルからステージ上に吐出して、立体造形物（１）の外殻（２）の一部となる外殻壁部（２１）を形成する工程と、軟質立体造形用材料（３０）をノズルから外殻壁部（２１）に囲まれた内側領域に吐出して、立体造形物（１）の内核（３）の一部となる内核部（３１）を形成する工程とを繰り返す。そして、複数段に積層された外殻壁部（２１）による外殻（２）と、複数段に積層された内核部（３１）による内核（３）とを有する立体造形物（１）を成形する。
2017038985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形用材料を、ノズルからステージ上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、成形する立体造形物の外殻の一部となる外殻壁部を形成する工程と、
立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部に囲まれた内側領域に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記立体造形物の内核の一部となる内核部を形成する工程と、を含む、立体造形物の製造方法。
【請求項２】
立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記外殻壁部を更に形成する工程と、
立体造形用材料をノズルから前記内核部上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記内核部を更に形成する工程と、をさらに含む、請求項１に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項３】
前記外殻壁部を形成するための立体造形用材料と、前記内核部を形成するための立体造形用材料とは互いに異なる、請求項２に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項４】
前記外殻壁部が固化して形成される前記外殻の硬度は、前記内核部が固化して形成される前記内核の硬度よりも高い、請求項２又は３に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項５】
前記外殻壁部を形成するための立体造形用材料は、光硬化性を有するものであり、
前記外殻壁部を形成する工程及び前記外殻壁部を更に形成する工程においては、ノズルから吐出される立体造形用材料に光を照射して前記立体造形用材料を固化させる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項６】
前記内核部を形成するための立体造形用材料は、光硬化性を有するものであり、
前記内核部を形成する工程及び前記内核部を更に形成する工程においては、ノズルから吐出される立体造形用材料に光を照射して前記立体造形用材料を固化させる、請求項２〜５のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項７】
前記外殻壁部を形成する工程の後であって前記内核部を形成する工程の前には、立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部による底部分上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記内核に埋め込まれる芯材の一部となる芯材部を形成する工程を行い、
前記内核部を形成する工程においては、立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部と前記芯材部とに囲まれた内側領域に吐出し、
前記外殻壁部を更に形成する工程の後であって前記内核部を更に形成する工程の前には、立体造形用材料をノズルから前記芯材部上に更に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記芯材部を更に形成する工程を行う、請求項２〜６のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項８】
前記芯材部を形成する工程及び前記芯材部を更に形成する工程においては、立体造形用材料によって格子状又はハニカム状の前記芯材を形成する、請求項７に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項９】
前記芯材部が固化して形成される前記芯材の硬度は、前記内核部が固化して形成される前記内核の硬度よりも高い、請求項７又は８に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１０】
立体造形物を成形した後には、前記立体造形物における前記外殻を除去する工程を行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１１】
立体造形用材料が、重合体及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１２】
立体造形用材料が、光ラジカル発生剤及び光酸発生剤から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１１に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１３】
前記重合性モノマーは、ラジカル重合性不飽和化合物及びカチオン重合性化合物から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１１又は１２に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１４】
立体造形用材料が、溶媒を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１５】
立体造形用材料全体における溶媒の含有量は、１質量％以上９９質量％以下である、請求項１４に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１６】
立体造形用材料全体における溶媒の含有量は、２０質量％以上８０質量％以下である、請求項１４に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１７】
前記溶媒が、極性溶媒及びイオン液体から選ばれる少なくとも一種である、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１８】
前記極性溶媒は、水、アルコール類、多価アルコールのアルキルエーテル類及び非プロトン性極性溶媒から選ばれる少なくとも一種である、請求項１７に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータを作成する方法であって、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを、設計又は読取りを行って作成し、
前記立体表面データを、所定の方向に一定の間隔でスライスして、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに加工し、
前記外形層データに基づき、前記ノズルから内核部造形用材料を吐出させるための内核部用移動経路のデータを作成し、
前記内核部用移動経路の外側に所定の距離だけ補正した位置を、前記ノズルから外殻壁部造形用材料を吐出させるための外殻壁部用移動経路のデータとする、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータを作成する方法であって、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを、設計又は読取りを行って作成し、
前記立体表面データを、所定の方向に一定の間隔でスライスして、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに加工し、
前記外形層データに基づき、前記ノズルから外殻壁部造形用材料を吐出させるための外殻壁部用移動経路のデータを作成し、
前記ノズルから内核部造形用材料を吐出させるための内核部用移動経路のデータを作成するに当たり、前記外殻壁部用移動経路の内側に所定の距離だけ補正した位置を、前記内核部用移動経路の全体における外形の位置とする、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法。
【請求項２１】
外殻及び前記外殻内に配置される内核による立体造形物を製造する装置であって、
外殻を形成するための外殻壁部造形用材料を吐出する外殻用ノズルと、
内核を形成するための内核部造形用材料を吐出する内核用ノズルと、
前記外殻用ノズルから吐出される前記外殻壁部造形用材料及び前記内核用ノズルから吐出される前記内核部造形用材料が積層されるステージと、
前記ステージと前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルとを相対移動させる相対移動機構と、
前記外殻用ノズル、前記内核用ノズル及び前記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
前記制御コンピュータは、前記外殻用ノズルから吐出される前記外殻壁部造形用材料によって前記外殻の一部となる外殻壁部を前記ステージ上に形成するとともに、前記内核用ノズルから、前記外殻壁部に囲まれた内側領域に吐出される前記内核部造形用材料によって前記内核の一部となる内核部を前記ステージ上に形成するよう構成されている、立体造形物の製造装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の立体造形物の製造装置に用いられる前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するための設計コンピュータのプログラムであって、
前記設計コンピュータに、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを所定の方向に一定の間隔でスライスしたときに、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに基づいて、前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、
前記内核用ノズルの移動経路の外側に所定の距離だけ補正した位置に、前記外殻用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、を実行させる、立体造形物の製造装置に用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の立体造形物の製造装置に用いられる前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するための設計コンピュータのプログラムであって、
前記設計コンピュータに、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを所定の方向に一定の間隔でスライスしたときに、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに基づいて、前記外殻用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、
前記外殻用ノズルの移動経路の内側に所定の距離だけ補正した位置に、前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、を実行させる、立体造形物の製造装置に用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルからステージ上に吐出される立体造形用材料によって成形する立体造形物の製造方法及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成方法、並びに立体造形物の製造装置及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高機能ゲル、ソフトマテリアル等といった軟質の立体造形物は、人体器官モデル、医療機器パーツ、人工皮膚、人口血管、自動車部品等への応用が期待される新しい有機材料である。
例えば、特許文献１の人体患部実体モデル及びその製造方法においては、患者本人のＭＲＩ又はＣＴスキャンで得た断層データに基づいて光硬化性樹脂硬化体からなる外殻部分を形成するとともに、外殻部分の内部に位置する内部空洞部分に、流動化可能な固体からなる心材部分を充填することが記載されている。この製造方法においては、光造形法によって外殻部分を形成している。光造形法においては、液槽内に貯留された光硬化性樹脂の表面に紫外線レーザーを走査して、この光硬化性樹脂を硬化させ、液槽の表面を段階的に上昇させて、硬化された光硬化性樹脂を複数積層することによって、立体造形物を成形している。【０００３】
また、樹脂製の立体造形物を造形する方法の一つとして、熱溶解積層法が知られている。熱溶解積層法においては、駆動ローラ等の送り部によってフィラメントと呼ばれる長尺状の固形樹脂を、ヒータを備えたノズル部まで送り出し、ノズル部から吐出される溶融した固形樹脂をステージ上に積層して、立体造形物を造形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光造形法、熱溶解積層法等によって立体造形物を成形する場合には、造形時に立体造形用材料が流動又は変形をしてしまうことがある。そのため、立体造形物を成形する場合には、造形精度を向上させるために造形速度を低下させるか、造形速度を向上させるために造形精度を低下させるかの選択をする必要が生じ、造形精度及び造形速度の両方を向上させることが困難であった。特に軟質部分を有する立体造形物を造形する場合には、造形時に立体造形用材料が流動又は変形をしやすいことから、造形精度及び造形速度の両方を向上させることが特に困難であった。【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、立体造形物の造形精度及び造形速度を向上させることができる立体造形物の製造方法及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成方法、並びに立体造形物の製造装置及びこれに用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラムを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の一態様は、立体造形用材料を、ノズルからステージ上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、成形する立体造形物の外殻の一部となる外殻壁部を形成する工程と、
立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部に囲まれた内側領域に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記立体造形物の内核の一部となる内核部を形成する工程と、を含む、立体造形物の製造方法にある。【０００８】
第２発明の一態様は、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータを作成する方法であって、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを、設計又は読取りを行って作成し、
前記立体表面データを、所定の方向に一定の間隔でスライスして、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに加工し、
前記外形層データに基づき、前記ノズルから内核部造形用材料を吐出させるための内核部用移動経路のデータを作成し、
前記内核部用移動経路の外側に所定の距離だけ補正した位置を、前記ノズルから外殻壁部造形用材料を吐出させるための外殻壁部用移動経路のデータとする、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法にある。【０００９】
第２発明の他の態様は、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータを作成する方法であって、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを、設計又は読取りを行って作成し、
前記立体表面データを、所定の方向に一定の間隔でスライスして、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに加工し、
前記外形層データに基づき、前記ノズルから外殻壁部造形用材料を吐出させるための外殻壁部用移動経路のデータを作成し、
前記ノズルから内核部造形用材料を吐出させるための内核部用移動経路のデータを作成するに当たり、前記外殻壁部用移動経路の内側に所定の距離だけ補正した位置を、前記内核部用移動経路の全体における外形の位置とする、立体造形物の製造方法に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法にある。【００１０】
第３発明の一態様は、外殻及び前記外殻内に配置される内核による立体造形物を製造する装置であって、
外殻を形成するための外殻壁部造形用材料を吐出する外殻用ノズルと、
内核を形成するための内核部造形用材料を吐出する内核用ノズルと、
前記外殻用ノズルから吐出される前記外殻壁部造形用材料及び前記内核用ノズルから吐出される前記内核部造形用材料が積層されるステージと、
前記ステージと前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルとを相対移動させる相対移動機構と、
前記外殻用ノズル、前記内核用ノズル及び前記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
前記制御コンピュータは、前記外殻用ノズルから吐出される前記外殻壁部造形用材料によって前記外殻の一部となる外殻壁部を前記ステージ上に形成するとともに、前記内核用ノズルから、前記外殻壁部に囲まれた内側領域に吐出される前記内核部造形用材料によって前記内核の一部となる内核部を前記ステージ上に形成するよう構成されている、立体造形物の製造装置にある。【００１１】
第４発明の一態様は、立体造形物の製造装置に用いられる前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するための設計コンピュータのプログラムであって、
前記設計コンピュータに、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを所定の方向に一定の間隔でスライスしたときに、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに基づいて、前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、
前記内核用ノズルの移動経路の外側に所定の距離だけ補正した位置に、前記外殻用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、を実行させる、立体造形物の製造装置に用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラムにある。【００１２】
第４発明の他の態様は、立体造形物の製造装置に用いられる前記外殻用ノズル及び前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するための設計コンピュータのプログラムであって、
前記設計コンピュータに、
造形しようとする前記立体造形物の立体表面データを所定の方向に一定の間隔でスライスしたときに、前記所定の方向に複数に積み重なる線状の外形層データに基づいて、前記外殻用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、
前記外殻用ノズルの移動経路の内側に所定の距離だけ補正した位置に、前記内核用ノズルの移動経路のデータを作成するステップと、を実行させる、立体造形物の製造装置に用いられるノズル移動経路のデータ作成プログラムにある。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明の一態様としての立体造形物の製造方法においては、ノズルから吐出させる立体造形用材料によって、外殻及び内核を有する立体造形物を成形する。また、この立体造形物は、外殻の一部となる外殻壁部と、外殻壁部に囲まれた内側領域における内核の一部となる内核部とによって成形する。
ここで、外殻壁部は、環形状に形成されていることが好ましい。また、外殻壁部は、必ずしも完全な環形状に形成されていなくても、一部が解放された環形状に形成されていてもよい。【００１４】
外殻壁部及び内核部によって立体造形物を造形することにより、内核部を外殻壁部によって保持することができる。そのため、内核部を形成する際にステージへ吐出された立体造形用材料が流動又は変形をしにくくすることができ、立体造形用材料による内核部の造形精度及び造形速度を向上させることができる。さらに、内核部が軟質の立体造形用材料である場合においても、立体造形用材料による内核部の造形精度及び造形速度を向上させることができる。【００１５】
それ故、前記立体造形物の製造方法によれば、立体造形物の造形精度及び造形速度を向上させることができる。【００１６】
第２発明の一態様としてのノズル移動経路のデータ作成方法によれば、立体造形物の製造方法の実施に適したノズル移動経路を作成することができる。また、外殻壁部用移動経路を内核部用移動経路に基づいて作成することにより、外殻壁部用移動経路の作成を容易にすることができる。【００１７】
第２発明の他の態様としてのノズル移動経路のデータ作成方法によっても、立体造形物の製造方法の実施に適したノズル移動経路を作成することができる。また、内核部用移動経路を外殻壁部用移動経路に基づいて作成することにより、内核部用移動経路の作成を容易にすることができる。【００１８】
第３発明の一態様としての立体造形物の製造装置によれば、立体造形物の製造方法の場合と同様に、立体造形物の造形精度及び造形速度を向上させることができる。【００１９】
第４発明の一態様としてのノズル移動経路のデータ作成プログラムによれば、立体造形物の製造装置の制御コンピュータに適したノズル移動経路のデータ作成プログラムを提供することができる。【００２０】
第４発明の他の態様としてのノズル移動経路のデータ作成プログラムによっても、立体造形物の製造装置の制御コンピュータに適したノズル移動経路のデータ作成プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１にかかる、第１外殻壁部形成工程を行う状態を示す説明図。
【図２】実施形態１にかかる、第１外殻壁部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、第１内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図４】実施形態１にかかる、第２外殻壁部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図５】実施形態１にかかる、第２内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図６】実施形態１にかかる、外殻除去工程を行った立体造形物を示す説明図。
【図７】実施形態１にかかる、立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図８】実施形態１にかかる、立体造形物の製造装置の要部を示す説明図。
【図９】実施形態１にかかる、立体造形物の製造方法を示すフローチャート。
【図１０ａ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第１外殻壁部形成工程及び第１内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図１０ｂ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第２外殻壁部形成工程を複数回行った状態を示す説明図。
【図１０ｃ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第２内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図１１ａ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第１外殻壁部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図１１ｂ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第２外殻壁部形成工程を複数回行った状態を示す説明図。
【図１１ｃ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第１内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図１２ａ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第１外殻壁部形成工程及び第１内核部形成工程を行った状態を示す説明図。
【図１２ｂ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第２外殻壁部形成工程及び第２内核部形成工程を複数回行った状態を示す説明図。
【図１２ｃ】実施形態１にかかる、立体造形物の他の製造方法を示す図で、第２外殻壁部形成工程及び第２内核部形成工程をさらに複数回行った状態を示す説明図。
【図１３】実施形態２にかかる、外殻を除去して製造する立体造形物を示す説明図。
【図１４】実施形態２にかかる、立体造形物の製造方法を示すフローチャート。
【図１５】実施形態３にかかる、外殻用ノズル及び内核用ノズルとステージとを相対移動させるときの外殻壁部用移動経路及び内核部用移動経路を示す説明図。
【図１６】実施形態３にかかる、設計コンピュータ内における、立体表面データ及び外形層データと、外形層データに基づく外殻壁部用移動経路及び内核部用移動経路を示す説明図。
【図１７】実施形態３にかかる、設計コンピュータ内における、外殻壁部用移動経路及び内核部用移動経路を示す説明図。
【図１８】実施形態３にかかる、設計コンピュータ内における、外殻壁部用移動経路及び他の内核部用移動経路を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
前述した立体造形物の製造方法における好ましい実施の形態について説明する。
立体造形物の製造方法は、立体造形用材料をノズルから前記外殻壁部上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記外殻壁部を更に形成する工程と、立体造形用材料をノズルから前記内核部上に吐出しながら、前記ノズルと前記ステージとを相対移動させて、前記内核部を更に形成する工程と、をさらに含んでいてもよい。
【００２３】
立体造形物の製造方法においては、ノズルから吐出させる立体造形用材料によって外殻壁部と内核部とを形成するため、外殻壁部と内核部とを交互に形成することが容易である。従来の光造形法等によると、立体造形物における硬質部分の全体を先に成形した後、この硬質部分の内部に軟質部分を充填している。これに対し、立体造形物の製造方法においては、外殻壁部と内核部とのいずれか一方である硬質部分の一部と、外殻壁部と内核部との他方である軟質部分の一部とを順次繰り返し形成することにより、外殻及び内核を有する立体造形物の造形速度を向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に属する。
【００２５】
（実施形態１）
立体造形物１の製造方法においては、図６に示すように、複数段に積層された外殻壁部２１からなる外殻２と、複数段に積層された内核部３１からなる内核３とを有する立体造形物１を成形する。そして、外殻壁部２１を形成する工程（以下、第１外殻壁部形成工程Ｘ１という。）、内核部３１を形成する工程（以下、第１内核部形成工程Ｙ１という。）、外殻壁部２１を更に形成する工程（以下、第２外殻壁部形成工程Ｘ２という。）、内核部３１を更に形成する工程（以下、第２内核部形成工程Ｙ２という。）を順次行って、立体造形物１を成形する。
【００２６】
第１外殻壁部形成工程Ｘ１においては、図１、図２に示すように、外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａからステージ６上に吐出しながら、外殻用ノズル５Ａとステージ６とを相対移動させて、成形する立体造形物１の外殻２の一部となる外殻壁部２１を形成する。第１内核部形成工程Ｙ１においては、図３に示すように、内核部造形用材料３０を内核用ノズル５Ｂから外殻壁部２１に囲まれた内側領域に吐出しながら、内核用ノズル５Ｂとステージ６とを相対移動させて、成形する立体造形物１の内核３の一部となる内核部３１を形成する。
【００２７】
第２外殻壁部形成工程Ｘ２においては、図４に示すように、外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａから外殻壁部２１上に吐出しながら、外殻用ノズル５Ａとステージ６とを相対移動させて、外殻壁部２１を更に形成する。第２内核部形成工程Ｙ２においては、図５に示すように、内核部造形用材料３０を内核用ノズル５Ｂから内核部３１上に吐出しながら、内核用ノズル５Ｂとステージ６とを相対移動させて、内核部３１を更に形成する。
そして、第２外殻壁部形成工程Ｘ２及び第２内核部形成工程Ｙ２を更に繰り返して、図６に示すように、複数段に積層された外殻壁部２１による外殻２と、複数段に積層された内核部３１による内核３とを有する立体造形物１を成形する。
【００２８】
＜製造装置＞
まず、立体造形物１の製造方法に用いる製造装置１０について説明する。
立体造形物１の製造方法においては、図１〜図８に示すように、外殻用ノズル５Ａ、内核用ノズル５Ｂ、ステージ６、相対移動機構７及び制御コンピュータ８を有する製造装置１０を用いる。製造装置１０は、熱溶解積層成形を行うものである。
外殻用ノズル５Ａは、外殻２を形成するための外殻壁部造形用材料２０を吐出するものである。内核用ノズル５Ｂは、内核３を形成するための内核部造形用材料３０を吐出するものである。ステージ６は、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０及び内核用ノズル５Ｂから吐出される内核部造形用材料３０が積層されるものである。相対移動機構７は、ステージ６と外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂとを、ステージ６の平面方向Ｘ，Ｙに二次元的に相対移動させるとともに、ステージ６の平面方向に直交する高さ方向Ｚに相対移動させるものである。制御コンピュータ８は、外殻用ノズル５Ａ、内核用ノズル５Ｂ及び相対移動機構７の動作を制御するよう構成されている。
【００２９】
図７、図８に示すように、外殻用ノズル５Ａは、線状の外殻壁部造形用材料２０を加熱しながら送り出す外殻用吐出装置（ディスペンサ）５０Ａに設けられている。内核用ノズル５Ｂは、線状の内核部造形用材料３０を加熱しながら送り出す内核用吐出装置（ディスペンサ）５０Ｂに設けられている。各吐出装置５０Ａ，５０Ｂは、流動性を有する各造形用材料２０，３０を加圧して押し出すものである。なお、各吐出装置５０Ａ，５０Ｂは、フィラメント状の各造形用材料２０，３０を加熱しながら押し出すものとすることもできる。
【００３０】
各吐出装置５０Ａ，５０Ｂは、スクリューを用いて各造形用材料２０，３０を押し出すスクリュー式、スクリューを用いて各造形用材料２０，３０を押し出すピストン式、ポンプを用いて各造形用材料２０，３０を押し出すポンプ式等の種々の構成とすることもできる。
なお、外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂには、別々のノズルを用いる以外にも、１つのノズルを共通して用いることもできる。
【００３１】
各ノズル５Ａ，５Ｂには、各造形用材料２０，３０の吐出及び吐出の停止を制御するために、各ノズル５Ａ，５Ｂの吐出口を開閉させることが可能な開閉機構（図示略）が設けられている。開閉機構は、各ノズル５Ａ，５Ｂの吐出口を開閉するピン、バルブ等の開閉部と、開閉部を可動させるアクチュエータとによって構成することができる。制御コンピュータ８は、各ノズル５Ａ，５Ｂの開閉機構の動作を制御するよう構成されている。
【００３２】
各吐出装置５０Ａ，５０Ｂ及び各ノズル５Ａ，５Ｂは、ヘッド部５１に一体的に設けられている。本形態のヘッド部５１の位置は固定されており、本形態の相対移動機構７は、ヘッド部５１に対してステージ６を相対移動させるよう構成されている。ステージ６は、立体造形物１を形成するための外殻壁部造形用材料２０及び内核部造形用材料３０が載置されるテーブルである。本形態の相対移動機構７は、ステージ６を、平面方向Ｘ，Ｙとしての水平方向の互いに直交する２方向へ移動させるとともに、ステージ６を、高さ方向Ｚとしての鉛直方向へ移動させるよう構成されている。相対移動機構７は、ステージ６を３つの方向にそれぞれ移動させる３つのサーボモータを有している。各ノズル５Ａ，５Ｂとステージ６とは、種々の立体造形物１の三次元形状を形成するよう、三次元的に相対移動することができる。
【００３３】
制御コンピュータ８は、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０によって外殻２の一部となる外殻壁部２１をステージ６上に形成するとともに、内核用ノズル５Ｂから、外殻壁部２１に囲まれた内側領域に吐出される内核部造形用材料３０によって内核３の一部となる内核部３１をステージ６上に形成するよう構成されている。制御コンピュータ８には、ステージ６に対して外殻用ノズル５Ａを相対移動させるための移動経路のデータと、ステージ６に対して内核用ノズル５Ｂを相対移動させるための移動経路のデータとが設定される。制御コンピュータ８に設定される各移動経路のデータは、成形する立体造形物１の形状に応じて任意に変更することができる。
【００３４】
外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂの２つのノズルを用いることにより、外殻２及び内核３を有する立体造形物１の造形速度を容易に向上させることができる。
実施形態１においては、外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂの２つのノズルを用いた例について説明する。すなわち、第１外殻壁部形成工程Ｘ１及び第２外殻壁部形成工程Ｘ２においては外殻用ノズル５Ａを用い、第１内核部形成工程Ｙ１及び第２内核部形成工程Ｙ２においては内核用ノズル５Ｂを用いる。
【００３５】
また、相対移動機構７は、各ノズル５Ａ，５Ｂをステージ６に対して移動させるよう構成してもよい。この場合、各ノズル５Ａ，５Ｂは、別々に移動させることができ、一体的に移動させることもできる。また、各ノズル５Ａ，５Ｂは、別々に同じタイミングで同時に移動させることもできる。
【００３６】
また、外殻壁部造形用材料２０及び内核部造形用材料３０は、光硬化性を有するものである。そして、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０、及び内核用ノズル５Ｂから吐出される内核部造形用材料３０には、紫外線等の光Ｈが照射され、これらの造形用材料２０，３０における重合性モノマーの重合反応が行われるとともに、これらの造形用材料２０，３０が固化する。立体造形物１の製造装置１０は、各造形用材料２０，３０に紫外線等の光Ｈを照射するための光照射装置１００を有している。光照射装置１００は、各吐出装置５０Ａ，５０Ｂ及び各ノズル５Ａ，５Ｂとともにヘッド部５１に一体的に設けられている。
【００３７】
＜立体造形用材料＞
次に、立体造形用材料（外殻壁部造形用材料２０及び内核部造形用材料３０）について説明する。
外殻壁部２１を形成するための外殻壁部造形用材料２０、及び内核部３１を形成するための内核部造形用材料３０は、重合体、重合性モノマー及び溶媒を含有している。また、重合性モノマーは、ラジカル重合性不飽和化合物及びカチオン重合性化合物から選ばれる少なくとも一種を含んでいる。溶媒は、極性溶媒及びイオン液体から選ばれる少なくとも一種である。外殻壁部造形用材料２０及び内核部造形用材料３０は、重合性モノマーの重合反応を促進するために、光ラジカル発生剤及び光酸発生剤から選ばれる少なくとも一種を含んでいる。
【００３８】
＜重合体＞
立体造形用材料は、重合体及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。
重合体としては、特に限定されるものではないが、ビニルアルコール系重合体、アクリル系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、アクリロニトリル系重合体、多糖類などが挙げられる。前記重合体の中でも、特に、溶媒の質量Ｍ１を重合体の質量Ｍ２で除したＭ１／Ｍ２として表される含溶媒率に対する強度が高い点で、アクリル系重合体、ポリビニルアルコール、多糖類を用いることが好ましい。
【００３９】
また、前記重合体の中でも、後述する重合性モノマーと重合して架橋する場合には、重合性官能基を有する重合体を用いることが好ましい。重合性官能基を有する重合体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ラジカル重合性官能基を有する重合体、カチオン重合性官能基を有する重合体を挙げることができる。
ここで、ラジカル重合性官能基としては、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基等が挙げられるが、光開始重合反応速度の点で好ましいのはアクリロイル基である。
また、カチオン重合性官能基としては、プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、脂環式エポキシ基、グリシジル基、ビニル基、ビニリデン基等が挙げられ、プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、脂環式エポキシ基及びグリシジル基が好ましい。
【００４０】
ラジカル重合性官能基を有する重合体としては、イソシアネート基と反応性を有する官能基が導入された重合体を、イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体により変性した重合体等を挙げることができる。
イソシアネート基と反応性を有する重合体としては、イソシアネート基と反応性を有する官能基が導入されているポリマーが好ましい。このような官能基の例としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、メルカプト基等が挙げられる。ポリマーとしては、水酸基を有するポリマー、カルボキシル基を有するポリマー、アミノ基を有するポリマー、アミド基を有するポリマー、メルカプト基を有するポリマー等が挙げられる。
【００４１】
水酸基を有するポリマーとしては、例えば、ビニルアルコール系重合体、多糖類等を挙げることができる。多糖類としては、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース等のセルロース誘導体、あるいは側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体、あるいはポリビニルアルコール、デキストラン、アルキルセルロース、アガロース、プルラン、イヌリン、キトサンなどが挙げられる。また、ビニルアルコール系重合体としては、ポリ２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリ２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【００４２】
カルボキシル基を有するポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸エステ及び（メタ）アクリル酸を共重合成分とする共重合体等が挙げられる。
【００４３】
アミノ基を有するポリマーとしては、例えば、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ３−アミノプロピル（メタ）アクリレート、ポリ３−アミノプロピル（メタ）アクリルアミド、キトサン、ジアリルアミン酢酸塩・二酸化イオウ共重合物、アクリルアミド・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物等が挙げられる。
【００４４】
アミド基を有するポリマーとしては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルピロリドン／酢酸ビニル共重合物、ビニルピロリドン／ビニルカプロラクタム共重合物、ビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合物、ビニルピロリドン／アクリル酸共重合物、ビニルピロリドン／メタクリル酸共重合物、ビニルピロリドン／３−メチル−１−ビニルイミダゾリウム塩共重合物、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピペリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド等が挙げられる。
【００４５】
メルカプト基を有するポリマーとしては、例えば、末端にチオール基を有するポリスルフィド等が挙げられる。
【００４６】
イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体としては、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、２−アクリロイルオキシエチルイソシアナート、２−（２−メタクリロイルオキシエチルオキシ）エチルイソシアナートを挙げることができる。なお、イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体としては、ブロック化されたイソシアネート基を有するものも挙げられる。このブロック化されたイソシアネート基としては、例えば、１，１−（ビスアクリロイルオキシメチル）エチルイソシアネート、メタクリル酸２−（０−[１’−メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル２−［（３，５−ジメチルピラゾリル）カルボニルアミノ］エチルメタクリレートを挙げることができる。
【００４７】
また、カチオン重合性官能基を有する重合体としては、１分子中に、重合性ビニル基（エチレン性不飽和結合を有する基）と、１個以上のエポキシ基とを有するエポキシ基含有ビニル単量体由来の構造単位を有する重合体を挙げることができる。
エポキシ基含有ビニル単量体としては、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート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（メタ）アクリレート、α−（メタ）アクリル−ω−グリシジルポリエチレングリコール等のヒドロキシ基非含有（メタ）アクリル酸エステル類、あるいはグリセリンモノ（メタ）アクリレートグリシジルエーテル等のヒドロキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類、あるいはビニルベンジルグリシジルエーテル等の芳香族モノビニル化合物、あるいはアリルグリシジルエーテル、３，４−エポキシ−１−ブテン、３，４−エポキシ−３−メチル−１−ブテン等が挙げられる。
【００４８】
これらのうちの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エポキシ基含有モノビニル単量体としては、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類、エポキシ基含有芳香族モノビニル化合物が好適であり、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類がより好適であり、グリシジル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートグリシジルエーテルがさらに好適であり、グリシジル（メタ）アクリレートが特に好適である。
【００４９】
また、エポキシ基含有ビニル単量体由来の構造単位を有する重合体は、エポキシ基含有ビニル単量体以外の単量体由来の構造単位を含む共重合体であってもよい。エポキシ基含有ビニル単量体以外の単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル類、あるいは（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、ダイアセトン（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド類が挙げられ、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５０】
また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定される、重合体における、ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５千以上２０万以下であることが好ましく、１万以上１０万以下であることがより好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）が５千より小さいと、成形して得られる立体造形物の高い強度が得られない場合がある。重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万より大きいと、粘度の増大により成形に困難を伴う場合がある。
【００５１】
＜重合性モノマー＞
次に、重合性モノマーについて説明する。重合性モノマーとしては、特に限定されるものではないが、ラジカル重合性不飽和化合物とカチオン重合性化合物を挙げることができる。
【００５２】
＜ラジカル重合性不飽和化合物＞
ラジカル重合性不飽和化合物としては、ラジカル種により重合を開始し得る重合性不飽和化合物を意味し、例えば、カルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和化合物、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物とラクトン類化合物との反応物、（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド類、アルコキシシリル基含有ラジカル重合性不飽和化合物等を挙げることができる。
【００５３】
カルボキシル基含有不飽和化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、２−カルボキシエチル（メタ）アクリレート、２−カルボキシプロピル（メタ）アクリレート、５−カルボキシペンチル（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。
【００５４】
また、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどのアクリル酸、メタクリル酸のＣ２〜Ｃ８のヒドロキシアルキルエステル、（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００５５】
また、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物とラクトン類化合物との反応物としては、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物と、β−プロピオラクトン、ジメチルプロピオラクトン、ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−カプリロラクトン、γ−ラウリロラクトン、ε−カプロラクトン、δ−カプロラクトン等のラクトン類化合物との反応物を挙げることができる。
【００５６】
また、（メタ）アクリル酸エステル類としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ポリメタクリル酸メチル(メタ)アクリレート、ポリスチレン(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
【００５７】
ビニル芳香族化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−クロルスチレン、ビニルピリジン等を挙げることができる。
【００５８】
また、（メタ）アクリルアミド類としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（３−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−（３−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−（３−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジ−（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド等を挙げることができる。
【００５９】
アルコキシシリル基含有ラジカル重合性不飽和化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルメチルジプロポキシシラン、ビニルジメチルプロポキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルジメチルメトキシシラン等を挙げることができる。
【００６０】
また、ラジカル重合性不飽和化合物として、１分子中に１個のラジカル重合性不飽和結合を有する化合物を例示した。ただし、特にこれに限定されるものではなく、１分子中に２個以上のラジカル重合性不飽和結合を有する化合物を用いることもできる。具体的には、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（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、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、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、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ジ（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、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコ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、グリセロールアリロキシジ（メタ）アクリレート、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタンジ（メタ）アクリレート、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタントリ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００６１】
＜カチオン重合性化合物＞
カチオン重合性化合物は、カチオン種により重合を開始し得る重合性化合物を意味し、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニル化合物などが挙げられる。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。
【００６２】
エポキシ化合物としては、脂肪族エポキシ及び脂環式エポキシのいずれも用いることができる。脂肪族エポキシとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば脂肪族多価アルコール又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。より具体的には、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＧジグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ビスフェノールＣジグリシジルエーテル、ジブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ブロモメチルフェニルグリシジルエーテル、ブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモメタクレシジルグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエー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。
脂肪族エポキシの市販品としては、例えば共栄社化学株式会社製エポライト１００ＭＦ（トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル）、ナガセケムテックス社製ＥＸ−４１１、ＥＸ−３１３、ＥＸ−６１４Ｂ、日油株式会社製エピオールＥ４００などが挙げられる。
【００６３】
脂環式エポキシとしては、例えばビニルシクロヘキセンモノオキサイド、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン、１，２：８，９ジエポキシリモネン、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル、３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシ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。
脂環式エポキシの市販品としては、例えばダイセル化学工業株式会社製ＣＥＬ２０００、ＣＥＬ３０００、ＣＥＬ２０２１Ｐなどが挙げられる。
【００６４】
オキセタン化合物は、分子内に４員環エーテル、即ちオキセタン環を有する化合物である。
オキセタン化合物としては、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３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス〔｛（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ｝メチル〕ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン）、３−エチル−３−［｛（３−トリエトキシシリル）プロポキシ｝メチル］オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタンなどが挙げられる。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。
オキセタニルシルセスキオキサンは、オキセタニル基を有するシラン化合物であり、例えば、３−エチル−３−〔｛（３−トリエトキシシリル）プロポキシ｝メチル〕オキセタンを加水分解縮合させることにより得られる、オキセタニル基を複数有するネットワーク状ポリシロキサン化合物である。
【００６５】
ビニル化合物としては、カチオン重合可能な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、例えばスチレン化合物、ビニルエーテル化合物などが挙げられる。これらの中でも、カチオン重合のしやすさの点で、ビニルエーテル化合物が特に好ましい。スチレン化合物とは、スチレン、スチレンの芳香環の水素原子がアルキル基、アルキルオキシ基又はハロゲン原子によって置換された構造の化合物を意味する。スチレン化合物としては、例えばｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｍ−メトキシスチレン、α−メチル−ｐ−メトキシスチレン、α−メチル−ｍ−メトキシスチレンなどが挙げられる。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。
【００６６】
ビニルエーテル化合物としては、例えばメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メチルプロペニルエーテル、エチルプロペニルエーテル、ブチルプロペニルエーテル、メチルブテニルエーテル、エチルブテニルエー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。
【００６７】
＜重合性モノマーの含有量＞
立体造形用材料における重合性モノマーの含有量は、１質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上８０質量％以下であることがさらに好ましく、２０質量％以上７０質量％以下であることが特に好ましい。重合性モノマーの含有量が１質量％未満であると、十分な柔軟性を有する立体造形物が得られないことがある。重合性モノマーの含有量が９５質量％を超えると、十分な機械的強度を有する立体造形物が得られないことがある。
【００６８】
重合性モノマーの含有量は、重合体１００質量部に対して、１０質量部以上１０，０００質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上５，０００質量部以下であることがより好ましく、５０質量部以上３，０００質量部以下であることがさらに好ましく、１００質量部以上２，０００質量部以下であることが特に好ましい。重合性モノマーの含有量が１０質量部未満であると、十分な柔軟性を有する立体造形物が得られないことがある。重合性モノマーの含有量が１０，０００質量部を超えると、十分な機械的強度を有する立体造形物が得られないことがある。
【００６９】
＜溶媒＞
また、立体造形用材料は、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、あるいはテトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、あるいはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテル類、あるいはエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、あるいはトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、あるいはアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、あるいは酢酸エチル、酢酸ブチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、アセトニトリル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、ジフェニルスルホン、ジフェニルエーテル、ベンゾフェノン、ジアルコキシベンゼン（アルコキシ基の炭素数１〜４）及びトリアルコキシベンゼン（アルコキシ基の炭素数１〜４）等の非プロトン性極性溶媒、水、イオン性液体が挙げられる。
【００７０】
イオン性液体としては、カチオン成分とアニオン成分とから構成され、融点が２００℃以下のものが好ましく、１００℃以下のものがより好ましく、５０℃以下のものがさらに好ましい。また、融点の下限としては、限定されるものではないが、−１００℃以上が好ましく、−３０℃以上がより好ましい。
カチオン成分としては、具体的には、Ｎ−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−エチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムカチオン及び１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムカチオン、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、１，４−ジメチルピリジニウムカチオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムカチオン及び１−ブチル−２，４−ジメチルピリジニウムカチオン、トリメチルアンモニウムカチオン、エチルジメチルアンモニウムカチオン、ジエチルメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、テトラメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン等が挙げられる。
【００７１】
また、アニオン成分としては、ハロゲン化物イオン（Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-等）、カルボン酸アニオン（例えば総炭素数１〜３のＣ2Ｈ5ＣＯ2−、ＣＨ3ＣＯ2−、ＨＣＯ2−等）、擬ハロゲン化物イオン（例えば、一価でありハロゲン化物に類似した特性を有するＣＮ-、ＳＣＮ-、ＯＣＮ-、ＯＮＣ-、Ｎ3−等）、スルホン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン（メタンスルホン酸アニオン等）、リン酸アニオン（エチルリン酸アニオン、メチルリン酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン等）、ホウ酸アニオン（テトラフルオロホウ酸アニオン等）、過塩素酸アニオン等が挙げられ、ハロゲン化物イオン、カルボン酸アニオンを用いることが好ましい。
【００７２】
立体造形用材料に含まれる溶媒としては、前述した化合物のうち、取扱い性、立体造形物の成形性等の観点から、アルキルエーテル類、アルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類、水等の極性溶媒、イオン性液体を用いることが好ましい。
【００７３】
立体造形用材料における溶媒の含有量は、立体造形用材料全体に対して、１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上９０質量％以下であることがさらに好ましく、２０質量％以上８０質量％以下であることが特に好ましい。溶媒の含有量が１質量％未満であると、十分な柔軟性を有する立体造形物が得られないことがある。溶媒の含有量が９９質量％を超えると、十分な機械的強度を有する立体造形物が得られないことがある。
また、溶媒の含有量は、重合体及び重合性モノマーの合計質量１００質量部に対して、１質量部以上１０，０００質量部以下であることが好ましく、５質量部以上５，０００質量部以下であることがより好ましく、１０質量部以上１，０００質量部以下であることがさらに好ましく、２０質量部以上４００質量部以下であることが特に好ましい。溶媒の含有量が１質量部未満であると、十分な柔軟性を有する立体造形物が得られないことがある。溶媒の含有量が１０，０００質量部を超えると、十分な機械的強度を有する立体造形物が得られないことがある。
【００７４】
＜光ラジカル発生剤及び光酸発生剤＞
また、立体造形用材料としては、ラジカル重合性不飽和化合物やカチオン重合性化合物等の重合性モノマーを含む場合には、強度に優れた立体造形物を得る観点から、光ラジカル発生剤及び光酸発生剤から選ばれる少なくとも一つ以上を含むことが好ましい。なお、光ラジカル発生剤又は光酸発生剤を用いることにより、立体造形用材料に光が照射されたときに、立体造形用材料における重合性モノマーが重合することとなる。
【００７５】
光ラジカル発生剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、Ｘ線等の放射線の露光により、上述の重合性モノマーの重合を開始しうるラジカルを発生する化合物である。
【００７６】
このような光ラジカル発生剤としては、例えば、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、Ｏ−アシルオキシム系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ホスフィン系化合物等の公知の化合物を挙げることができる。
【００７７】
好ましい光ラジカル発生剤のうち、チオキサントン系化合物の具体例としては、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、４−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等を挙げることができる。
【００７８】
また、前記アセトフェノン系化合物の具体例としては、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、２−（４−メチルベンジル）−２−（ジメチルアミノ）−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、(１−ヒドロキシシクロヘキシル)フェニルメタノン等を挙げることができる。
【００７９】
また、前記ビイミダゾール系化合物の具体例としては、２，２’−ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール、２，２’−ビス（２，４−ジクロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール、２，２’−ビス（２，４，６−トリクロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール等を挙げることができる。
【００８０】
前記トリアジン系化合物の具体例としては、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−メチル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−〔２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル〕−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−〔２−（フラン−２−イル）エテニル〕−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン等を挙げることができる。
【００８１】
また、Ｏ−アシルオキシム系化合物の具体例としては、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）フェニル〕−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）、エタノン，１−〔９−エチル−６−（２−メチル−４−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）等を挙げることができる。
【００８２】
また、α−ジケトン系化合物の具体例としては、α−ケトグルタル酸等を挙げることができる。
また、ホスフィン系化合物としてはジフェニル−２，４，６−トリメチルベンゾイルホスフィンオキサイド等を挙げることができる。
【００８３】
光ラジカル発生剤は、単独でまたは２種以上を混合して使用することができるが、本発明における光ラジカル発生剤としては、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、Ｏ−アシルオキシム系化合物、α‐ジケトン系化合物、ホスフィン系化合物の群から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００８４】
光酸発生剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、Ｘ線等の放射線の露光により、上述の重合性モノマーの重合を開始しうる酸を発生する化合物である。
このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物等の公知の化合物を挙げることができる。また、前記光ラジカル発生剤として例示したトリアジン系化合物は、光酸発生剤としても機能する化合物である。
【００８５】
好ましい光酸発生剤のうち、オニウム塩化合物としては、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールホスホニウム塩等を挙げることができる。
前記ジアリールヨードニウム塩の具体例としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
【００８６】
前記トリアリールスルホニウム塩の具体例としては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
【００８７】
前記トリアリールホスホニウム塩の具体例としては、トリフェニルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルホスホニウム−ｐ−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
【００８８】
また、前記スルホンイミド化合物の具体例としては、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）フタルイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ジフェニルマレイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ビシクロ−［２，２，１］−ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）−７−オキサビシクロ−［２，２，１］−ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ビシクロ−［２，２，１］−ヘプタン−５，６−オキシ−２，３−ジカルボキシミド等を挙げることができる。
【００８９】
また、前記ジアゾメタン化合物の具体例としては、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、メチルスルホニル−ｐ−トルエンスルホニルジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン等を挙げることができる。
【００９０】
本発明において、光酸発生剤は、単独又は２種以上を混合して使用することができる。本発明における光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物の群から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましく、特に、オニウム塩化合物を含有することが好ましい。
【００９１】
光ラジカル発生剤の含有量としては、特に限定されるものではないが、通常、重合体及び重合性モノマーの合計質量に対して、０．０１質量％以上１０重量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以上５重量％以下である。
光酸発生剤の含有量としては、特に限定されるものではないが、通常、重合体及び重合性モノマーの合計質量に対して、０．０１質量％以上１０重量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以上５重量％以下である。
【００９２】
＜その他の成分＞
本発明で用いられる立体造形用材料は、用途に応じた機能を付与する目的で、本発明の効果を損なわない範囲で、着色剤、充填剤、可塑剤、安定剤、着色剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐候剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤、結晶核剤、難燃化剤、加硫剤、加硫助剤、防菌・防カビ剤、分散剤、着色防止剤、発泡剤、防錆剤などの添加剤を配合してもよい。
本発明の立体造形物を生体器官模型用に用いる場合には、生体器官模型と近似させるために、立体造形物を所望の色に着色剤で着色することが好ましい。
【００９３】
添加剤の含有量は、目的の機能を付与するためにその種類により区々であるが、立体造形用材料の流動性を維持できる含有量であることが望ましい。
【００９４】
添加剤の含有量は、立体造形用材料１００質量％に対して、０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上４０質量％以下であることが更に好ましく、１質量％以上３０質量％以下であることが特に好ましい。立体造形用材料に対して目的の機能を付与する観点からは、１質量％以上が特に好ましく、流動性を保ち、立体造形用材料の成形性を維持するという観点からは、３０質量％以下が特に好ましい。
【００９５】
＜立体造形用材料の物性＞
また、ノズルから吐出する際の立体造形用材料の粘度は、特に限定されるものではないが、１０００Ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましく、１００Ｐｏｉｓｅ以下であることがより好ましい。
【００９６】
図１〜図５に示すように、外殻壁部造形用材料２０と内核部造形用材料３０としては、重合体及び重合性モノマーの含有比率は互いに異なるものを用いることができる。そして、外殻壁部造形用材料２０による外殻壁部２１が固化して形成される外殻２の硬度は、内核部造形用材料３０による内核部３１が固化して形成される内核３の硬度よりも高くすることができる。外殻２の硬度を内核３の硬度よりも高くするためには、例えば、外殻壁部造形用材料２０の全体における重合体及び重合性モノマーの含有量を、内核部造形用材料３０の全体における重合体及び重合性モノマーの含有量よりも多くすることができる。また、外殻２の硬度を内核３の硬度よりも高くするためには、外殻壁部造形用材料２０の全体における溶媒の含有量を、内核部造形用材料３０の全体における溶媒の含有量よりも少なくすることができる。
【００９７】
＜立体造形物の製造方法＞
次に、立体造形物１の製造方法について、図１〜図８を参照して詳説する。
本形態の製造装置１０における外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂの位置は固定されており、各ノズル５Ａ，５Ｂに対してステージ６を平面方向Ｘ，Ｙに移動させて、ステージ６上に１層分の外殻壁部２１及び内核部３１の平面形状を形成し、さらにステージ６を高さ方向Ｚに１層分下降させて、ステージ６上に他の１層分の外殻壁部２１及び内核部３１の平面形状を形成して、外殻２及び内核３を形成していく。
本形態においては、説明を簡単にするため、四角柱の形状を有する立体造形物１を形成する。これ以外にも、立体造形物１の形状は、外殻２の内側領域に内核３を有する種々の形状とすることができる。
【００９８】
まず、図１、図９のステップＳ１に示すように、第１外殻壁部形成工程Ｘ１として、硬質の外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａからステージ６上に吐出しながら、外殻用ノズル５Ａに対してステージ６を平面的に移動させて、成形する立体造形物１の外殻２の一部であって底部分２１１となる第１層目の外殻壁部２１Ａを形成する。また、外殻用ノズル５Ａから吐出させる外殻壁部造形用材料２０には光照射装置１００から光Ｈを照射し、この外殻壁部造形用材料２０を固化させる。なお、光照射装置１００による光Ｈの照射は、外殻用ノズル５Ａから吐出された外殻壁部造形用材料２０及び内核用ノズル５Ｂから吐出された内核部造形用材料３０の全体に対して、立体造形物１が成形される間継続される。
【００９９】
また、図２に示すように、第１層目の外殻壁部２１Ａを形成した後には、引き続き、外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａから吐出しながら、外殻用ノズル５Ａに対してステージ６を平面的に移動させる。そして、第１層目の外殻壁部２１Ａの上における外縁の全周に外殻壁部造形用材料２０による第２層目の外殻壁部２１Ｂが形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この外殻壁部造形用材料２０も固化する。
【０１００】
次いで、図３、図９のステップＳ２に示すように、第１内核部形成工程Ｙ１として、軟質の内核部造形用材料３０を内核用ノズル５Ｂから第２層目の外殻壁部２１Ｂに囲まれた内側領域に吐出しながら、内核用ノズル５Ｂに対してステージ６を平面的に移動させる。このとき、内核部造形用材料３０は、第２層目の外殻壁部２１Ｂに囲まれた内側領域の全体を埋めるように吐出される。そして、第２層目の外殻壁部２１Ｂの内側領域に、内核部造形用材料３０による第１層目の内核部３１Ａが形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この内核部造形用材料３０も固化する。
【０１０１】
次いで、図４、図９のステップＳ３に示すように、第２外殻壁部形成工程Ｘ２として、外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａから第２層目の外殻壁部２１Ｂ上に吐出しながら、外殻用ノズル５Ａに対してステージ６を平面的に移動させる。そして、第２層目の外殻壁部２１Ｂの上に外殻壁部造形用材料２０による第３層目の外殻壁部２１Ｃが形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この外殻壁部造形用材料２０も固化する。
【０１０２】
次いで、図５、図９のステップＳ４に示すように、第２内核部形成工程Ｙ２として、内核部造形用材料３０を内核用ノズル５Ｂから第３層目の外殻壁部２１Ｃに囲まれた内側領域に吐出しながら、内核用ノズル５Ｂに対してステージ６を平面的に移動させる。このとき、内核部造形用材料３０は、第３層目の外殻壁部２１Ｃに囲まれた内側領域の全体を埋めるように吐出される。そして、第３層目の外殻壁部２１Ｃの内側領域に、内核部立体造形用材料３０による第２層目の内核部３１Ｂが形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この内核部造形用材料３０も固化する。
【０１０３】
以降同様にして、図９のステップＳ５に示すように、立体造形物１の高さに応じた回数で、第２外殻壁部形成工程Ｘ２及び第２内核部形成工程Ｙ２が繰り返し行われ、複数段に積層された外殻壁部２１による外殻２と、複数段に積層された内核部３１による内核３とを有する立体造形物１が成形される。
【０１０４】
また、本形態においては、図６、図９のステップＳ６に示すように、外殻２及び内核３を有する立体造形物１を成形し、外殻２及び内核３の全体が固化した後には、立体造形物１における外殻２を除去する工程を行う。図６においては、除去する外殻２を二点鎖線で示す。この外殻２の除去は、剥離させる方法、削る方法等の種々の方法によって行うことができる。そして、最終的な製品としての立体造形物１は、内核部造形用材料３０から成形された内核３のみによって構成される。
また、特に、最終的な製品としての立体造形物１が外殻２及び内核３を有する場合には、最後の外殻壁部２１を形成する工程において、天井部分となる外殻壁部２１を形成して、内核３の全体が外殻２に包まれるようにすることができる。
【０１０５】
なお、本形態においては、第２外殻壁部形成工程Ｘ２及び第２内核部形成工程Ｙ２を順次、繰り返し行う場合について示した。これ以外にも、例えば、図１０（ａ）に示すように、第１外殻壁部形成工程Ｘ１及び第１内核部形成工程Ｙ１を行い、図１０（ｂ）に示すように、第２外殻壁部形成工程Ｘ２を複数回繰り返した後には、図１０（ｃ）に示すように、第２内核部形成工程Ｙ２を１回だけ行うこともできる。この場合には、複数段に積層された外殻壁部２１による外殻２と、内核部３１による内核３とを有する立体造形物１を成形することができる。
【０１０６】
また、前記以外にも、例えば、図１１（ａ）に示すように、第１外殻壁部形成工程Ｘ１を行い、図１１（ｂ）に示すように、第２外殻壁部形成工程Ｘ２を複数回繰り返した後には、図１１（ｃ）に示すように、第１内核部形成工程Ｙ１を行い、複数段に積層された外殻壁部２１に囲まれた内側領域の全体に、内核部３１を形成することもできる。この場合、内核部３１は、外殻壁部２１と同じ高さに形成するだけでなく（図１１（ｃ）において、二点鎖線によって示す。）、外殻壁部２１の１段分の高さの範囲内で外殻壁部２１よりも低く形成することができる。
【０１０７】
図１１（ｃ）に示すように、内核部３１の形成高さ（内核部３１の上面位置３１２）を外殻壁部２１の形成高さ（外殻壁部２１の上面位置２１２）よりも低くすることにより、特に、成形した立体造形物１から外殻２を除去することが容易になる。この内核部３１の形成高さを外殻壁部２１の形成高さよりも低くする工夫は、前述した本形態においても同様に採用することができる。
【０１０８】
また、例えば、図１２（ａ）に示すように、第１外殻壁部形成工程Ｘ１及び第１内核部形成工程Ｙ１を行った後には、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示すように、第２外殻壁部形成工程Ｘ２と第２内核部形成工程Ｙ２とを複数回ずつ交互に行うこともできる。この場合、内核部３１の形成高さが、外殻壁部２１の形成高さよりも少しずつ低くなるように、内核部３１を順次積層することができる。
【０１０９】
得られる立体造形物１は、柔軟性及び機械的強度に優れ、医療シミュレーションに用いられる人間や動物の生体器官模型、マウス吸入パットや関節固定器具といった医療機器部品、人工関節等の生体材料、細胞培養シート、ソフトコンタクトレンズ、ドラッグデリバリーシステムや創傷被覆材等の医療材料、部屋や自動車の内装用の柔軟部品、各種衝撃吸収・制振材料等として好適に用いることができる。
【０１１０】
なお、立体造形物１の硬度は、特に限定されるものではなく、例えば、硬度（Ｄｕｒｏ−００）は、０以上１００以下であってもよい。なお、この硬度は、下記の実施例に示す測定方法で測定されるものである。
また、立体造形物１の破断強度は、特に限定されるものではなく、例えば、０．０１ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下であってもよい。なお、この破断強度は、下記の実施例に示す測定方法で測定されるものである。
また、立体造形物１の破断伸びは、特に限定されるものではなく、例えば、１０％以上２，０００％以下であってもよい。なお、この破断伸びは、下記の実施例に示す測定方法で測定されるものである。
また、立体造形物１の引張弾性率は、特に限定されるものではなく、例えば、０．０１Ｎ／ｍ2以上１０Ｎ／ｍ2以下であってもよい。なお、この引張弾性率は、下記の実施例に示す測定方法で測定されるものである。
【０１１１】
＜立体造形物の製造方法による作用効果＞
次に、立体造形物１の製造方法による作用効果について説明する。
立体造形物１の製造方法において、各内核部形成工程Ｙ１，Ｙ２を行う際には、内核用ノズル５Ｂからステージ６へ吐出された内核部造形用材料３０を、外殻壁部造形用材料２０から形成された外殻壁部２１によって保持することができる。そのため、ステージ６へ吐出された内核部造形用材料３０が流動又は変形しにくくすることができ、内核部造形用材料３０による内核３の造形精度及び造形速度を向上させることができる。
【０１１２】
また、外殻用ノズル５Ａから吐出させる外殻壁部造形用材料２０によって外殻壁部２１を形成し、内核用ノズル５Ｂから吐出させる内核部造形用材料３０によって内核部３１を形成するため、外殻壁部２１と内核部３１とを交互に形成することが容易である。そして、外殻壁部２１と内核部３１とを順次繰り返し形成することにより、外殻２及び内核３を有する立体造形物１の造形速度を向上させることができる。
【０１１３】
また、本形態においては、外殻２及び内核３を有する立体造形物１を一旦成形した後、外殻２は不要な部分として除去する。これにより、内核部造形用材料３０として軟質材料を用いる場合においては、材料が柔らかくて成形が困難な立体造形物１であっても、これを容易に成形することができる。
それ故、本形態の立体造形物１の製造方法によれば、立体造形物１が軟質部分を有する場合においても造形精度及び造形速度を向上させることができる。
【０１１４】
（実施形態２）
本形態においては、図１３に示すように、複数段に積層された外殻壁部２１からなる外殻２と、複数段に積層された芯材部４１からなる芯材４と、複数段に積層された内核部３１からなる内核３とを有する立体造形物１を成形する。芯材４は、内核３に埋め込まれる骨部分であり、本形態においては、複数の芯材部４１の積層方向Ｌに開口する格子状に形成される。芯材４は、格子状とする以外にも、複数の芯材部４１の積層方向Ｌに開口を有するハニカム状、又は種々の多角形状とすることもできる。
【０１１５】
芯材部４１を形成する工程は、外殻壁部２１を形成する工程の後であって内核部３１を形成する工程の前に行う。本形態の製造装置１０は、芯材部造形用材料４０を吐出する芯材用ノズル５Ｃを有している。
そして、図１４のフローチャートに示すように、実施形態１に示した第１外殻壁部形成工程Ｘ１（ステップＳ１１）の後であって第１内核部形成工程Ｙ１（Ｓ１３）の前には、第１芯材部形成工程Ｚ１（Ｓ１２）を行い、芯材部造形用材料４０を芯材用ノズル５Ｃから第１層目の外殻壁部２１Ａによる底部分２１１上に吐出しながら、芯材用ノズル５Ｃに対してステージ６を平面的に相対移動させる。そして、第１層目の外殻壁部２１Ａの底部分２１１の上に、芯材部造形用材料４０による第１層目の芯材部４１が形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この芯材部造形用材料４０が固化する。
【０１１６】
また、実施形態１に示した第２外殻壁部形成工程Ｘ２（Ｓ１４）の後であって第２内核部形成工程Ｙ２（Ｓ１６）の前には、第２芯材部形成工程Ｚ２（Ｓ１５）として、芯材部造形用材料４０を芯材用ノズル５Ｃから芯材部４１上に吐出しながら、芯材用ノズル５Ｃに対してステージ６を平面的に相対移動させる。そして、第１層目の芯材部４１の上に、芯材部造形用材料４０による第２層目の芯材部４１が形成され、光照射装置１００からの光Ｈの照射を受けて、この芯材部造形用材料４０が固化する。
【０１１７】
以降同様にして、図１４のステップＳ１７に示すように、立体造形物１の高さに応じた回数で、第２外殻壁部形成工程Ｘ２、第２芯材部形成工程Ｚ２及び第２内核部形成工程Ｙ２が繰り返し行われ、複数段に積層された外殻壁部２１による外殻２と、複数段に積層された芯材部４１による芯材４と、複数段に積層された内核部３１による内核３とを有する立体造形物１が成形される。
【０１１８】
また、本形態においては、図１４のステップＳ１８に示すように、外殻２、芯材４及び内核３を有する立体造形物１を成形し、外殻２、芯材４及び内核３の全体が固化した後には、立体造形物１における外殻２を除去する工程を行う。そして、最終的な製品としての立体造形物１は、内核部造形用材料３０から成形された内核３と、芯材部造形用材料４０から成形されて内核３に埋め込まれた芯材４とによって構成される。
【０１１９】
本形態においては、芯材４を成形する芯材部造形用材料４０の組成と、外殻２を成形する外殻壁部造形用材料２０の組成とを異ならせている。芯材４を成形する芯材部造形用材料４０は、外殻２を成形する外殻壁部造形用材料２０よりも軟質又は硬質のいずれにすることもできる。また、芯材部４１が固化して形成される芯材４の硬度は、内核部３１が固化して形成される内核３の硬度よりも高い。
また、芯材４を成形する芯材部造形用材料４０の組成と、外殻２を成形する立体造形用材料２０の組成とを同じにする場合には、各芯材部形成工程Ｚ１，Ｚ２においては、芯材用ノズル５Ｃを用いずに、外殻用ノズル５Ａによって芯材４を成形するための芯材部造形用材料４０を吐出させることができる。
【０１２０】
立体造形物１の製造方法において、各内核部形成工程Ｙ１，Ｙ２を行う際には、内核用ノズル５Ｂからステージ６へ吐出された内核部造形用材料３０を、外殻壁部造形用材料２０及び芯材部造形用材料４０から形成された外殻壁部２１及び芯材部４１によって保持することができる。そのため、ステージ６へ吐出された内核部造形用材料３０が流動又は変形をしにくくすることができ、内核部造形用材料３０による内核３の造形精度及び造形速度を向上させることができる。
また、外殻壁部２１と芯材部４１と内核部３１とを順次繰り返し形成することにより、外殻２、芯材４及び内核３を有する立体造形物１の造形速度を向上させることができる。
【０１２１】
また、本形態においては、外殻２、芯材４及び内核３を有する立体造形物１を一旦成形した後、外殻２は不要な部分として除去する。そして、最終的な製品としての立体造形物１においては、内核部造形用材料３０からなる内核３の輪郭形状を、芯材部造形用材料４０からなる芯材４によって保持することができる。これにより、内核部造形用材料３０による内核３が軟質材料であることによって立体造形物１が柔らかくなり過ぎる場合には、硬質の芯材４によって、この立体造形物１に適度な硬度を与えることができる。
【０１２２】
本形態の立体造形物１の製造方法によれば、内核部造形用材料３０及び芯材部造形用材料４０から成形される立体造形物１の造形精度及び造形速度を向上させることができる。また、本形態においても、その他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２３】
（実施形態３）
本形態は、実施形態１，２に示した立体造形物１の製造方法及び製造装置１０において、ステージ６に対して外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂを相対移動させる際に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法及びデータ作成プログラムについて示す。ノズル移動経路のデータは、図７に示すように、設計コンピュータ８０において作成された後、制御コンピュータ８に送信され、制御コンピュータ８によって立体造形物１が造形される際に利用される。
【０１２４】
図１５に示すように、ノズル移動経路のデータは、制御コンピュータ８に設定されるものであり、具体的には、ステージ６に対する外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂを相対移動させるときの移動経路のデータとして作成される。この移動経路のデータは、設計コンピュータ８０において、制御コンピュータ８によって使用される制御コード（Ｇコード）として作成される。また、本形態のノズル移動経路のデータは、ステージ６に対して外殻用ノズル５Ａを相対移動させるときに用いられる外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータと、ステージ６に対して内核用ノズル５Ｂを相対移動させるときに用いられる内核部用移動経路Ｋ２のデータとして作成される。なお、外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、外殻用ノズル５Ａの移動経路のデータを示し、内核部用移動経路Ｋ２のデータは、内核用ノズル５Ｂの移動経路のデータを示す。
【０１２５】
図１６に示すように、ノズル移動経路のデータを作成するに当たっては、まず、造形しようとする立体造形物１の立体表面データＤ１を、設計又は読取りを行って作成する。樹脂等の種々の立体造形用材料によって形成する立体造形物１の立体形状は、例えば、設計コンピュータ８０内において人工的に設計を行った立体形状とすることができる。また、立体造形物１の立体形状は、生体等の自然物又は種々のマスターモデルの立体形状を、カメラ、スキャナ等によって設計コンピュータ８０に読取りを行ったものとすることもできる。
【０１２６】
次いで、立体表面データＤ１を、設計コンピュータ８０における３Ｄ−ＣＡＤの、スライサー等と呼ばれるソフトウェアに読み込み、ソフトウェアにおいて立体表面データＤ１を加工する。具体的には、ソフトウェアにおいて、立体表面データＤ１を、高さ方向Ｚに一定の間隔でスライスして、高さ方向Ｚに複数に積み重なる線状の外形層データＤ２に加工する。ここで、高さ方向Ｚとは、外殻壁部造形用材料２０及び内核部造形用材料３０をステージ６上に積層する方向のことをいう。外形層データＤ２は、立体表面データＤ１が高さ方向Ｚに複数に切断されたときの各切断面における二次元形状のデータである。
【０１２７】
本形態の外形層データＤ２は、所定の方向としての高さ方向Ｚに積み重なるものである。外形層データＤ２が積み重なる所定の方向は、高さ方向Ｚに傾斜する方向とすることもできる。
【０１２８】
次いで、図１７に示すように、外形層データＤ２に基づき、内核用ノズル５Ｂから内核部造形用材料３０を吐出させるための内核部用移動経路Ｋ２のデータを作成する。内核部用移動経路Ｋ２のデータは、内核部３１を形成する際に、内核用ノズル５Ｂをステージ６に対して相対移動させるためのものである。このとき、内核用ノズル５Ｂから吐出される内核部造形用材料３０の直径又は断面外形を考慮して、形成する内核部３１の外形位置が、外形層データＤ２が示す位置になるようにする。内核部造形用材料３０は、必ずしも内核用ノズル５Ｂから断面円形状に吐出される必要はなく、種々の断面形状に吐出されてもよい。外殻壁部造形用材料２０についても同様である。
【０１２９】
作成された内核部用移動経路Ｋ２のデータは、制御コンピュータ８における制御コードの位置制御用のデータとして用いられる。内核部用移動経路Ｋ２のデータは、制御コンピュータ８によって内核用ノズル５Ｂ及び相対移動機構７の動作を制御する際に、ステージ６に対して相対移動する内核用ノズル５Ｂから内核部造形用材料３０を吐出させる位置を決定するデータとなる。また、内核部用移動経路Ｋ２のデータは、複数の外形層データＤ２のそれぞれに対応して複数作成される。
【０１３０】
次いで、図１７に示すように、内核部用移動経路Ｋ２のデータを利用して、外殻用ノズル５Ａから外殻壁部造形用材料２０を吐出させるための外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータを作成する。外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、外殻壁部２１を形成する際に、外殻用ノズル５Ａをステージ６に対して相対移動させるためのものである。具体的には、外殻壁部用移動経路Ｋ１は、内核部用移動経路Ｋ２の外側に所定の距離だけ補正した位置として作成する。外側とは、内核部用移動経路Ｋ２の中心側を示す内側とは反対側のことをいう。外殻壁部用移動経路Ｋ１を内核部用移動経路Ｋ２の外側に補正する所定の距離は、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０の直径又は断面外形を考慮し、外殻壁部２１と内核部３１の外形部とが隣接するように決定する。なお、内核部用移動経路Ｋ２の外側に補正する距離は、内核部３１を形成する各場所に応じて適宜、異なる値とすることもできる。
【０１３１】
作成された外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、制御コンピュータ８における制御コードの位置制御用のデータとして用いられる。外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、制御コンピュータ８によって外殻用ノズル５Ａ及び相対移動機構７の動作を制御する際に、ステージ６に対して相対移動する外殻用ノズル５Ａから外殻壁部造形用材料２０を吐出させる位置を決定するデータとなる。また、外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、複数の外形層データＤ２のそれぞれに対応して複数作成される。
【０１３２】
このようにして、制御コンピュータ８によって使用される内核部用移動経路Ｋ２及び外殻壁部用移動経路Ｋ１の各データを含む制御コードが構築される。この制御コードは、内核部用移動経路Ｋ２及び外殻壁部用移動経路Ｋ１の各位置のデータを含むものであればよく、外殻壁部２１と内核部３１とを形成する順序は、造形する立体造形物１に応じて適宜決定することができる。
本形態においては、外殻壁部用移動経路Ｋ１を内核部用移動経路Ｋ２に基づいて作成しており、外殻壁部用移動経路Ｋ１の作成を容易にすることができる。
【０１３３】
内核部用移動経路Ｋ２及び外殻壁部用移動経路Ｋ１の各データは、設計コンピュータ８０において、ソフトウェアとして動作するデータ作成プログラムによって自動的に作成することもできる。この場合、設計コンピュータ８０において動作するデータ作成プログラムは、内核用ノズル５Ｂの内核部用移動経路Ｋ２のデータを作成するステップと、外殻用ノズル５Ａの外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータを作成するステップとを実行する。外殻用ノズル５Ａの外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータの作成は、データ作成プログラムに設けられた位置の補正機能を利用して行うことができる。
また、本形態においても、その他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３４】
本形態の立体造形物１における外殻２を形成する厚みは、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０の１層分の厚みとする。ただし、外殻２を形成する厚みは、外殻用ノズル５Ａから吐出される外殻壁部造形用材料２０の２層分以上の厚みとすることもできる。この場合には、外殻壁部造形用材料２０は、ステージ６の平面方向Ｘ，Ｙに２層分以上重なるように外殻用ノズル５Ａから吐出される。
【０１３５】
本形態の内核３は、立体造形物１の内部を充満するように中実状に形成される。また、内核３は、立体造形物１の内部に空洞を形成するように中空状に形成することもできる。内核用ノズル５Ｂによる内核部用移動経路Ｋ２は、外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に隣接する外形位置経路Ｋ２０が決まっていれば、どのようなパターンにすることもできる。例えば、図１７に示すように、内核部用移動経路Ｋ２は、外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に隣接する外形位置経路Ｋ２０の全体が連続して含まれる状態で形成することができる。また、図１８に示すように、内核部用移動経路Ｋ２は、外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に隣接する外形位置経路Ｋ２０が断続して含まれる状態で形成することもできる。
内核部用移動経路Ｋ２の作成においては、外形層データＤ２に基づいて外形位置経路Ｋ２０が決定されればよく、外形位置経路Ｋ２０を除く内核部用移動経路Ｋ２の部分は、任意に決定することができる。
【０１３６】
（実施形態４）
本形態も、実施形態１，２に示した立体造形物１の製造方法及び製造装置１０において、ステージ６に対して外殻用ノズル５Ａ及び内核用ノズル５Ｂを相対移動させる際に用いられるノズル移動経路のデータ作成方法及びデータ作成プログラムについて示す。本形態のノズル移動経路のデータ作成方法及びデータ作成プログラムは、実施形態３に示した場合と比較して、外殻壁部用移動経路Ｋ１と内核部用移動経路Ｋ２とを作成する順序が異なるものである。
【０１３７】
本形態においても、立体造形物１の立体表面データＤ１の作成及び線状の外形層データＤ２の加工については、実施形態３と同様である。
本形態においては、外形層データＤ２に基づき、外殻壁部２１を形成する際にステージ６に対して相対移動する外殻用ノズル５Ａから外殻壁部造形用材料２０を吐出させるための外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータを作成する。作成された外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、制御コンピュータ８における制御コードの位置制御用のデータとして用いられる。また、外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータは、複数の外形層データＤ２のそれぞれに対応して複数作成される。
【０１３８】
次いで、外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータに基づいて、内核部用移動経路Ｋ２のデータを作成する。このとき、外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に所定の距離だけ補正した位置を、内核部用移動経路Ｋ２の全体における外形の位置としての外形位置経路Ｋ２０とする。内側とは、環状に形成される外殻壁部用移動経路Ｋ１の環状の中心側としての内側のことをいう。内核部用移動経路Ｋ２を外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に補正する所定の距離は、内核用ノズル５Ｂから吐出される内核部造形用材料３０の直径又は断面外形を考慮し、外殻壁部２１と内核部３１の外形部とが隣接するように決定する。なお、外殻壁部用移動経路Ｋ１の内側に補正する距離は、外殻壁部２１を形成する各場所に応じて適宜、異なる値とすることもできる。
【０１３９】
作成された内核部用移動経路Ｋ２のデータは、制御コンピュータ８における制御コードの位置制御用のデータとして用いられる。また、内核部用移動経路Ｋ２のデータは、複数の外形層データＤ２のそれぞれに対応して複数作成される。
本形態においては、内核部用移動経路Ｋ２を外殻壁部用移動経路Ｋ１に基づいて作成しており、内核部用移動経路Ｋ２の作成を容易にすることができる。
【０１４０】
外殻壁部用移動経路Ｋ１及び内核部用移動経路Ｋ２の各データは、設計コンピュータ８０において、ソフトウェアとして動作するデータ作成プログラムによって自動的に作成することもできる。この場合、設計コンピュータ８０において動作するデータ作成プログラムは、外殻用ノズル５Ａの外殻壁部用移動経路Ｋ１のデータを作成するステップと、内核用ノズル５Ｂの内核部用移動経路Ｋ２のデータを作成するステップとを実行する。内核用ノズル５Ｂの内核部用移動経路Ｋ２のデータの作成は、データ作成プログラムに設けられた位置の補正機能を利用して行うことができる。
また、本形態においても、その他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態３と同様であり、実施形態３と同様の作用効果を得ることができる。
【実施例】
【０１４１】
以下、本発明の立体造形物１の製造方法を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。【０１４２】
外殻２を構成するための外殻壁部造形用材料２０は、ポリメタクリル酸メチルマクロモノマー２０ｇをテトラエチレングリコールジアクリレート１００ｇに溶解させ、これに、(１−ヒドロキシシクロヘキシル)フェニルメタノン１ｇをさらに溶解させることによって得た。
内核３を構成するための内核部造形用材料３０は、次のようにして得た。まず、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド７７ｇに、セルロース誘導体（ヒドロキシプロピルセルロース、ＨＰＣ、水中２０ｇ／Ｌ・２５℃における粘度：１５０〜４００ｍＰａ・ｓ）４．２８４ｇを加え、セルロース誘導体が溶解するまで撹拌する。次いで、２−（２−メタクリロイルオキシエチルオキシ）エチルイソシアナートを、セルロース誘導体の構成単位モノマーであるピラノース環１モルに対し、０．３モル量を加え、６０℃の温度で１時間撹拌する。次いで、純水１４０ｍＬを加え、さらに光ラジカル開始剤であるα−ケトグルタル酸０．２２ｇを加えて攪拌することによって、内核部造形用材料３０を得た。【０１４３】
実施形態１において説明した製造方法によって、外殻壁部造形用材料２０を外殻用ノズル５Ａから吐出させて外殻壁部２１を形成するとともに、内核部造形用材料３０を内核用ノズル５Ｂから吐出させて内核部３１を形成して、外殻２及び内核３を有する立体造形物１を成形した。そして、この立体造形物１から外殻２を除去し、内核部造形用材料３０による内核３のみからなる立体造形物１を得た。【０１４４】
また、得られた立体造形物１の評価を下記の通り行った。
（硬度測定）
ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０規格に準拠し、成形した立体造形物１のサンプル片をテクロック社製デュロメータ（Ｄｕｒｏ−００タイプ）で測定した結果、硬度は２０であった。
（強度測定）
ＪＩＳ  Ｋ６２５規格に準拠し、成形した立体造形物１のサンプル片をダンベル形状（６号サイズ）に打ち抜いた後、島津製作所製材料強度試験機（ＥＺ  Ｇｒａｐｈ）を用いて引張強度試験を実施した結果、破断強度が０．２３ＭＰa、破断伸びが３００％、引張弾性率が０．０６Ｎ／ｍ2であった。【０１４５】
[比較例]
外殻壁部造形用材料２０を使用せず、内核部造形用材料３０のみを内核用ノズル５Ｂから吐出させて内核部３１を形成して、内核３を有する立体造形物を成形した。しかし、この立体造形物は、柔らかくて形状が不安定であり、きれいに造形することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の立体造形物１の製造方法により得られる立体造形物１は、柔軟性及び機械的強度に優れ、医療シミュレーションに用いられる人間や動物の生体器官模型や生体組織模型、マウス吸入パットや関節固定器具といった医療機器部品、人工関節等の生体材料、細胞培養シート、ソフトコンタクトレンズ、ドラッグデリバリーシステムや創傷被覆材等の医療材料、部屋や自動車の内装用の柔軟部品、各種衝撃吸収・制振材料等の種々の分野での利用が期待できる。生体器官模型としては、胃、小腸、大腸、肝臓、膵臓等の消化器官、心臓、血管等の循環器官、前立腺等の生殖器官、腎臓等の泌尿器官等の模型を挙げることができ、生体組織模型としては、これらの生体器官を構成する生体組織の模型が挙げられる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
2017038985.tif 000014
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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