(57)【要約】【課題】三次元造形物の構造に拘らず修復剤を三次元造形物内に分散させる場合と比較して、三次元造形物の強度低下を抑制する。【解決手段】三次元造形物の製造装置（１０）は、三次元造形物を造形するための造形剤を含む混合剤を造形台に吐出する混合剤吐出ヘッド（２０）と、混合剤と混合されることで硬化する修復剤を吐出する修復剤吐出ヘッド（１８）と、修復剤を封入するための造形剤を吐出する造形剤吐出ヘッド（１６）と、修復剤吐出領域を除く領域に混合剤を吐出し、修復剤吐出領域に造形剤を吐出して形成される空間内に修復剤を吐出することを繰り返して積層させることで三次元造形物が造形されるように、造形剤吐出ヘッド（１６）、修復剤吐出ヘッド（１８）及び混合剤吐出ヘッド（２０）を制御するコントローラ（１２）と、を備える。【選択図】図１
2018065264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物を造形するための造形剤を吐出する造形剤吐出部と、
前記三次元造形物を修復する修復剤を吐出する修復剤吐出部と、
修復の可能性が高い部位に複数の空孔が形成され、かつ形成された空孔内に修復剤が収容された三次元造形物が造形されるように、前記造形剤吐出部及び前記修復剤吐出部を制御する制御部と、
を備えた三次元造形物の製造装置。
【請求項２】
前記修復剤を収容する外郭形成剤を吐出する外郭形成剤吐出部を含み、
前記造形剤は前記修復剤と相溶性を有し、
前記制御部は、前記外郭形成剤で外郭が形成され内部に前記修復剤が収容された小容器が前記空孔内に収容されるように前記外郭形成剤吐出部、前記造形剤吐出部及び前記修復剤吐出部を制御する
請求項１に記載の三次元造形物の製造装置。
【請求項３】
前記修復剤吐出部は、互いに相溶して硬化することにより修復する複数の修復剤を各々独立に吐出し、
前記制御部は、形成された前記複数の空孔に、複数の修復剤が別々の空孔に分散されて収容されるように、前記造形剤吐出部、及び前記修復剤吐出部を制御する
請求項１に記載の三次元造形物の製造装置。
【請求項４】
前記外郭形成剤は、前記修復剤と相溶性を有しない造形剤である
請求項２記載の三次元造形物の製造装置。
【請求項５】
前記修復の可能性が高い部位は、前記三次元造形物において応力歪が集中することが予測される予め定めた領域、及び前記三次元造形物の強度が他の領域より弱い領域の少なくとも一方の領域である
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の三次元造形物の製造装置。
【請求項６】
修復の可能性が高い部位に複数の空孔が形成され、かつ形成された空孔内に修復剤が収容された三次元造形物。
【請求項７】
外郭形成剤で外郭が形成され内部に前記修復剤が収容された小容器が前記空孔内に収容された
請求項６に記載の三次元造形物。
【請求項８】
前記複数の空孔に、互いに相溶して硬化することにより修復する複数の修復剤が別々の空孔に分散されて収容された
請求項６に記載の三次元造形物。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜５の何れか１項に記載の三次元造形物の製造装置の制御部として機能させるための三次元造形物の製造プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造装置、三次元造形物及び三次元造形物の製造プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、放射線の照射により硬化する材料を用いて三次元物体を一層ずつ形成して作成する三次元物体の製造方法において、難燃性の三次元物体を形成するために、難燃性の材料が含有された材料を表面に塗布し三次元物体を形成する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、三次元物体を一層ずつ形成することを繰り返して三次元物体を作成する三次元物体の製造方法において、三次元物体の密度を高めること及び製造時の安定性を得るために、作成する三次元物体の内部に無機物の粒子を分散させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５１３２３４号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２２３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形剤を積層して三次元造形物を製造する際に、三次元物体に作用する応力等で亀裂などの損傷を修復する修復剤を含ませて三次元造形物を製造する場合、修復剤の分散が広範囲になるほど三次元造形物の強度が低くなる場合がある。
本発明は、上記事実を考慮してなされたもので、三次元造形物の構造に拘らず修復剤を三次元造形物内に分散させる場合と比較して、三次元造形物の強度低下を抑制することができる三次元造形物の製造装置、三次元造形物及び三次元造形物の製造プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の三次元造形物の製造装置は、三次元造形物を造形するための造形剤を吐出する造形剤吐出部と、前記三次元造形物を修復する修復剤を吐出する修復剤吐出部と、修復の可能性が高い部位に複数の空孔が形成され、かつ形成された空孔内に修復剤が収容された三次元造形物が造形されるように、前記造形剤吐出部及び前記修復剤吐出部を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の三次元造形物の製造装置において、前記修復剤を収容する外郭形成剤を吐出する外郭形成剤吐出部を含み、前記造形剤は前記修復剤と相溶性を有し、前記制御部は、前記外郭形成剤で外郭が形成され内部に前記修復剤が収容された小容器が前記空孔内に収容されるように前記外郭形成剤吐出部、前記造形剤吐出部及び前記修復剤吐出部を制御する。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の三次元造形物の製造装置において、前記修復剤吐出部は、互いに相溶して硬化することにより修復する複数の修復剤を各々独立に吐出し、前記制御部は、形成された前記複数の空孔に、複数の修復剤が別々の空孔に分散されて収容されるように、前記造形剤吐出部、及び前記修復剤吐出部を制御する。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の三次元造形物の製造装置において、前記外郭形成剤は、前記修復剤と相溶性を有しない造形剤である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の三次元造形物の製造装置において、前記修復の可能性が高い部位は、前記三次元造形物において応力歪が集中することが予測される予め定めた領域、及び前記三次元造形物の強度が他の領域より弱い領域の少なくとも一方の領域である。
【００１１】
請求項６記載の発明は、修復の可能性が高い部位に複数の空孔が形成され、かつ形成された空孔内に修復剤が収容された三次元造形物である。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の三次元造形物であって、外郭形成剤で外郭が形成され内部に前記修復剤が収容された小容器が前記空孔内に収容されている。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項６に記載の三次元造形物であって、前記複数の空孔に、互いに相溶して硬化することにより修復する複数の修復剤が別々の空孔に分散されて収容されている。
【００１４】
請求項９記載の発明は、コンピュータを、請求項１〜５の何れか１項に記載の三次元造形物の製造装置の制御部として機能させるための三次元造形物の製造プログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、４、６、９記載の発明によれば、三次元造形物の構造に拘らず修復剤を三次元造形物内に分散させる場合と比較して、三次元造形物の強度低下を抑制することができる、という効果を有する。
【００１６】
請求項２、７記載の発明によれば、修復剤を封入したカプセルを造形剤内に分散させる場合と比較して、製造工数を削減することができる、という効果を有する。
【００１７】
請求項３、８記載の発明によれば、修復剤を封入する外郭を形成する場合と比較して、三次元造形物の製造を単純化することができる、という効果を有する。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、三次元造形物に作用する応力又は三次元造形物の強度に拘らず修復剤を分散させる場合と比較して、修復剤による三次元造形物の修復性能を向上することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る三次元造形物の製造装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る三次元造形物の製造装置の側面図である。
【図３】第１実施形態に係る三次元造形物の製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】第１実施形態に係る三次元造形物の製造工程の一例を示す工程図である。
【図５】第１実施形態に係る三次元造形物における修復剤封入部の配置の一例を示す配置図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】第１実施形態に係るコントローラで実行される処理のフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】第１実施形態に係る三次元造形物で自己修復される過程を示す説明図である。
【図９】第２実施形態に係る三次元造形物の製造装置のブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係るコントローラで実行される処理のフローチャートである。
【図１１】第２実施形態に係る三次元造形物で自己修復される過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
【００２２】
図１に、第１実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０の構成をブロック図で示す。図１に示すように、製造装置１０は、コントローラ１２を含んで構成されている。
【００２３】
コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続された構成となっている。
【００２４】
Ｉ／Ｏ１２Ｅには、造形剤収容部１４、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤収容部１７、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤収容部１９、混合剤吐出ヘッド２０、ＵＶヘッド２２、走査部２４、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、及び通信部３２等の各機能部が接続されている。
【００２５】
造形剤収容部１４は、三次元造形物を造形するための造形剤１６Ａを収容する。造形剤１６Ａは、本実施形態では、一例としてＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光、つまり紫外線が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。
【００２６】
具体的には、造形剤１６Ａは、例えばエポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート、カチオン重合性エポキシ、ビニルエーテル、オキセタン等が用いられる。
【００２７】
造形剤吐出ヘッド１６は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、造形剤収容部１４から供給された造形剤１６Ａを吐出する。造形剤吐出ヘッド１６には、例えばインクジェットヘッドが用いられる。なお、造形剤吐出ヘッド１６としては、例えばダイヘッドを用いてもよい。
【００２８】
混合剤収容部１９は、三次元造形物を造形するための造形剤と相溶性を有する相溶性材料を含む混合剤２０Ａを収容する。混合剤２０Ａは、本実施形態では、例えば、造形剤１６Ａと、後述する修復剤の硬化を促進する促進材料等とが混合されて構成される。
【００２９】
具体的には、本実施形態では、混合剤２０Ａに含まれる相溶性材料として、造形剤吐出ヘッド１６から吐出される造形剤１６Ａと同一の造形剤を用いて、その同一の造形剤に、後述する硬化剤の硬化を促進する材料を混合して混合剤を得る。硬化剤の硬化を促進する促進材料の一例としては、Ｇｒｕｂｂｓ触媒を含む材料等が挙げられる。
【００３０】
また、促進材料は、Ｇｒｕｂｂｓ触媒を含む材料のほか、Ｓｃｈｒｉｃｋ触媒を用いることができる。
【００３１】
なお、混合剤に含まれる相溶性材料としての造形剤は、造形剤吐出ヘッド１６から吐出される造形剤と同一の造形剤を用いることに限定されない。つまり、造形剤吐出ヘッド１６から吐出される造形剤と相溶性を有する材料であれば、造形剤吐出ヘッド１６から吐出される造形剤と同一の材料でなくてもよく、他の材料を用いてもよい。
【００３２】
混合剤吐出ヘッド２０は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、混合剤収容部１９から供給された混合剤を吐出する。混合剤吐出ヘッド２０には、造形剤吐出ヘッド１６と同様に、例えばインクジェットヘッドが用いられる。なお、混合剤吐出ヘッド１６としては、例えばダイヘッドを用いてもよい。
【００３３】
修復剤収容部１７は、三次元造形物に生じた亀裂等の構造変化を修復するための修復剤を収容する。修復剤は、混合剤と相溶性を有し、また硬化剤として機能し、混合剤と相溶して硬化する硬化材料を含む。
【００３４】
また、修復剤は、シンクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）のほか、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエンなど、全ての環状オレフィンを用いることができる。
【００３５】
修復剤吐出ヘッド１８は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、修復剤収容部１７から供給された修復剤を吐出する。修復剤吐出ヘッド１８には、例えばインクジェットヘッドが用いられる。
【００３６】
ＵＶヘッド２２は、造形剤吐出ヘッド１６から吐出された造形剤及び混合剤吐出ヘッド２０から吐出された混合剤に対してＵＶ光をＺ軸方向に照射し、硬化を促進させる。ＵＶヘッド２２としては、例えばキセノンランプ、ＬＥＤ、水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。
【００３７】
なお、造形剤としてＵＶ硬化型の造形剤ではなく熱硬化型の造形剤を用いてもよい。この場合、ＵＶヘッド２２に代えて例えばレーザーを照射することにより熱硬化型の造形剤の硬化を促進するレーザー照射ヘッドを用いても良いし、赤外線を照射することにより熱硬化型の造形剤の硬化を促進する赤外線照射ヘッドを用いても良い。また、熱硬化型の造形剤としては、例えばエポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が用いられる。
【００３８】
本実施形態の造形剤１６Ａは、本発明の外郭形成剤の一例であり、混合剤２０Ａは、本発明の造形剤の一例であり、修復剤１８Ａは、本発明の修復剤の一例である。
【００３９】
図２に、第１実施形態に係る三次元造形物の製造装置の一例を側面図で示す。
図２に示すように、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２は、この順序で走査部２４が備える走査軸２４Ａに取り付けられている。従って、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２は、同期して走査される。
【００４０】
走査部２４は、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、及びＵＶヘッド２２がＸ方向に移動するように、つまり１次元で走査するように走査軸２４Ａを駆動する。
【００４１】
なお、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、及びＵＶヘッド２２を長尺形状とせずに、Ｘ方向及びＹ方向に２次元で走査するようにしてもよい。
【００４２】
造形台昇降部２６は、図２に示す造形台３４をＺ軸方向に昇降させる。ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を製造する際には、造形剤の吐出、混合剤の吐出、吐出された造形剤及び混合剤へのＵＶ光の照射が繰り返されるように、造形剤吐出ヘッド１６、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２を制御する。また、ＣＰＵ１２Ａは、詳細を後述する空孔内に修復剤を封入するように修復剤の吐出も制御する。さらに、ＣＰＵ１２Ａは、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、造形台３４がＺ軸方向に徐々に下降するように造形台昇降部２６を制御する。
【００４３】
三次元造形物の製造工程を具体的に説明する。
図３に、第１実施形態に係る三次元造形物の製造工程の一例を示す。
まず、図３（Ａ）に示すように、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２をＸ方向に走査しながら、混合剤吐出ヘッド２０から混合剤２０Ａを造形台３４上に吐出させる。これにより、混合剤層２０−１が形成される。そして、ＵＶヘッド２２からＵＶ光２２Ａが照射されることにより、混合剤が硬化する。なお、混合剤層２０−１の厚みは、一例として１００μｍ程度である。
【００４４】
次に、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２を元の位置に戻す。そして、図３（Ｂ）に示すように、再び造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２をＸ方向に走査し、混合剤を吐出しない位置、つまり三次元造形物内に空孔を形成する位置を除いて、混合剤吐出ヘッド２０から混合剤２０Ａを吐出させる。そして、ＵＶヘッド２２からＵＶ光２２Ａが照射されることにより、混合剤が硬化する。これにより、混合剤２０Ａが存在しない空間１３が形成される。
【００４５】
次に、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２を元の位置に戻すと共に、造形台３４を混合剤層２０−１の厚み分Ｚ軸方向に下降させる。そして、図３（Ｃ）に示すように、再び造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２をＸ方向に走査し、混合剤層２０−１における空間１３と混合剤が硬化された面との界面に造形剤吐出ヘッド１６から造形剤１６Ａを吐出させると共に、ＵＶヘッド２２からＵＶ光２２Ａを照射させる。これにより、造形剤層１６−１が形成される。
【００４６】
次に、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２を元の位置に戻し、図３（Ｄ）に示すように、再び造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２をＸ方向に走査し、空孔の位置に、つまり、造形剤層１６−１の内部に修復剤吐出ヘッド１８から硬化剤として機能する修復剤１８Ａを吐出させる。これにより、三次元造形物内に空孔が形成され、その空孔に修復剤が封入される。空孔の外郭には、造形剤による層が形成され、修復剤は、三次元造形物を形成するための混合剤と隔離される。
【００４７】
このように混合剤２０Ａの吐出、吐出された混合剤２０ＡへのＵＶ光２２Ａの照射を繰り返すことにより、混合剤２０Ａを積層する。そして、混合剤２０Ａの積層中に、造形剤１６Ａの吐出、吐出された造形剤１６ＡへのＵＶ光２２Ａの照射により、空孔の空間１３を形成する。そして、形成された空孔の空間１３に修復剤１８Ａを吐出し、三次元造形物の内部の予め定められた位置に修復剤がカプセル化して局在化された三次元造形物が得られる。不要な造形剤、混合剤及び修復剤は、例えば機械的に剥離する、加熱により剥離する、溶解により剥離する等の方法により除去する。
【００４８】
なお、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２と造形台３４上の三次元造形物とが接触しないように、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２から造形台３４上の三次元造形物までのＺ軸方向における距離が予め定めた距離以上となるように造形台昇降部２６を制御する。
【００４９】
クリーニング部２８は、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２に付着した材料を吸引する等してクリーニングする機能を有する。例えば、クリーニング部２８は、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２の走査範囲外の退避領域に設けられ、クリーニングを実行する際には、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２を前記退避領域に退避させてからクリーニングを実行する。
【００５０】
次に、修復剤がカプセル化される工程をさらに説明する。
図４に、第１実施形態に係る三次元造形物の製造工程で、修復剤がカプセル化される工程の一例を示す。
まず、図４（Ａ）に示すように、修復剤を封入しない層の形成時には、混合剤吐出ヘッド２０からの混合剤２０Ａの吐出及びＵＶ光２２Ａの照射により、混合剤層２０−１が形成される。そして、混合剤層２０−１の厚み分Ｚ軸方向に造形台３４を下降させる。
【００５１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、修復剤を封入する層の形成時には、修復剤を封入する位置、つまり三次元造形物内に空孔を形成する位置を除いて、混合剤２０Ａを吐出させる。そして、ＵＶヘッド２２からＵＶ光２２Ａが照射されることにより、混合剤が硬化する。これにより、混合剤２０Ａが存在しない空間１３が形成される。
【００５２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、空間１３の外郭、つまり空間１３との境界面である混合剤が硬化された面に造形剤１６Ａを吐出させると共に、ＵＶヘッド２２からＵＶ光２２Ａを照射させる。これにより、空間１３との境界面部分に造形剤層１６−２が形成された混合剤層２０−２が形成される。以上の工程を、修復剤を封入する層の形成時には、繰り返す。図４（Ｂ）では、空間１３との境界面部分に造形剤層１６−３が形成された混合剤層２０−３がさらに形成される。図４（Ｃ）では、空間１３との境界面部分に造形剤層１６−４が形成された混合剤層２０−４、そして造形剤層１６−５が形成された混合剤層２０−５がさらに形成される。そして、空間１３が、造形剤１６Ａの吐出で封止される前に、修復剤１８Ａを空間１３へ封入する。
【００５３】
そして、図４（Ｃ）に示すように、修復剤を封入する層の形成が終了すると、混合剤２０Ａの吐出及びＵＶ光２２Ａの照射により、混合剤層２０−６が形成される。これにより、空孔の位置に造形剤層１６Ｂ（図４では、１６−１〜５が連続した層）が形成され、形成された造形剤層１６Ｂの内部が空間１３となり、その空間１３に修復剤１８Ａが封入される。従って、造形剤１６Ａによる造形剤層１６Ｂにより混合剤２０Ａと隔離された修復剤１８Ａが、三次元造形物の内部に封入されて、三次元造形物が製造される。
【００５４】
図１に示すように、記憶部３０は、後述する三次元造形物の製造プログラム３０Ａ、及び三次元データ３０Ｂを記憶する。三次元データ３０Ｂは、造形データ３０Ｃ及び修復剤吐出データ３０Ｄを含んでいる。なお、造形データ３０Ｃは、三次元造形物の構造を示し、混合剤を吐出すべき領域（座標）を表すデータである。また、修復剤吐出データ３０Ｄは、造形剤及び修復剤を吐出すべき領域（座標）を表すデータである。そして、造形剤及び修復剤を吐出すべき領域は、形成される三次元造形物の内部である。従って、造形データ３０Ｃは、造形剤及び修復剤を吐出すべき領域（座標）を表すデータを除いた三次元造形物を製造するための混合剤を吐出する領域（座標）を表すデータでもよい。また、造形データ３０Ｃは、造形剤及び修復剤を吐出すべき領域（座標）を表すデータを含めた三次元造形物を製造するための混合剤を吐出する領域（座標）を表すデータでもよい。この場合、混合剤を吐出する領域（座標）は、修復剤吐出データ３０Ｄを除いたデータになる。
【００５５】
なお、以下の説明では、上述の三次元造形物の製造工程によりカプセル化された修復剤、つまり造形剤により修復剤が封入された部分を、修復剤封入部という。従って、修復剤吐出データ３０Ｄは、修復剤封入部を形成するための座標とも言い換えることができる。
【００５６】
例えば、修復剤吐出データ３０Ｄは、三次元造形物において応力歪が集中する予め定めた応力歪集中領域に含まれる分散された複数の位置を示す。応力歪集中領域は、例えば、応力計算の数値シミュレーションなどの解析処理により求めることができる。具体的には、三次元造形物を製造するための三次元データを用いて三次元モデルを作成し、作成した三次元モデルについて応力計算の数値シミュレーションなどの解析処理を行って、応力歪が集中する領域、つまり予め定めた応力歪より大きい応力歪になる三次元モデルの領域を求めればよい。そして、求められた応力歪集中領域内に分散して造形剤及び修復剤が吐出されて修復剤封入部が形成されるように、隣り合う修復剤封入部の間隔を定める。隣り合う修復剤封入部の間隔は、予め定めた距離でもよく、応力歪集中領域内に予め定めた数の修復剤封入部を分散して配置するように計算により求めてもよい。
【００５７】
なお、応力歪集中領域及び修復剤封入部を形成する位置は、三次元造形物の製造工程により製造した三次元造形物、または三次元造形物に対応する構造の構造体を実測して定めてもよい。また、修復剤封入部の形状は、球体形状が好ましい。しかし、修復剤封入部の形状は、球体形状に限定されるものではなく、円柱形状又は角柱形状、また断面が楕円となる形状又は断面が多角形となる形状の何れの形状であってもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。さらに、応力は、曲げ応力、及びせん断応力の少なくとも一方である。
【００５８】
図５に、第１実施形態に係る三次元造形物の製造工程で形成される修復剤封入部の配置の一例を示す。図５（Ａ）は、三次元造形物４０の平面図であり、図５（Ｂ）は、側面図である。
【００５９】
図５に示すように、三次元造形物４０は、台座部分４０−１に突出部分４０−２を有する断面凸形状をしている。図５に示す三次元造形物４０は、台座部分４０−１と突出部分４０−２との境界部分が谷部となり応力歪が集中する。そこで、応力計算の数値シミュレーションにより応力歪集中領域４２が求められ、その応力歪集中領域４２の内部に複数の修復剤封入部４４が分散して配置されるように座標を求めて、求めた座標を修復剤吐出データ３０Ｄとする。
【００６０】
また、修復剤吐出データ３０Ｄは、例えば、三次元造形物の予め定めた複数部分について、強度が他の部分より弱い部分に含まれる複数の分散された位置を示すものでもよい。
【００６１】
この場合、例えば、強度計算の数値シミュレーションなどの解析処理により求めることができる。具体的には、三次元造形物を製造するための三次元データを用いて三次元モデルを作成し、作成した三次元モデルを複数に分割し、強度計算の数値シミュレーションなどの解析処理を行って、分割した各部分についての強度を求め、各部分間の強度の強弱を求める。そして、強度が他の部分より弱い部分を定め、定められた部分に含まれる複数の分散された位置を、修復剤封入部４４を形成する位置として求めればよい。
【００６２】
次に、ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３０に記憶された製造プログラム３０Ａを読み込んで、三次元造形物の製造処理を実行する。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に製造プログラム３０Ａを記録し、これをＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行するようにしてもよい。
【００６３】
通信部３２は、三次元造形物の三次元データ３０Ｂを出力する外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
【００６４】
ＣＰＵ１２Ａは、外部装置から送信された修復剤吐出データ３０Ｄに従って製造プログラム３０Ａを実行することにより、三次元造形物を製造する。
【００６５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図６に、ＣＰＵ１２Ａで実行される製造プログラム３０Ａの処理の流れをフローチャートで示す。なお、図５に示す処理は、外部装置から三次元造形物の製造を指示されると実行される。
【００６６】
また、本実施形態では、一例として図６に示すような三次元造形物４０を作製する場合について説明する。図６（Ａ）は三次元造形物４０の平面図、図６（Ｂ）は三次元造形物４０の側面図である。
【００６７】
ステップＳ１００では、三次元データ３０Ｂを外部装置から受信して、三次元データ３０Ｂのうちの造形データ３０Ｃを取得し、記憶部３０に記憶させる。造形データ３０Ｃのフォーマットとしては、例えば三次元形状を表現するデータのフォーマットであるＳＴＬ（Standard Triangulated Language）フォーマットが用いられるが、これに限られるものではない。
【００６８】
次のステップＳ１０２では、三次元データ３０Ｂを外部装置から受信して、三次元データ３０Ｂのうちの修復剤吐出データ３０Ｄを取得し、記憶部３０に記憶させる。修復剤吐出データ３０Ｄのフォーマットとしては、例えば三次元形状を表現するデータのフォーマットであるＳＴＬ（Standard Triangulated Language）フォーマットが用いられるが、これに限られるものではない。
【００６９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１００で取得した造形データ３０Ｃ及びステップＳ１０２で取得した修復剤吐出データ３０Ｄに基づいて、混合剤によって形成される三次元造形物をＸＹ平面でＺ軸方向、つまり積層方向にスライスしたスライスデータを生成する。スライスデータは、造形データ３０Ｃから修復剤吐出データ３０Ｄを除いたデータに基づくものであり、三次元造形物４０を単純にＸＹ平面でスライスしたスライスデータから修復剤封入部４４を除いたものとなる。これにより、修復剤封入部４４の領域を除いた三次元造形物４０をＸＹ平面でスライスしたスライスデータが積層方向に複数生成される。
【００７０】
図７に、図５に示す三次元造形物４０のＡ−Ａ線断面図を示す。
図７に示すように、図５（Ｂ）に示す三次元造形物４０のＡ−Ａ線断面のスライスデータは、造形剤１６Ａ及び修復剤１８Ａが吐出されない領域、及び造形剤１６Ａ及び修復剤１８Ａが吐出される領域から構成される。図７に示すように、領域４６は、造形剤１６Ａ及び修復剤１８Ａが吐出されない領域、つまり混合剤２０Ａのみの領域であり、三次元造形物４０の外形までの主要構成の領域である。また、領域４８（図７では１つの修復剤封入部４４に対応する領域を示した）は、造形剤１６Ａ及び修復剤１８Ａが吐出される領域、つまり修復剤封入部４４を構成する領域である。
【００７１】
次のステップＳ１０６では、混合剤層形成処理を実行する。つまり、混合剤吐出ヘッド２０がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータに従って混合剤２０Ａが吐出されるように混合剤吐出ヘッド２０を制御する。そして、混合剤層を形成した後は、混合剤吐出ヘッド２０を元の位置に戻す。次に、ステップＳ１０８では、ＵＶ光の照射を開始する。つまり、ＵＶヘッド２２からＵＶ光が照射されるようにＵＶヘッド２２を制御する。
【００７２】
次に、ステップＳ１１０では、造形剤１６Ａの吐出処理を実行する。つまり、造形剤吐出ヘッド１６がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータ又はステップＳ１０２で取得した修復剤吐出データに従って、修復剤封入部４４に対応する領域、つまり空間１３（図４参照）の外郭に対応する領域に造形剤１６Ａが吐出されるように造形剤吐出ヘッド１６を制御する。これにより、ステップＳ１０６で形成された混合剤層のうち、混合剤２０Ａが吐出されなかった領域の境界面に造形剤１６Ａが吐出され、ＵＶ光が照射されることによって、空孔である空間１３を形成するための造形剤層１６Ｂの一部が形成される。そして、造形剤層を形成した後は、造形剤吐出ヘッド１６を元の位置に戻す。
【００７３】
ステップＳ１１２では、ＵＶ光の照射を停止させる。つまり、ＵＶヘッド２２からＵＶ光の照射が停止されるようにＵＶヘッド２２を制御する。
【００７４】
次に、ステップＳ１１４では、修復剤１８Ａの吐出処理を実行する。つまり、修復剤吐出ヘッド１８がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータ又はステップＳ１０２で取得した修復剤吐出データに従って、修復剤封入部４４に対応する領域、つまり空間１３（図４）の内部に修復剤１８Ａが吐出されるように修復剤吐出ヘッド１８を制御する。これにより、ステップＳ１０６で形成された混合剤層のうち、混合剤２０Ａが吐出された領域４６と、混合剤２０Ａが吐出されなかった領域４８との境界に造形剤１６Ａが硬化され、混合剤２０Ａが吐出されなかった領域４８内に修復剤１８Ａが封入される。そして、修復剤１８Ａを封入した後は、修復剤吐出ヘッド１８を元の位置に戻す。
【００７５】
次のステップＳ１１６では、造形台３４がＺ軸方向へ１層分下降するように造形台昇降部２６を制御する。
【００７６】
ステップＳ１１８では、造形が終了したか否かを判断し、終了していなければステップＳ１２０へ移行し、造形を終了していれば本ルーチンを終了する。
【００７７】
ステップＳ１２０では、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０のクリーニングを実行するタイミングが到来したか否かを判断する。そして、クリーニングを実行するタイミングが到来した場合はステップＳ１２２へ移行する。一方、クリーニングを実行するタイミングが到来していない場合はステップＳ１０６へ移行し、次の層の造形処理を続行する。
【００７８】
クリーニングを実行するタイミングとしては、例えば予め定めた期間が経過する毎、造形剤１６Ａ、修復剤１８Ａ及び混合剤２０Ａの少なくとも一つが予め定めた量を消費する毎等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００７９】
クリーニングを実行するタイミングとして予め定めた期間が経過する毎とする場合、例えば前記期間を様々に変えて造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０の詰まりの状態を測定し、詰まりが発生しない期間のうち最も長い期間に設定することが好ましい。前記期間が短いほどクリーニングの回数が増加して、造形処理が終了するまでの時間が長くなるためである。これにより、クリーニングの無駄な実行が抑制される。
【００８０】
ステップＳ１２２では、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０が退避領域に移動するように走査部２４に指示すると共に、クリーニング部２８に造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０のクリーニングを実行するよう指示する。これにより、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０が退避領域に移動し、クリーニング部２８が、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０をクリーニングする。なお、クリーニングを実行するタイミングとして、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８及び混合剤吐出ヘッド２０の少なくとも一つが予め定めた量を消費する毎としていた場合は、予め定めた量を消費した材料を吐出するヘッドのみをクリーニングするようにしてもよい。
【００８１】
なお、不要な造形剤１６Ａ、修復剤１８Ａ及び混合剤２０Ａは、図６の処理終了後、例えば機械的に剥離する、加熱により剥離する、溶解により剥離する等の方法により除去する。
【００８２】
次に、本実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０で製造された三次元造形物４０の自己修復について説明する。
図８に、三次元造形物４０に亀裂などの変形が生じた場合に、三次元造形物４０で自己修復される過程を示す。図８（Ａ）は、三次元造形物４０に亀裂などの変形が生じた状態を示し、図８（Ｂ）は、三次元造形物４０に生じた亀裂などの変形が修復された状態を示している。
【００８３】
図８（Ａ）に示すように、三次元造形物４０に亀裂４１が生じた場合、三次元造形物４０に亀裂４１による空間が発生する。また、亀裂などの変形が発生する領域（例えば応力歪集中領域）に修復剤封入部４４が局在化して設けられており、亀裂４１が修復剤封入部４４に到達する。亀裂４１により、修復剤封入部４４を構成する造形剤層１６Ｂが破断し、修復剤封入部４４の内部に封入されている修復剤１８Ａが修復剤封入部４４の外部、つまり亀裂４１により発生した空間へ漏れ出る。亀裂４１により発生した空間へ漏れ出た修復剤１８Ａは、混合剤２０Ａに含まれる促進材料として機能するＧｒｕｂｂｓ触媒を含む材料と相溶する。これにより、硬化剤として機能する修復剤１８Ａの硬化を、Ｇｒｕｂｂｓ触媒を含む材料が促進し、亀裂４１により発生した空間において硬化する。このようにして、三次元造形物４０に亀裂４１が生じた場合、修復剤１８Ａが亀裂４１により発生した空間に漏れ出して硬化することで、三次元造形物４０の亀裂４１が自己修復される。
【００８４】
このように、本実施形態では、混合剤による領域内に空孔を設けて、その空孔に造形剤による外郭内に修復剤を封入しているので、修復剤をカプセル化して局在化させた三次元造形物を作成することができる。従って、空孔を設けずに修復剤を封入する場合と比較して、自己修復することができる三次元造形物を容易に製造することができる。
【００８５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８６】
図９に、第２実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０Ａの構成の一例をブロック図で示す。図９に示す製造装置１０Ａは、図１に示した製造装置１０と比較すると、修復剤収容部１７及び修復剤吐出ヘッド１８の修復剤セットを複数設け、混合剤収容部１９及び混合剤吐出ヘッド２０を設けない点が異なる。
【００８７】
つまり、第２実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０Ａは、第１修復剤収容部１７−１及び第１修復剤吐出ヘッド１８−１と、第２修復剤収容部１７−２及び第２修復剤吐出ヘッド１８−２とを備えている。
【００８８】
第１修復剤収容部１７−１は、第１修復剤を収容する。第１修復剤は、第２修復剤と相溶性を有し、第２修復剤と相溶して硬化する硬化材料を含む。つまり、本実施形態では、第１修復剤収容部１７−１に収容される第１修復剤と、第２修復剤収容部１７−２に収容される第２修復剤とが混合されることにより硬化される修復剤を用いる。
【００８９】
本実施形態では、第１修復剤の一例として、エポキシ系オリゴマーを用いている。
【００９０】
第１修復剤吐出ヘッド１８−１は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、第１修復剤収容部１７−１から供給された第１修復剤を吐出する。第１修復剤吐出ヘッド１８−１には、第１実施形態の修復剤吐出ヘッド１８と同様にインクジェットヘッドが用いられる。
【００９１】
第２修復剤収容部１７−２は、第２修復剤を収容する。第２修復剤は、第１修復剤と相溶性を有し、第１修復剤と相溶して硬化する硬化材料を含む。
【００９２】
本実施形態では、第２修復剤の一例として、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールを用いている。
【００９３】
なお、第１修復剤及び第２修復剤は、上記材料に限定されるものではない。例えば、第１修復剤及び第２修復剤の何れか一方にエポキシ系樹脂を用い、他方にエポキシ系硬化剤を用いてもよい。また、エポキシ系硬化促進剤を含めてもよい。
【００９４】
エポキシ系樹脂材料の一例には、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、臭素化エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等の材料が挙げられる。
エポキシ系硬化剤の一例には、脂肪族ポリアミン、ポリアミドアミド、ポリメルカプタン類、芳香族ポリアミン、酸無水物、フェノールノボラック樹脂、ジシアンジアミド等の材料が挙げられる。
エポキシ系硬化促進剤の一例には、三級アミン、三級アミン塩、イミダゾール、ホスフィン、ホスホニウム塩、スルホニウム塩等の材料が挙げられる。
【００９５】
第２修復剤吐出ヘッド１８−２は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、第２修復剤収容部１７−２から供給された第２修復剤を吐出する。第２修復剤吐出ヘッド１８−１には、第１実施形態の修復剤吐出ヘッド１８と同様にインクジェットヘッドが用いられる。
【００９６】
本実施形態の造形剤１６Ａは、本発明の造形剤の一例であり、第１修復剤１８−１Ａ及び第２修復剤１８−２Ａは、本発明の複数の修復剤の一例である。
【００９７】
コントローラ１２のＣＰＵ１２Ａは、第１修復剤収容部１７−１に収容される第１修復剤と、第２修復剤収容部１７−２に収容される第２修復剤とを、修復剤を吐出すべき領域（例えば、応力歪集中領域）に分散して局在化するように、第１修復剤吐出ヘッド１８−１及び第２修復剤吐出ヘッド１８−２を制御する。
【００９８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１０に、本実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０ＡにおけるＣＰＵ１２Ａで実行される製造プログラム３０Ａの処理の流れをフローチャートで示す。なお、図１０に示す処理は、外部装置から三次元造形物の製造を指示されると実行される。
【００９９】
まず、第１実施形態と同様に、ステップＳ１００で、造形データ３０Ｃを取得し、記憶部３０に記憶させ、ステップＳ１０２で、修復剤吐出データ３０Ｄを取得し、記憶部３０に記憶させ、ステップＳ１０４で、スライスデータを生成する。
【０１００】
次のステップＳ２００では、第１実施形態のステップＳ１０６の様に造形剤層形成処理を実行し、そして第１実施形態のステップＳ１０８と同様にＵＶ光照射により造形剤１６Ａを硬化させる。つまり、造形剤吐出ヘッド１６がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータに従って造形剤１６Ａが吐出されるように造形剤吐出ヘッド１６を制御する。そして、三次元造形物を構成する造形剤層を形成した後は、造形剤吐出ヘッド１６を元の位置に戻す。そして、ＵＶ光の照射を開始する。つまり、ＵＶヘッド２２からＵＶ光が照射されるようにＵＶヘッド２２を制御する。
【０１０１】
次に、ステップＳ２０２では、まずＵＶ光の照射を停止させる。つまり、ＵＶヘッド２２からＵＶ光の照射が停止されるようにＵＶヘッド２２を制御する。
【０１０２】
次に、ステップＳ２０２では、第１修復剤１８−１Ａの吐出処理を実行する。つまり、第１修復剤吐出ヘッド１８−１がＸ方向に走査するように走査部２４を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータ又はステップＳ１０２で取得した修復剤吐出データに従って、修復剤封入部４４に対応する領域、つまり造形剤１６Ａが吐出されなかった領域である空間の内部に修復剤１８−１Ａが吐出されるように第１修復剤吐出ヘッド１８−１を制御する。これにより、ステップＳ２００で形成された造形剤層のうち、造形剤１６Ａが吐出されなかった領域４８内に第１修復剤１８−１Ａが封入される。そして、第１修復剤１８−１Ａを封入した後は、第１修復剤吐出ヘッド１８−１を元の位置に戻す。
【０１０３】
なお、修復剤を吐出すべき領域（例えば応力歪集中領域）内で第１修復剤１８−１Ａを吐出する対象とする修復剤封入部４４は、予め定められている。つまり、修復剤を吐出すべき領域（例えば応力歪集中領域）内に複数の修復剤封入部４４を形成する位置を定めて、第１修復剤１８−１Ａ及び第２修復剤１８−２Ａが接近しつつ修復剤を吐出すべき領域（例えば応力歪集中領域）内で分散するように、第１修復剤１８−１Ａ及び第２修復剤１８−２Ａの各々に対応する位置を定める。
【０１０４】
次に、第１実施形態と同様に、ステップＳ１１６で、造形台３４がＺ軸方向へ１層分下降するように造形台昇降部２６を制御し、ステップＳ１１８で、造形が終了したか否かを判断し、終了していなければステップＳ１２０へ移行し、造形を終了していれば本ルーチンを終了する。
【０１０５】
ステップＳ１２０では、造形剤吐出ヘッド１６、第１修復剤吐出ヘッド１８−１及び第２修復剤吐出ヘッド１８−２のクリーニングを実行するタイミングが到来したか否かを判断する。ステップＳ１２０で肯定判断された場合はステップＳ１２２で、第１実施形態と同様にクリーニングした後、ステップＳ２００へ移行する。一方、ステップＳ１２０で否定判断された場合はステップＳ２００へ移行し、次の層の造形処理を続行する。
【０１０６】
次に、本実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０で製造された三次元造形物４０の自己修復について説明する。
図１１に、三次元造形物４０に亀裂などの変形が生じた場合に、三次元造形物４０で自己修復される過程を示す。図１１（Ａ）は、三次元造形物４０に亀裂などの変形が生じた状態を示し、図１１（Ｂ）は、三次元造形物４０に生じた亀裂などの変形が修復された状態を示している。
【０１０７】
図１１（Ａ）に示すように、三次元造形物４０に亀裂４１Ａが生じた場合、三次元造形物４０に亀裂４１Ａによる空間が発生する。また、亀裂などの変形が発生する領域（例えば応力歪集中領域領域）に修復剤封入部４４が局在化して設けられている。図１１では、第１修復剤が封入された第１修復剤封入部４４−１及び第２修復剤が封入された第２修復剤封入部４４−２が設けられた場合を示している。亀裂４１Ａは、第１修復剤封入部４４−１及び第２修復剤封入部４４−２に到達する。亀裂４１Ａにより、第１修復剤封入部４４−１の内部に封入されている第１修復剤１８−１Ａ、及び第２修復剤封入部４４−２の内部に封入されている第２修復剤１８−２Ａがそれぞれ外部、つまり亀裂４１Ａにより発生した空間へ漏れ出る。漏れ出た第１修復剤１８−１Ａ及び第２修復剤１８−２Ａは、亀裂４１Ａにより発生した空間で混合されて硬化する。このようにして、三次元造形物４０に亀裂４１Ａが生じた場合、第１修復剤１８−１Ａ及び第２修復剤１８−２Ａが亀裂４１Ａにより発生した空間に漏れ出して硬化することで、三次元造形物４０の亀裂４１Ａが自己修復される。
【０１０８】
このように、本実施形態では、造形剤による領域内に空孔を設けて、その空孔に２種類の修復剤を封入しているので、混合されることで、硬化する２種類の修復剤をカプセル化して局在化させた三次元造形物を作成することができる。従って、空孔を設けずに修復剤を封入する場合と比較して、自己修復することができる三次元造形物を容易に製造することができる。
【０１０９】
本実施形態では、混合されることで、硬化する２種類の修復剤を用いた場合を説明したが、修復剤は２種類に限定されるものではなく、３種類以上でもよい。
【０１１０】
なお、上記各実施形態では、造形剤吐出ヘッド１６により造形剤を造形台３４上に吐出して造形剤層を形成する構成の場合について説明したが、例えば造形剤を満たした容器内に造形台３４を設け、これに限られない。容器内に造形剤１６Ａを投入し、造形台３４の上面から造形剤１６Ａの液面までの高さを制御することで層を形成してもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、混合剤又は造形剤を吐出した後にＵＶ光を照射する構成の場合について説明したが、ＵＶ光を照射しない構成としてもよい。
【０１１２】
また、上記各実施形態では、造形剤吐出ヘッド１６等がＸ方向に走査しながら造形台３４がＺ軸方向に徐々に下降する場合について説明したが、造形台３４を固定とし、造形剤吐出ヘッド１６等がＸ方向に走査しながらＺ軸方向に徐々に上昇するようにしてもよい。また、両者がＺ軸方向に離間するように移動してもよい。
【０１１３】
なお、本実施形態で説明した製造装置１０の構成（図１参照）及び製造装置１０Ａの構成（図９参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。
【０１１４】
（実施例１）
第１実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０を用いて、三次元造形物４０としての試験片を製造し、製造した試験片について層間破壊靭性評価（ＤＣＢ法）による試験を行った。なお、ＤＣＢ法は、開口形（モードＩ）による試験で、ＪＩＳ  Ｋ  ７０８６、ＡＳＴＭ  Ｄ５５２８、ＩＳＯ  １５０２４で規格化されており、層状に積層された材料の層間剥離き裂の進展抵抗を測定する方法による試験である。
【０１１５】
三次元造形物の製造装置１０では、造形剤等を硬化させる光源としてのＵＶヘッド２２に、紫外線照射光源であるＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＴＤ社製  Ｓｕｂｚｅｒｏ−０５５（１００ｗ／ｃｍの強度）を用いた。
【０１１６】
なお、三次元造形物の製造装置１０では、走査部２４に取り付けられた造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、混合剤吐出ヘッド２０、及びＵＶヘッド２２が共通して往復運動する走査方式であり、一度の走査毎に厚み２０μｍの造形剤層（混合剤層）の積層とＵＶ照射による硬化処理を行った。また、三次元造形物の製造装置１０では、造形剤吐出ヘッド１６、修復剤吐出ヘッド１８、及び混合剤吐出ヘッド２０の各々のヘッドとして、インクジェット方式のヘッドを採用した。
【０１１７】
また、三次元造形物の製造装置１０では、造形剤等は、遮光条件下、保存タンクから送液ポンプによりサンゴバン社製Ｔｙｇｏｎ  ２３７５耐薬チューブを経由し、日本ポール製  プロファイル・スター  Ａ０５０フィルター（ろ過精度５μｍ）を通過させ、異物を除去した後にそれぞれのヘッドへ送液する仕組みとした。
さらに、造形剤収容部１４には造形剤１６Ａのみが充填され、混合剤収容部１９には造形剤とＧｒｕｂｂｓ触媒を含む材料との混合剤２０Ａが充填され、修復剤収容部１７にはシンクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を含む修復剤１８Ａが充填され、充填された造形剤１６Ａ、混合剤２０Ａ、及び修復剤１８Ａを用いて試験片を製造した。
【０１１８】
・試験片
試験片は、外形寸法を１００ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍとした。また、試験片は、先端１０ｍｍ、厚み方向２．５ｍｍの部分に造形剤１６Ａのみのインクで直径０．１ｍｍの空孔を０．３ｍｍ間隔で形成し、その空孔内に修復剤１８１Ａであるシンクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を吐出させ、造形剤１６Ａで封入し、その他の部位は造形剤とＧｒｕｂｂｓ触媒を含む材料との混合剤２０Ａのインクで造形した。造形後の試験片は、試験片の両面に負荷用ブロックを備えたアルミニウム平板を接着させた。また、試験片の試験を行うために、試験片を鋭利な剃刀で浅い予亀裂を形成した。
【０１１９】
・試験装置及び試験方法
試験片を試験する試験装置は、精密万能試験機（島津製作所、オートグラフＡＧＳ−Ｘ）を使用し、層間剥離靱性試験法（モードＩ）による試験方法で試験した。また、この試験方法では、試験片に、１回荷重を与えた後に除荷し、１時間放置後に２回目の荷重を与えた際の各々の測定結果を記録した。
【０１２０】
（実施例２）
第２実施形態に係る三次元造形物の製造装置１０Ａを用いて、三次元造形物４０としての試験片を製造し、製造した試験片について実施例１と同様に層間破壊靭性評価（ＤＣＢ法）による試験を行った。
【０１２１】
なお、三次元造形物の製造装置１０Ａでは、造形剤収容部１４には造形剤１６Ａのみが充填され、第１修復剤収容部１７−１にはエポキシ系オリゴマーを含む第１修復剤１８−１Ａが充填され、第２修復剤収容部１７−２にはトリス ( ジメチルアミノメチル ) フェノールを含む第２修復剤１８−２Ａが充填され、充填された造形剤１６Ａ、第１修復剤１８−１Ａ、及び第２修復剤１８−２Ａを用いて試験片を製造した。
【０１２２】
また、三次元造形物の製造装置１０Ａでは、造形剤１６Ａで直径０．１ｍｍの空孔を０．３ｍｍ間隔で形成し、その空孔内に、第１修復剤１８−１Ａのエポキシ系オリゴマー、又は第２修復剤１８−２Ａのトリス ( ジメチルアミノメチル ) フェノールを充填して、試験片を製造した。なお、造形剤と修復剤及び造形剤と修復剤に関係する構成以外は実施例１と同様の条件とした。 
【０１２３】
上記実施例１及び実施例２と比較するため、比較例１及び比較例２による試験片を製造し、製造した試験片について層間破壊靭性評価（ＤＣＢ法）による試験を行った。
【０１２４】
（比較例１）
試験片は、試験片に空孔を設けて修復剤を封入することなく、全て、造形剤とＧｒｕｂｂｓ触媒を含む材料の混合剤２０Ａのインクで造形した。この材料を用いた以外は実施例１と同様の条件とした。
（比較例２）
試験片は、試験片に空孔を設けて修復剤を封入することなく、全て、造形剤１６Ａのインクで造形した。この材料を用いた以外は実施例１と同様の条件とした。
【０１２５】
表１に測定結果を示す。比較例の測定結果では荷重の回数増加により破壊靱性値が低下したのに対し、実施例１及び実施例２の測定結果では破壊靱性値の低下が軽微であった。これらの結果からも、上記各実施形態の三次元造形物の製造装置により空孔を形成して修復剤を充填させて製造した三次元造形物が、三次元造形物の構造に拘らず修復剤を三次元造形物内に分散させた三次元造形物と比べて、自己修復性が高いことが理解できる。
【表１】
2018065264.tif 000003
【符号の説明】
【０１２６】
１０、１０Ａ  製造装置
１２  コントローラ
１６Ａ  造形剤
１６ 造形剤吐出ヘッド
１８Ａ、１８−１Ａ、１８−２Ａ  修復剤
１８、１８−１、１８−２  修復剤吐出ヘッド
２０Ａ  混合剤
２０  混合剤吐出ヘッド
２２  ＵＶヘッド
２４  走査部
２６  造形台昇降部
２８  クリーニング部
３０  記憶部
３０Ａ  製造プログラム
３０Ｂ  三次元データ
３０Ｃ  造形データ
３０Ｄ  修復剤吐出データ
３２  通信部
３４  造形台
４０  三次元造形物
【図１】
2018065264.tif 000004
【図２】
2018065264.tif 000005
【図３】
2018065264.tif 000006
【図４】
2018065264.tif 000007
【図５】
2018065264.tif 000008
【図６】
2018065264.tif 000009
【図７】
2018065264.tif 000010
【図８】
2018065264.tif 000011
【図９】
2018065264.tif 000012
【図１０】
2018065264.tif 000013
【図１１】
2018065264.tif 000014