(57)【要約】【課題】従来の造形方法では、安全性を向上させることが困難である。【解決手段】熱硬化性を有し、且つ少なくとも硬化した状態において非水溶性を示す液状体で、前記液状体に対する受容性を有し、且つ水溶性である記録媒体に、造形対象である立体の断面パターンを描く描画工程Ｓ２と、描画工程Ｓ２の後に、前記断面パターンが描かれた複数の前記記録媒体を重ねた状態で、前記複数の記録媒体を加熱する加熱工程Ｓ４と、加熱工程Ｓ４の後に、前記複数の記録媒体のそれぞれにおいて、少なくとも前記断面パターンの外側の領域を、水を含む液体で溶かす溶解工程Ｓ５と、を含む、ことを特徴とする造形方法。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性を有し、且つ少なくとも硬化した状態において非水溶性を示す液状体で、前記液状体に対する受容性を有し、且つ水溶性である記録媒体に、造形対象である立体の断面パターンを描く描画工程と、
前記描画工程の後に、前記断面パターンが描かれた複数の前記記録媒体を重ねた状態で、前記複数の記録媒体を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後に、前記複数の記録媒体のそれぞれにおいて、少なくとも前記断面パターンの外側の領域を、水を含む液体で溶かす溶解工程と、を含む、
ことを特徴とする造形方法。
【請求項２】
前記加熱工程において、前記複数の記録媒体を加圧しながら、前記複数の記録媒体を加熱する、
ことを特徴とする請求項１に記載の造形方法。
【請求項３】
前記加熱工程において、前記複数の記録媒体を複数の新たな前記記録媒体で挟持した状態で、前記複数の記録媒体を加圧する、
ことを特徴とする請求項２に記載の造形方法。
【請求項４】
前記記録媒体は、多孔質である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の造形方法。
【請求項５】
前記溶解工程の後に得られる造形物に、樹脂を浸透させる工程を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の造形方法。
【請求項６】
前記描画工程において、前記記録媒体にインクジェット装置で前記断面パターンを描画する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の造形方法。
【請求項７】
前記描画工程において、着色された前記液状体で前記記録媒体に前記断面パターンを描画する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の造形方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の造形方法によって造形されている、
ことを特徴とする造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形方法及び造形物等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、立体を造形する方法（造形方法）の１つとして、積層法が知られている。積層法では、一般的に、立体の外形を規定する複数の断面要素のそれぞれを、順次に形成しながら積層することによって立体が造形され得る。
このような積層法では、従来、立体の各断面要素をプリンターでシートに印刷し、印刷したシートを順次に積層する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８５１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された造形方法では、複数のシートが積層した積層体において、各シートを断面要素の外形パターンに沿って分解させることによって、積層体から立体が分離される。特許文献１によれば、印刷に用いられるインクは、シートを分解する特別なインクである。特許文献１では、特別なインクとして、化学薬品を含むインクが例示されている。
化学薬品として、硫酸や塩酸などが例示されている。これらの化学薬品がシートに接触することによって、シートが分解される。
また、特許文献１には、引火性の化学薬品も採用され得ることが記載されている。引火性の化学薬品は、活性化されることによって、燃焼を生じる。これにより、シートから断面要素を分離させることができる。
【０００５】
ところで、安全性の観点から、造形方法において、上述した種々の化学薬品を用いたり、燃焼を生じさせたりすることを避けることが望ましい。
安全性を向上させることができる方法の１つとして、例えば、水溶性のシートに非水溶性のインクで断面要素を印刷してから、積層体を形成する方法が考えられる。そして、積層体から立体を形成するときに、積層体に水をかける。これにより、シートが水に溶解するので、立体を得ることができると考えられる。
【０００６】
しかしながら、この方法では、積層体において、水溶性のシートと非水溶性のインクとが交互に重なる。このため、積層体においては、２つの断面要素間に水溶性のシートが介在している。このような積層体に水をかけると、２つの断面要素間のシートが溶解することが考えられる。２つの断面要素間のシートが溶解すると、２つの断面要素が互いに分離しやすくなる。この結果、水溶性のシートと非水溶性のインクとを用いた造形方法では、立体を形成することが困難となる。
【０００７】
上述したように、従来の造形方法では、安全性を向上させようとすると立体を形成することが困難となる。
つまり、従来の造形方法では、安全性を向上させることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。
【０００９】
［適用例１］熱硬化性を有し、且つ少なくとも硬化した状態において非水溶性を示す液状体で、前記液状体に対する受容性を有し、且つ水溶性である記録媒体に、造形対象である立体の断面パターンを描く描画工程と、前記描画工程の後に、前記断面パターンが描かれた複数の前記記録媒体を重ねた状態で、前記複数の記録媒体を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後に、前記複数の記録媒体のそれぞれにおいて、少なくとも前記断面パターンの外側の領域を、水を含む液体で溶かす溶解工程と、を含む、ことを特徴とする造形方法。
【００１０】
この適用例の造形方法は、描画工程と、加熱工程と、溶解工程と、を含む。
描画工程では、記録媒体に液状体で、造形対象である立体の断面パターンを描く。液状体は、熱硬化性を有している。液状体は、少なくとも硬化した状態において非水溶性を示す。記録媒体は、液状体に対する受容性を有している。記録媒体は、水溶性である。
描画工程の後に、加熱工程では、複数の記録媒体を重ねた状態で、複数の記録媒体を加熱する。複数の記録媒体には、それぞれ、断面パターンが描かれている。加熱工程によって、液状体が熱硬化する。
加熱工程の後に、溶解工程では、複数の記録媒体のそれぞれにおいて、少なくとも断面パターンの外側の領域を、水を含む液体で溶かす。溶解工程によって、少なくとも断面パターンが残る。これにより、複数の断面パターンが積層した立体が得られる。
この造形方法では、記録媒体が液状体に対する受容性を有している。つまり、記録媒体に付着した液状体の少なくとも一部が、記録媒体に染み込む。このため、複数の記録媒体を重ねた状態において、隣り合う２つの断面パターン同士が重なり合いやすい。この結果、溶解工程を経ても、断面パターン同士が分離しにくくなる。従って、この造形方法によれば、安全性を高めつつ、立体を形成することができる。
【００１１】
［適用例２］上記の造形方法であって、前記加熱工程において、前記複数の記録媒体を加圧しながら、前記複数の記録媒体を加熱する、ことを特徴とする造形方法。
【００１２】
この適用例では、加熱工程において、複数の記録媒体を加圧しながら、複数の記録媒体を加熱するので、隣り合う２つの断面パターン同士を当接させやすくすることができる。この結果、断面パターン同士を一層分離させくくすることができる。
【００１３】
［適用例３］上記の造形方法であって、前記加熱工程において、前記複数の記録媒体を複数の新たな前記記録媒体で挟持した状態で、前記複数の記録媒体を加圧する、ことを特徴とする造形方法。
【００１４】
この適用例では、加熱工程において、複数の記録媒体を複数の新たな記録媒体で挟持した状態で、複数の記録媒体を加圧するので、加圧に用いる加圧具に液状体を付着させにくくすることができる。
【００１５】
［適用例４］上記の造形方法であって、前記記録媒体は、多孔質である、ことを特徴とする造形方法。
【００１６】
この適用例では、記録媒体が多孔質であるので、液状体に対する受容性を記録媒体に持たせることができる。
【００１７】
［適用例５］上記の造形方法であって、前記溶解工程の後に得られる造形物に、樹脂を浸透させる工程を有する、ことを特徴とする造形方法。
【００１８】
この適用例では、溶解工程の後に得られる造形物に、樹脂を浸透させるので、造形物の強度を高めやすくすることができる。
【００１９】
［適用例６］上記の造形方法であって、前記描画工程において、前記記録媒体にインクジェット装置で前記断面パターンを描画する、ことを特徴とする造形方法。
【００２０】
この適用例では、描画工程において、記録媒体にインクジェット装置で断面パターンを描画するので、液状体で断面パターンを描画することができる。
【００２１】
［適用例７］上記の造形方法であって、前記描画工程において、着色された前記液状体で前記記録媒体に前記断面パターンを描画する、ことを特徴とする造形方法。
【００２２】
この適用例では、描画工程において、着色された液状体で記録媒体に断面パターンを描画するので、着色された造形物を得ることができる。
【００２３】
［適用例８］上記の造形方法によって造形されている、ことを特徴とする造形物。
【００２４】
この適用例の造形物は、描画工程と、加熱工程と、溶解工程と、を含む造形方法によって造形されている。
描画工程では、記録媒体に液状体で、造形対象である立体の断面パターンを描く。液状体は、熱硬化性を有している。液状体は、少なくとも硬化した状態において非水溶性を示す。記録媒体は、液状体に対する受容性を有している。記録媒体は、水溶性である。
描画工程の後に、加熱工程では、複数の記録媒体を重ねた状態で、複数の記録媒体を加熱する。複数の記録媒体には、それぞれ、断面パターンが描かれている。加熱工程によって、液状体が熱硬化する。
加熱工程の後に、溶解工程では、複数の記録媒体のそれぞれにおいて、少なくとも断面パターンの外側の領域を、水を含む液体で溶かす。溶解工程によって、少なくとも断面パターンが残る。これにより、複数の断面パターンが積層した造形物が得られる。
この造形方法では、記録媒体が液状体に対する受容性を有している。つまり、記録媒体に付着した液状体の少なくとも一部が、記録媒体に染み込む。このため、複数の記録媒体を重ねた状態において、隣り合う２つの断面パターン同士が重なり合いやすい。この結果、溶解工程を経ても、断面パターン同士が分離しにくくなる。従って、この造形方法によれば、安全性を高めつつ、造形物を形成することができる。
そして、この造形物によれば、造形方法における安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態における造形システムの概略の構成を示す図。
【図２】本実施形態におけるプリンターの概略の構成を説明する図。
【図３】本実施形態における吐出ヘッドの底面図。
【図４】図２（ｂ）中のＢ−Ｂ線における断面図。
【図５】本実施形態における造形システムの概略の構成を示すブロック図。
【図６】第１実施形態における造形方法の流れを説明する図。
【図７】第１実施形態における積層体を示す斜視図。
【図８】第１実施形態における積層体を示す分解斜視図。
【図９】複数の記録媒体を図７中のＤ−Ｄ線で切断したときの断面図。
【図１０】第１実施形態における加熱工程を説明する図。
【図１１】本実施形態における溶解工程を説明する図。
【図１２】本実施形態における立体の一例を示す斜視図。
【図１３】第３実施形態における造形方法の流れを説明する図。
【図１４】第３実施形態における光照射工程を説明する図。
【図１５】第３実施形態における光照射工程を説明する図。
【図１６】第３実施形態における積層体を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、各図面において、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、構成や部材の縮尺が異なっていることがある。
本実施形態の造形システム１は、図１に示すように、コンピューター３と、プリンター５と、を有している。
コンピューター３は、造形対象である立体７の形状データから、複数の断面要素を抽出するための演算処理を行う。また、コンピューター３は、抽出した断面要素のデータ（以下、断面データと呼ぶ）をプリンター５に出力する。
プリンター５は、コンピューター３から出力される断面データに基づいて、記録媒体１１に後述する液状体で、断面要素に対応する断面パターンを描画する。
【００２７】
プリンター５は、平面図である図２（ａ）及び正面図である図２（ｂ）に示すように、送り装置３１と、吐出ヘッド３３と、キャリッジ３５と、キャリッジ移動装置３７と、リニアスケール３９と、リニアエンコーダー４１と、制御回路４３と、を有している。プリンター５は、インクジェット装置の１つである。なお、図中のＹ方向は、記録媒体１１の平面視での送り方向である。また、Ｘ方向は、平面視でＹ方向とは直交する方向である。
送り装置３１は、送りローラー５１と、押さえローラー５３と、送りモーター５５と、を有している。送りローラー５１及び押さえローラー５３は、互いに外周を接し合った状態で回転可能に構成されている。送りモーター５５は、制御回路４３によって動作が制御され、送りローラー５１を回転駆動するための動力を発生する。
送り装置３１は、送りモーター５５から送りローラー５１に動力が伝達され、送りローラー５１と押さえローラー５３との間に挟持した記録媒体１１を、送り方向であるＹ方向に間欠的に送る。
【００２８】
吐出ヘッド３３は、制御回路４３から出力される駆動信号に基づいて、後述する複数のノズルから液状体を液滴として吐出する。
吐出ヘッド３３は、底面図である図３に示すように、ノズル面６１を有している。ノズル面６１には、複数のノズル６３が形成されている。なお、図３では、ノズル６３をわかりやすく示すため、ノズル６３が誇張され、且つノズル６３の個数が減じられている。
吐出ヘッド３３において、複数のノズル６３は、Ｙ方向に沿って配列する８本のノズル列６５を構成している。８本のノズル列６５は、Ｘ方向に互いに隙間をあけた状態で並んでいる。各ノズル列６５において、複数のノズル６３は、Ｙ方向に沿って所定のノズル間隔Ｐで形成されている。
以下において、８本のノズル列６５のそれぞれが識別される場合に、ノズル列６５ａ、ノズル列６５ｂ、ノズル列６５ｃ、ノズル列６５ｄ、ノズル列６５ｅ、ノズル列６５ｆ、ノズル列６５ｇ、及びノズル列６５ｈという表記が用いられる。
【００２９】
吐出ヘッド３３において、ノズル列６５ａとノズル列６５ｂとは、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。ノズル列６５ｃ及びノズル列６５ｄも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。同様に、ノズル列６５ｅ及びノズル列６５ｆも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれており、ノズル列６５ｇ及びノズル列６５ｈも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。
吐出ヘッド３３は、図２（ｂ）中のＢ−Ｂ線における断面図である図４に示すように、ノズルプレート７１と、キャビティープレート７３と、振動板７５と、複数の圧電素子７７と、を有している。
ノズルプレート７１は、ノズル面６１を有している。複数のノズル６３は、ノズルプレート７１に設けられている。
キャビティープレート７３は、ノズルプレート７１のノズル面６１とは反対側の面に設けられている。キャビティープレート７３には、複数のキャビティー７９が形成されている。各キャビティー７９は、各ノズル６３に対応して設けられており、対応する各ノズル６３に連通している。各キャビティー７９には、後述するインクカートリッジから液状体８１が供給される。
【００３０】
振動板７５は、キャビティープレート７３のノズルプレート７１側とは反対側の面に設けられている。振動板７５は、Ｚ方向に振動（縦振動）することによって、キャビティー７９内の容積を拡大したり、縮小したりする。
複数の圧電素子７７は、それぞれ、振動板７５のキャビティープレート７３側とは反対側の面に設けられている。各圧電素子７７は、各キャビティー７９に対応して設けられており、振動板７５を挟んで各キャビティー７９に対向している。各圧電素子７７は、駆動信号に基づいて、伸張する。これにより、振動板７５がキャビティー７９内の容積を縮小する。このとき、キャビティー７９内の液状体８１に圧力が付与される。その結果、ノズル６３から、液状体８１が液滴８３として吐出される。吐出ヘッド３３による液滴８３の吐出法は、インクジェット法の１つである。インクジェット法は、塗布法の１つである。
上記の構成を有する吐出ヘッド３３は、図２（ｂ）に示すように、ノズル面６１が記録媒体１１側に向けられている。
【００３１】
キャリッジ３５は、図２に示すように、吐出ヘッド３３を支持している。ここで、吐出ヘッド３３は、ノズル面６１が記録媒体１１側に向けられた状態でキャリッジ３５に支持されている。
なお、本実施形態では、縦振動型の圧電素子７７が採用されているが、液状体８１に圧力を付与するための加圧手段は、これに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電素子も採用され得る。また、加圧手段としては、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなども採用され得る。さらに、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって液状体に圧力を付与する構成も採用され得る。
【００３２】
キャリッジ３５には、４つのインクカートリッジ９１が搭載される。各インクカートリッジ９１は、上述した液状体８１を内部に保持している。本実施形態では、液状体８１は、インクカートリッジ９１ごとに異なる色の顔料を含有している。本実施形態では、インクカートリッジ９１ごとに異なる色は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）である。
なお、以下において、４つのインクカートリッジ９１を色ごとに識別する場合に、インクカートリッジ９１Ｙ、インクカートリッジ９１Ｍ、インクカートリッジ９１Ｃ、及びインクカートリッジ９１Ｋという表記が用いられる。また、液状体８１を色ごとに識別する場合には、液状体８１Ｙ、液状体８１Ｍ、液状体８１Ｃ、及び液状体８１Ｋという表記が用いられる。
本実施形態では、異なる４色の液状体８１が採用されているので、着色された立体７を造形することができる。
【００３３】
ここで、前述した８本のノズル列６５（図３）は、液状体８１の色ごとに区分されている。本実施形態では、ノズル列６５ａ及びノズル列６５ｂに属するノズル６３は、液状体８１Ｋを液滴８３として吐出する。ノズル列６５ｃ及びノズル列６５ｄに属するノズル６３は、液状体８１Ｃを液滴８３として吐出する。ノズル列６５ｅ及びノズル列６５ｆに属するノズル６３は、液状体８１Ｍを液滴８３として吐出する。ノズル列６５ｇ及びノズル列６５ｈに属するノズル６３は、液状体８１Ｙを液滴８３として吐出する。
【００３４】
吐出ヘッド３３は、図２（ｂ）に示すように、ノズル面６１と記録媒体１１との間に隙間を保った状態で、キャリッジ３５に設けられている。制御回路４３（図２（ａ））から出力される駆動信号は、ケーブル９３を介して吐出ヘッド３３に伝達される。
キャリッジ移動装置３７は、図２（ａ）に示すように、プーリー１０１ａと、プーリー１０１ｂと、タイミングベルト１０３と、キャリッジモーター１０５と、ガイド軸１０７と、を有している。タイミングベルト１０３は、主走査方向であるＸ方向に沿って、一対のプーリー１０１ａ及びプーリー１０１ｂ間に張設されており、一部がキャリッジ３５に固定されている。
キャリッジモーター１０５は、制御回路４３によって動作が制御され、プーリー１０１ａを回転駆動するための動力を発生する。ガイド軸１０７は、Ｘ方向に沿って延びており、両端が図示しない筐体に支持されている。ガイド軸１０７は、キャリッジ３５をＸ方向にガイドする。
【００３５】
キャリッジ移動装置３７では、キャリッジモーター１０５からプーリー１０１ａ及びタイミングベルト１０３を介してキャリッジ３５に動力が伝達される。これにより、キャリッジ移動装置３７は、キャリッジ３５をＸ方向に往復移動させる。
ここで、プリンター５には、リニアスケール３９がＸ方向に沿って設けられている。リニアスケール３９には、多数のスケールがＸ方向に沿って所定間隔で刻まれている。また、キャリッジ３５には、リニアスケール３９に刻まれているスケールを光学的に検出するリニアエンコーダー４１が配設されている。
プリンター５では、リニアエンコーダー４１によるスケールの検出に基づいて、キャリッジ３５のＸ方向における位置が制御される。なお、リニアエンコーダー４１がスケールを検出した検出信号は、ケーブル９３を介して制御回路４３に伝達される。
【００３６】
制御回路４３は、図５に示すように、制御部１１１と、ヘッドドライバー１１３と、モータードライバー１１５と、モータードライバー１１７と、エンコーダー検出回路１１９と、インターフェース部１２１と、を有している。
制御部１１１は、例えば、マイクロコンピューターで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２３と、メモリー部１２５と、を有している。
ＣＰＵ１２３は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。
メモリー部１２５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read-Only Memory）などを含んでいる。メモリー部１２５には、プリンター５における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト１２７を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部１２９などが設定されている。
【００３７】
ヘッドドライバー１１３は、ＣＰＵ１２３からの指令に基づいて、吐出ヘッド３３に駆動信号を出力する。ヘッドドライバー１１３は、吐出ヘッド３３に駆動信号を出力することによって、吐出ヘッド３３の駆動を制御する。
モータードライバー１１５は、ＣＰＵ１２３からの指令に基づいて、送りモーター５５を制御する。
モータードライバー１１７は、ＣＰＵ１２３からの指令に基づいて、キャリッジモーター１０５を制御する。
エンコーダー検出回路１１９は、リニアエンコーダー４１からの検出信号を検知し、その結果を制御部１１１に出力する。
インターフェース部１２１は、コンピューター３から受け取った断面データを制御部１１１に出力したり、制御部１１１から受け取った各種情報をコンピューター３に出力したりする。
【００３８】
上記の構成を有する造形システム１では、コンピューター３によって、造形対象である立体７の形状データから複数の断面要素が抽出される。複数の断面要素を順次に重ねると、造形対象である立体７が構成される。つまり、複数の断面要素は、それぞれ、造形対象である立体７の形状を構成する要素である。
コンピューター３は、抽出した複数の断面要素に基づいて、複数の断面データを生成する。このとき、１つの断面要素から１つの断面データが生成される。複数の断面データは、それぞれ、プリンター５に出力される。
【００３９】
そして、プリンター５では、制御部１１１が断面データを取得すると、ＣＰＵ１２３によって描画処理が開始される。描画処理においては、送りモーター５５の駆動が制御部１１１によって制御され、送り装置３１が記録媒体１１を吐出ヘッド３３に対向させながら、Ｙ方向に間欠送りする。このとき、制御部１１１は、キャリッジモーター１０５の駆動を制御して、キャリッジ３５をＸ方向に往復移動させながら、吐出ヘッド３３の駆動を制御して、所定の位置で液滴８３を吐出させる。このような動作によって、記録媒体１１に液滴８３によるドットが形成される。この結果、この記録媒体１１に断面データに基づく断面パターンの描画が行われる。本実施形態では、断面パターンの描画において、１つの記録媒体１１に１つの断面パターンが描画される。
【００４０】
本実施形態では、記録媒体１１として、多孔質のシートが採用される。シートの材料として、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）が採用されている。ＰＶＡは、水溶性である。このため、本実施形態における記録媒体１１は、水溶性である。
また、記録媒体１１は、多孔質であるため、液状体８１に対する受容性を有している。受容性は、染み込みやすい性質のことである。つまり、記録媒体１１が液状体８１に対する受容性を有しているということは、記録媒体１１に液状体８１が染み込みやすいということである。
多孔質のシートは、例えば、特表２００７−５１９７８８号公報に記載されている製造方法を活用することによって製造され得る。この製造方法によれば、まず、ポリビニルアルコールの水溶液に界面活性剤と有機溶剤とを混合した混合液を調整する。次いで、この混合液からエマルジョンを作成してから、エマルジョンを凍結乾燥させる。これにより、ポリビニルアルコールの多孔質体が形成され得る。なお、エマルジョンをシート状に延伸した状態で凍結乾燥させたり、凍結乾燥後の多孔質体をシート状に切断したりすることによって、多孔質のシートを製造することができる。
【００４１】
ここで、第１実施形態について説明する。
第１実施形態では、液状体８１として、熱硬化性を有する液状体８１が採用される。熱硬化性とは、加熱を受けて硬化が促進する性質である。
熱硬化性を有する液状体８１としては、熱硬化性を有する樹脂や溶媒などを含有するものが採用され得る。熱硬化性を有する樹脂としては、樹脂に熱硬化剤を添加したものなどが採用され得る。樹脂としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の樹脂などが採用され得る。熱硬化剤としては、例えば、多価カルボン酸無水物や、脂肪族多価カルボン酸無水物、芳香族多価カルボン酸無水物、エステル基含有酸無水物などが挙げられる。
そして、第１実施形態で採用される液状体８１は、硬化した状態において非水溶性を示す。
【００４２】
また、第１実施形態における液状体８１としては、上述した熱硬化性を有する樹脂の他に、溶媒を含有する構成も採用され得る。これにより、液状体８１の粘度を低減することができる。この結果、吐出ヘッド３３において、液滴８３を吐出する性能を高めやすくすることができる。
なお、溶媒としては、例えば、アルコール類やフェノール類、芳香族エーテル類、アルコキシアルコール類、グリコールオリゴマー類、アルコキシアルコールエステル類、ケトン類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルエステル類、グリコールオリゴマーエーテル類、グリコールオリゴマーエーテルエステル類などが挙げられる。
【００４３】
ここで、第１実施形態における造形方法の流れについて説明する。
第１実施形態における造形方法は、図６に示すように、断面データ生成工程Ｓ１と、描画工程Ｓ２と、積層工程Ｓ３と、加熱工程Ｓ４と、溶解工程Ｓ５と、を含む。
断面データ生成工程Ｓ１では、前述したように、造形対象である立体７の形状データから複数の断面データを生成する。断面データ生成工程Ｓ１では、コンピューター３によって、断面データの生成が行われる。
描画工程Ｓ２では、前述したように、断面データに基づいて、記録媒体１１に液状体８１で断面パターンを描画する。描画工程Ｓ２では、プリンター５によって、断面パターンの描画が行われる。
【００４４】
積層工程Ｓ３では、複数の記録媒体１１を断面パターンの順次に積層する。積層工程Ｓ３によって、図７に示す積層体１３１が形成され得る。
積層体１３１は、図８に示すように、液状体８１で断面パターン１３３が描画された記録媒体１１ａと、液状体８１が塗布されていない新たな記録媒体１１ｂと、を含んでいる。積層体１３１は、複数の記録媒体１１ｂを含んでいる。積層体１３１では、複数の記録媒体１１ａが、複数（本例では、２つ）の記録媒体１１ｂによって挟持されている。
積層体１３１では、複数の断面パターン１３３は、複数の記録媒体１１ａを図７中のＤ−Ｄ線で切断したときの断面図である図９に示すように、断面パターン１３３の順次に、すなわち立体７の形状に沿って積層される。なお、図９では、構成をわかりやすく示すため、断面パターン１３３の領域にハッチングが施されている。
【００４５】
加熱工程Ｓ４では、積層体１３１を加熱する。本実施形態では、積層体１３１の加熱に、図１０に示す加熱炉１３５を用いる。加熱工程Ｓ４では、積層体１３１を加熱炉１３５内に収容した状態で、積層体１３１を加熱する。
このとき、挟持具１３７を用いて、積層体１３１を加圧した状態で、積層体１３１を加熱する。
加熱工程Ｓ４において、積層体１３１には、挟持具１３７を介して加圧力Ｆが付与される。これにより、積層体１３１を加圧した状態で、積層体１３１を加熱することができる。このとき、積層体１３１では、前述したように、複数の記録媒体１１ａ（図８）が、複数の記録媒体１１ｂによって挟持されている。このため、挟持具１３７は、記録媒体１１ｂを介して複数の記録媒体１１ａを挟持する。これにより、積層体１３１に加圧力Ｆを付与しても、挟持具１３７に液状体８１が付着することを低く抑えることができる。この結果、挟持具１３７の汚損を低く抑えることができる。
【００４６】
溶解工程Ｓ５では、図９に示す複数の記録媒体１１ａのそれぞれにおいて、少なくとも断面パターン１３３の外側の領域１３９を、水を含む液体で溶かす。
前述したように、液状体８１は、硬化した状態において非水溶性を示す。つまり、加熱工程Ｓ４を経て硬化した断面パターン１３３は、非水溶性を示す。また、記録媒体１１は、水溶性である。このため、複数の記録媒体１１ａのそれぞれにおいて、少なくとも断面パターン１３３の外側の領域１３９を、水を含む液体で溶かすことができる。
本実施形態では、図１１に示すように、水を含む液体１４１に積層体１３１を浸漬することによって、領域１３９が溶かされる。
【００４７】
積層体１３１のうちで記録媒体１１ｂは、積層工程Ｓ３や加熱工程Ｓ４で液状体８１が付着していなければ、溶解工程Ｓ５で溶解し得る。他方で、記録媒体１１ｂに液状体８１が付着しても、液状体８１の付着形状には断面パターン１３３が反映される。このため、記録媒体１１ｂにおいても、断面パターン１３３の外側の領域１３９が溶解し得る。
この結果、水を含む液体１４１に積層体１３１を浸漬することによって、図１２に示すように、造形物として立体７が形成され得る。
ここで、記録媒体１１は、多孔質であることによって、液状体８１に対して受容性を示す。このため、各記録媒体１１ａ（図９）において、断面パターン１３３は、少なくとも一部が記録媒体１１ａに染み込んだ状態で硬化する。そして、隣り合う２つの記録媒体１１ａ間で、断面パターン１３３同士が当接しやすい。このため、隣り合う２つの記録媒体１１ａ間で、断面パターン１３３同士が接合しやすい。この結果、溶解工程Ｓ５を経て造形された立体７において、隣り合う断面パターン１３３同士が分離することを低く抑えやすくすることができる。つまり、溶解工程Ｓ５を経て造形された立体７は、立体７の形状を保持する保持力を有している。
【００４８】
第１実施形態では、加熱工程Ｓ４において、積層体１３１を加圧した状態で、積層体１３１を加熱するので、隣り合う２つの記録媒体１１ａ間で、断面パターン１３３同士を当接させやすくすることができる。この結果、溶解工程Ｓ５を経て造形された立体７において、隣り合う断面パターン１３３同士が分離することを一層低く抑えやすくすることができる。
【００４９】
第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、液状体８１の構成及び記録媒体１１の構成が、第１実施形態とは異なっている。第２実施形態は、液状体８１の構成及び記録媒体１１の構成が異なることを除いては、第１実施形態と同様である。従って、以下においては、第１実施形態と同一の構成や工程については、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。
第２実施形態では、液状体８１として、第１実施形態における液状体８１から熱硬化剤を省略したものが採用される。第２実施形態における液状体８１は、熱硬化剤が省略されていることを除いては、第１実施形態における液状体８１と同様の構成を有している。
また、第２実施形態では、記録媒体１１として、第１実施形態における記録媒体１１に熱硬化剤を添加したものが採用される。第２実施形態における記録媒体１１は、熱硬化剤が添加されていることを除いては、第１実施形態における記録媒体１１と同様の構成を有している。
【００５０】
第２実施形態における製造方法は、第１実施形態における製造方法（図６）と同じ工程を有している。
第２実施形態では、描画工程Ｓ２において、記録媒体１１に断面パターン１３３が描画されると、液状体８１と熱硬化剤とが混合する。これにより、断面パターン１３３における液状体８１は、熱硬化性を示すようになる。このため、第１実施形態と同様の造形方法（図６）で、立体７を造形することができる。なお、第２実施形態においても、積層工程Ｓ３で、複数の記録媒体１１ａを複数の記録媒体１１ｂで挟持した積層体１３１が形成される。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
第１実施形態及び第２実施形態のそれぞれにおいて、記録媒体１１ｂが新たな記録媒体に対応している。
なお、記録媒体１１への熱硬化剤の添加形態としては、記録媒体１１に熱硬化剤を含浸させる形態や、熱硬化剤を内包するマイクロカプセルなどを記録媒体１１に添加する形態など、種々の形態が採用され得る。
【００５１】
第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、液状体８１の構成が、第１実施形態とは異なっている。第３実施形態では、液状体８１として、光の１種である紫外光の照射を受けて硬化が促進する光硬化性を有する液状体８１が採用されている。
また、第３実施形態における造形方法は、図１３に示すように、光照射工程Ｓ２１を有している。第３実施形態における造形方法では、第１実施形態における造形方法（図６）から積層工程Ｓ３及び加熱工程Ｓ４が省略されている。
第３実施形態は、上記の異なる点を除いては、第１実施形態と同様である。従って、以下においては、第１実施形態と同一の構成や工程については、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。
【００５２】
光硬化性を有する液状体８１としては、光硬化性を有する樹脂などを含有するものが採用され得る。光硬化性を有する樹脂としては、樹脂に光硬化剤を添加したものなどが採用され得る。樹脂としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の樹脂などが採用され得る。光硬化剤としては、例えば、ラジカル重合型の光重合開始剤や、カチオン重合型の光重合開始剤などが採用され得る。
ラジカル重合型の光重合開始剤としては、例えば、イソブチルベンゾインエーテルや、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、ベンジル、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
また、カチオン重合型の光重合開始剤としては、例えば、アリールスルホニウム塩誘導体や、アリルヨードニウム塩誘導体、ジアゾニウム塩誘導体、トリアジン系開始剤などが挙げられる。
そして、第３実施形態で採用される液状体８１は、硬化した状態において非水溶性を示す。
【００５３】
第３実施形態における造形方法の流れについて説明する。
第３実施形態における造形方法は、図１３に示すように、断面データ生成工程Ｓ１と、描画工程Ｓ２と、光照射工程Ｓ２１と、溶解工程Ｓ５と、を含む。光照射工程Ｓ２１は、描画工程Ｓ２と溶解工程Ｓ５との間に設けられる。
断面データ生成工程Ｓ１、描画工程Ｓ２、及び溶解工程Ｓ５は、それぞれ、第１実施形態と同様である。従って、以下においては、光照射工程Ｓ２１の流れについて説明する。
光照射工程Ｓ２１では、図１４に示すように、まず、最初の断面パターン１３３が描画された記録媒体１１ａを記録媒体１１ｂに重ねてから、記録媒体１１ａの少なくとも断面パターン１３３に紫外光１４３を照射する。このとき、記録媒体１１ａには、基板１４５が重ねられる。
【００５４】
基板１４５は、紫外光１４３の少なくとも一部を透過させる性質である光透過性を有している。基板１４５としては、例えば、石英やガラスなどが採用され得る。記録媒体１１ａには、基板１４５を介して、紫外光１４３が照射される。さらに、このとき、記録媒体１１ａには、基板１４５を介して加圧力Ｆが付与される。これにより、記録媒体１１ａを加圧した状態で、記録媒体１１ａに紫外光１４３を照射することができる。
ここで、テーブルなどの載置台１４７と記録媒体１１ａとの間には記録媒体１１ｂが介在している。このため、記録媒体１１ａに加圧力Ｆを付与しても、載置台１４７に液状体８１が付着することを低く抑えることができる。この結果、載置台１４７の汚損を低く抑えることができる。
【００５５】
光照射工程Ｓ２１では、次に、図１５に示すように、すでに紫外光１４３の照射を受けた記録媒体１１ａである記録媒体１１ｃに、紫外光１４３の照射を受ける前の記録媒体１１ａである別の記録媒体１１ｄを重ねる（以下、媒体載置工程と呼ぶ）。
次いで、別の記録媒体１１ｄに基板１４５を重ねる（以下、基板載置工程と呼ぶ）。
次いで、記録媒体１１ｄの少なくとも断面パターン１３３に、基板１４５を介して紫外光１４３を照射する（以下、照射工程と呼ぶ）。このとき、記録媒体１１ｄには、基板１４５を介して加圧力Ｆが付与される。これにより、記録媒体１１ｄを加圧した状態で、記録媒体１１ｄに紫外光１４３を照射することができる。この結果、記録媒体１１ｄの断面パターン１３３と、記録媒体１１ｃの断面パターンとを互いに当接させやすくすることができる。
以降、媒体載置工程と、基板載置工程と、照射工程とを、この順序で、記録媒体１１ａごとに最後の断面パターン１３３が終了するまで（記録媒体１１ｄが尽きるまで）繰り返す。これにより、図１６に示す積層体１５１が形成され得る。
第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態のそれぞれと同様の効果が得られる。
【００５６】
第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、液状体８１の構成及び記録媒体１１の構成が、第３実施形態とは異なっている。第４実施形態は、液状体８１の構成及び記録媒体１１の構成が異なることを除いては、第３実施形態と同様である。従って、以下においては、第３実施形態と同一の構成や工程については、第３実施形態と同一の符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。
第４実施形態では、液状体８１として、第３実施形態における液状体８１から光硬化剤を省略したものが採用される。第４実施形態における液状体８１は、光硬化剤が省略されていることを除いては、第３実施形態における液状体８１と同様の構成を有している。
また、第４実施形態では、記録媒体１１として、第１実施形態や第３実施形態における記録媒体１１に光硬化剤を添加したものが採用される。第４実施形態における記録媒体１１は、光硬化剤が添加されていることを除いては、第１実施形態や第３実施形態における記録媒体１１と同様の構成を有している。
【００５７】
第４実施形態では、描画工程Ｓ２において、記録媒体１１に断面パターン１３３が描画されると、液状体８１と光硬化剤とが混合する。これにより、断面パターン１３３における液状体８１は、光硬化性を示すようになる。このため、第３実施形態と同様の造形方法（図１３）で、立体７を造形することができる。
第４実施形態においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。
第３実施形態及び第４実施形態のそれぞれにおいて、記録媒体１１ｄが別の記録媒体に対応している。
なお、記録媒体１１への光硬化剤の添加形態としては、記録媒体１１に光硬化剤を含浸させる形態や、光硬化剤を内包するマイクロカプセルなどを記録媒体１１に添加する形態など、種々の形態が採用され得る。
【００５８】
第１実施形態〜第４実施形態のそれぞれでは、溶解工程Ｓ５において、液体１４１を加熱したり、液体１４１のＰＨを調整したりすることによって、溶解を促進させてもよい。
また、第１実施形態〜第４実施形態のそれぞれにおいて、造形された立体７に、樹脂を染み込ませる工程を追加することができる。これにより、立体７の強度を増大させたり、立体７に光沢を与えたりすることができる。
また、第１実施形態〜第４実施形態では、それぞれ、記録媒体１１の材料としてＰＶＡが採用されているが、記録媒体１１の材料はこれに限定されず、種々の水溶性の材料が採用され得る。
また、第１実施形態〜第４実施形態では、それぞれ、多孔質の記録媒体１１が採用されているが、記録媒体１１の形態は、これに限定されない。記録媒体１１の形態としては、例えば、繊維状の材料を織ったり重ねたりした形態や、網目状に隙間や孔を形成した形態など、種々の形態が採用され得る。
【００５９】
また、第１実施形態〜第４実施形態では、それぞれ、液状体８１が顔料を含有しているが、液状体８１の構成は、これに限定されず、顔料を省略した構成も採用され得る。また、液状体８１の色は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックに限定されず、これらにホワイトを加えた５種類や、ライトシアン及びライトマゼンタを加えた６種類等、任意の種類が採用され得る。また、液状体８１としては、光透過性を有する液状体８１も採用され得る。
【符号の説明】
【００６０】
１…造形システム、３…コンピューター、５…プリンター、７…立体、１１…記録媒体、３１…送り装置、３３…吐出ヘッド、３５…キャリッジ、３７…キャリッジ移動装置、４３…制御回路、６１…ノズル面、６３…ノズル、８１…液状体、８１Ｋ，８１Ｃ，８１Ｍ，８１Ｙ…液状体、８３…液滴、９１…インクカートリッジ、９１Ｋ，９１Ｃ，９１Ｍ，９１Ｙ…インクカートリッジ、１１１…制御部、１２３…ＣＰＵ、１３１…積層体、１３３…断面パターン、１３５…加熱炉、１３７…挟持具、１３９…領域、１４１…液体、１４３…紫外光、１４５…基板、１４７…載置台、１５１…積層体。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011143569.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2011143569.tif 000017
【図１６】
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