(57)【要約】      （修正有）【課題】造形物層の積層面に垂直にかかる応力に対しても強度の高い、立体造形物を得ることが可能な粉末材料の提供。【解決手段】樹脂粒子１００を含む粉末材料の薄層にレーザ光を選択的に照射して、樹脂粒子１００が焼結又は溶融結合してなる造形物層を形成し、前記造形物層を積層することによる立体造形物の製造に使用される粉末材料。樹脂粒子１００は、中心側に、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂１０１を含み、表面側に、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂１０２を含み、樹脂粒子１００の表面を観察したときに、実質的に低弾性樹脂１０２からなる領域の面積は、樹脂粒子１００の表面積に対して、平均３０％以上である、粉末材料。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂粒子を含む粉末材料の薄層にレーザ光を選択的に照射して、前記樹脂粒子が焼結または溶融結合してなる造形物層を形成し、前記造形物層を積層することによる立体造形物の製造に使用される粉末材料であって、
前記樹脂粒子は、中心側に、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂を含み、表面側に、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂を含み、
前記樹脂粒子の表面を観察したときに、実質的に前記低弾性樹脂からなる領域の面積が、前記樹脂粒子の表面積に対して、平均３０％以上である、
粉末材料。
【請求項２】
前記低弾性樹脂の貯蔵弾性率Ｂに対する、前記高弾性樹脂の貯蔵弾性率Ａの値（Ａ／Ｂ）が、１００〜１５００である、
請求項１に記載の粉末材料。
【請求項３】
前記高弾性樹脂の含有量１００質量部に対する、前記低弾性樹脂の含有量が１〜１０質量部である、
請求項１または２に記載の粉末材料。
【請求項４】
前記樹脂粒子は、前記低弾性樹脂を、前記樹脂粒子の表面から、前記樹脂粒子の平均最大粒径に対して１／２０までの領域に含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末材料。
【請求項５】
前記樹脂粒子の平均最大粒径が、５〜１００μｍである、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉末材料。
【請求項６】
前記低弾性樹脂の軟化点が、７０℃以上である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉末材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の粉末材料の凝集物である、
立体造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料、およびこれから得られる立体造形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複雑な形状の立体造形物を比較的容易に製造できる様々な方法が開発されており、その一つとして、粉末床溶融結合法が知られている。粉末床溶融結合法は、造形精度が高く、最終製品の形状または性質を確認するための試作品の製造のみならず、最終製品の製造にも用いることが可能である。
【０００３】
粉末床溶融結合法では、樹脂粒子または金属粒子を含む粉末材料を平らに敷き詰めて薄膜を形成する。そして、当該薄膜の所望の位置にレーザを照射し、粉末材料を選択的に焼結により結合または溶融により結合（以下、単に「溶融結合」とも称する）させて、立体造形物を厚さ方向に微分割した層（以下、単に「造形物層」とも称する）のひとつを形成する。そして当該造形物層上に、さらに粉末材料を敷き詰め、レーザを照射して次の造形物層を形成する。この手順を繰り返して、造形物層を積み上げていくことで、所望の形状の立体造形物を製造する。
【０００４】
ここで、このような粉末床溶融結合法に使用する粒子として、任意の樹脂を含むコアと、当該コアの外側に形成された、環状オリゴマーを含むシェルと、を有する粒子が提案されている（特許文献１）。また、金属やセラミック、ポリマー等を含むコアと、当該コアの外側に形成され、コアより軟化点の低い樹脂を含むシェルと、を含む粒子も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２０８４号公報
【特許文献２】特表２００５−５３６３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、粉末床溶融結合法で立体造形物１を作製する場合、図１Ａに示すように、先に形成した造形物層１ａ上に、樹脂粒子（粉末材料）２を敷き詰め、当該樹脂粒子２にレーザを照射して樹脂粒子２を溶融させる。このとき、レーザ照射によって溶融した樹脂粒子２の粘度が高かったり、溶融した樹脂粒子２と造形物層１ａとの濡れ性が低い場合、図１Ｂに示すように、樹脂粒子２どうしの間や、樹脂粒子２と造形物層１ａとの間に内部欠陥（空隙やボイド等）３が生じやすい。また特に造形物層どうし（１ａおよび１ｂ）の界面に内部欠陥３が集中しやすい。このような内部欠陥３を有する立体造形物１では、図１Ｃに示すように、造形物層１ａおよび１ｂの積層面と垂直（図１Ｃにおいて、矢印で示す方向）に応力がかかると、内部欠陥３に応力が集中しやすく、当該内部欠陥３からさらにクラックが入ったり、脆性破壊が生じたりしやすいとの課題があった。
【０００７】
ここで、上記特許文献１には、シェルに環状オリゴマーを含むコアシェル状の樹脂粒子等が示されているが、当該樹脂粒子は造形物層の積層面の強度を考慮して設計されたものではなく、従来の樹脂粒子と同様に、造形物層の積層面と垂直に応力がかかった際には、割れやクラック等が生じることがある。一方、特許文献２には、低い軟化点を有する樹脂をシェルに含む樹脂粒子が示されている。ただし、当該樹脂粒子も、造形物層の積層面の強度を勘案したものではなく、同様に、造形物層と垂直方向の応力によって、割れやクラック等が生じる、との課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、造形物層の積層面に垂直にかかる応力に対しても強度の高い、立体造形物を得ることが可能な粉末材料の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１は、以下の粉末材料にある。
［１］樹脂粒子を含む粉末材料の薄層にレーザ光を選択的に照射して、前記樹脂粒子が焼結または溶融結合してなる造形物層を形成し、前記造形物層を積層することによる立体造形物の製造に使用される粉末材料であって、前記樹脂粒子は、中心側に、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂を含み、表面側に、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂を含み、前記樹脂粒子の表面を観察したときに、実質的に前記低弾性樹脂からなる領域の面積が、前記樹脂粒子の表面積に対して、平均３０％以上である、粉末材料。
【００１０】
［２］前記低弾性樹脂の貯蔵弾性率Ｂに対する、前記高弾性樹脂の貯蔵弾性率Ａの値（Ａ／Ｂ）が、１００〜１５００である、［１］に記載の粉末材料。
［３］前記高弾性樹脂の含有量１００質量部に対する、前記低弾性樹脂の含有量が１〜１０質量部である、［１］または［２］に記載の粉末材料。
［４］前記樹脂粒子は、前記低弾性樹脂を、前記樹脂粒子の表面から、前記樹脂粒子の平均最大粒径に対して１／２０までの領域に含む、［１］〜［３］のいずれかに記載の粉末材料。
［５］前記樹脂粒子の平均最大粒径が、５〜１００μｍである、［１］〜［４］のいずれかに記載の粉末材料。
［６］前記低弾性樹脂の軟化点が、７０℃以上である、［１］〜［５］のいずれかに記載の粉末材料。
【００１１】
本発明の第２は、以下の立体造形物にある。
［７］前記［１］〜［６］のいずれかに記載の粉末材料の凝集物である、立体造形物。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の粉末材料によれば、造形物層の積層面に垂直にかかる応力に対して強度の高い、立体造形物を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来の粉末材料を用いた立体造形物の製造方法や、その強度を説明するための模式図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の粉末材料の構造を模式的に示す図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態における立体造形装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態における立体造形装置の制御系の主要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前述のように、粉末床溶融結合法では、粉末材料が含む樹脂粒子を溶融結合させて造形物層を形成する。そのため、樹脂粒子の種類や、造形物層の形成条件によっては、造形物層どうしの界面に、特に内部欠陥（空隙やボイド等）が生じやすかった。そして、このような内部欠陥が生じると、得られる立体造形物において、造形物層の積層面に垂直にかかる応力に対して強度が低くなりやすく、例えばクラックや脆性破壊等が生じやすかった。
【００１５】
このような課題に対し、本発明者らは、中心側に、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂（以下、単に「高弾性樹脂」とも称する）を含み、表面側に、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂（以下、単に「低弾性樹脂」とも称する）を含む樹脂粒子であって、当該樹脂粒子の表面に低弾性樹脂を一定以上の割合で含む樹脂粒子によれば、得られる立体造形物の脆性破壊強度、特に造形物層の積層面に垂直方向にかかる応力に対する破壊強度が高まることを見出した。
【００１６】
中心側に高弾性樹脂、表面側に低弾性樹脂を含む樹脂粒子にレーザを照射すると、樹脂粒子どうしが溶融結合する。このとき、中心側に位置する高弾性樹脂どうしが溶融結合することで、立体造形物の強度が十分に高まる。一方、溶融した樹脂粒子どうしの界面、もしくは溶融した樹脂粒子と先に形成した造形物層との界面の一部には、低弾性樹脂が含まれる。このような低弾性樹脂は、立体造形物にかかる応力を吸収する役割を果たすことができ、例えば、造形物層どうしの界面に内部欠陥が生じたとしても、当該内部欠陥への応力集中を抑制できる。したがって、内部欠陥を基点としたクラックや脆性破壊等が生じ難く、破壊強度の高い立体造形物を得ることができる。
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る粉末材料について説明し、その後、当該粉末材料を用いた立体造形物の製造方法について説明する。
【００１８】
１．粉末材料
本実施形態の粉末材料は、粉末床溶融結合法による立体造形物の製造に用いられる。より具体的には、粉末材料を含む薄層の形成と、当該薄層への選択的なレーザ光照射とを繰返し、前記樹脂粒子の少なくとも一部どうしが溶融結合した造形物層を複数層積層して立体造形物を製造する方法に使用される。
【００１９】
粉末材料は、樹脂粒子を少なくとも含んでいればよく、樹脂粒子のみからなるものであってもよい。一方で、粉末材料は、レーザ光照射による樹脂粒子の溶融結合を妨げない範囲において、レーザ吸収剤やフローエージェント等、樹脂粒子以外の材料をさらに含んでいてもよい。
【００２０】
１−１．樹脂粒子
樹脂粒子の中心側には、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂が含まれ、表面側には、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂が含まれる。ここで、本明細書において、樹脂粒子の中心側とは、樹脂粒子の中心から、樹脂粒子の直径の１／２までの領域をいう。一方、樹脂粒子の表面側とは、樹脂粒子の中心から直径の１／２超の位置から、表面までの領域をいう。なお、樹脂粒子の中心側には、少なくとも高弾性樹脂が含まれていればよく、低弾性樹脂が一部に含まれていてもよい。一方、樹脂粒子の表面側には、少なくとも低弾性樹脂が含まれていればよく、後述の樹脂粒子の表面積に対する、低弾性樹脂からなる領域の面積の割合（以下、「低弾性樹脂の表面占有率」とも称する）を満たす範囲において、高弾性樹脂が一部に含まれていてもよい。
【００２１】
樹脂粒子の構造の例（断面図）を図２Ａ〜図２Ｃに示す。ただし、樹脂粒子の構造は、これらの構造に限定されるものではない。樹脂粒子は、例えば図２Ａに示すように、中心側に位置する高弾性樹脂１０１をシート状の低弾性樹脂１０２が被覆する構造であってもよい。また、図２Ｂに示すように、中心側に位置する高弾性樹脂１０１の表面を、低弾性樹脂粒子１０２が覆う構造であってもよい。さらに、中心側に位置する高弾性樹脂１０１の表面を、低弾性樹脂粒子１０２および高弾性樹脂粒子１０１’が覆う構造であってもよい。このとき、中心側に位置する高弾性樹脂１０１および表面側に位置する高弾性樹脂粒子１０１’は、同一の種類であってもよく、異なる種類であってもよい。
【００２２】
ここで、樹脂粒子における低弾性樹脂の表面占有率、すなわち、表面を観察したとき、樹脂粒子の表面積に対する、実質的に低弾性樹脂からなる領域の面積（以下、単に「低弾性樹脂からなる領域」とも称する）の比率は、平均３０％以上である。低弾性樹脂の表面占有率が平均３０％以上であると、作製される造形物層どうしの界面に、低弾性樹脂が含まれやすくなる。したがって、立体造形物にクラックや欠陥が生じ難くなり立体造形物の破壊強度が高くなる。なお、本明細書において、「実質的に低弾性樹脂からなる領域」とは、低弾性樹脂を７０質量％以上含む領域とする。
【００２３】
ここで、低弾性樹脂の表面占有率は、粘弾性マッピングモードを備える走査プローブ顕微鏡による観察により、特定することができる。粘弾性マッピングモードを備える走査プローブ顕微鏡の例としては、日立ハイテクサイエンス社製、ＳＰＡ４００／ＮａｎｏＮａｖｉII  ＳＩＩ等が挙げられる。上記表面占有率の特定方法としては、走査プローブ顕微鏡により、任意の３０個の樹脂粒子表面を観察し、これらの表面積の平均値を算出する。一方で、樹脂粒子の表面における粘弾性の違いを可視化し、低弾性樹脂からなる領域の面積を特定し、その平均値を算出する。そして、算出された表面積の平均値、および低弾性樹脂からなる領域の面積の平均値に基づき、低弾性樹脂の表面占有率を算出する。
【００２４】
なお、低弾性樹脂の表面占有率は、平均値が３０％以上であればよく、上記表面占有率を満たさない樹脂粒子が一部に含まれていてもよい。また、低弾性樹脂の表面占有率は、造形物層の積層面に垂直方向の強度を高めるとの観点から、３０〜１００％であることが好ましく、４０〜９０％であることがより好ましい。ただし、低弾性樹脂の表面占有率が多くなると、樹脂粒子の流動性が低下する傾向にある。そこで、低弾性樹脂の表面占有率が大きい場合には、粉末材料に、後述のフローエージェントが含まれることが好ましい。
【００２５】
また樹脂粒子において、低弾性樹脂は粒子全体に含まれていてもよいが、立体造形物の強度（例えば引張強度）を高めるとの観点からは、樹脂粒子の表面に近い領域にのみ含まれていることが好ましい。より具体的には、表面から平均最大粒径に対して１／２０までの厚みの領域に実質的に全ての低弾性樹脂が含まれていることが好ましく、表面から平均最大粒径に対して１／３０までの厚みの領域に実質的に全ての低弾性樹脂が含まれていることがより好ましい。
【００２６】
低弾性樹脂がいずれの領域に含まれているかは、以下のように特定することができる。まず、樹脂粒子を光硬化樹脂等に分散させた後、光硬化樹脂を光硬化させてブロックを形成する。そして、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い、上記ブロックから、任意の樹脂粒子について、当該粒子の最大粒径となる部分を含むように、ブロックを切断する。３０個の樹脂粒子について同様にサンプルを作製し、これらの最大粒径の平均値を算出する。一方で、当該サンプル（樹脂粒子の切断面）について、粘弾性マッピングモードを有する走査プローブ顕微鏡（例えば、日立ハイテクサイエンス社製、ＳＰＡ４００／ＮａｎｏＮａｖｉII  ＳＩＩ）にて、低弾性樹脂を含む領域を可視化し、樹脂粒子一つにつき１０箇所ずつ、低弾性樹脂を含む領域の厚み（表面からの距離）を測定する。そして、測定された低弾性樹脂を含む領域の厚みの平均値と、樹脂粒子の平均最大粒径とから、樹脂粒子の平均最大粒径に対してどの位置まで低弾性樹脂が含まれているかを特定する。
【００２７】
なお、樹脂粒子の平均最大粒径は、５〜１００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることがより好ましく、３０〜７０μｍであることがさらに好ましい。樹脂粒子の平均最大粒径が、５μｍ以上であると、効率良く立体造形物を作製することが可能となる。一方、樹脂粒子の平均最大粒径が１００μｍ以下であると、立体造形物を高精細に作製することが可能となる。
【００２８】
また、樹脂粒子の円形度は０．９５以上であることが好ましく、０．９６以上であることがより好ましく、０．９７以上であることがさらに好ましい。樹脂粒子の円形度が０．９５以上であると、個々の樹脂粒子の体積が均一になりやすく、所望の形状に造形物層を形成しやすくなる。上記円形度は、樹脂粒子の平均円形度を示し、「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）を用いて測定される値である。
【００２９】
具体的には、樹脂粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を１分間行う。そして、「ＦＰＩＡ−２１００」を用い、測定条件ＨＰＦ（高倍率撮像）モードにて、ＨＰＦ検出数３０００〜１００００個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある測定値が得られる。円形度は下記式で計算される。
円形度＝（粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
【００３０】
樹脂粒子に含まれる低弾性樹脂の量は、樹脂粒子に含まれる高弾性樹脂の質量１００質量部に対して１〜１０質量部であることが好ましく、２〜８質量部であることがより好ましく、３〜６質量部であることがさらに好ましい。低弾性樹脂の含有量が１質量部以上であると、立体造形物にかかる応力を低弾性樹脂が十分に吸収し、立体造形物の割れやクラックを抑制することができる。一方、低弾性樹脂の量が過度に多いと、相対的に高弾性樹脂の量が少なくなり、得られる立体造形物の強度が低くなりやすいが、１０質量部以下であれば、十分に強度の高い立体造形物が得られやすくなる。
【００３１】
ここで低弾性樹脂は、２５℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａ以下である樹脂であればよい。立体造形物の強度と応力吸収性との観点から、低弾性樹脂の２５℃における貯蔵弾性率は、０．１〜１５０ＭＰａであることがより好ましく、１〜１００ＭＰａであることがさらに好ましい。
【００３２】
ここで、低弾性樹脂の貯蔵弾性率は、以下の方法で測定される値である。まず、樹脂粒子を光硬化性樹脂（例えば日本電子社製、Ｄ−８００）に分散させた後、光硬化性樹脂を光硬化させてブロックを形成する。そして、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い、上記ブロックから、実質的に低弾性樹脂を含む領域について、厚さ１００〜２００ｎｍの薄片状のサンプルを切り出す。３０個の樹脂粒子について、同様のサンプルを作製する。そして、微小硬度評価装置（ＭＴＳ社製、Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＳＡ２）にて、圧子の最大押し込み深さ２００ｎｍ、歪速度０．０５ｓｅｃ−１、変位振幅２ｎｍ、振動周波数４５Ｈｚの条件でナノインデンテーション試験を行い、各サンプル（低弾性樹脂または高弾性樹脂）の貯蔵弾性率（ＭＰａ）の平均値を貯蔵弾性率として採用する。
【００３３】
上記貯蔵弾性率を満たす低弾性樹脂の例には、熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーが含まれる。熱可塑性エラストマーの具体例には、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などのオレフィン系エラストマー；スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンゴム（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブタジエンゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンゴム（ＳＥＢＳ）、スチレン−イソブチレン−スチレンブロックゴム（ＳＩＢＳ）、スチレン−イソプレン−プロピレン−スチレンゴム等のスチレン系エラストマー；ブチルゴム、ポリイソブチレンゴム、ポリブテン、ポリイソプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのブチル系エラストマー；クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等の塩化ビニル系エラストマー；ウレタン系エラストマー等が含まれる。一方、熱硬化性エラストマーの例には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ポリアミドゴム、多硫化ゴム、天然ゴム等が含まれる。
【００３４】
なお、１つの樹脂粒子には、低弾性樹脂が１種のみ含まれていてもよく、２種以上含まれていてもよい。上記の中でも、亀裂進展の抑制の観点から低弾性樹脂は、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマーであることが好ましく、オレフィン系エラストマーであることがより好ましい。
【００３５】
また、低弾性樹脂の軟化点は、７０℃以上であることが好ましく、９０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることがさらに好ましい。低弾性樹脂の軟化点が７０℃以上であると、立体造形物の製造の際に予備加熱したとしても、樹脂粒子どうしが結着し難くなる。その結果、寸法精度の高い立体造形物が得られやすくなる。
【００３６】
一方、高弾性樹脂は、２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である樹脂であればよく、立体造形物の強度の観点から、高弾性樹脂の２５℃における貯蔵弾性率は５０００ＭＰａ以上であることがより好ましく、７０００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。貯蔵弾性率は、低弾性樹脂の貯蔵弾性率と同様に測定される。
【００３７】
ここで、低弾性樹脂の貯蔵弾性率Ｂに対する高弾性樹脂の貯蔵弾性率Ａの値（Ａ／Ｂ）は、１００〜１５００であることが好ましく、２５０〜１２００であることがより好ましく、５００〜１０００あることがさらに好ましい。低弾性樹脂の貯蔵弾性率Ｂが大きく、Ａ／Ｂの値が過剰に小さくなると、立体造形物にかかる応力が低弾性樹脂によって十分に吸収され難くなる。一方、低弾性樹脂の貯蔵弾性率Ｂが小さく、Ａ／Ｂの値が過剰に大きくなると、立体造形物の強度が低下しやすくなる。
【００３８】
上記貯蔵弾性率を満たす高弾性樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、結晶性ポリエステル等の結晶性の樹脂；ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマ（ＡＢＳ）、アクリルポリマー、ポリカーボネート、スチレン・アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリカプロラクトン等の非結晶性の樹脂；が含まれる。
【００３９】
なお、１つの樹脂粒子には、高弾性樹脂が１種のみ含まれていてもよく、２種以上含まれていてもよい。上記の中でも、造形物の強度の観点から高弾性樹脂は結晶性の樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン、ナイロンであることがより好ましい。
【００４０】
ここで、樹脂粒子には、本発明の目的を損なわない範囲で、上述の低弾性樹脂および高弾性樹脂以外の樹脂や各種添加剤等が含まれていてもよい。ただしその量は、樹脂粒子の質量１００質量部に対して、２質量部以下であることが好ましく０．５質量部以下であることがより好ましい。
【００４１】
１−２．その他の材料
前述のように、粉末材料には、上記樹脂粒子以外の成分が含まれていてもよく、その例には、レーザ吸収剤や、フローエージェント等が含まれる。
【００４２】
１−２−１．レーザ吸収剤
レーザの光エネルギーをより効率的に熱エネルギーに変換する観点から、粉末材料には、レーザ吸収剤がさらに含まれていてもよい。レーザ吸収剤は、使用する波長のレーザを吸収して熱を発する材料であればよい。このようなレーザ吸収剤の例には、カーボン粉末、ナイロン樹脂粉末、顔料、および染料が含まれる。これらのレーザ吸収剤は、粉末材料に一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。
【００４３】
レーザ吸収剤の量は、上記樹脂粒子の溶融結合が容易になる範囲で適宜設定することができる。例えば、粉末材料の全質量に対して、０質量％より多く３質量％未満とすることができる。
【００４４】
１−２−２．フローエージェント
粉末材料の流動性を向上させ、立体造形物の製造時における粉末材料の取り扱いを容易にする観点から、粉末材料には、フローエージェントがさらに含まれていてもよい。フローエージェントは、摩擦係数が小さく、自己潤滑性を有する材料であればよい。このようなフローエージェントの例には、二酸化ケイ素および窒化ホウ素が含まれる。粉末材料には、これらのフローエージェントが、一種のみ含まれていてもよく、二種含まれていてもよい。
【００４５】
フローエージェントの量は、粉末材料の流動性を向上させ、かつ、樹脂粒子（少なくとも高弾性樹脂）の溶融結合が十分に生じる範囲で適宜設定することができ、たとえば、粉末材料の全質量に対して、０質量％より多く２質量％未満とすることができる。
【００４６】
２．粉末材料の製造方法
上記粉末材料の製造方法は、特に制限されず、公知の方法で製造することができる。例えば、粉末材料が、前述の樹脂粒子のみ含む場合には、当該樹脂粒子をそのまま粉末材料として用いることができる。一方、粉末材料が樹脂粒子と、その他の材料とを含む場合、粉末状にしたその他の材料と、樹脂粒子とを撹拌混合して製造することができる。以下、樹脂粒子の調製方法について説明する。
【００４７】
（樹脂粒子の調製方法）
前述の樹脂粒子の調製方法は、樹脂粒子の形状等に応じて適宜選択される。例えば、図２Ｃに示すように、高弾性樹脂１０１が、低弾性樹脂粒子１０２および高弾性樹脂粒子１０１’で覆われている樹脂粒子は、高弾性樹脂からなる粒子（以下、「高弾性樹脂粒子Ａ」とも称する）を準備する工程と、当該高弾性樹脂粒子Ａの表面に、低弾性樹脂からなる粒子（以下、「低弾性樹脂粒子」とも称する）と、高弾性樹脂からなる粒子（以下、「高弾性樹脂粒子Ｂ」とも称する）とを付着させる工程と、によって調製することができる。
【００４８】
高弾性樹脂粒子Ａ、低弾性樹脂粒子、および高弾性樹脂粒子Ｂは、それぞれ調製してもよく、市販品を用いてもよい。これらの調製方法は、公知の樹脂粒子の調製方法と同様とすることができる。なお、高弾性樹脂粒子Ａの平均粒径は、所望の樹脂粒子の平均最大粒径の６０〜９５％であることが好ましく、７０〜９０％であることがより好ましい。高弾性樹脂粒子Ａの粒径は、上述の樹脂粒子のマルチサイザー３（べックマン・コールター社製）により特定される値である。
【００４９】
一方、低弾性樹脂粒子および高弾性樹脂粒子Ｂの平均粒径は、所望の樹脂粒子の平均最大粒径の０．１〜１０％であることが好ましく、０．５〜５％であることが好ましい。低弾性樹脂粒子および高弾性樹脂粒子Ｂの粒径は、上述の高弾性樹脂粒子Ａと同様に特定される。低弾性樹脂粒子の平均粒径が当該範囲であると、前述のように、樹脂粒子の表面側にのみ低弾性樹脂粒子を含めることが可能となる。
【００５０】
なお、低弾性樹脂粒子および高弾性樹脂粒子Ｂの平均粒径は略同等であることが好ましい。これらの平均粒径が略同等であると、高弾性樹脂Ａの周囲に均一にこれらの粒子を付着させることができ、ひいては寸法精度の高い立体造形物が得られやすくなる。また、当該方法で樹脂粒子を調製する場合、低弾性樹脂粒子と高弾性樹脂粒子Ｂとの混合比によって、前述の低弾性樹脂の表面占有率を調整することが可能である。
【００５１】
ここで、高弾性樹脂粒子Ａの周囲に低弾性樹脂粒子および高弾性樹脂粒子Ｂを付着させる方法は特に制限されず、例えば、高弾性樹脂粒子Ａ、低弾性樹脂粒子、および高弾性樹脂粒子Ｂを撹拌混合して、高弾性樹脂粒子Ａの表面に機械的衝撃により、低弾性樹脂および高弾性樹脂粒子Ｂ付着させる方法等とすることができる。
【００５２】
なお、図２Ｂに示すように、高弾性樹脂１０１の周囲が、低弾性樹脂粒子１０２のみで覆われている樹脂粒子は、上記と同様に、高弾性樹脂からなる粒子表面に、低弾性樹脂からなる粒子を機械的衝撃により付着させること等により、調製することができる。
【００５３】
一方、図２Ａに示すように、高弾性樹脂１０１の周囲が、シート状の低弾性樹脂１０２で覆われている樹脂粒子は、高弾性樹脂からなる粒子を準備する工程と、当該高弾性樹脂粒子の表面に、低弾性樹脂を含む溶液を湿式コート法によって塗布する工程と、により調製することができる。
【００５４】
湿式コート法の例には、高弾性樹脂の表面に、低弾性樹脂を溶媒に溶解させた溶液をスプレー塗布する方法や、高弾性樹脂を当該溶液中に浸漬する方法が含まれる。湿式コート法で溶液を塗布した場合、必要に応じて溶媒を乾燥させる。当該方法によれば、低弾性樹脂の表面占有率が高い樹脂粒子が得られやすくなる。
【００５５】
３．立体造形物の製造方法
次に、前述の粉末材料を用いて立体造形物を製造する方法を説明する。本実施形態の立体造形物の製造方法では、前記粉末材料を用いるほかは、通常の粉末床溶融結合法と同様に行うことができる。具体的には、（１）前述の粉末材料からなる薄層を形成する薄層形成工程と、（２）粉末材料からなる薄層にレーザ光を選択的に照射して、前記粉末材料に含まれる樹脂粒子どうしが溶融結合した造形物層を形成するレーザ光照射工程と、を含む方法とすることができる。そして工程（１）および工程（２）を複数回繰り返し、造形物層を積層することで、立体造形物を製造することができる。なお、必要に応じて、粉末材料を予備加熱する工程（工程（３））を行ってもよい。このとき工程（１）および工程（３）は、いずれを先に行ってもよい。
【００５６】
３−１．薄層形成工程（工程（１））
本工程では、前記粉末材料の薄層を形成する。たとえば、粉末供給部から供給された前記粉末材料を、リコータによって造形ステージ上に平らに敷き詰める。薄層は、造形ステージ上に直接形成してもよいし、すでに敷き詰められている粉末材料またはすでに形成されている造形物層の上に接するように形成してもよい。
【００５７】
薄層の厚さは、所望の造形物層の厚さと同じとする。薄層の厚さは、製造しようとする立体造形物の精度に応じて任意に設定することができるが、通常、０．０１ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。薄層の厚さを０．０１ｍｍ以上とすることで、次の造形物層を形成するためのレーザ光照射によって下の層の樹脂粒子が溶融結合されることを防ぐことができる。均一な粉体の敷き詰めが可能となる。また、薄層の厚さを０．３０ｍｍ以下とすることで、レーザ光のエネルギーを薄層の下部まで伝導させて、薄層を構成する粉末材料に含まれる樹脂粒子を、厚み方向の全体にわたって十分に溶融結合させることができる。前記観点からは、薄層の厚さは０．０１ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、薄層の厚み方向の全体にわたってより十分に樹脂粒子を溶融結合させ、造形物層の割れをより生じにくくする観点からは、薄層の厚さは、後述するレーザ光のビームスポット径との差が０．１０ｍｍ以内になるよう設定することが好ましい。
【００５８】
３−２．レーザ光照射工程（工程（２））
本工程では、粉末材料からなる薄層のうち、造形物層を形成すべき位置にレーザ光を選択的に照射し、照射された位置の樹脂粒子の少なくとも一部どうし（主に高弾性樹脂どうし）を溶融結合させる。溶融した樹脂粒子（主に高弾性樹脂）は、隣接する樹脂粒子（高弾性樹脂）と溶融し合って溶融結合体を形成し、造形物層となる。このとき、レーザ光のエネルギーを受け取った樹脂粒子は、すでに形成された造形物層とも溶融結合するため、隣り合う層間の接着も生じる。
【００５９】
レーザ光の波長は、樹脂粒子が吸収する波長の範囲内で設定すればよい。このとき、レーザ光の波長と、樹脂粒子の吸収率が最も高くなる波長との差が小さくなるようにすることが好ましいが、一般的に樹脂は様々な波長域の光を吸収するため、ＣＯ２レーザ等の波長帯域の広いレーザ光を用いることが好ましい。たとえば、レーザ光の波長は、例えば０．８μｍ以上１２μｍ以下とすることができる。
【００６０】
レーザ光の出力時のパワーは、後述するレーザ光の走査速度において、樹脂粒子が十分に溶融結合する範囲内で設定すればよい。具体的には、５．０Ｗ以上６０Ｗ以下とすることができる。レーザ光のエネルギーを低くして、製造コストを低くし、かつ、製造装置の構成を簡易なものにする観点からは、レーザ光の出力時のパワーは３０Ｗ以下であることが好ましく、２０Ｗ以下であることがより好ましい。
【００６１】
レーザ光の走査速度は、製造コストを高めず、かつ、装置構成を過剰に複雑にしない範囲内で設定すればよい。具体的には、１ｍ／秒以上１０ｍ／秒以下とすることが好ましく、２ｍ／秒以上８ｍ／秒以下とすることがより好ましく、３ｍ／秒以上７ｍ／秒以下とすることがさらに好ましい。また、レーザ光のビーム径は、製造しようとする立体造形物の精度に応じて適宜設定することができる。
【００６２】
３−３．予備加熱工程（工程（３））
前述のように、粉末材料を予備加熱する工程を行ってもよい。前述のように、工程（１）を行ってから予備加熱（工程（３））を行ってもよく、予備加熱（工程（３））を行ってから工程（１）を行ってもよい。
【００６３】
予備加熱温度は、高弾性樹脂および低弾性樹脂の種類によって適宜選択される。予備加熱温度は、５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上２５０℃以下であることがより好ましく、１４０℃以上２５０℃以下であることがさらに好ましく、１４０℃以上２００℃以下であることがさらに好ましい。
【００６４】
またこのとき、加熱時間は１〜３０秒とすることが好ましく、５〜２０秒とすることがより好ましい。加熱温度および加熱時間を上記範囲とすることで、樹脂粒子（主に高弾性樹脂）を十分に軟化もしくは溶解させることができ、少ないレーザエネルギー量で立体造形物を製造することが可能となる。
【００６５】
３−４．工程（１）〜工程（３）の繰返しについて
立体造形物の製造の際には、上述の工程（１）〜工程（３）を、任意の回数繰り返す。これにより、造形物層が積層されて、所望の立体造形物が得られることとなる。
【００６６】
３−５．その他
なお、溶融結合中の樹脂粒子の酸化等によって、立体造形物の強度が低下することを防ぐ観点からは、少なくとも工程（２）は減圧下または不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。減圧するときの圧力は１０−２Ｐａ以下であることが好ましく、１０−３Ｐａ以下であることがより好ましい。本実施形態で使用することができる不活性ガスの例には、窒素ガスおよび希ガスが含まれる。これらの不活性ガスのうち、入手の容易さの観点からは、窒素（Ｎ２）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスが好ましい。製造工程を簡略化する観点からは、工程（１）〜工程（３）のすべてを減圧下または不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００６７】
４．立体造形装置 
上記立体造形物の製造方法に使用可能な立体造形装置について説明する。本実施形態に用いることが可能な立体造形装置は、公知の立体造形装置と同様の構成とすることができる。具体的には、本実施形態に係る立体造形装置２００は、図３の概略側面図に示すように、開口内に位置する造形ステージ２１０、粉末材料からなる薄層を形成するための薄層形成部２２０、粉末材料を予備加熱するための予備加熱部２３０、薄層にレーザ光を照射するためのレーザ照射部２４０、鉛直方向の位置を可変に造形ステージ２１０を支持するステージ支持部２５０、および上記各部を支持するベース２９０を備える。
【００６８】
一方、立体造形装置２００の制御系の主要部を図４に示す。図４に示すように、立体造形装置２００は、薄層形成部２２０、予備加熱部２３０、レーザ照射部２４０、およびステージ支持部２５０を制御して、造形物の形成および積層を行う制御部２６０、各種情報を表示するための表示部２７０、ユーザーからの指示を受け付けるためのポインティングデバイス等を含む操作部２７５、制御部２６０の実行する制御プログラムを含む各種の情報を記憶する記憶部２８０、ならびに外部機器との間で立体造形データ等の各種情報を送受信するためのインターフェース等を含むデータ入力部２８５を備えてもよい。また、立体造形装置２００は、造形ステージ２１０上に形成された薄層の表面温度を測定する温度測定器２３５を備えてもよい。また立体造形装置２００には、立体造形用のデータを生成するためのコンピュータ装置３００が接続されてもよい。
【００６９】
造形ステージ２１０は、昇降可能に制御され、当該造形ステージ２１０上で、薄層形成部２２０による薄層の形成、予備加熱部２３０による粉末材料の予備加熱、およびレーザ照射部２４０によるレーザ光の照射が行われる。そして、これらによって形成された造形物が積層されて、立体造形物が形成される。
【００７０】
薄層形成部２２０は、粉末材料を収納する粉末材料収納部２２１ａと、粉末材料収納部２２１ａの底部に設けられ開口内を昇降する供給ピストン２２１ｂとを備える粉末供給部２２１、および粉末供給部２２１から供給された粉末材料を造形ステージ２１０上に平らに敷き詰めて、粉末材料の薄層を形成するリコータ２２２ａを備えた構成とすることができる。本実施形態では、粉末材料収納部２２１ａの開口部の上面が、造形ステージ２１０を昇降させる（立体造形物を形成するための）開口部の上面と、ほぼ同一平面上に配置されている。
【００７１】
なお、粉末供給部２２１は、造形ステージ２１０に対して鉛直方向上方に設けられた粉末材料収納部（不図示）と、当該粉末材料収納部に収納された粉末材料を、所望の量ずつ吐出するためのノズル（不図示）と、を備える構成としてもよい。この場合、ノズルから造形ステージ２１０上に、均一に粉末材料を吐出することで、薄層を形成することが可能となる。
【００７２】
予備加熱部２３０は、粉末材料のうち、造形物層を形成すべき領域を加熱し、その温度を維持できるものであればよい。本実施形態では、予備加熱部２３０が、造形ステージ２１０上に形成された薄層の表面を加熱可能な第１のヒータ２３１と、造形ステージ上に供給される前の粉末材料を加熱する第２のヒータ２３２とを備えるが、これらはいずれか一方のみであってもよい。また、予備加熱部２３０は、上記造形物層を形成すべき領域を選択的に加熱する構成であってもよい。また、装置内の全体を予め加熱しておいて、上記薄層の表面を所定の温度に調温する構成であってもよい。
【００７３】
温度測定器２３５は、薄層の表面温度、特に造形物層を形成すべき領域の表面温度を非接触で測定できるものであればよく、たとえば、赤外線センサまたは光高温計とすることができる。
【００７４】
レーザ照射部２４０は、レーザ光源２４１およびガルバノミラー２４２ａを含む構成とすることができる。レーザ照射部２４０は、レーザ光を透過させるレーザ窓２４３およびレーザ光の焦点距離を薄層の表面にあわせるためのレンズ（不図示）を備えていてもよい。レーザ光源２４１は、前記波長のレーザ光を、前記出力で出射する光源であればよい。レーザ光源２４１の例には、ＹＡＧレーザ光源、ファイバレーザ光源およびＣＯ２レーザ光源が含まれる。ガルバノミラー２４２ａは、レーザ光源２４１から出射したレーザ光を反射してレーザ光をＸ方向に走査するＸミラーおよびＹ方向に走査するＹミラーから構成されてもよい。レーザ窓２４３は、レーザ光を透過させる材料からなるものであればよい。
【００７５】
ステージ支持部２５０は、造形ステージ２１０の鉛直方向の位置を可変に支持するものであればよい。すなわち、造形ステージ２１０は、ステージ支持部２５０によって鉛直方向に精密に移動可能に構成されている。ステージ支持部２５０としては、種々の構成を採用できるが、例えば、造形ステージ２１０を保持する保持部材と、この保持部材を鉛直方向に案内するガイド部材と、ガイド部材に設けられたねじ孔に係合するボールねじ等で構成することができる。
【００７６】
制御部２６０は、中央処理装置等のハードウェアプロセッサを含んでおり、立体造形物の造形動作中、立体造形装置２００全体の動作を制御する。
【００７７】
また、制御部２６０は、たとえばデータ入力部２８５がコンピュータ装置３００から取得した立体造形データを、造形物層の積層方向について薄く切った複数のスライスデータに変換するよう構成されてもよい。スライスデータは、立体造形物を造形するための各造形物層の造形データである。スライスデータの厚み、すなわち造形物層の厚みは、造形物層の一層分の厚さに応じた距離（積層ピッチ）と一致する。
【００７８】
表示部２７０は、たとえば液晶ディスプレイ、モニタとすることができる。
操作部２７５は、たとえばキーボードやマウスなどのポインティングデバイスを含むものとすることができ、テンキー、実行キー、スタートキー等の各種操作キーを備えてもよい。
【００７９】
記憶部２８０は、たとえばＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の各種の記憶媒体を含むものとすることができる。
【００８０】
立体造形装置２００は、制御部２６０の制御を受けて、装置内を減圧する、減圧ポンプなどの減圧部（不図示）、または、制御部２６０の制御を受けて、不活性ガスを装置内に供給する、不活性ガス供給部（不図示）を備えていてもよい。
【００８１】
ここで、本実施形態の立体造形装置２００を用いた立体造形方法について、具体的に説明する。制御部２６０は、データ入力部２８５がコンピュータ装置３００から取得した立体造形データを、造形物層の積層方向について薄く切った複数のスライスデータに変換する。その後、制御部２６０は、立体造形装置２００における以下の動作の制御を行う。
【００８２】
粉末供給部２２１は、制御部２６０から出力された供給情報に従って、モーターおよび駆動機構（いずれも不図示）を駆動し、供給ピストンを鉛直方向上方（図２の矢印方向）に移動させ、前記造形ステージと水平方向同一平面上に、粉末材料を押し出す。
【００８３】
その後、リコータ駆動部２２２は、制御部２６０から出力された薄層形成情報に従って水平方向（図中矢印方向）にリコータ２２２ａを移動させて、粉末材料を造形ステージ２１０に運搬し、かつ、薄層の厚さが造形物層の１層分の厚さとなるように粉末材料を押圧する。
【００８４】
予備加熱部２３０は、制御部２６０から出力された温度情報に従って所定の領域の粉末材料のみ、または装置内の全体を加熱する。上記温度情報は、たとえば、データ入力部２８５から入力された低弾性樹脂の軟化点や、高弾性樹脂の溶融温度等に基づいた情報等とすることができる。予備加熱部２３０は、薄層が形成された後に加熱を開始してもよいし、薄層が形成される前から形成されるべき薄層の表面に該当する箇所または装置内の加熱を行っていてもよい。
【００８５】
その後、レーザ照射部２４０は、制御部２６０から出力されたレーザ照射情報に従って、薄層上の、各スライスデータにおける立体造形物を構成する領域に適合して、レーザ光源２４１からレーザ光を出射し、ガルバノミラー駆動部２４２によりガルバノミラー２４２ａを駆動してレーザ光を走査する。レーザ光の照射によって粉末材料に含まれる樹脂粒子の少なくとも一部（主に高弾性樹脂）が溶融結合し、造形物層が形成される。
【００８６】
その後、ステージ支持部２５０は、制御部２６０から出力された位置制御情報に従って、モーターおよび駆動機構（いずれも不図示）を駆動し、造形ステージ２１０を、積層ピッチだけ鉛直方向下方（図中矢印方向）に移動する。
【００８７】
表示部２７０は、必要に応じて、制御部２６０の制御を受けて、ユーザーに認識させるべき各種の情報やメッセージを表示する。操作部２７５は、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、その入力操作に応じた操作信号を制御部２６０に出力する。たとえば、形成される仮想の立体造形物を表示部２７０に表示して所望の形状が形成されるか否かを確認し、所望の形状が形成されない場合は、操作部２７５から修正を加えてもよい。
【００８８】
制御部２６０は、必要に応じて、記憶部２８０へのデータの格納または記憶部２８０からのデータの引き出しを行う。
【００８９】
これらの動作を繰り返すことで、造形物層が積層され、立体造形物が製造される。
【実施例】
【００９０】
以下において、本発明の具体的な実施例を説明する。なお、これらの実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
【００９１】
＜材料の準備＞
粉末材料（樹脂粒子）の調製には、以下の材料を用いた。なお、高弾性樹脂および低弾性樹脂の貯蔵弾性率は、以下のように測定した。
まず、各樹脂を光硬化性樹脂（日本電子社製、Ｄ−８００）に分散させた後、光硬化性樹脂を光硬化させてブロックを形成した。そして、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い、上記ブロックから、厚さ１００〜２００ｎｍの薄片状のサンプルを切り出した。
その後、微小硬度評価装置（ＭＴＳ社製、Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＳＡ２）にて、圧子の最大押し込み深さ２００ｎｍ、歪速度０．０５ｓｅｃ−１、変位振幅２ｎｍ、振動周波数４５Ｈｚの条件でナノインデンテーション試験を行い、各サンプル（低弾性樹脂、高弾性樹脂、またはその他樹脂）の２５℃における貯蔵弾性率（ＭＰａ）を測定した。
【表１】
2019048443.tif 000003
【００９２】
＜粉末材料の調製＞
・実施例１
平均粒径５０μｍのポリプロピレン（高弾性樹脂）粒子９０質量部と、平均粒径５μｍのポリプロピレン（高弾性樹脂）粒子（高弾性樹脂粒子）５質量部と、平均粒径５μｍのシリコーンゴム（低弾性樹脂）粒子５質量部と、を混合した。そして、ハイブリダイザー（奈良機械製作所社製）で、回転数１６０００ｒｐｍ、処理時間１０分混合して、粉末材料（樹脂粒子）を得た。なお高弾性樹脂粒子、および低弾性樹脂粒子の平均粒径は、それぞれマルチサイザー３（べックマン・コールター社製）により求めた値である。
【００９３】
・実施例２〜１２、および比較例１〜４
表２に示すように、高弾性樹脂または低弾性樹脂の種類、粒径、もしくは含有量を変更した以外は、実施例１と同様に粉末材料（樹脂粒子）を調製した。
【００９４】
＜立体造形物の作製＞
上記実施例および比較例で作製した粉末材料を造形ステージ上に敷き詰めて、厚さ０．１ｍｍの薄層を形成した。この薄層に、以下の条件で、ＹＡＧ波長用ガルバノメータスキャナを搭載した５０Ｗ  ＣＯ２レーザ（ＳＰＩ社製）からＩＳＯ  ５２７−２−１ＢＡに記載の試験片形状に、以下の条件でレーザ光を照射して、造形物層を作製した。上記工程を１０回繰り返し、造形物層が１０層積層された立体造形物を作製した。
【００９５】
［レーザ照射条件］
ガルバノメータスキャナ速度：３ｍ／ｓｅｃ
スキャンスペース（走査間隔）：０．２ｍｍ
レーザ出力：２０Ｗ
レーザ光の波長：１．０７μｍ
ビーム径：薄層表面で１７０μｍ
周囲雰囲気：窒素１００％
周囲雰囲気（予備加熱）温度：７０℃
【００９６】
＜評価＞
各実施例および比較例で使用した高弾性樹脂または低弾性樹脂の物性、および粉末材料（樹脂粒子）の物性を以下のように測定した。結果を表２に示す。
【００９７】
（樹脂粒子の平均最大粒径）
各樹脂粒子を光硬化樹脂（日本電子社製、Ｄ−８００）に分散させた後、光硬化性樹脂を光硬化させてブロックを形成した。そして、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い、上記ブロックから、任意の樹脂粒子について、当該粒子の最大粒径となる部分を含むように、ブロックを切断した。３０個の樹脂粒子について同様にサンプルを作製し、これらの最大粒径の平均値を樹脂粒子の平均最大粒径とした。
【００９８】
（低弾性樹脂の軟化点）
低弾性樹脂の軟化点は、「フローテスターＣＦＴ−５００（島津製作所社製）」を用い、高さ１０ｍｍの円柱形状に成形し、昇温速度６℃／分で加熱しながらプランジャーより１．９６×１０６Ｐａの圧力を加え、直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルから押し出すようにし、これにより当該フローテスターのプランジャー降下量−温度間の曲線（軟化流動曲線）を描き、最初に流出する温度を溶融開始温度、降下量５ｍｍに対する温度を軟化点とする法により求めた。
【００９９】
（低弾性樹脂の表面占有率）
走査プローブ顕微鏡（日立ハイテクサイエンス社製、ＳＰＡ４００／ＮａｎｏＮａｖｉII  ＳＩＩ）の粘弾性マッピングモードで、任意の３０個の樹脂粒子表面を観察した。そして、高弾性樹脂および低弾性樹脂の弾性の差に基づき、樹脂粒子の表面積に対する、実質的に低弾性樹脂からなる領域の割合を特定した。そして、３０個の樹脂粒子で算出された割合の平均値を算出し、これを低弾性樹脂の表面占有率として採用した。
【０１００】
（低弾性樹脂の含有範囲）
樹脂粒子の平均最大粒径の測定と同様に作製したサンプル（樹脂粒子の切断面）について、走査プローブ顕微鏡（日立ハイテクサイエンス社製、ＳＰＡ４００／ＮａｎｏＮａｖｉII  ＳＩＩ）の粘弾性マッピングモードで、低弾性樹脂を含む領域を可視化し、低弾性樹脂を含む領域の表面からの厚みを１０箇所測定した。そして、３０個のサンプル全てについて同様の測定を行い、低弾性樹脂を含む領域の厚みの平均値を算出した。そして、上述の樹脂粒子の平均最大粒径、および当該低弾性樹脂を含む領域の厚みの平均値に基づき、樹脂粒子の平均最大粒径に対する、低弾性樹脂の含有範囲の厚みの値を特定した。
【０１０１】
（引張強度および破断時の伸び）
作製した立体造形物について、テンシロン引張試験機ＲＴＣ−１２５０を使用し、ＪＩＳ  Ｋ７１６４に準拠して引張強度、および破断時の伸びを測定した。なお、引張強度および破断時の伸びは、造形物層の積層面に垂直方向に測定した。また、引張強度は３０ＭＰａ以上では実用上問題がなく、破断時の伸びは、２０％以上を合格と判断した。
【０１０２】
（総合評価）
総合評価は、以下のように評価した。
・良：引張強度４０ＭＰａ以上  破断伸び２０％以上
・可：引張強度３０ＭＰａ以上４０ＭＰａ未満  破断伸び２０％以上
・不可：引張強度３０ＭＰａ未満もしくは破断伸び２０％未満
【０１０３】
【表２】
2019048443.tif 000004
【０１０４】
上記表２に示されるように、樹脂粒子が１０００ＭＰａ以上の高弾性樹脂のみからなる場合には、破壊時の伸びが少なく、総合評価が低かった（比較例１）。立体造形物に応力がかかった際、樹脂が変形し難いため、内部欠陥を基点に脆性破壊等が生じたと推察される。
【０１０５】
これに対し、中心側に２５℃における貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以上である高弾性樹脂を含み、表面側に２５℃における貯蔵弾性率が低弾性樹脂２００ＭＰａ以下である低弾性樹脂を含み、さらに低弾性樹脂の表面占有率が平均３０％以上である場合、立体造形物の引張強度が高くなり、さらには破断時の伸び率も良好になった（実施例１〜１２）。これは、内部欠陥が生じたとしても、造形物層どうしの界面等に存在する低弾性樹脂が、これらの欠陥にかかる応力を吸収したため、引張強度や破断伸びが十分に高まったと推察される。ただし、低弾性樹脂の軟化点が、７０℃を下回ると、寸法精度が低下する傾向にあった（実施例１０）。
【０１０６】
なお、外側に低弾性率樹脂を含んでいたとしても、中心側の樹脂の貯蔵弾性率が低すぎる場合には、引張強度が低くなり、総合評価が低くなった（比較例２）。一方、中心側に高弾性樹脂を含んでいたとしても、表面側の低弾性樹脂の貯蔵弾性率が高すぎる場合に、破断伸びが低くなった（比較例４）。さらに、低弾性樹脂の表面占有率が低い場合、低弾性樹脂が十分に応力を吸収できず、破断時の伸びが低くなり、総合評価が低下した（比較例３）。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によれば、造形物層の積層面に垂直にかかる応力に対しても強度の高い、立体造形物を製造することができる。したがって、本発明は、立体造形法のさらなる普及に寄与するものと思われる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  立体造形物
１ａ、１ｂ  造形物層
２、１００  樹脂粒子
１０１、１０１’  高弾性樹脂
１０２  低弾性樹脂
２００  立体造形装置
２１０  造形ステージ
２２０  薄膜形成部
２２１  粉末供給部
２２２  リコータ駆動部
２２２ａ  リコータ
２３０  予備加熱部
２３１  第１のヒータ
２３２  第２のヒータ
２３５  温度測定器
２４０  レーザ照射部
２５０  ステージ支持部
２６０  制御部
２７０  表示部
２７５  操作部
２８０  記憶部
２９０  ベース
２８５  データ入力部
３００  コンピュータ装置
【図１】
2019048443.tif 000005
【図２】
2019048443.tif 000006
【図３】
2019048443.tif 000007
【図４】
2019048443.tif 000008