(57)【要約】【課題】サポート部の除去速度を低下させることなく、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる立体造形物の製造方法の提供。【解決手段】モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する立体造形物の製造方法であって、前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する際、前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する立体造形物の製造方法である。【選択図】図３
2019147326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する立体造形物の製造方法であって、
前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する際、前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形することを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項２】
前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部の前記サポート部防護壁に対向する側の表面と、前記サポート部防護壁の前記サポート部に対向する側の表面とが、平均距離で１ｍｍ以上離間している、請求項１に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項３】
前記サポート部防護壁が、前記造形物の最外郭から離間した位置に、前記造形物を囲うように造形される、請求項１から２のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項４】
前記サポート部防護壁が、底面部とその周囲を囲む壁部からなる、上部が開口している容器の形状であり、前記容器の底面部の内面に前記サポート部を形成する材料からなる層を形成し、前記サポート部を形成する材料からなる層上に、前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する、請求項１から３のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項５】
前記サポート部防護壁が前記モデル部を形成する材料で形成される請求項１から４のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項６】
前記サポート部を形成する材料が水崩壊性を示す材料からなる請求項１から５のいずれかに記載の立体造形物の製造方法。
【請求項７】
造形しようとする立体造形物を表した三次元モデルから、モデル部と前記モデル部を支持するサポート部からなる造形物を造形する手順、及び前記造形物の最外郭に位置する前記サポートに対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する手順を設定する、
ことを特徴とする立体造形物の製造データの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造データの作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の立体物を造形する技術として、付加製造（ＡＭ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）と呼ばれる技術が知られている。
この技術は、積層方向について薄く切った断面形状を計算し、その形状に従って各層を形成して積層することにより立体物を造形する技術である。
近年、付加製造技術の中でも、光硬化性樹脂を積層することにより三次元立体物を造形するマテリアルジェッティング方式が注目されている。
マテリアルジェッティング方式によると、造形物本体であるモデル部を造形する場合にモデル部を支持するサポート部を造形することにより、原理的に造形が困難な形状（例えば、オーバーハング部を有する形状等）を造形することができる。
【０００３】
また、マテリアルジェッティング方式のインクジェット方式による光造形技術では、種類や物性の異なる複数の光硬化性樹脂組成物のそれぞれをノズルから微小な液滴状に吐出させて光造形を行うことが知られている。造形物本体を水不溶性の硬化物を形成する光硬化性樹脂組成物を用いて形成し、サポート部を水溶性の硬化物を形成する光硬化性樹脂組成物を用いて形成する。そして、造形後にサポート部を水に溶解することによりサポート部を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
さらにまた、水溶性サポート部の外表面を水不溶性材料からなるサポート殻で覆う、三次元造形物の作製方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、サポート部の除去速度を低下させることなく、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる立体造形物の製造方法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】
【０００５】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の立体造形物の製造方法は、
モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する立体造形物の製造方法であって、
前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する際、前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、サポート部の除去速度を低下させることなく、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる立体造形物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、立体造形物の製造装置の要部正面の一例を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、造形しようとする立体造形物を三次元モデルで表した一例の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、モデル部とサポート部で形成しようとする造形物の一例を示す模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ｂの造形物の一断面図を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施態様の立体造形物の一例を示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１の立体造形物を正面からみた概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例１の立体造形物を上面からみた概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１の立体造形物を正面からみた概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例１の立体造形物を上面からみた概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、比較例２の立体造形物を正面からみた概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、比較例２の立体造形物を上面からみた概略図である。
【図７】図７は、立体造形物の製造装置の制御部を説明するためのブロック図である。
【図８】図８は、造形データ作成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図９は、立体造形物の製造データの作成処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、マテリアルジェッティング方式を用いた立体造形物について検討したところ、以下のことを見出した。
上記特許文献１に記載の技術では、造形中又は造形後にサポート部を形成する材料が溶出するため、造形ステージが汚染されるという問題が発生する。
一方、上記特許文献２に記載の技術では、サポート部を形成する材料が溶出することによる造形ステージの汚染は防止できる可能性はあるが、サポート部の除去速度が著しく低下するという問題がある。
そこで、本発明者らは、モデル部及びサポート部からなる造形物を造形する際、造形物の最外郭に位置するサポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形した。係るサポート部防護壁は、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる。さらに、係るサポート部防護壁の存在下、造形されたモデル部及びサポート部からなる造形物は、係る造形物からサポート部を除去する際、サポート部を速やかに除去することができる。
つまり、サポート部防護壁を造形する工程を含む本発明の立体造形物の製造方法は、サポート部の除去速度を低下させることなく、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる製造方法となる。
【０００９】
（立体造形物の製造方法）
本発明の立体造形物の製造方法は、モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する工程を含む。
また、本発明の立体造形物の製造方法は、前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する際、前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する工程を含む。
上述した、モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する工程の具体的な内容としては、例えば、以下のとおりである。
モデル部を形成する材料（以下、モデル部形成材料ともいう）からなる液膜と、サポート部を形成する材料（以下、サポート部形成材料ともいう）からなる液膜とを成膜する（成膜工程）。次に、成膜した液膜を硬化させる（硬化工程）。そして、前記成膜と前記硬化とを複数回繰り返し、硬化した層を積層することにより、モデル部とサポート部とを造形する。
さらにまた、本発明の立体造形物の製造方法は、平滑化工程や除去工程の他、さらに必要に応じて、その他の工程を含んでもよい。
【００１０】
＜モデル部及びサポート部を造形する工程＞
モデル部とモデル部を支持するサポート部とを造形する工程は、例えば、下記成膜工程と下記硬化工程とを複数回繰り返し、硬化した層を積層することにより、モデル部とサポート部とを造形する。
＜＜成膜工程＞＞
成膜工程は、モデル部形成材料からなる液膜と、サポート部形成材料からなる液膜とを成膜する工程である。
成膜工程の具体的な実施形態は以下で記載するが、かかる実施形態で記載するように、成膜工程は、例えば、液体吐出ヘッドからモデル部形成材料、あるいはサポート部形成材料を造形ステージに吐出し、造形液からなる層を形成することにより行う。尚、この成膜工程において、吐出された造形液の表面を、ローラ等により平坦化する平滑化処理を行なってもよい。平滑化工程については、以下＜実施形態＞の欄で詳しく説明する。
モデル部形成材料、及びサポート部形成材料について、以下説明する。
【００１１】
＜＜＜モデル部形成材料＞＞＞
モデル部形成材料は、モデル部を構成する液膜を成膜する。
モデル部形成材料は、モデル部を構成する部分を造形することができる。
本発明において、モデル部とは、本発明の立体造形物を造形する本体を構成する部を意味する。
【００１２】
モデル部を構成する液膜としては、モデル部形成材料を、立体造形物を造形する本体を構成する上で求められる性能に基づいて、適宜選択して付与することにより得ることができる。また、モデル部形成材料を同一位置に付与することにより、得られる液膜中の前記モデル部形成材料の含有量を適宜調整することができる。
【００１３】
モデル部形成材料は、光や熱等のエネルギーを付与することにより硬化する液体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。モデル部形成材料は、単官能モノマー、多官能モノマー等の重合性モノマー、オリゴマー、光重合開始剤を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
モデル部形成材料は、インクジェット用プリンター等に用いられる造形材料吐出ヘッドで吐出できる粘度や表面張力等の液物性を有することが好ましい。
【００１４】
−重合性モノマー−
重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
−−単官能モノマー−−
単官能モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体、アクリル酸などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、イソボルニル（メタ）アクリレートが好ましい。
【００１６】
上記以外の単官能モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、３−メトキシブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、カプロラクトン（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１７】
−−多官能モノマー−−
多官能モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二官能モノマー、三官能以上のモノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
二官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール２００ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール４００ジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
三官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタ（メタ）アクリレートエステルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
−オリゴマー−
オリゴマーとしては、上記モノマーの低重合体や末端に反応性不飽和結合基を有するものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
−光重合開始剤−
光重合開始剤としては、光（特に波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２、２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメート、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、重合禁止剤、着色剤などが挙げられる。
【００２３】
−−界面活性剤−−
界面活性剤としては、例えば、分子量２００以上かつ５，０００以下、具体的には、ＰＥＧ型非イオン界面活性剤［ノニルフェノールのエチレンオキサイド（以下ＥＯと略記）１〜４０モル付加物、ステアリン酸ＥＯ１〜４０モル付加物等］、多価アルコール型非イオン界面活性剤（ソルビタンパルミチン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸トリエステル等）、フッ素含有界面活性剤（パーフルオロアルキルＥＯ１〜５０モル付加物、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン等）、変性シリコーンオイル［ポリエーテル変性シリコーンオイル、（メタ）アクリレート変性シリコーンオイル等］などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
−−重合禁止剤−−
重合禁止剤としては、例えば、フェノール化合物［ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン等］、硫黄化合物［ジラウリルチオジプロピオネート等］、リン化合物［トリフェニルフォスファイト等］、アミン化合物［フェノチアジン等］などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
−−着色剤−−
着色剤としては、前記モデル部形成材料中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料（Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｄｙｅ）が好ましい。また色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
【００２６】
モデル部形成材料の粘度としては、５ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、９ｍＰａ・ｓ以上１３ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。
立体造形中は、ヒーター、プレヒーターなどの温度を調節することにより、モデル部形成材料の粘度を調節することができる。
【００２７】
＜＜＜サポート部形成材料＞＞＞
サポート部形成材料は、サポート部を構成する液膜を成膜する。
サポート部形成材料は、サポート部を構成する部分を造形することができる。
本発明において、サポート部とは、モデル部が固化するまでの時間、立体造形物を所定の位置に保持するために、モデル部の重力方向に対し支持する部分に配置され、モデル部と接し、モデル部を下方向から支持する部を意味する。
サポート部を構成する液膜としては、モデル部形成材料を、モデル部の重力方向において支持する機能に基づいて、適宜選択して付与することにより得ることができる。
【００２８】
サポート部形成材料は、光や熱等のエネルギーを付与することにより硬化する液体であり、液体が硬化した硬化物が溶媒浸漬時に崩壊する材料であれば特に制限はない。サポート部形成材料は、目的に応じて適宜選択することができるが、除去コストの点から、硬化物が水崩壊性であることが好ましい。具体的には、例えば、サポート部形成材料は、水素結合能を有するモノマー（Ａ）、水素結合性ポリマー（Ｃ）、光重合開始剤（Ｄ）を含むことが好ましい。また、水素結合能を有する溶媒（Ｂ）や、さらに必要に応じてその他の成分（Ｅ）も含むことがより好ましい。水素結合能を有するモノマー（Ａ）、水素結合能を有する溶媒（Ｂ）、水素結合性ポリマー（Ｃ）、及び光重合開始剤（Ｄ）を含み、さらに必要に応じてその他の成分（Ｅ）も含むことが特に好ましい。
サポート部形成材料は、インクジェット用プリンター等に用いられる造形材料吐出ヘッドで吐出できる粘度や表面張力等の液物性を有することが好ましい。
【００２９】
−水素結合能を有するモノマー（Ａ）−
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）は、水素結合能を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紫外線等の活性エネルギー線の照射によりラジカル重合する重合性を有する単官能モノマーや多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）としては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基、スルホ基等を有するモノマーなどが挙げられる。
【００３１】
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）の重合反応としては、例えば、ラジカル重合、イオン重合、配位重合、開環重合などが挙げられる。これらの中でも、重合反応の制御の点から、ラジカル重合が好ましい。そのため、前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）としては、エチレン性不飽和モノマーが好ましく、水溶性単官能エチレン性不飽和モノマー、水溶性多官能エチレン性不飽和モノマーがより好ましく、水素結合能が高い点から、水溶性単官能エチレン性不飽和モノマーが特に好ましい。
【００３２】
−−水素結合能を有する水溶性単官能エチレン性不飽和モノマー−−
水素結合能を有する水溶性単官能エチレン性不飽和モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単官能ビニルアミド基含有モノマー［Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等］；単官能水酸基含有（メタ）アクリレート［ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、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）アクリレート等］；水酸基含有（メタ）アクリレート［ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、モノアルコキシ（Ｃ１〜４）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、モノアルコキシ（Ｃ１〜４）ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ＰＥＧ−ＰＰＧブロックポリマーのモノ（メタ）アクリレート等］；（メタ）アクリルアミド誘導体［（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシブチル（メタ）アクリルアミド等］、（メタ）アクリロイルモルホリ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。
これらの中でも、光反応性の点から、単官能水酸基含有（メタ）アクリレート、水酸基含有（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド誘導体が好ましい。ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシブチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミドがより好ましい。人体への皮膚低刺激性の点から、アクリロイルモルホリン（分子量：１４１．１７）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド（分子量：１１５．１５）が特に好ましい。
【００３３】
−−水素結合能を有する水溶性多官能エチレン性不飽和モノマー−−
水素結合能を有する水溶性多官能エチレン性不飽和モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水溶性二官能エチレン性不飽和モノマー、水溶性三官能エチレン性不飽和モノマーなどが挙げられる。
水溶性二官能エチレン性不飽和モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール２００ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール４００ジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
水溶性三官能エチレン性不飽和モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリアリルイソシアネート、トリス（２ーヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。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。
【００３４】
水素結合能を有するモノマー（Ａ）の分子量としては、７０以上２，０００以下が好ましく、１００以上５００以下がより好ましい。前記分子量が７０以上２，０００以下であると、インクジェット方式に最適な粘度に調整することができる。
【００３５】
水素結合能を有するモノマー（Ａ）の含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、３０質量％以上６０質量％以下が好ましい。前記含有量が３０質量％以上６０質量％以下であると、モデル部の形状を支持するサポート部として、十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。
【００３６】
−水素結合能を有する溶媒（Ｂ）−
水素結合能を有する溶媒（Ｂ）は、水素結合能を有するモノマー（Ａ）と水素結合能を有し、水素結合能を有するモノマー（Ａ）と水素結合を形成することにより、形状支持用サポート部の機能を発揮することができる。また、水素結合能を有する溶媒（Ｂ）は、２５℃にて液体であることが好ましい。
【００３７】
水素結合能を有する溶媒（Ｂ）は、水素結合能を有する溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、炭素数３以上６以下のジオール、炭素数６以上のモノアルコール、炭素数６以上の環状アルコール、炭素数６以上のポリプロピレングリコールモノエーテル、カルボン酸化合物、アミン化合物、エステル化合物、ケトン化合物、ウレア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。
これらの中でも、炭素数３以上６以下のジオール、炭素数６以上のモノアルコールが好ましい。
【００３８】
−−炭素数３以上６以下のジオール−−
炭素数３以上６以下のジオールとしては、水溶性アクリルモノマーと反応性がないこと、硬化時のラジカル重合反応を阻害しないこと、常温にて流動性があり、水に可溶な材料であることが好ましい。また、炭素数３以上６以下のジオールとしては、単官能性、多官能性のいずれも使用することができる。
炭素数３以上６以下のジオールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオー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。
これらの中でも、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールが好ましい。
【００３９】
炭素数３以上６以下のジオールの炭素数としては、３以上６以下であり、３以上５以下が好ましい。炭素数が、３以上であると、２５℃の環境下にて１％圧縮時の圧縮応力を向上することができる。炭素数が、６以下であると、サポート部形成材料の粘度を低くすることができる。
なお、前記炭素数３以上６以下のジオールの炭素鎖としては、直鎖でもよく、枝分かれしていてもよい。
【００４０】
炭素数３以上６以下のジオールの含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、５質量％以上６０質量％以下が好ましく、１５質量％以上５０質量％以下がより好ましい。前記含有量が５質量％以上６０質量％以下であると、モデル部の形状を支持するサポート部としての十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。
【００４１】
−−炭素数６以上のモノアルコール−−
炭素数６以上のモノアルコールは、疎水的で、炭素数が多く、アルキル鎖が配向したり、絡まり合ったりすることにより、造形される硬化物を硬くすることができる。
炭素数６以上のモノアルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、高級アルコール、環状アルコール、アルキレンオキサイド基を含むモノアルコー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。
高級アルコールとしては、例えば、１−ヘキサノール、１−デカノール、１−ドデカノールなどが挙げられる。
環状アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール、シクロペンタノールなどが挙げられる。
アルキレンオキサイド基を含むモノアルコールにおけるアルキレンオキサイド基としては、エチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基などが挙げられる。
【００４２】
炭素数６以上のモノアルコールの構造としては、鎖状構造、環状構造などが挙げられる。
鎖状構造としては、直鎖構造であってもよく、分岐鎖を有する構造であってもよい。これらの中でも、水素結合能の点から、鎖状構造のモノアルコールが好ましく、直鎖構造のモノアルコールがより好ましい。
炭素数６以上のモノアルコールの炭素数の上限としては、特に制限はなく、水崩壊性の点等、目的に応じて適宜選択することができるが、２０以下が好ましく、１２以下がより好ましい。
炭素数６以上のモノアルコールとしては、水溶性アクリルモノマーと反応性がないこと、光硬化時のラジカル重合反応を阻害しないこと、常温にて流動性を有することが好ましい。
【００４３】
炭素数６以上のモノアルコールの含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、２０質量％以上７０質量％以下が好ましい。前記含有量が、２０質量％以上７０質量％以下であると、モデル部の形状を支持するサポート部として、十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。
【００４４】
−−カルボン酸化合物−−
カルボン酸化合物としては、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、直鎖脂肪族カルボン酸、分岐鎖脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸などが挙げられる。
直鎖脂肪族カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキシル酸などが挙げられる。
分岐鎖脂肪族カルボン酸としては、例えば、イソブチル酸、ｔ−ブチル酸、イソペンチル酸、イソオクチル酸、２−エチルヘキシル酸などが挙げられる。
芳香族カルボン酸としては、例えば、安息香酸、ベンゼンスルホン酸などが挙げられる。
ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水への溶解性の点から、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、乳酸が好ましく、ブタン酸、乳酸がより好ましい。
【００４５】
−−アミン化合物−−
アミン化合物としては、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、１価の１級〜３級アミン、２価の１級アミン、３価の１級アミン、脂肪族アミンなどが挙げられる。
１価の１級〜３級アミンとしては、例えば、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミンなどが挙げられる。
２価の１級アミンとしては、例えば、エチレンジアミンなどが挙げられる。
３価の１級アミンとしては、例えば、トリエチレンジアミンなどが挙げられる。
脂肪族アミンしては、例えば、ピリジン、アニリ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。これらの中でも、水素結合による架橋強度、及び水への溶解性の点から、２価の１級アミン、３価の１級アミンが好ましく、エチレンジアミンがより好ましい。
【００４６】
−−エステル化合物−−
エステル化合物としては、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、単官能エステル、多官能脂肪族エステル、多官能芳香族エステルなどが挙げられる。
単官能エステルとしては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチルなどが挙げられる。
多官能脂肪族エステルとしては、例えば、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチルなどが挙げられる。
多官能芳香族エステルとしては、例えば、テレフタル酸ジメチ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。これらの中でも、水への溶解度、立体造形中の蒸発や臭気、及び安全性の点から、アジピン酸ジメチルが好ましい。
【００４７】
−−ケトン化合物−−
ケトン化合物としては、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、単官能ケトン、多官能ケトンなどが挙げられる。
単官能ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
多官能ケトンとしては、例えば、アセチルアセトン、２，４，６−ヘプタトリオ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。これらの中でも、揮発性や水への溶解度の点から、アセチルアセトンが好ましい。
【００４８】
水素結合能を有する溶媒（Ｂ）の含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、１０質量％以上５０質量％以下が好ましい。前記含有量が１０質量％以上５０質量％以下であると、モデル部の形状を支持するサポート部として、十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。
【００４９】
−水素結合性ポリマー（Ｃ）−
水素結合性ポリマー（Ｃ）としては、水溶性アクリルモノマーと反応性がないこと、光硬化時のラジカル重合反応を阻害しないこと、常温にて流動性があり、水に可溶な材料であることが好ましい。
【００５０】
水素結合性ポリマー（Ｃ）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、活性水素化合物などが挙げられる。
活性水素化合物としては、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、単官能性化合物、多官能性化合物などが挙げられる。
単官能性化合物としては、アルコール、エーテル、アミド、エステルなどが挙げられる。
【００５１】
活性水素化合物としては、具体的には、アルキレンオキサイド付加物、１価以上４価以下のアルコール、アミン化合物などが挙げられる。これらの中でも、アルキレンオキサイド付加物、１価以上２価以下のアルコールが好ましい。
アルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。
【００５２】
水素結合性ポリマー（Ｃ）の数平均分子量としては、硬化した際のサポート部の高さの変化率や、水への溶解性を考慮して、４００以上が好ましく、４００以上５，０００以下がより好ましく、４００以上２，０００以下が特に好ましい。
前記数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定することかできる。
【００５３】
水素結合性ポリマー（Ｃ）の含有量としては、水への溶解性の点から、サポート部形成材料全量に対して、１０質量％以上５０質量％以下が好ましく、２５質量％以上５０質量％以下がより好ましい。
【００５４】
−光重合開始剤（Ｄ）−
光重合開始剤（Ｄ）としては、光（特に波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができ、紫外線照射装置の紫外線波長に合わせた光重合開始剤を選択することが好ましい。
サポート部形成材料の光重合開始剤としては、モデル部形成材料の光重合開始剤と同様のものを用いることができる。
【００５５】
光重合開始剤（Ｄ）の含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、０．５質量％以上１０質量％以下が好ましい。
【００５６】
−その他の成分（Ｅ）−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、重合禁止剤、着色剤などが挙げられる。
【００５７】
−−界面活性剤−−
サポート部形成材料の界面活性剤としては、例えば、モデル部形成材料の界面活性剤と同様のものを用いることができる。
界面活性剤の含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、５質量％以下が好ましい。また、サポート部形成材料の濡れ広がりの向上、及びモデル部／サポート部の界面におけるモデル部の表面の粗さ調整という観点から、界面活性剤の含有量は、０．１質量％以上３質量％以下がより好ましい。
【００５８】
−−重合禁止剤−−
サポート部形成材料の重合禁止剤としては、例えば、モデル部形成材料の重合禁止剤と同様のものを用いることができる。
重合禁止剤の含有量としては、サポート部形成材料全量に対して、１０質量％以下が好ましく、モノマーの安定性、重合速度の点から、０．１質量％以上５質量％以下がより好ましい。
【００５９】
−−着色剤−−
着色剤としては、サポート部形成材料中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料（Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｄｙｅ）が好ましい。また色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
【００６０】
サポート部形成材料の粘度としては、５ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、９ｍＰａ・ｓ以上１３ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。
立体造形中は、ヒーター、プレヒーターなどの温度を調節することにより、サポート部形成材料の粘度を調節することができる。
【００６１】
＜＜硬化工程＞＞
硬化工程は、前記成膜工程において成膜した液膜を硬化させる工程である。
硬化工程に用いられる硬化手段としては、例えば、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線などが挙げられる。前記液膜を硬化する手段には、オゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。
紫外線（ＵＶ）照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、ＬＥＤなどが挙げられる。
超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＤｅｅｐＵＶタイプは、短波長領域の照射が可能である。
メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効であり、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。
硬化に用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＦｕｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ社製のＨランプ、Ｄランプ、Ｖランプ等の市販品などを用いることができる。
また硬化性液体材料としてラジカル重合性モノマー、オリゴマーを使用する場合には、成膜、硬化工程を実施する環境における酸素濃度が低いことが好ましく、例えば、窒素等で置換された空間であることが特に好ましい。
【００６２】
＜＜モデル部とサポート部の造形工程＞＞
モデル部とサポート部の造形工程は、上述したように、上記成膜工程と上記硬化工程とを複数回繰り返し、硬化した層を積層することにより、モデル部とサポート部とを造形する工程である。
前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状などに応じて異なり一概には規定できないが、１層あたりの平均厚みとしては、５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。前記平均厚みが、５μｍ以上５０μｍ以下であると、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であり、立体造形物の高さ分だけ積層することができる。
【００６３】
＜サポート部防護壁を造形する工程（サポート部防護壁の造形工程）＞
サポート部防護壁の造形工程は、モデル部及びサポート部からなる造形物を造形する際、造形物の最外郭に位置するサポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する。
サポート部防護壁は、モデル部及びサポート部からなる造形物の最外郭に位置するサポート部から、所定の距離を隔てた位置に所定の高さで造形されるとよい。サポート部防護壁により、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止することができる。
ここで、サポート部防護壁と、造形物の最外郭に位置するサポート部とには、間隙が存在していることが重要である。これにより、造形されたモデル部及びサポート部からなる造形物からサポート部を除去する場合、サポート部を速やかに除去することができる。
【００６４】
図３に、本実施態様の立体造形物の一例を示す。図３において、符号３００はモデル部を、符号３１０はサポート部を、符号３２０は造形ステージを、符号３３０はサポート部防護壁を、符号３４０は間隙を示す。
造形物の最外郭に位置するサポート部のサポート部防護壁に対向する側の表面と、サポート部防護壁のサポート部に対向する側の表面とは、平均距離で１ｍｍ以上離間していることが好ましい。１ｍｍ以上であれば、サポート部を水に浸漬して除去する場合にサポート部の除去を良好に行うことができる。ここで、平均距離とは、例えば、１０点の離間距離の平均値をいう。
また、サポート部防護壁は、所定の高さを有するように造形ステージ上に形成できれば、特に形状には制限はなく、適宜目的に応じて選択することができる。
さらに、離間距離は、造形物におけるサポート部の高さや大きさ、サポート部防護壁の高さ等を考慮して、適宜設定するとよい。
【００６５】
サポート部防護壁の好ましい態様として、例えば、モデル部とサポート部からなる造形物の最外郭から離間した位置（所定の距離を隔てた位置）に、前記造形物を囲う連続した壁として造形する態様が挙げられる。
また、サポート部防護壁の好ましい形状として、例えば、造形物を囲う連続した壁と底面部とが一体形成された、上部が開口している容器の形状が挙げられる。より具体的には、係る容器は、箱型の形状である。この箱型の形状としては、特に制限はなく、四角形であっても、円形であってもよい。
以下の実施形態では、図３で示すように、サポート部防護壁が箱型の形状である場合を説明する。この場合、サポート部防護壁の開放容器内で、モデル部とサポート部を有する造形物を造形することになる。さらに箱型のサポート部防護壁において、サポート部防護壁の底部内面にサポート部形成材料からなる層を形成し、係るサポート部形成材料からなる層上に、モデル部及びサポート部からなる造形物を造形するとよい。
サポート部防護壁の高さとしては、サポート部の溶出を防ぐことができれば、特に制限はないが、サポート部を形成する材料の吸湿性や溶解性の条件により適宜調整するとよい。
好ましくは、サポート部が全部溶出したときに、漏洩しない高さであるとより好ましい。
また、サポート部防護壁の構成材料は、サポート部の溶出を防ぐことができる強度を有する材料であれば特に制限はないが、造形効率を考慮すると、モデル材形成材料で形成するのが好ましい。
【００６６】
モデル部とサポート部を有する造形物と、サポート部防護壁との造形順序については、特に制限はなく、造形物の形状や大きさ、サポート部防護壁の形状や大きさ等を考慮し、適宜設定することができる。例えば、造形物を１層ずつ積層していく際、サポート部防護壁も造形物に合わせ、造形物と同じ高さの層を造形していくようにしてもよい。あるいは、ある程度先に、サポート部防護壁を造形しておき、後から、サポート部防護壁の囲みの中で、モデル部とサポート部の造形物を造形していくようにしてもよい。
【００６７】
＜除去工程＞
本発明の立体造形物の製造方法は、除去工程をさらに含むことが好ましい。
除去工程は、形成されたモデル部及びサポート部からなる造形物からサポート部を除去する工程である。
【００６８】
除去工程は、トリミングする方法、液体に溶解させる方法、液体に浸漬して除去する方法、温度を加える方法、超音波振動する方法、撹拌によるエネルギーを与える方法などの補助的処理を行うことができ、これらを適宜組み合せて行ってもよい。
これらの中でも、液体に溶解させる方法が好ましく、サポート部が液体に浸漬されて溶解する方法がより好ましい。
前記液体としては、例えば、水、有機溶剤などが挙げられる。
【００６９】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、成形体の研磨工程、成形体の清浄工程などが挙げられる。
【００７０】
＜実施形態＞
以下、本発明の立体造形物の製造方法、及び該製造方法を実施する製造装置（本明細書においては、造形装置ともいう）の具体的態様について説明する。しかし、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
上述したモデル部形成材料、及びサポート部形成材料は、本実施形態の造形装置に搭載される。
本実施形態の造形装置は、ＵＶ硬化性を有するモデル部形成材料及びサポート部形成材料を用いる一般的なマテリアルジェット方式の造形装置である。
【００７１】
＜＜製造装置（造形装置）＞＞
図１は、本発明の一実施形態に係る造形装置を示す概略図である。造形装置３０は、ヘッドユニット３１，３２、紫外線照射機３３、ローラー３４、キャリッジ３５、及びステージ３７を有する。ヘッドユニット３１は、モデル部形成材料１を吐出する。ヘッドユニット３２は、サポート部形成材料２を吐出する。紫外線照射機３３は、吐出されたモデル部形成材料１、及びサポート部形成材料２に紫外線を照射して硬化する。ローラー３４は、モデル部形成材料１、及びサポート部形成材料２の液膜を平滑化する。キャリッジ３５は、ヘッドユニット３１，３２等の各手段を、図１におけるＸ方向に往復移動させる。ステージ３７は、基板３６を、図１に示すＺ方向、及び図１の奥行方向であるＹ方向に移動させる。尚、Ｙ方向への移動は、ステージ３７ではなくキャリッジ３５において行なってもよい。
【００７２】
モデル部形成材料が色ごとに複数ある場合、造形装置３０には、各色のモデル部形成材料を吐出するための複数のヘッドユニット３１が設けられていてもよい。
ヘッドユニット３１，３２におけるノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができる。
【００７３】
ローラー３４に使用できる金属としては、ＳＵＳ３００系、４００系、６００系、六価クロム、窒化珪素、及びタングステンカーバーイドなどが例示される。また、これらのいずれかをフッ素やシリコーンなどで被膜コーティングした金属を、ローラー３４に使用してもよい。これらの金属のなかでも、強度、加工性の面から６００系が好ましい。
ローラー３４を使用する場合、造形装置３０は、ローラー３４と造形物の面とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ３７を下げながら積層する。ローラー３４は紫外線照射機３３に隣接している構成が好ましい。
【００７４】
また、休止時のインクの乾燥を防ぐため、造形装置３０には、ヘッドユニット３１，３２におけるノズルを塞ぐキャップなどの手段を設置してもよい。また、長時間連続使用時のノズルの詰まりを防ぐため、造形装置３０には、ヘッドをメンテナンスするためのメンテナンス機構を設置してもよい。
【００７５】
＜＜立体造形物の製造データの作成方法＞＞
立体造形物を製造するための製造データ（本明細書では、造形データともいう）は、例えば、図７で示すように、造形データ作成装置６００で作成される。
以下、製造データを作成する方法について、概略説明する。尚、製造データを作成する製造データ（造形データ）作成装置、及び作成方法についてのさらなる詳しい説明は、下記（立体造形物の製造データの作成方法）の欄で行う。
【００７６】
図２Ａは、造形しようとする立体造形物を三次元モデルで表した、三次元モデルの一例を示す模式図である。三次元モデル１００は、例えば、三次元ＣＡＤで設計された三次元形状、あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータ、ソリッドデータ等の三次元データである。三次元データは、例えば、三次元モデルの表面が三角形の集合体として表現されたＳＴＬフォーマット（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）に変換されていてもよい。
【００７７】
造形データ作成装置では、入力された三次元データから底面を特定する。底面を特定する方法は、特に限定されない。例えば、三次元モデルを三次元座標系に配置したときに、長さが最も短くなる方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する面と三次元モデルとの接点を底面とする方法等が挙げられる。
【００７８】
造形データ作成装置では、Ｚ軸方向の所定間隔ごとに、底面と平行方向に三次元モデルがスライスされた切断面を示す二次元データを生成する。この場合、造形データ作成装置では、三次元モデルのＸ−Ｙ面、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面への投影面積を求める。造形データ作成装置では、得られた投影面積が収まるブロック形状を一層の厚みでＸ−Ｙ面と平行に輪切り（スライス）にする。
一層の厚みは、使う材料によるが、通常は２０μｍ以上６０μｍ以下程度である。
二次元データの生成などのデータ処理は、使用材料の指定に応じて、造形データ作成装置において自動的に設定されるようにしてもよい。
【００７９】
なお、図２Ａにおけるグラデーションで示された曲面のように、三次元モデルがオーバーハング部を有する場合、造形データ作成装置は、オーバーハング部のモデル部をサポート部で支持しながら造形するようデータを作成する。
図２Ｂは、モデル部とサポート部で形成しようとする造形物の一例を示す模式図であり、より具体的には、オーバーハング部のモデル部１０がサポート部２０によって支持された造形物の一例を示す模式図である。
造形データ作成装置では、生成された各二次元データに対し、オーバーハング部の底面側に、サポート部を示す画素を追加する。最終的に生成される二次元データは、造形物の一断面を示し、モデル部を示す画素、及びサポート部を示す画素が含まれている。
図２Ｃは、図２Ｂの造形物の一断面を示す模式図を示す。
【００８０】
＜＜製造方法（造形方法）＞＞
上述した製造データをもとに、製造装置（造形装置）は、立体造形物を造形する。製造装置で行われる各製造工程について、以下説明する。
【００８１】
−吐出工程−
造形装置３０のエンジンは、キャリッジ３５、又はステージ３７を移動させながら、入力された二次元データのうち最も底面側の断面を示す二次元データに基づいて、ヘッドユニット３１からモデル部形成材料１の液滴を吐出させ、ヘッドユニット３２からサポート部形成材料２の液滴を吐出させる。
これにより、最も底面側の断面を示す二次元データにおけるモデル部を示す画素に対応する位置にモデル部形成材料１の液滴が配され、サポート部を示す画素に対応する位置にサポート部形成材料２の液滴が配され、隣り合う位置の液滴同士が接した液膜が形成される。
なお、造形する造形物が１個の場合は、ステージ３７の真中に断面形状の液膜が形成される。造形する造形物が複数個の場合、造形装置３０は、ステージ３７に複数個の断面形状の液膜を形成してもよいし、先に造形された造形物に液膜を積み重ねてもよい。
【００８２】
ヘッドユニット３１及び３２にはヒータ設置することが好ましい。さらに、ヘッドユニット３１にモデル部形成材料を供給する経路及びヘッドユニット３２にサポート部形成材料を供給する経路にプレヒータを設置することが好ましい。
【００８３】
−平滑化工程−
平滑化工程において、ローラー３４は、ステージ３７上に吐出されたモデル部形成材料、及びサポート部形成材料のうち余剰な部分を掻き取ることで、モデル部形成材料、及びサポート部形成材料からなる液膜、又は層の有する凸凹を平滑化する。平滑化工程はＺ軸方向へ積層毎に１回行われてもよいし、２乃至５０回の積層毎に１回行われてもよい。
平滑化工程において、ローラー３４は停止していてもよいし、ステージ３７の進行方向に対して正もしくは負の相対速度で回転していてもよい。またローラー３４の回転速度は定速でも一定加速度、一定減速度でもよい。ローラー３４の回転数は、ステージ３７との相対速度の絶対値として、５０ｍｍ／ｓ以上、４００ｍｍ／ｓ以下が好ましい。相対速度が小さすぎる場合、平滑化が不十分で平滑性が損なわれる。また相対速度が大きすぎる場合、装置が大型化を要し、振動などによって、吐出された液滴の位置ずれなどが発生しやすく、結果として平滑性が低下することがある。
平滑化工程において、ローラー３４の回転方向はヘッドユニット３１，３２の進行方向と逆向きであることが好ましい。
【００８４】
−硬化工程−
硬化工程において、造形装置３０のエンジンは、キャリッジ３５により紫外線照射機３３を移動させて、液膜形成工程で形成された液膜に、モデル部形成材料、及びサポート部形成材料に含まれる光重合開始剤の波長に応じた紫外線を照射する。
これにより、造形装置３０は、液膜を硬化して、層を形成する。
【００８５】
−積層工程−
最も底面側の層の形成後、造形装置３０のエンジンは、ステージを一層分、下降させる。
造形装置３０のエンジンは、キャリッジ３５、又はステージ３７を移動させながら、底面側から二つ目の断面を示す二次元画像データに基づいて、モデル部形成材料１の液滴を吐出させ、サポート部形成材料２の液滴を吐出させる。吐出方法は、最も底面側の液膜を形成するときと同様である。これにより、最も底面側の層上に、底面側から二つ目の二次元データが示す断面形状の液膜が形成される。更に、造形装置３０のエンジンは、キャリッジ３５により紫外線照射機３３を移動させて、液膜に紫外線を照射することにより、液膜を硬化して、最も底面側の層上に、底面側から二つ目の層を形成する。
【００８６】
造形装置３０のエンジンは、入力された二次元データについて、底面側に近いものから順に利用して、上記と同様に、液膜の形成と、硬化と、を繰り返し、層を積層させる。繰り返しの回数は、入力された二次元画像データの数、あるいは三次元モデルの高さ、形状などに応じて異なる。すべての二次元画像データを用いた造形が完了すると、サポート部に支持された状態のモデル部の造形物が得られる。
【００８７】
−除去工程−
造形装置３０により造形された造形物は、モデル部及びサポート部を有する。サポート部は、造形後に造形物から除去される。除去方法としては、物理的除去、及び化学的除去がある。物理的除去では、機械的な力を加えて除去する。一方、化学除去では、溶媒に浸漬し、サポート部を崩壊させて除去する。サポート部の除去方法としては、特に制限はないが、物理除去では造形物が破損する可能性があるため、化学的除去がより好ましい。さらに、コストを考慮すると水に浸漬して除去する方法がより好ましい。水に浸漬して除去する方法が採用される場合、サポート部形成材料の硬化物は、水崩壊性を有するものが選択される。
【００８８】
（立体造形物の製造データの作成方法）
本発明の立体造形物の製造データの作成方法は、造形しようとする立体造形物を表した三次元モデルから、モデル部と前記モデル部を支持するサポート部からなる造形物を造形する手順、及び前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する手順を設定する。
製造データ（造形データ）は、図７で示すように造形データ作成装置６００で作成される。作成された造形データは立体造形物の造形装置３０に入力される。その後、造形装置３０の制御部５００では、入力された造形データに従い立体造形物を造形するよう駆動処理される。これにより、造形装置では所望の立体造形物が造形される。
尚、造形データは、図７で示すように造形装置３０とは別の装置（造形データ作成装置６００）で作成しなくても、造形装置３０に造形データを作成する機能を有する造形データ作成部を内在させ、造形装置３０内で造形データの作成を行ってもよい。
【００８９】
まず、造形データの作成について具体的に説明する前に、造形データが入力された造形装置３０における制御部５００の動作について、図７を参照して説明する。
図７は、立体造形物の製造装置の制御部を説明するためのブロック図である。
【００９０】
制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含む立体造形プログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
また、制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
さらに、制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。
図７中、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物（立体造形物）を造形層ごとにスライスしたスライスデータである造形データ（断面データ）を作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。尚、造形データ作成装置の詳しい説明は、後述する。
【００９１】
制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備える。
また、制御部５００は、液体吐出用のヘッドユニット３１を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８と、ヘッドユニット３２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０９を備えている。
更に、制御部５００は、液体吐出ヘッドユニット３１及び３２をＸ方向に移動させるユニットＸ方向移動機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、液体吐出ヘッドユニット３１及び３２をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備える。
【００９２】
制御部５００は、ステージ３７を昇降手段５５４とともにＹ方向に移動させるステージＹ方向走査機構５５３を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１３と、ステージ３７をＺ方向に昇降させる昇降手段５５４を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１４を備える。なお、Ｚ方向への昇降は、前述したように液体吐出ヘッドユニット３１及び３２を昇降させる構成とすることもできる。
【００９３】
制御部５００は、平坦化ローラー３４を回転駆動するモータ５５５を駆動するモータ駆動部５１６、液体吐出ヘッドユニットのメンテナンス機構５５６を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備える。
【００９４】
制御部５００は、ＵＶ照射ユニット５５７による紫外線照射を制御する硬化制御部５１９を備える。
制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
制御部５００は、上述したように、造形データ作成装置６００から造形データを受領する。
【００９５】
次に、製造データを作成する製造データ（造形データ）作成装置及び製造データ（造形データ）の作成方法について、説明する。
造形データ作成装置６００は、造形しようとする立体造形物を三次元モデルで表した三次元モデルの情報を受け付ける。この受け付けた情報をもとに、造形データ作成装置６００は、サポート部の形状や大きさ、モデル部に対するサポート部の位置（配置）等を適宜設定する。さらに、モデル部とサポート部からなる造形物の情報をもとに、造形データ作成装置６００は、サポート部防護壁の形状、大きさ（高さ、幅等）、造形位置（配置）などを適宜設定する。
尚、造形データ作成装置６００が、上記各種条件を設定するにあたり、基準となる条件は予め作業者又はユーザーにより入力しておくことができる。この場合、造形データ作成装置６００は、予め入力されている条件と比較することで、造形条件を自動で選択することができる。
また、造形データ作成装置６００には、造形データ作成装置が設定した造形条件を、必要に応じて作業者又はユーザーが修正できる調整手段を有しているとよい。
そして、造形データ作成装置６００は、モデル部とサポート部からなる造形物の造形処理に、サポート部防護壁の造形処理を加えて、両者の造形処理が行えるよう、モデル部、サポート部、及びサポート部防護壁の造形手順を設定する。
この造形手順を前述の＜＜立体造形物の製造データの作成方法＞＞の欄で説明したように、造形層を形成する１層である、Ｘ−Ｙの二次元データに変換する。こうして、最終的に生成された二次元データが立体造形物の製造データとなる。
作成された立体造形物の製造データは、造形装置の制御部５００に入力される。
【００９６】
＜造形データ作成装置のハードウェア構成＞
以下、上述した造形データを作成する造形データ作成装置のハードウェア構成について説明する。
図８は、造形データ作成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図８で示すように、造形データ作成装置６００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６０１、主記憶装置６０２、補助記憶装置６０３、出力装置６０４、入力装置６０５の各部を有する。これらの各部は、バス６０６を介してそれぞれ接続されている。
ＣＰＵ６０１は、種々の制御や演算を行う処理装置である。ＣＰＵ６０１は、主記憶装置６０２などが記憶するＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）やプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。即ち、ＣＰＵ６０１は、本実施形態では、製造データ（造形データ）作成プログラムを実行することにより、造形データ作成装置６００の制御部として機能する。
【００９７】
製造データ（造形データ）作成プログラムや各種データベースは、必ずしも主記憶装置６０２や、補助記憶装置６０３などに記憶されていなくともよい。インターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを介して、造形データ作成装置６００に接続される他の情報処理装置などに製造データ（造形データ）作成プログラムや各種データベースを記憶させてもよい。造形データ作成装置６００がこれら他の情報処理装置から製造データ（造形データ）作成プログラムや各種データベースを取得して実行するようにしてもよい。
主記憶装置６０２は、各種プログラムを記憶し、各種プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。
主記憶装置６０２は、図示しない、ＲＯＭ（Ｒｅｅｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、を有する。
ＲＯＭは、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の各種プログラムなどを記憶している。
ＲＡＭは、ＲＯＭに記憶された各種プログラムがＣＰＵ６０１により実行される際に展開される作業範囲として機能する。ＲＡＭとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ＲＡＭとしては、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などが挙げられる。
補助記憶装置６０３としては、各種情報を記憶でき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、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブなどが挙げられる。また、補助記憶装置６０３は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ）ドライブなどの可搬記憶装置としてもよい。
【００９８】
出力装置６０４は、ディスプレイなどを用いることができる。ディスプレイとしては、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイが挙げられる。
入力装置６０５は、造形データ作成装置６００に対する各種要求を受け付けることができれば、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。
以上のようなハードウェア構成によって、造形データ作成装置６００の処理機能を実現することができる。
【００９９】
＜実施形態＞
本発明の立体造形物の製造データの作成方法の処理手順を示す。図９は、造形データ作成装置６００における製造データの作成方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。
【０１０１】
＜モデル部形成材料の調製＞
イソボルニルアクリレート（共栄化学株式会社製）６０質量部、アクリロイルモルホリン（ＡＣＭＯ、ＫＪケミカルズ株式会社製）１０質量部、及びウレタンアクリレート（商品名：ＵＶ−１７００Ｂ、日本合成化学工業株式会社製、分子量：２，０００）３０質量部をビーカーにて均一に混合した。その後、光重合開始剤（商品名：イルガキュア８１９、ＢＡＳＦ社製）２質量部を加え、さらに均一に混合し、フィルター（商品名：ＣＣＰ−ＦＸ−Ｃ１Ｂ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、平均孔径：３μｍ）を通過させてモデル部形成材料を得た。
【０１０２】
＜サポート部形成材料の調製＞
アクリロイルモルホリン（ＡＣＭＯ、ＫＪケミカルズ株式会社製）４０質量部、ポリオキシプロピレングリコール４５質量部、１，４−ブタンジオール１５質量部、反応開始剤（商品名：イルガキュア８１９、ＢＡＳＦ社製）３質量部、及び重合禁止剤（商品名：フェノチアジン、東京化成株式会社製）０．１質量部を均一に混合し、フィルター（商品名：ＣＣＰ−ＦＸ−Ｃ１Ｂ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、平均孔径：３μｍ）を通過させてサポート部形成材料を得た。
【０１０３】
（実施例１）
図１に示す立体造形物の造形装置において、インクジェットヘッド（商品名：ＭＨ２４２０、リコーインダストリー株式会社製）に通じる３つのタンクに、得られたモデル部形成材料、及びサポート部形成材料を充填した。
図４Ａ及び図４Ｂに示す造形物を造形した。図４Ａ及び図４Ｂ中、符号３００はモデル部を、符号３１０はサポート部を、符号３２０は造形ステージを、符号３３０はサポート部防護壁を示す（尚、以下、図５Ａ及び図５Ｂ、並びに図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図４Ａ及び図４Ｂと同じものを意味する場合、同じ符号を付す）。
図４Ａにおいて、間隙の平均距離は、１ｍｍである。
【０１０４】
＜造形ステージ汚染の評価＞
造形完了から６０時間経過後に、サポート部形成材料の溶出により、造形ステージ上へ漏洩したサポート部形成材料の質量を測定し、下記の評価基準で評価した。
−評価基準−
〇：造形ステージ上に漏洩したサポート部形成材料の質量が１ｍｇ未満である。
×：造形ステージ上に漏洩したサポート部形成材料の質量が１ｍｇ以上である。
【０１０５】
＜除去速度の評価＞
造形物を２５℃の水に浸漬させ、サポート部が完全溶解するまでの時間を測定した。
実施例１で得られた造形物の評価結果を下記表１に示す。
【０１０６】
（比較例１）
図５Ａ及び図５Ｂで示した造形物（モデル部及びサポート部のみで、サポート部防護壁のない造形物）を作製した以外は実施例１と同様の方法で、造形ステージ汚染と除去速度を評価した。比較例１で得られた造形物の評価結果を下記表１に示す。
【０１０７】
（比較例２）
図６Ａ及び図６Ｂで示した造形物（サポート部に密着してサポート部防護壁が造形している造形物）を作製した以外は実施例１と同様の方法で、造形ステージ汚染と除去速度を評価した。比較例２で得られた造形物の評価結果を下記表１に示す。
【０１０８】
【表１】
2019147326.tif 000003
【０１０９】
実施例１、及び比較例１と比較例２の結果から、本発明の製造方法を用いることにより、サポート部の除去速度を低下させることなく、サポート部を形成する材料の溶出による装置の汚染を防止できることが確認できた。
【０１１０】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  モデル部と前記モデル部を支持するサポート部とを造形する立体造形物の製造方法であって、
前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する際、前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部に対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形することを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜２＞  前記造形物の最外郭に位置する前記サポート部の前記サポート部防護壁に対向する側の表面と、前記サポート部防護壁の前記サポート部に対向する側の表面とが、平均距離で１ｍｍ以上離間している、前記＜１＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜３＞  前記サポート部防護壁が、前記造形物の最外郭から離間した位置に、前記造形物を囲うように造形される、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜４＞  前記サポート部防護壁が、底面部とその周囲を囲む壁部からなる、上部が開口している容器の形状であり、前記容器の底面部の内面に前記サポート部を形成する材料からなる層を形成し、前記サポート部を形成する材料からなる層上に、前記モデル部及び前記サポート部からなる造形物を造形する、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜５＞  前記サポート部防護壁が前記モデル部を形成する材料で形成される前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜６＞  前記サポート部を形成する材料が水崩壊性を示す材料からなる前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜７＞  造形しようとする立体造形物を表した三次元モデルから、モデル部と前記モデル部を支持するサポート部からなる造形物を造形する手順、及び前記造形物の最外郭に位置する前記サポートに対し、所定の高さのサポート部防護壁を離間させて造形する手順を設定する、
ことを特徴とする立体造形物の製造データの作成方法である。
【０１１１】
前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、前記＜７＞に記載の立体造形物の製造データの作成方法によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１２】
【特許文献１】特開２０１２−１１１２２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−９６４２８号公報
【符号の説明】
【０１１３】
１  モデル部形成材料
２  サポート部形成材料
１０  モデル部
２０  サポート部
３０  造形装置（立体造形物の製造装置の一例）
３１  ヘッドユニット（吐出手段の一例）
３２  ヘッドユニット（吐出手段の一例）
３３  紫外線照射機（硬化手段の一例）
３４  ローラ
３５  キャリッジ
３６  基板
３７  ステージ
１００  三次元モデル
【図１】
2019147326.tif 000004
【図２Ａ】
2019147326.tif 000005
【図２Ｂ】
2019147326.tif 000006
【図２Ｃ】
2019147326.tif 000007
【図３】
2019147326.tif 000008
【図４Ａ】
2019147326.tif 000009
【図４Ｂ】
2019147326.tif 000010
【図５Ａ】
2019147326.tif 000011
【図５Ｂ】
2019147326.tif 000012
【図６Ａ】
2019147326.tif 000013
【図６Ｂ】
2019147326.tif 000014
【図７】
2019147326.tif 000015
【図８】
2019147326.tif 000016
【図９】
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