(57)【要約】【課題】本発明の課題は、積層方向の強度が高い三次元造形物を精度良く出力できる三次元造形方法を提供することである。【解決手段】三次元造形方法は、造形材料を塗布して造形材料層を形成する層形成工程と、前記造形材料層を半硬化させる半硬化工程と、半硬化された前記造形材料層にバインダー粒子を添加する添加工程と、を有し、前記層形成工程と前記半硬化工程とを繰り返して積層される複数の前記造形材料層のうち、少なくともいずれか一層に対して前記添加工程を行うことで、三次元造形物を形成することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料を塗布して造形材料層を形成する層形成工程と、
前記造形材料層を半硬化させる半硬化工程と、
半硬化された前記造形材料層にバインダー粒子を添加する添加工程と、を有し、
前記層形成工程と前記半硬化工程とを繰り返して積層される複数の前記造形材料層のうち、少なくともいずれか一層に対して前記添加工程を行うことで、三次元造形物を形成することを特徴とする三次元造形方法。
【請求項２】
前記バインダー粒子と前記造形材料層との接着性が、前記造形材料層同士の接着性よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項３】
前記層形成工程において、長手方向に複数の吐出ノズルを有するヘッドを、前記長手方向に直交する方向に走査しながら、前記吐出ノズルから前記造形材料の液滴を吐出することにより塗布して前記造形材料層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元造形方法。
【請求項４】
前記造形材料は、光硬化性材料を含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項５】
前記半硬化工程の前に、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化工程を更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項６】
前記添加工程において、ローラーに担持された前記バインダー粒子を前記造形材料層に接触させることで、前記造形材料層に前記バインダー粒子を添加することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項７】
前記添加工程において、前記ローラーを前記造形材料層に対する相対移動に従動回転させながら、前記造形材料層に前記バインダー粒子を添加することを特徴とする請求項６に記載の三次元造形方法。
【請求項８】
前記添加工程において、前記造形材料の物性、前記バインダー粒子の物性、前記造形材料層の層厚及び前記三次元造形物の物性の少なくともに一つに応じた量の前記バインダー粒子を添加することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項９】
前記層形成工程と前記半硬化工程とを繰り返して積層される複数の前記造形材料層の全てに対して前記添加工程を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項１０】
前記バインダー粒子が、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤又はリン酸系カップリング剤で表面処理されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の三次元造形方法。
【請求項１１】
造形材料を吐出して造形材料層を形成する吐出部と、
前記造形材料層を半硬化させる硬化部と、
前記造形材料層にバインダー粒子を添加する添加部と、
前記吐出部、前記硬化部及び前記添加部を制御して、複数の造形材料層を積層させることにより三次元造形物を形成する制御部と、を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１２】
前記吐出部が、長手方向に複数の吐出ノズルを有するヘッドであり、
前記ヘッドは、前記長手方向に直交する方向に走査しながら、前記吐出ノズルから前記造形材料の液滴を吐出することにより前記造形材料層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の三次元造形装置。
【請求項１３】
前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化部を更に備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の三次元造形装置。
【請求項１４】
前記添加部が、周面に担持されたバインダー粒子を前記造形材料層に添加するローラーと、前記ローラーに前記バインダー粒子を供給するバインダー粒子供給源と、を有することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１５】
前記ローラーと前記造形材料層との距離が調整可能であることを特徴とする請求項１４に記載の三次元造形装置。
【請求項１６】
前記バインダー粒子供給源が、前記ローラーの周面のうち前記バインダー粒子が担持される領域の幅が、前記造形材料層の幅と同一となるように、前記ローラーに前記バインダー粒子を供給することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の三次元造形装置。
【請求項１７】
前記ローラーは、表面が絶縁処理された導電体で構成され、
前記バインダー粒子供給源が、帯電された前記バインダー粒子を供給することを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１８】
前記添加部が、
感光体と、
前記感光体を一様に帯電させる帯電部と、
前記感光体に対して像露光を行い静電潜像を形成する露光部と、
帯電された前記バインダー粒子で前記静電潜像を現像する現像部と、を有することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１９】
前記制御部が、前記吐出部による前記造形材料層の形成と前記硬化部による前記造形材料層の半硬化とを行う毎に、前記添加部により前記バインダー粒子を添加することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形方法及び三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の立体物を造形する技術として、ラピッド・プロトタイピング（ＲＰ：Rapid Prototyping）と呼ばれる技術が知られている。この技術は、ひとつの三次元形状の表面を３角形の集まりとして記述したデータ（ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）フォーマットのデータ）により、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立体物を造形する技術である。また、立体物を造形する手法としては、溶融物堆積方式（ＦＤＭ：Fused Deposition Molding）、インクジェット方式、インクジェットバインダ方式、光造形方式（ＳＬ：Stereo Lithography）、粉末焼結方式（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）などが知られている。
【０００３】
インクジェット方式による三次元造形方法としては、例えば、インクジェットノズルから選択的に光硬化性樹脂を吐出し、その表面を平滑化した後、当該光硬化性樹脂に光を照射して硬化させることで硬化層を形成し、これを繰り返すことにより硬化層を複数積層して三次元造形物を形成する技術が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。このような方式によれば、造形材料を微小な液滴として吐出して積層できるため、高精細な三次元造形物を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６８５０３３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の技術によれば、複数の硬化層を積層することのみで三次元造形物を形成するため、三次元造形物を構成する各層間の接着性が十分でない場合があった。このため、形成された三次元造形物の積層方向における強度が十分でない場合があった。また、硬化層が完全に硬化する前に次の硬化層を積層することで、三次元造形物を構成する各層間の接着性を高めた場合であっても、三次元造形物の積層方向における強度が十分でない場合があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、積層方向の強度が高い三次元造形物を精度良く出力できる三次元造形方法及び三次元造形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、三次元造形方法であって、
造形材料を塗布して造形材料層を形成する層形成工程と、
前記造形材料層を半硬化させる半硬化工程と、
半硬化された前記造形材料層にバインダー粒子を添加する添加工程と、を有し、
前記層形成工程と前記半硬化工程とを繰り返して積層される複数の前記造形材料層のうち、少なくともいずれか一層に対して前記添加工程を行うことで、三次元造形物を形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の三次元造形方法であって、
前記バインダー粒子と前記造形材料層との接着性が、前記造形材料層同士の接着性よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の三次元造形方法であって、
前記層形成工程において、長手方向に複数の吐出ノズルを有するヘッドを、前記長手方向に直交する方向に走査しながら、前記吐出ノズルから前記造形材料の液滴を吐出することにより塗布して前記造形材料層を形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記造形材料は、光硬化性材料を含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記半硬化工程の前に、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化工程を更に有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記添加工程において、ローラーに担持された前記バインダー粒子を前記造形材料層に接触させることで、前記造形材料層に前記バインダー粒子を添加することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の三次元造形方法であって、
前記添加工程において、前記ローラーを前記造形材料層に対する相対移動に従動回転させながら、前記造形材料層に前記バインダー粒子を添加することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記添加工程において、前記造形材料の物性、前記バインダー粒子の物性、前記造形材料層の層厚及び前記三次元造形物の物性の少なくともに一つに応じた量の前記バインダー粒子を添加することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記層形成工程と前記半硬化工程とを繰り返して積層される複数の前記造形材料層の全てに対して前記添加工程を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の三次元造形方法であって、
前記バインダー粒子が、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤又はリン酸系カップリング剤で表面処理されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、三次元造形装置であって、
造形材料を吐出して造形材料層を形成する吐出部と、
前記造形材料層を半硬化させる硬化部と、
前記造形材料層にバインダー粒子を添加する添加部と、
前記吐出部、前記硬化部及び前記添加部を制御して、複数の造形材料層を積層させることにより三次元造形物を形成する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の三次元造形装置であって、
前記吐出部が、長手方向に複数の吐出ノズルを有するヘッドであり、
前記ヘッドは、前記長手方向に直交する方向に走査しながら、前記吐出ノズルから前記造形材料の液滴を吐出することにより前記造形材料層を形成することを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の三次元造形装置であって、
前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化部を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記添加部が、周面に担持されたバインダー粒子を前記造形材料層に添加するローラーと、前記ローラーに前記バインダー粒子を供給するバインダー粒子供給源と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の三次元造形装置であって、
前記ローラーと前記造形材料層との距離が調整可能であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４又は１５に記載の三次元造形装置であって、
前記バインダー粒子供給源が、前記ローラーの周面のうち前記バインダー粒子が担持される領域の幅が、前記造形材料層の幅と同一となるように、前記ローラーに前記バインダー粒子を供給することを特徴とする。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記ローラーは、表面が絶縁処理された導電体で構成され、
前記バインダー粒子供給源が、帯電された前記バインダー粒子を供給することを特徴とする。
【００２４】
請求項１８に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記添加部が、
感光体と、
前記感光体を一様に帯電させる帯電部と、
前記感光体に対して像露光を行い静電潜像を形成する露光部と、
帯電された前記バインダー粒子で前記静電潜像を現像する現像部と、を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１９に記載の発明は、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部が、前記吐出部による前記造形材料層の形成と前記硬化部による前記造形材料層の半硬化とを行う毎に、前記添加部により前記バインダー粒子を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、積層方向の強度が高い三次元造形物を精度良く出力できる三次元造形方法及び三次元造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の三次元造形装置の概略構成図である。
【図２】本発明の三次元造形装置が備える添加部の一部を示す概略構成図である。
【図３】添加部の変形例を示す概略構成図である。
【図４】三次元造形装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】造形材料層の硬化度と接着性との関係を説明する図である。
【図６】各工程における造形材料及び添加物の状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２９】
三次元造形物を形成する本発明の三次元造形装置１００について、図１〜図４を参照して以下説明する。図１は、三次元造形装置１００を示す概略構成図であり、図２は、三次元造形装置１００が備える添加部４の一部を示す概略構成図であり、図３は、添加部４の変形例を示す概略構成図であり、図４は、三次元造形装置１００の制御系を示すブロック図である。
【００３０】
本発明の三次元造形装置１００は、造形材料を吐出して塗布し造形材料層を形成するインクジェットヘッド（吐出部）１、造形材料層の表面を平坦化する平坦化部２、造形材料層を半硬化させる硬化部３、造形材料層にバインダー粒子４１を添加する添加部４、これら各部を一体として移動させる移動機構５、形成される三次元造形物を支持する造形ステージ６、及び、これら各部を制御する制御部７等を備えて構成されている。
【００３１】
これらインクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４は、図１に示すように、それぞれこの順に隣接して設けられ、これらが一体として移動機構５により造形ステージ６上で水平方向に移動する。移動機構５によりインクジェットヘッド１が図１中の方向Ａに移動するときに、インクジェットヘッド１は造形材料を吐出する。
【００３２】
インクジェットヘッド１は、長手方向に複数の吐出ノズルを有し、移動機構５により当該長手方向に直交する方向に走査しながら、複数の吐出ノズルから造形材料の液滴を選択的に吐出することにより造形ステージ６上の所望の領域に造形材料層を形成する。
このようなインクジェットヘッド１としては、従来公知の画像形成用のインクジェットヘッドが用いられる。
【００３３】
インクジェットヘッド１は、造形材料を貯留している。造形材料は、三次元造形物を形成するための材料であって、吐出可能な状態でインクジェットヘッド１に貯留されている。また、造形材料は、インクジェットヘッド１により造形ステージ６上に吐出されて造形材料層を形成する。更に、当該造形材料層は、光照射、冷却又は加熱等のいずれかの硬化処理が施されることにより半硬化する。ここで、半硬化とは、造形材料が塗布されてなる造形材料層が、層として形状維持することができ、かつ添加されるバインダー粒子４１を保持できる程度の粘度を有するように硬化された状態をいい、具体的には、造形材料が光硬化性材料や熱硬化性材料である場合、反応率が２０％以上９０％未満である状態をいう。なお、造形材料が相転移材料を含み、常温で硬化する場合には、反応率が２０％未満であっても半硬化に該当するものとする。
半硬化された造形材料層は、更に硬化処理が施されることで硬化する。
【００３４】
このような造形材料としては、例えば、光が照射されることにより硬化する光硬化性材料や、熱硬化性材料又は熱可塑性材料等が用いられる。
光硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性樹脂が挙げられ、アクリル酸エステル又はビニルエーテル等のラジカル重合系紫外線硬化性樹脂や、エポキシ又はオキセタン等のモノマーやオリゴマーと、樹脂に応じた反応開始剤としてアセトフェノンやベンゾフェノン等とを組み合わせて使用するカチオン重合系紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
熱硬化性材料としては、例えば、熱硬化性樹脂が挙げられ、ラジカル重合系樹脂と熱ラジカル発生剤との組み合わせ等を用いることができる。
熱可塑性材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。造形材料として熱可塑性材料が用いられる場合には、熱可塑性材料は加熱されて軟化した状態でインクジェットヘッド１から吐出される。
【００３５】
更に、造形材料としては、転移温度Ｔｍを境界として硬度が可逆的に変化する相転移材料を用いることも可能である。造形材料が転移温度Ｔｍ以上で軟化する相転移材料である場合には、相転移材料は転移温度Ｔｍ以上に加熱されて軟化した状態でインクジェットヘッド１から吐出される。
また、相転移材料は、光硬化性材料に含有された状態で、造形材料として用いられることが好ましい。この場合には、温度を制御することによって造形材料を硬化させることができるとともに、光照射を行うことによって造形材料を硬化させることができるので、造形材料の半硬化状態又は硬化状態を調整しやすい。
【００３６】
また、インクジェットヘッド１からは造形材料が吐出されるものとしたが、造形材料とともに、インクジェットヘッド１の別の吐出ノズル、又はインクジェットヘッド１とは別のインクジェットヘッド（図示略）から、造形材料を支持する支持材料を吐出するものとしても良い。支持材料は、例えば造形対象物がオーバーハングする部位を有している場合等に、造形材料層の下層側に設けられ、三次元造形物の形成が完了するまでオーバーハングする部位を支持する。また、支持材料は、造形材料層に隣接して設けられて、形成される三次元造形物を保護するものとしても良い。このような支持材料は、三次元造形物の形成が完了した後に除去される。
【００３７】
平坦化部２は、インクジェットヘッド１により形成された造形材料層表面に均しローラー２１を接触して造形材料層表面の凹凸を平坦化し、硬化後の造形材料層が所望の層厚になるように平坦化する。平坦化部２により造形材料層表面が平坦化されることにより、三次元造形物を精度良く造形することができる。均しローラー２は、回転駆動可能に構成されている。造形材料層に接する位置における均しローラー２１の回転方向は、造形材料層に対する平坦化部２の相対移動方向（図１に示す方向Ａ）と略同じ方向（図１に示す方向Ｂ）であり、均しローラー２１の回転速度は、均しローラー２１と造形材料層の相対移動速度と同一である。これにより、造形ステージ６上の造形材料のうち不要な分を均しローラー２１の表面で掻き取りながら、造形材料層表面を効率的に平坦化することができる。均しローラー２１の表面に付着した造形材料は、均しローラー２１の近傍に設けられたブレード２２によって掻き取られ、バス２３に回収される。なお、バス２３に回収された造形材料は、インクジェットヘッド１に供給されて再利用されるものとしても良いし、廃タンクに輸送されるものとしても良い。
【００３８】
硬化部３は、造形ステージ６上に形成された造形材料層に硬化処理を施して、半硬化させる。
【００３９】
硬化部３の構成は、造形材料の性質によって異なる。
図１に示す例では、造形材料が紫外線硬化性材料であるため、硬化部３としては紫外線光源が用いられる。具体的には、硬化部３としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ又は紫外線ＬＥＤ等を用いることができる。
【００４０】
なお、造形材料が熱硬化性材料である場合、硬化部３としては抵抗発熱体等により発熱する加熱手段が用いられる。
また、造形材料が熱可塑性材料である場合、硬化部３としては冷却手段が用いられるが、自然冷却であっても良い。
更に、造形材料が転移温度Ｔｍ以上で軟化する相転移材料である場合、硬化部３としては相転移材料を転移温度Ｔｍ未満に冷却する冷却手段が用いられるが、自然冷却であっても良い。
【００４１】
添加部４は、硬化部３により半硬化された造形材料層に対してバインダー粒子４１を添加する。半硬化状態の造形材料層に対してバインダー粒子４１を添加するため、バインダー粒子４１が造形材料層上に付着して保持され、バインダー粒子４１を効率的に添加することができる。ここで、バインダー粒子とは、造形材料層と化学的に結合したり、表面が凹凸状に形成されて造形材料層に対してアンカー効果を発現したりする粒子であって、造形材料層間の接着性を高めるものである。
【００４２】
添加部４により造形材料層に添加されるバインダー粒子４１の添加量は、造形材料の物性、造形材料層の層厚、三次元造形物の物性、及びバインダー粒子４１の物性等に応じて制御部７により設定されている。具体的には、造形材料層同士の接着性が低いような場合や、三次元造形物の積層方向の強度を向上させる場合には、バインダー粒子４１の添加量を増大する。また、造形材料層の層厚が大きい場合、すなわち、積層ピッチが大きい場合には、形成される三次元造形物の層間に応力が集中しやすくなるため、バインダー粒子４１の添加量を増大する。このように、造形材料層同士の接着性を向上させる場合には、バインダー粒子４１の添加量を増大させる。また、バインダー粒子４１の物性としては、バインダー粒子４１の材料、粒径、形状、質量等が挙げられ、これらに応じて当該バインダー粒子４１を添加した際の造形材料層間の接着性が変動する。
なお、添加部４によるバインダー粒子４１の添加量は、上記各条件に応じて設定されるものでなくとも良く、あらかじめ設定された量であっても良い。
【００４３】
添加部４は、周面に担持されたバインダー粒子４１を造形材料層に添加する添加ローラー４２、添加ローラー４２にバインダー粒子４１を供給するバインダー粒子供給源４３等から構成されている。
【００４４】
添加ローラー４２は、例えば、ステンレス等の金属又はアクリル樹脂等の樹脂で構成されている。添加ローラー４２の表層が樹脂からなる場合、当該表層にシリカ等の粒子状物が分散されて耐磨耗性が向上されていても良い。
【００４５】
添加ローラー４２の表面には、複数のバインダー粒子４１が担持される。添加ローラー４２は、担持するバインダー粒子４１を造形材料層に接触した状態で造形材料層に対して相対移動し、造形材料層に対する相対移動に従動して回転する。これにより、平坦化部２により平坦化された造形材料層表面に傷等を付けることなく、バインダー粒子４１を造形材料層表面に添加することができる。
【００４６】
また、鉛直方向における添加ローラー４２と造形材料層との距離は調整可能に構成されており、添加ローラー４２表面が造形材料層には直接接触せず、かつバインダー粒子４１が造形材料層に接触するような範囲に調整されていることが好ましい。
例えば、図２に示すように、積層ピッチＰが１５〜３０μｍ、バインダー粒子４１の粒径１〜１０μｍである場合、添加ローラー４２と造形材料層間の距離Ｄは０〜５μｍであることが望ましい。造形材料層に対する添加ローラー４２の位置決めは、例えばリニアモーター等によってｎｍオーダーで駆動することで実行可能である。
添加ローラー４２がこのように位置制御されていることで、造形ステージ６上に積層された複数の造形材料層のうち最も上に位置する層にのみ添加ローラー４２が近接しバインダー粒子４１が接触させるので、当該最も上に位置する造形材料層にのみ選択的にバインダー粒子４１を添加することができる。
【００４７】
バインダー粒子供給源４３は、内部に貯留されたバインダー粒子４１を添加ローラー４２の表面に供給し、これにより、当該バインダー粒子４１が添加ローラー４２表面に担持される。バインダー粒子供給源４３は、添加ローラー４２の周面のうちバインダー粒子４１が担持される領域の幅が、造形材料層の幅と同一となるように、添加ローラー４２にバインダー粒子４１を供給することが好ましい。
【００４８】
バインダー粒子供給源４３に貯留されているバインダー粒子４１としては、当該バインダー粒子４１と造形材料層との接着性が、造形材料層同士の接着性よりも大きい粒子が用いられる。
バインダー粒子４１としては、例えば、カップリング処理が施された無機粒子又は有機粒子が用いられる。無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス等の各種金属酸化物等が挙げられる。これらを１種類又は２種類以上混合して用いることも可能である。また、有機粒子としては、例えば、カップリング処理剤と反応可能な表面構造を有するものが用いられ、具体的にはシリコーン樹脂粒子等が挙げられる。
【００４９】
バインダー粒子４１は、カップリング処理剤により表面処理されていることが好ましい。これにより、バインダー粒子４１と造形材料層との接着性を向上させることができる。用いられるカップリング処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤又はリン酸系カップリング剤等が挙げられ、造形材料に含有される化合物と結合可能な官能基を上記粒子に付与できるものが好ましい。例えば、造形材料にアクリル酸エステルが用いられている場合には、カップリング処理によりバインダー粒子４１表面にはビニル基が付与されることが好ましい。
【００５０】
また、バインダー粒子４１は、造形材料層上においてバインダー粒子４１が添加される必要のない領域に触れてしまうことを防止するため、球形に近い形状であることが好ましい。例えば、積層ピッチ１５〜３０μｍに対し、バインダー粒子４１の粒径は１〜１０μｍであることが好ましい。このように、バインダー粒子４１の粒径は、積層ピッチよりも小さいことが好ましい。造形材料層へのバインダー粒子４１の添加量、及び、添加ローラー４２に担持されるバインダー粒子４１のうち造形材料層に接触するものの量を均一にするため、これらの粒子はシャープな粒径分布を有することが好ましい。
なお、バインダー粒子４１は針状等の非球形状の粒子であっても良いが、その場合には、バインダー粒子４１の長径が積層ピッチよりも小さいことが好ましい。
【００５１】
図１に示すように、バインダー粒子供給源４３が添加ローラー４２の表面にバインダー粒子４１を接触させて付着させるように構成されている場合には、添加ローラー４２表面においてバインダー粒子供給源４３よりも回転方向下流側であって、造形材料層に近接する位置よりも回転方向上流側に、規制板（図示略）が設けられている。規制板は、その先端部が添加ローラー４２に担持されたバインダー粒子４１に当接して、添加ローラー４２に担持されるバインダー粒子４１の担持量を面方向で一定にする。
【００５２】
なお、添加部４は、添加ローラー４２が、表面に絶縁層が設けられた導電性回転体で構成され、バインダー粒子供給源４３が、帯電されたバインダー粒子４１を供給するように構成されていても良い。これにより、バインダー粒子供給源４３と添加ローラー４２との間に電圧を印加し、帯電されたバインダー粒子４１を静電塗装の原理で飛翔させ、添加ローラー４２の表面に担持させるように構成されていても良い。これにより、添加ローラー４２の周面に、バインダー粒子４１を均一に担持させることができる。
【００５３】
また、添加部４は、図３に示すように、電子写真技術の原理を用いた構成であっても良い。すなわち、添加部４は、感光体４４、感光体４４を一様に帯電させる帯電部４５、感光体４４に対して像露光を行い静電潜像を形成する露光部４６、帯電されたバインダー粒子４１で静電潜像を現像する現像部４７等を有して構成されている。添加部４は、帯電部４５により感光体４４を帯電させ、露光部４６により感光体４４に対して像露光を行い感光体４４表面に静電潜像を形成し、感光体４４−現像部４７間に電圧を印加することによって、現像部４７により摩擦帯電されたバインダー粒子４１を感光体４４表面へ飛翔、付着させる。これによって、感光体４４へバインダー粒子４１を選択的に担持させることが可能となり、この感光体４４を造形材料層に近接してバインダー粒子４１を造形材料層に対して接触させることで、造形材料層に対してバインダー粒子４１を選択的に添加することができる。
【００５４】
添加部４は、添加ローラー４２表面に残留したバインダー粒子４１や、造形材料層との接触により添加ローラー４２表面に付着した造形材料を除去する清掃部（図示略）を更に有していても良い。清掃部は、添加ローラー４２の近傍において、造形材料層に近接する位置よりも回転方向下流側であって、バインダー粒子供給源４３よりも回転方向上流側に設けられることが好ましい。清掃部としては、例えば、金属板やゴム板等のスクレーパーであっても良いし、ブラシ状に構成されて添加ローラー４２表面の付着物を掻き取る部材であっても良い。清掃部により添加ローラー４２表面上から除去された付着物は、廃タンクに輸送される。
【００５５】
このようにして、添加部４によりバインダー粒子４１が添加されたＮ層目（Ｎは１以上の整数を表す。）の造形材料層上に、再び、インクジェットヘッド１によりＮ＋１層目の造形材料層を形成することで、Ｎ層目の造形材料層とＮ＋１層目の造形材料層との接着性を向上させることができる。
ここで、図５は、造形材料層の硬化度と、造形材料層の接着性との関係を概略的に示した図であり、一点鎖線ａはバインダー粒子４１が添加されていない場合を示しており、実線ｂはバインダー粒子４１が添加された場合を示している。
図５に示すように、造形材料層の硬化度が上昇していくにつれて当該造形材料層の接着性は低下していくが、バインダー粒子４１を添加することにより、硬化度に関わらず造形材料層の接着性は向上する。
【００５６】
移動機構５は、インクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４の各部を一体として、造形ステージ６上で水平方向に移動させる。なお、移動機構５は、各部を鉛直方向に移動させることができるように構成されていても良い。
【００５７】
移動機構５によりインクジェットヘッド１等の各部を造形ステージ６上で走査する経路については特に限定されるものではない。例えば、まず、塗布膜の形成、平坦化、半硬化及びバインダー粒子４１の添加をそれぞれ行いながら、インクジェットヘッド１等を主走査方向に造形ステージ６上の一方の縁部から他方の縁部まで走査する。次に、塗布膜の形成、平坦化、半硬化及びバインダー粒子４１の添加を一旦停止し、インクジェットヘッド１等を副走査方向にノズルピッチ分だけ走査する。次に、再び所定の領域に対して塗布膜の形成、平坦化、半硬化及びバインダー粒子４１の添加をそれぞれ行いながら、インクジェットヘッド１等を主走査方向に造形ステージ６上の他方の縁部から一方の縁部まで走査する。これらを繰り返すことにより、造形ステージ６上の全体を走査し、造形材料層を形成することができる。
【００５８】
また、三次元造形物の副走査方向における緻密性を向上するために、インクジェットヘッド１等を副走査方向に走査する際に、ノズルピッチの１／２や１／４の距離分だけ走査するようにしても良い。例えば、７５ｄｐｉのインクジェットヘッドを使用し、副走査方向にノズルピッチの１／４の距離分だけ走査する場合、２往復、４回の主走査方向への走査で３００ｄｐｉの層を形成することができる。なお、インクジェットヘッド１等をこのように走査させる場合において、主走査方向における４回目の走査時のみ、硬化部３による造形材料層の半硬化と添加部４によるバインダー粒子４１の添加を行うようにしても良い。これにより、１〜４回目の主走査方向における走査により形成された造形材料層のそれぞれに対して均等に紫外線照射を行うことができるとともに、均等にバインダー粒子４１を添加することができ、副走査方向における三次元造形物の緻密性の偏りを低減することができる。
【００５９】
造形ステージ６は、その上面に、上記したインクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４により三次元造形物が形成され、当該三次元造形物を支持する。造形ステージ６は、鉛直方向に移動可能に構成されており、造形ステージ６上にＮ層目の造形材料層が形成された後、積層ピッチ分に応じた距離だけ鉛直方向下方に降下する。
なお、造形ステージ６は、インクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４に対して水平方向に移動可能に構成されていても良い。
【００６０】
制御部７は、図４に示すように、三次元造形装置１００の各部を制御する。制御部７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、三次元造形装置１００用の各種処理プログラムに従って各種動作を行う。
具体的には、制御部７は、インクジェットヘッド１、硬化部３及び添加部４を制御して、複数の造形材料層を積層させることにより、三次元造形物を形成する。
【００６１】
制御部７には、３Ｄデータ入力部（図示略）から造形対象物の３Ｄデータ（例えば、ＣＡＤデータやデザインデータ等）が入力される。ＣＡＤデータやデザインデータには、造形対象物の形状データのみならず、表面の一部又は全面及び内部におけるカラー画像情報（色情報）が含まれているものとしても良い。なお、この３Ｄデータは、造形対象物を設計するコンピュータから直接取得しても良いし、３Ｄデータを管理／保存するサーバー等から取得しても良い。
【００６２】
制御部７は、入力された３Ｄデータに基づいて、ＣＰＵ等の演算手段により造形材料を三次元で造形するための層毎のデータ（以下、スライスデータという。）を再構築する。また、制御部７は、造形動作中、三次元造形装置１００全体の動作を制御する。例えば、移動機構５に、造形材料を造形ステージ６上の所望の領域に吐出するための制御情報を送信するとともに、インクジェットヘッド１にスライスデータを送信する。すなわち、制御部７は、インクジェットヘッド１と移動機構５とを同期させて制御する。
【００６３】
また、例えば、制御部７は、硬化部３が造形材料層を半硬化させるための条件を示す制御情報を、硬化部３に送信する。図１に示す例では、硬化部３として紫外線光源が用いられているため、制御部７は、当該紫外線光源による造形材料を半硬化させるために必要な照度や照射時間等の情報を送信する。
更に、制御部７は、添加部４により造形材料層にバインダー粒子４１を添加する添加量を、上記した各種条件により設定し、これを添加部４に送信する。更に、添加部４が図３に示すような電子写真技術を用いた構成である場合には、制御部７は、感光体４４上に形成する静電潜像を示す制御情報を添加部４に送信する。
【００６４】
なお、上記制御部７や３Ｄデータ入力部は、ハードウェアとして構成されていても良いし、制御部７や３Ｄデータ入力部として機能させる制御プログラムとして構成され、当該制御プログラムを三次元造形装置１００又は当該三次元造形装置１００を制御する装置で動作させる構成としても良い。
【００６５】
以上のように構成される三次元造形装置１００による三次元造形物の形成について、図６を参照して説明する。図６は、三次元造形物を形成する上で、Ｎ層目の層及びＮ＋１層目の層の状態を説明する図である。
まず、制御部７はスライスデータに基づいて各部を制御し、移動機構５によりインクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４を一体として造形ステージ６上で走査しながら、インクジェットヘッド１による造形材料層Ｌ１１の形成（図６（ａ）参照）、平坦化部２による造形材料層Ｌ１１の平坦化、硬化部３による造形材料層Ｌ１１の半硬化（図６（ｂ）参照）、添加部４による半硬化状態の造形材料層Ｌ１２へのバインダー粒子４１の添加を行う（図６（ｃ）参照）。これにより、造形ステージ６上の所定領域に、バインダー粒子４１が添加された半硬化状態の造形材料層Ｌ１２が形成される。なお、図６に示す例では、バインダー粒子４１としては表面処理されたものを用いている。
【００６６】
続いて、制御部７は、移動機構５により各部を鉛直方向上方へ積層ピッチ分だけ移動させてから、再びスライスデータに基づいて各部を造形ステージ６上で走査しながら、半硬化状態の造形材料層Ｌ１２の上に２層目の造形材料層Ｌ２１を形成し（図６（ｄ）参照）、当該造形材料層Ｌ２１を平坦化し、造形材料層Ｌ２１を半硬化し（図６（ｅ）参照）、半硬化状態の造形材料層Ｌ２１にバインダー粒子４１を添加する。造形材料層Ｌ２１を半硬化することで、下層側に設けられた半硬化状態の造形材料層Ｌ１２が硬化し、硬化状態の造形材料層Ｌ１３が形成される。これにより、１層目の造形材料層Ｌ１３に添加されたバインダー粒子４１が、当該造形材料層Ｌ１３と強く接着するとともに、半硬化状態の造形材料層Ｌ２２と強く接着する。更に、２層目の造形材料層Ｌ２１の形成時において、下層側の造形材料層Ｌ１２は半硬化状態であるため、１層目の造形材料層Ｌ１２と２層目の造形材料層Ｌ２１が強く接着する。このようにして、制御部７は、インクジェットヘッド１による造形材料層の形成、平坦化部による造形材料層の平坦化、硬化部３による造形材料層の半硬化、添加部４によるバインダー粒子４１の添加を繰り返すことにより、２層目以降の各造形材料層を形成し、積層方向において強度が高い所望形状の三次元造形を形成する。
【００６７】
なお、制御部７が、インクジェットヘッド１による造形材料層の形成と硬化部３による造形材料層の半硬化とを複数回行う毎に、添加部４により造形材料層にバインダー粒子４１を添加するものとしても良い。言い換えると、制御部７は、三次元造形物を構成する複数の造形材料層において、いずれかの層間にのみバインダー粒子４１を添加するものとしても良いし、いずれかの層間にのみバインダー粒子４１を添加しないものとしても良い。
三次元造形物を構成する複数の造形材料層のうちいずれかの層間にのみバインダー粒子４１を添加することで、三次元造形物における必要箇所、例えば強度の低い箇所にのみバインダー粒子４１を添加して必要最小限のバインダー粒子４１を使用して三次元造形物を局所的に補強することができる。
また、三次元造形物を構成する複数の造形材料層のうちいずれかの層間にのみバインダー粒子４１を添加しないことで、三次元造形物の積層方向において積極的に強度の低い箇所を設けることができ、積層方向において分離可能な三次元造形物を形成することもできる。
更に、制御部７が、三次元造形物を構成する造形材料層の全ての層間にバインダー粒子４１を添加する態様と、三次元造形物を構成する造形材料層のうちいずれかの層間にのみバインダー粒子４１を添加する態様とを選択するように構成されていても良い。
【００６８】
なお、上記した三次元造形装置１００では、吐出部としてインクジェットヘッド１が設けられているものとしたが、インクジェットヘッド１の代わりに別の吐出部が設けられていても良い。
また、上記した三次元造形装置１００では、平坦化部２が設けられているものとしたが、平坦化部２は設けられていなくても良い。
また、上記した三次元造形装置１００では、添加部４は、添加ローラー４２とバインダー粒子供給源４３とを有して構成されていなくても良く、例えば、造形材料層上にバインダー粒子４１をスプレー塗布して添加できるように構成されていても良い。
【００６９】
また、上記した三次元造形装置１００では、移動機構５により、インクジェットヘッド１、平坦化部２、硬化部３及び添加部４が一体として移動するものとしたが、これら各部は別個に設けられていても良い。すなわち、移動機構５はインクジェットヘッド１のみを移動させるものとして構成され、平坦化部２、硬化部３及び添加部４はそれぞれ別の異動機構により移動するものとしても良い。
【００７０】
続いて、本発明の三次元造形方法について説明する。
【００７１】
以下に説明する三次元造形方法の例では、図６を参照しながら、上記した三次元造形装置１００を用いて三次元造形物を形成する方法について説明する。なお、本発明の三次元造形方法は、三次元造形装置１００を用いることなく行われるものであっても良い。
【００７２】
まず、造形ステージ６上において、長手方向に複数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッド１を移動機構５により当該長手方向に直交する方向に走査しながら、複数の吐出ノズルから造形材料の液滴を吐出し、造形ステージ６上の所定領域に造形材料層を形成する（層形成工程）。なお、造形材料には、紫外線硬化性樹脂が含有されているものとする。
【００７３】
次に、形成された造形材料層に対して、平坦化部２の均しローラー２１を接触させ、造形材料層上で均しローラー２１を回転させることにより、当該造形材料層の表面を平坦化する（平坦化工程）。
【００７４】
次に、平坦化された造形材料層に対して、硬化部３により紫外線を照射し、当該造形材料層を半硬化させる（半硬化工程）。硬化部３による紫外線照射の照度及び照射時間としては、造形材料層を半硬化させることができるように造形材料に応じて設定する。
【００７５】
次に、半硬化された造形材料層に対して、添加ローラー４２に担持されたバインダー粒子４１を造形材料層に接触させた状態で、添加ローラー４２を造形材料層に対して相対移動させ、添加ローラー４２を造形材料層に対する相対移動に従動回転させながら、造形材料層にバインダー粒子４１を添加する（添加工程）。また、バインダー粒子４１としては、当該バインダー粒子４１と造形材料層との接着性が、造形材料層同士の接着性よりも大きいものが用いられる。そのようなバインダー粒子４１としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤又はリン酸系カップリング剤等で表面処理されていることが好ましい。
また、添加工程におけるバインダー粒子４１の添加量は、造形材料の物性、造形材料層の層厚、三次元造形物の物性、及びバインダー粒子４１の物性等に応じて設定することが好ましい。
【００７６】
そして、バインダー粒子４１を添加した半硬化状態の造形材料層上に、再び、上記した層形成工程、平坦化工程、半硬化工程及び添加工程を行い、次の造形材料層を形成する。ここで行う半硬化工程によって、層形成工程により形成した造形材料層が半硬化するとともに、下層側の造形材料層が硬化する。
このように、層形成工程、平坦化工程、半硬化工程及び添加工程を繰り返し行うことにより、造形材料層が複数積層されて、三次元造形物を形成することができる。
【００７７】
なお、上記した三次元造形方法では、造形材料に紫外線硬化性樹脂が含有されているものとしたが、紫外線硬化性樹脂が含有されていなくても良い。この場合には、半硬化工程において造形材料層を半硬化させる方法は紫外線照射ではなく、造形材料に用いられる材料に応じて適宜設定される。
また、上記した三次元造形方法では、層形成工程の後に平坦化工程を行うものとしたが、平坦化工程は行わなくても良い。
また、上記した三次元造形方法では、層形成工程、平坦化工程及び半硬化工程を行う毎に添加工程を行うものとしたが、層形成工程、平坦化工程及び半硬化工程を複数回行う毎に必要に応じて添加工程を行うものとしても良い。
【００７８】
以上、本実施形態の三次元形成装置及び三次元形成方法によれば、造形材料を吐出して造形材料層を形成し、造形材料層を半硬化させ、半硬化された造形材料層にバインダー粒子４１を添加するため、造形材料層間にバインダー粒子４１を介在させ、積層方向における強度が高い三次元造形物を精度良く形成することができる。また、半硬化された状態の造形材料層の上に次の造形材料層を積層するため、造形材料層同士の接着性を高めることができる。
【００７９】
また、インクジェットヘッド１が、長手方向に複数の吐出ノズルを有するヘッドであり、長手方向に直交する方向に走査しながら、吐出ノズルから造形材料の液滴を吐出することにより造形材料層を形成するため、従来公知の画像形成用のインクジェットヘッドの機構を転用することができる。これにより、低コストで三次元造形物を形成することができる。
【００８０】
また、造形材料層の表面を平坦化するため、インクジェットヘッド１により形成される造形材料層の表面を平坦にすることができ、各造形材料層を精度良く積層させることができる。これにより、三次元造形物を更に精度良く形成することができる。
【００８１】
また、添加部４が、バインダー粒子供給源４３により添加ローラー４２にバインダー粒子４１を供給し、添加ローラー４２の周面に担持されたバインダー粒子４１を造形材料層に接触させて造形材料層にバインダー粒子４１を添加するため、既に複数積層された造形材料層のうち最も上の層にのみバインダー粒子４１を添加することができる。このため、バインダー粒子４１の使用量を低減することができ、低コストで三次元造形物を形成することができる。
【００８２】
また、添加ローラー４２を造形材料層に対する相対移動に従動回転させながら、造形材料層にバインダー粒子４１を添加するため、造形材料層に傷等を付けることなく、より確実にバインダー粒子４１を添加することができる。
【００８３】
また、造形材料の物性、バインダー粒子４１の物性、造形材料層の層厚、三次元造形物の物性等に応じて、バインダー粒子４１の添加量が設定されるため、バインダー粒子４１の使用量を必要最小限にすることができ、低コストで三次元造形物を形成することができる。
【００８４】
また、添加ローラー４２と造形材料層との距離が調整可能であるため、積層ピッチやバインダー粒子４１の粒径に応じて、層間におけるバインダー粒子４１の配置を調整することができ、造形材料層の層間の接着性をより確実に向上させることができる。
【００８５】
また、バインダー粒子供給源４３が、添加ローラー４２の周面のうちバインダー粒子４１が担持される領域の幅が、形成される造形材料層の幅と同一となるように、添加ローラー４２にバインダー粒子４１を供給するため、添加ローラー４２の必要箇所にのみバインダー粒子４１を添加することができる。これにより、バインダー粒子４１の使用量を低減することができ、低コストで三次元造形物を形成することができる。
【００８６】
また、添加ローラー４２が、表面が絶縁処理された導電体で構成され、バインダー粒子供給源４３が、帯電されたバインダー粒子４１を供給する場合には、添加ローラー４２の周面上に均一にバインダー粒子４１を担持させることができる。
【００８７】
また、添加部４が、感光体４４と、感光体４４を一様に帯電させる帯電部４５と、感光体４４に対して像露光を行う静電潜像を形成する露光部４６と、帯電されたバインダー粒子４１で静電潜像を現像する現像部４７とを有して構成されている場合には、造形材料層に対して選択的にバインダー粒子４１を添加することができる。これにより、例えば、支持材料を使用して三次元造形物を形成するような場合に、支持材料にはバインダー粒子４１を添加させずに、造形材料上にのみ選択的にバインダー粒子４１を添加することができ、バインダー粒子４１の使用量を低減することができる。これにより、低コストで三次元造形物を形成することができる。
【００８８】
また、形成される各造形材料層の全てに対してバインダー粒子４１を添加する場合には、三次元造形物を構成する各造形材料層の層間にバインダー粒子４１を介在させることができ、積層方向全体に亘って強度の高い三次元造形物を形成することができる。
【００８９】
また、バインダー粒子４１が、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤又はリン酸系カップリング剤で表面処理されているため、バインダー粒子４１を確実に造形材料層に接着させることができ、積層方向においてより強度の高い三次元造形物を形成することができる。
【実施例】
【００９０】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９１】
［実施例１］
《三次元造形物１−１の作製》
造形ステージ上に、インクジェットヘッドから造形材料としてラジカル重合系の紫外線硬化性樹脂であるウレタンアクリレートを吐出し、造形材料層を形成した。形成した造形材料層に対して、高圧水銀灯を用いて照度１００ｍＷ／ｃｍ２程度で紫外線を所定時間照射し、半硬化した。バインダー粒子として粒径１〜１０μｍのシリカ粒子を担持した添加ローラーを、半硬化状態の造形材料層に対する相対移動に従動回転させ、当該シリカ粒子を造形材料層に添加した。また、シリカ粒子としては、あらかじめビニル基を有するシランカップリング剤で表面処理が施されたものを用いた。また、シリカ粒子の添加量としては、造形ステージ上に吐出された造形材料に対して１０質量％となるように設定した。造形材料層にシリカ粒子を添加した後、造形ステージを積層ピッチ分だけ鉛直方向下方に降下させた。以上のような操作を繰り返して、２層目以降の各造形材料層を形成し、三次元造形物１−１を作製した。
【００９２】
《三次元造形物１−２の作製》
上記した三次元造形物１−１の作製において、半硬化状態の造形材料層にシリカ粒子を添加しなかった以外は同様にして、三次元造形物１−２を作製した。
【００９３】
《三次元造形物１−３の作製》
上記した三次元造形物１−１の作製において、造形材料としてのウレタンアクリレートに、バインダー粒子としてのシリカ粒子をあらかじめ含有させたものをインクジェットヘッドから吐出したが、吐出ノズルにインク詰まりが発生し、造形材料層を形成することができなかった。
【００９４】
《三次元造形物１−１，１−２の評価》
上記のようにして作製した三次元造形物１−１，１−２について下記の評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００９５】
（１）造形材料吐出可否
インクジェットヘッドの吐出ノズルからの造形材料の射出状態を目視観察により確認し、下記の基準で評価した。
○：３０分連続出射してもノズル欠は発生しない。
×：３０分連続出射で、数箇所以上の吐出ノズルでノズル欠が発生する。
【００９６】
（２）引張強度測定
作製した三次元造形物の積層方向における引張強度を、ＪＩＳ Ｋ−７１６２に準拠して測定し、下記の基準で評価した。
◎：５０ＭＰａ以上
○：１０〜５０ＭＰａ
×：０〜１０ＭＰａ
【００９７】
（３）破断伸び測定
作製した三次元造形物の積層方向における破断伸びを、ＪＩＳ Ｋ−７１６２に準拠して測定し、下記の基準で評価した。
◎：１０％以上
○：１〜１０％
×：０〜１％
【００９８】
【表１】
2015000476.tif 000003
【００９９】
造形材料にバインダー粒子を含有させた場合には、吐出不良により、造形材料層を形成することができず、精度良く三次元造形物を形成することができなかった。
これに対し、本発明のように、造形材料からなる造形材料層を半硬化させた後、バインダー粒子を添加して層形成を行った場合には、三次元造形物を形成することができた。また、バインダー粒子を添加した造形材料層を積層して三次元造形物を形成することで、バインダー粒子を添加していない造形材料層を積層して形成された三次元造形物と比較して、積層方向における引張強度を向上させることができた。
したがって、本発明の三次元造形方法によれば、層間の接着性が高い三次元造形物を精度良く出力することができるものといえる。
【０１００】
［実施例２］
実施例１の三次元造形物１−１の作製において、添加ローラーとして感光体を使用して電子写真技術によりバインダー粒子を造形材料層に添加した以外は同様にして、三次元造形物を作製した。すなわち、帯電部により感光体を一様に帯電し、露光部により感光体に静電潜像を形成し、現像部により帯電されたシリカ粒子を感光体に付着させた。この感光体を造形材料層に近接させて、シリカ粒子を造形材料層に接触させることにより、造形材料層上の静電潜像に応じた領域にシリカ粒子を添加することができた。
したがって、電子写真技術を利用してバインダー粒子を添加することで、造形材料層に対してバインダー粒子を選択的に添加でき、積層方向において強度の高い三次元造形物を形成できることが確認された。
【符号の説明】
【０１０１】
１      インクジェットヘッド（吐出部）
２      平坦化部
３      硬化部
４      添加部
５      移動機構
６      造形ステージ
７      制御部
２１    均しローラー
２２    ブレード
２３    バス
４１    バインダー粒子
４２    添加ローラー
４３    バインダー粒子供給源
４４    感光体
４５    帯電部
４６    露光部
４７    現像部
１００  三次元造形装置
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２  造形材料層
【図１】
2015000476.tif 000004
【図３】
2015000476.tif 000005
【図４】
2015000476.tif 000006
【図５】
2015000476.tif 000007
【図２】
2015000476.tif 000008
【図６】
2015000476.tif 000009