(57)【要約】【課題】三次元造形物の強度および耐衝撃性と高精細性とを両立させることのできる三次元造形物の製造方法を提供する。【解決手段】１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を製造する方法であって、熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する層をステージ上に形成する工程と、活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する層をステージ上に形成する工程と、を含む、方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を製造する方法であって、
熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する１つの層をステージ上に形成する工程と、
活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する１つの層を該ステージ上に形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記インクジェットインク部を構成する層の層厚は、前記熱溶融樹脂部を構成する層の層厚の１／１００以上１／５以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱溶融樹脂部を構成する層を形成する工程を行った後に、該形成された熱溶融樹脂部を構成する層と層内方向に接するように、前記インクジェットインク部を構成する層を形成する工程を行う、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記インクジェットインク部を構成する層を形成する工程を複数回行って前記インクジェットインク部を構成する層を積層し、該積層されたインクジェットインク部を構成する複数の層と層内方向に接するように、前記熱溶融樹脂部を構成する層を形成する工程を行う、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記三次元造形用インクは、光重合性化合物および光開始剤を含み、該光重合性化合物は（メタ）アクリル基を有する化合物を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記三次元造形用インクは、光重合性化合物および光開始剤を含み、該光重合性化合物はヒドロキシル基、イソシアネート基およびアミノ基からなる群から選択される１または複数の官能基を有する単官能重合性化合物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
熱溶融樹脂部を構成する層を形成するための熱溶融樹脂を吐出することが可能な第１の吐出ノズル、およびインクジェットインク部を構成する層を形成するための三次元造形用インクをインクジェット方式により吐出することが可能な第２の吐出ノズルを有する、装置。
【請求項８】
前記第１の吐出ノズルおよび前記第２の吐出ノズルは、同一のノズルホルダーに備えられている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を三次元造形装置に実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
硬化した熱溶融樹脂を含む、１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、硬化した三次元造形用インクを含む、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む、三次元造形物。
【請求項１１】
前記インクジェットインク部は、前記三次元造形物の外表面の少なくとも一部を構成する、請求項１０に記載の三次元造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物を製造する方法、三次元造形装置、プログラムおよび三次元造形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元造形物を製造する方法として、ＳＬＡ（stereolithography）法、ＵＶ−ＩＪ（ultra-violet inkjet）法及びＦＤＭ（Fused Deposition Molding）法等が広く知られている。三次元造形物は、製造が比較的容易であるため、最終製品を製造する前の、試作品として用いることができる。
【０００３】
これらの方法では、製造しようとする三次元造形物を微分割した複数の薄片状の層を繰り返し作成し、積層させることで、三次元造形物を製造する。ＳＬＡ法では、液体状の三次元造形用インクに活性光線を照射して硬化させる工程を繰り返して、形成された三次元造形物の層を積層させていく。ＵＶ−ＩＪ法では、吐出ノズルからインクジェット方式で吐出された三次元造形用インクの液滴に活性光線を照射して硬化させる工程を繰り返して、形成された三次元造形物の層を積層させていく。ＦＤＭ法では、加熱した熱溶融樹脂を吐出ノズルからステージ上に吐出して硬化させる工程を繰り返して、三次元造形物の層を積層させていく。
【０００４】
上記した製造方法は、用いることのできる材料や、製造方法の特徴がそれぞれ異なるため、製造される三次元造形物にも方法によって異なる特性が生じる。たとえば、ＦＤＭ法では、ＡＢＳ樹脂を用いることができるため、強度や耐衝撃性等の物性に優れた三次元造形物を製造することができる。一方でＵＶ−ＩＪ法では、光硬化性組成物の液滴径を小さくすることができるので、精細な形状を有する三次元造形物を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１４２３５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８０４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、製造される三次元造形物の強度および耐衝撃性等の物性と高精細性とを両立させることのできる製造方法は開発されておらず、そのため、製造者は、製造される三次元造形物を使用する目的に応じて、物性または高精細性のいずれを採用するかの選択を迫られている。
【０００７】
上記の課題に鑑み、本発明は、三次元造形物の強度および耐衝撃性と高精細性とを両立させることのできる三次元造形物の製造方法、そのような方法に用いることのできる三次元造形装置およびプログラム、ならびに三次元造形物を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一は、以下の三次元造形物を製造する方法に関する。
［１］１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を製造する方法であって、
熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する１つの層をステージ上に形成する工程と、
活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する１つの層をステージ上に形成する工程と、
を含む、方法。
［２］前記インクジェットインク部を構成する層の層厚は、前記熱溶融樹脂部を構成する層の層厚の１／１００以上１／５以下である、［１］に記載の方法。
［３］前記熱溶融樹脂部を構成する層を形成する工程を行った後に、該形成された熱溶融樹脂部を構成する層と層内方向に接するように、前記インクジェットインク部を構成する層を形成する工程を行う、［１］または［２］に記載の方法。
［４］前記インクジェットインク部を構成する層を形成する工程を複数回行って前記インクジェットインク部を構成する層を積層し、該積層されたインクジェットインク部を構成する複数の層と層内方向に接するように、前記熱溶融樹脂部を構成する層を形成する工程を行う、［１］または［２］に記載の方法。
［５］前記三次元造形用インクは、光重合性化合物および光開始剤を含み、該光重合性化合物は（メタ）アクリル基を有する化合物を含む、［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
［６］前記三次元造形用インクは、光重合性化合物および光開始剤を含み、該光重合性化合物はヒドロキシル基、イソシアネート基またはアミノ基からなる群から選択される１または複数の官能基を有する単官能重合性化合物を含む、［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
【０００９】
本発明の第二は、以下の三次元造形装置に関する。
［７］１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
熱溶融樹脂部を構成する層を形成するための熱溶融樹脂を吐出することが可能な第１の吐出ノズルおよびインクジェットインク部を構成する層を形成するための三次元造形用インクをインクジェット方式により吐出することが可能な第２の吐出ノズルを有する、装置。
［８］前記第１の吐出ノズルおよび前記第２の吐出ノズルは、同一のノズルホルダーに備えられている、［７］に記載の装置。
【００１０】
本発明の第三は、以下のプログラムに関する。
［９］［１］〜［６］のいずれかに記載の方法を三次元造形装置に実行させるためのプログラム。
【００１１】
本発明の第四は、以下の三次元造形物に関する。
［１０］硬化した熱溶融樹脂を含む、１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、硬化した三次元造形用インクを含む、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む、三次元造形物。
［１１］前記インクジェットインク部は、前記三次元造形物の外表面の少なくとも一部を構成する、［１０］に記載の三次元造形物。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、三次元造形物の物性と高精細性を両立させることのできる三次元造形物の製造方法、そのような方法に用いることのできる三次元造形装置およびプログラム、ならびに三次元造形物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の三次元造形装置を含む三次元造形システムの１態様を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の三次元造形方法により得られる三次元造形物の斜視図である。
【図３】図３は本発明の製造例１に係る工程（その一）の側面図（一部拡大）である。
【図４】図４は本発明の製造例１に係る工程（その二）の側面図（一部拡大）である。
【図５】図５は本発明の製造例１に係る工程（その三）の側面図（一部拡大）である。
【図６】図６は本発明の製造例１に係る工程（その四）の側面図（一部拡大）である。
【図７】図７は本発明の製造例１に係る工程（その五）の側面図（一部拡大）である。
【図８】図８は本発明の製造例１に係る工程（その六）の側面図（一部拡大）である。
【図９】図９は本発明の製造例２に係る工程（その一）の側面図（一部拡大）である。
【図１０】図１０は本発明の製造例２に係る工程（その二）の側面図（一部拡大）である。
【図１１】図１１は本発明の製造例２に係る工程（その三）の側面図（一部拡大）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、例示的な実施形態を挙げて本発明を説明する。
【００１５】
１．三次元造形物を製造する方法
本発明の一実施形態に係る方法は、１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を製造する方法であって、熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する１つの層をステージ上に形成する工程と、活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する１つの層をステージ上に形成する工程と、を含む、方法である。
【００１６】
本発明の方法では、製造する三次元造形物の立体データを１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と１または複数の層からなるインクジェットインク部とに分割したＳＴＬデータ（以下、三次元造形用ＳＴＬデータともいう）に基づいて、三次元造形物を製造することができる。熱溶融樹脂部のデータは、積層していく方向とは直行する方向に熱溶融樹脂部を１または複数の層に微分割したデータからなり、インクジェットインク部のデータは、積層していく方向とは直行する方向にインクジェットインク部を１または複数の層に微分割したデータからなる。なお、本発明において、熱溶融樹脂部を微分割した１または複数の層のそれぞれをＦＤＭ層ともいい、インクジェットインク部を微分割した１または複数の層のそれぞれをＩＪ層ともいう。
【００１７】
１−１．熱溶融樹脂部とインクジェットインク部
本発明における熱溶融樹脂部とは、製造しようとする三次元造形物のうち、ＦＤＭ法の手順にしたがって製造されるべき部分を意味する。また、本発明におけるインクジェットインク部とは、製造しようとする三次元造形物のうち、ＵＶ−ＩＪ法の手順にしたがって製造されるべき部分を意味する。熱溶融樹脂部は、製造しようとする三次元造形物の内側の部分を構成し、インクジェットインク部は、熱溶融樹脂よりも外側の部分を構成するように設定することができる。
【００１８】
ＦＤＭ法で用いられる熱溶融樹脂の硬化物は、強度や耐衝撃性に優れる。そのため、三次元造形物の内側を熱溶融樹脂部とすることで、三次元造形物の強度や耐衝撃性等を高めることができる。一方でＵＶ−ＩＪ法で用いられる三次元造形用インクは、粒径をより小さくできるため、精細な構造の造形が可能である。そのため、インクジェットインク部が製造しようとする三次元造形物の外表面の少なくとも一部を構成するようにすることで、より精細な表面構造を有する三次元造形物を製造することができる。ただし、三次元造形物のすべての外表面をインクジェットインク部にする必要はなく、外表面のうち、精細な構造を造形しようとする部分のみをインクジェットインク部として、その他の外表面は熱溶融樹脂部にしてもかまわない。
【００１９】
三次元造形物の立体データを熱溶融樹脂部とインクジェットインク部とに分割する方法は、特に限定されず、製造する三次元造形物の形状や、製造の容易さに基づいて任意に設定することができる。
【００２０】
たとえば、製造する三次元造形物の立体データの内部（たとえば、表面から１ｍｍ以上内側の部分）を任意のサイズのボクセルで埋めた部分を熱溶融樹脂部とし、熱溶融樹脂部以外の部分をより小さいサイズのボクセルで埋めた部分をインクジェットインク部としてもよい。熱溶融樹脂部を構成するボクセルのサイズは、熱溶融樹脂層の１層分の層厚等に従って任意に決定することができ、たとえば、一辺が２００μｍの立方体とすることができる。インクジェットインク部を構成するボクセルのサイズは、ＩＪ層の１層分の層厚等に従って任意に決定することができ、たとえば、一辺が２０μｍの立方体とすることができる。
【００２１】
このとき、立体データの最表面に接する部分については、インクジェットインク部を構成するボクセルの形状と立体データの形状とが一致せず、配置しようとしたボクセルが立体データの内部と外部との両方にまたがる場合がある。このようなときは、立体データの内部と外部にまたがるボクセルもインクジェットインク部に入れてもよいし、逆に、このようなボクセルはインクジェットインク部から除外してもよい。また、ボクセルのうち決められた割合（たとえばボクセルの容量の５０％）が立体データ内部にかかる場合にはそのようなボクセルをインクジェットインク部とし、そうではない場合にはインクジェットインク部に入れないように設定してもよい。
【００２２】
立体データの最表面に熱溶融樹脂部のボクセルが接する場合も、同様の設定をすることができる。
【００２３】
１−２．ＦＤＭ層とＩＪ層
熱溶融樹脂部およびインクジェットインク部を、それぞれ１または複数のＦＤＭ層およびＩＪ層に分割する方法も、特に限定されず、製造する三次元造形物の形状や、製造の容易さに基づいて任意に設定することができる。
【００２４】
ＩＪ層の１層分の層厚はＦＤＭ層の１層分の層厚よりも薄くすることができる。本発明の一実施形態では、１層分の層厚が薄いＩＪ層を、ＦＤＭ層よりも表面側に形成することで、三次元構造物の表面形状をより精細に形成することができる。
【００２５】
ＩＪ層の１層分の層厚は、三次元造形物の表面形状によって定めることができるが、ＦＤＭ層の１層分の層厚の１／１００以上１／５以下とすることが好ましい。ＩＪ層の１層分の層厚を、ＦＤＭ層の１層分の層厚の１／１００以上とすることで、ＩＪ層を形成する工程の数の増加による製造工程の複雑化および長時間化を防ぐことができる。一方で、ＩＪ層の１層分の層厚を、ＦＤＭ層の１層分の層厚の１／５以上とすることで、三次元造形物の表面形状をより精細に形成することができる。ＩＪ層の１層分の層厚は、ＦＤＭ層の１層分の層厚の１／２０以上１／５以下であることが好ましく、１／１５以上１／５以下であることがより好ましく、１／１０以上１／５以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
本発明において、ＦＤＭ層の上にＩＪ層が形成されてもよいし、ＩＪ層の上にＦＤＭ層が形成されてもよい。そのため、熱溶融樹脂部を構成する層（ＦＤＭ層）を形成する工程の各回と、インクジェットインク部を構成する層（ＩＪ層）を形成する工程の各回とがそれぞれ複数回行われる場合、各工程の順番は、特に限定されず、ＦＤＭ層の形成とＩＪ層の形成とを任意の順番で組みあわせることができる。
【００２７】
ただし、本発明の一実施形態において、ある層を形成した後、ステージを下げて（熱溶融樹脂用の吐出ノズルおよび三次元造形用インク用の吐出ノズルとステージとの距離を遠ざけて）、形成した層の上に次の層を形成する場合、三次元造形物は、より下部に位置する層からより上部に位置する層へと形成されていく。そのため、下の層を形成してから、その上に接する層を形成するよう、ＦＤＭ層およびＩＪ層のそれぞれを形成していく順番を決定することが好ましい。
【００２８】
ＦＤＭ層とＩＪ層とが三次元造形物の層内方向（積層していく方向とは直行する方向）に接する場合、先にＦＤＭ層を形成してから、それと層内方向に接するようにＩＪ層を形成してもよいし、先にＩＪ層を形成してから、それと層内方向に接するようにＦＤＭ層を形成してもよい。
【００２９】
このとき、先にＦＤＭ層を形成してから、形成されたＦＤＭ層と層内方向に接するようにＩＪ層を形成すると、より粒径の小さい三次元造形用インクがＦＤＭ層の隙間に入り込むため、ＦＤＭ層とＩＪ層との間の隙間が少なくなり、両者を乖離しにくくすることができる。
【００３０】
逆に、ＩＪ層を複数層積層して、積層されたインクジェットインク部の厚みがＦＤＭ層の１層分の厚みになってから、形成されたＩＪ層と層内方向に接するようにＦＤＭ層を形成すると、最後にＩＪ層を形成したステージの位置のまま、ステージの高さを変更せずに（熱溶融樹脂用の吐出ノズルおよび三次元造形用インク用の吐出ノズルとステージとの距離を変更せずに）、熱溶融樹脂層を形成することができるので、効率的かつ迅速に三次元造形物を製造することが可能になる。
【００３１】
１−３．三次元造形用ＳＴＬデータ
三次元造形用ＳＴＬデータを製造する方法も、特に限定されず、製造する三次元造形物の形状や、製造の容易さに基づいて任意に設定することができる。
【００３２】
ＣＡＤデータをＳＴＬデータに変換した後に、三次元造形物のＳＴＬデータを１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と１または複数の層からなるインクジェットインク部に分割して、三次元造形用ＳＴＬデータを製造してもよいし、ＣＡＤデータを１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と１または複数の層からなるインクジェットインク部に分割した後に、三次元造形物のＣＡＤデータをＳＴＬデータに変換して、三次元造形用ＳＴＬデータとしてもよい。熱溶融樹脂部とインクジェットインク部をそれぞれ１または複数のＦＤＭ層およびＩＪ層に分割する工程も、ＳＴＬデータに対して行ってもよいし、ＣＡＤデータに対して行ってもよい。また、購入する等の方法で入手した三次元造形用ＳＴＬデータを用いて本発明の方法を使用してもよい。
【００３３】
三次元造形用ＳＴＬデータは、熱溶融樹脂部の各層およびインクジェットインク部の各層を、どのような順番で積層していくかについての情報を含む。
【００３４】
１−４．熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する層をステージ上に形成する工程
本発明の三次元造形物を製造する方法は、熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して該熱溶融樹脂部を構成する層をステージ上に形成する工程を含む。この工程は、後述の、活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する層をステージ上に形成する工程と任意に組み合わされて行われる。この工程は、１回のみ行われてもよいし、複数回行われてもよい。
【００３５】
この工程においては、第ｎ番目（ｎは１以上の整数）のＦＤＭ層における熱溶融樹脂の配置を示すデータにしたがって、ノズルを走査しながら熱溶融樹脂を吐出することにより、当該ＦＤＭ層を形成することができる。本発明において、本工程を１回行うというとき、データにしたがって、ノズルを走査しながら１層分の熱溶融樹脂を吐出することを意味する。このとき、ノズルから吐出された熱溶融樹脂は、自然冷却により固化することによって、熱溶融樹脂部を構成する層を形成する。
【００３６】
本発明においてＦＤＭ層をステージ上に形成するという場合、ＦＤＭ層をステージ上に直接形成してもよいし、すでに形成されたＩＪ層または他のＦＤＭ層の上に新たなＦＤＭ層を形成してもよい。
【００３７】
熱溶融樹脂としては、公知の材料を用いることができる。本発明に用いることのできる熱溶融樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂（ポリ乳酸樹脂等）等が含まれる。これらのうち、強度、伸び、加工性、耐衝撃性、曲げ疲労性等の機械的特性のバランスがよいことから、ＡＢＳ樹脂またはポリカーボネートが好ましく、ＡＢＳ樹脂が最も好ましい。
【００３８】
熱溶融樹脂は、ＩＳＯ １１３３に準拠し、温度２２０℃、荷重１０ｋｇの条件下に測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が、５ｇ／１０ｍｉｎ以上１００ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０ｍｉｎ以上であると、熱溶融樹脂が途切れずに連続してノズルから吐出することができるため、三次元造形物に割れ目等が生じにくい。ＭＦＲが１００ｇ／１０ｍｉｎ以下であると、三次元造形物の強度が良好になる。ＭＦＲは、１０ｇ／１０ｍｉｎ以上８０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがさらに好ましい。
【００３９】
熱溶融樹脂は、１８０℃以上３００℃以下の温度範囲で溶融することが好ましい。熱溶融樹脂の溶融温度を３００℃以下とすることで、製造後の三次元造形物の形状が安定しやすくなる。また、熱溶融樹脂の溶融温度を１８０℃以上とすることで、熱溶融樹脂を吐出しやすくなる。
【００４０】
熱溶融樹脂のガラス転移温度は、４０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が４０℃以上であると、夏場でも三次元造形物が変形しにくく、形状を保つことができる。熱溶融樹脂のガラス転移温度は、５０℃以上であることがより好ましく、８０℃以上であることがさらに好ましい。このような構成により、熱がかかる部品の試作を本発明によってすることができる。
【００４１】
熱溶融樹脂部の１層分の厚さは、用いるノズルの開口径または熱溶融樹脂のＭＦＲ等によって調節することができる。それぞれの層の厚さは、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがさらに好ましく、１００μｍ以上２５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４２】
１−５．活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、該インクジェットインク部を構成する層をステージ上に形成する工程
本発明の三次元造形物を製造する方法は、活性光線硬化型の三次元造形用インクを第２の吐出ノズルからインクジェット方式で吐出し、活性光線を照射して、インクジェットインク部を構成する層（ＩＪ層）をステージ上に形成する工程を含む。この工程は、前述の熱溶融樹脂を第１の吐出ノズルから吐出して熱溶融樹脂部を構成する層（ＦＤＭ層）をステージ上に形成する工程と任意に組み合わされて行われる。この工程は、１回のみ行われてもよいし、複数回行われてもよい。
【００４３】
この工程においては、第ｍ番目（ｍは１以上の整数）のＩＪ層における三次元造形用インクの配置を示すデータにしたがって、ノズルを走査しながら三次元造形用インクを吐出し、吐出された三次元造形用インクに活性光線を照射して、三次元造形用インクを硬化させることで、当該ＩＪ層を形成することができる。本発明において、本工程を１回行うというとき、データにしたがってノズルを走査しながら１層分の三次元造形用インクを吐出し、吐出された三次元造形用インクに活性光線を照射することを意味する。活性光線は、ノズルから三次元造形用インクを吐出しながら同時に照射してもよいし、１層分の三次元造形用インクを吐出してから層ごとに照射してもよい。
【００４４】
本発明においてＩＪ層をステージ上に形成するという場合、ＩＪ層をステージ上に直接形成してもよいし、すでに形成されたＦＤＭ層またはすでに形成されたＩＪ層の上に新たなＩＪ層を形成してもよい。
【００４５】
三次元造形用インクとしては、三次元造形用の公知の材料を用いることができ、たとえば、光重合性化合物および光開始剤を含む三次元造形用のインクを用いることができる。
【００４６】
光重合性化合物としては、ラジカル重合性の官能基またはカチオン重合性の官能基を有する化合物を用いることができる。ラジカル重合性の官能基の例には、エチレン基を有する官能基が含まれ、具体的には、（メタ）アクリル基、ビニル基、アリルエーテル基、ビニルエーテル基およびマレイミド基等が含まれる。カチオン重合性の官能基の例には、エポキシ基、オキセタン基およびビニルエーテル基等が含まれる。なお、「（メタ）アクリル」は「アクリル」、「メタクリル」の双方又はいずれかを意味し、「（メタ）アクリレート」は「アクリレート」、「メタクリレート」の双方又はいずれかを意味する。これらのうち、光重合性化合物は、（メタ）アクリル基を有する化合物を含むと、熱溶融樹脂との親和性が良好になることから、好ましい。
【００４７】
また、光重合性化合物は、上記ラジカル重合性の官能基またはカチオン重合性の官能基を分子内に１つ有する化合物（以下、単官能重合性化合物ともいう。）でもよいし、上記ラジカル重合性の官能基またはカチオン重合性の官能基を有する化合物を分子内に２つ以上有する化合物（以下、多官能重合性化合物ともいう。）でもよい。単官能重合性化合物による弾性と多官能重合性化合物による強度とを両立させるため、光重合性化合物は、単官能重合性化合物と多官能重合性化合物の両方を含むことが好ましい。弾性と強度をより高い範囲で両立させるためには、単官能重合性化合物と多官能重合性化合物とを、単官能重合性化合物／多官能重合性化合物が９２．０／８．０以上９９．５／０．５以下のモル比となるような割合で含むことが好ましい。
【００４８】
前記（メタ）アクリル基を有する単官能重合性化合物の例には、メチル（メタ）アクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、２-エチルヘキシルアクリレート、ペンチルアクリレート、イソアミルアクリレート、オクチルアクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ｎ-ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエトキシエチルアクリレート、ブトキシエチル（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、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、メトキシエチルアクリレート、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、２-ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２-ヒドロキシ-３-フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、２-（メタ）アクリロイロキシエチルフタル酸、２-（メタ）アクリロイロキシエチル-２-ヒドロキシエチル−フタル酸、ｔ-ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、２-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２-エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、４-ヒドロキシブチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２-（２-エトキシエトキシ）エチルアクリレート、２-エチルヘキシルカルビトールアクリレート等が含まれる。
【００４９】
前記（メタ）アクリル基を有する多官能重合性化合物の例には、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、ポリエチレングリコールジ（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、ポリプロピレングリコールジ（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、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのＰＯ付加物ジ（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ジ（メタ）アクリレートおよびポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の二官能の（メタ）アクリレート化合物、ならびに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、ペンタエリスリトールテトラ（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、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、グリセリンプロポキシトリ（メタ）アクリレートおよびペンタエリスリトールエトキシテトラ（メタ）アクリレート等の三官能以上の（メタ）アクリレート化合物が含まれる。
【００５０】
また、光重合性化合物が、ヒドロキシル基、イソシアネート基またはアミノ基等の熱によって反応する官能基を有する単官能重合性化合物を含むと、すでに吐出されている熱溶融樹脂または後から吐出される熱溶融樹脂が有する熱によって、これらの官能基の反応が生じるため、三次元造形用インクと熱溶融樹脂との接着性が高まる。また、これらの官能基は極性が高い部位を含むため、これらの官能基を有する光重合性化合物を含む三次元造形用インクは、同じく極性を有する熱溶融樹脂と接着しやすくなる。本発明において、ヒドロキシル基には、アルコール性ヒドロキシル基のほか、カルボキシル基なども含まれる。また、本発明において、アミノ基には、通常のアミノ基のほか、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合なども含まれる。これらのうち、高い極性により熱溶融樹脂とより接着しやすいことから、本発明のヒドロキシル基としては、カルボキシル基が好ましい。また、同様に、高い極性により熱溶融樹脂とより接着しやすいことから、本発明のアミノ基としては、窒素原子に水素原子が結合しているアミド結合、窒素原子に水素原子が結合しているウレア結合または窒素原子に水素原子が結合しているウレタン結合が好ましい。
【００５１】
ヒドロキシル基を有する光重合性化合物の例には、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、２-ヒドロキシ-３-フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、２-（メタ）アクリロイロキシエチル-２-ヒドロキシエチル−フタル酸およびカプロラクトンアクリレート等のアルコール性ヒドロキシル基を含有する化合物、ならびに２-（メタ）アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２-（メタ）アクリロイロキシエチルコハク酸および２-（メタ）アクリロイロキシエチルフタル酸等のカルボキシル基を含有する化合物等が含まれる。
【００５２】
アミノ基を有する光重合性化合物の例には、ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド；アクリル酸２-（ブチルカルバモイルオキシ）エチルや、下記式（α）で表される化合物などのウレタン化合物；Ｎ-ビニルホルムアミド、Ｎ-ビニルカプロラクタム、Ｎ-ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ならびに各種アミン変性アクリレートなどが挙げられる。
【００５３】
【化１】
2015221526.tif 000003
【００５４】
前記光重合性化合物がラジカル重合性の官能基を有する化合物を含むときは、光重合開始剤として光ラジカル開始剤を用いることができる。前記光重合性化合物がカチオン重合性の官能基を有する化合物を含むときは、光重合開始剤として光酸発生剤を用いることができる。光ラジカル開始剤と光酸発生剤の両方を組み合わせて用いてもよい。
【００５５】
三次元造形用インクは、増感剤、光重合開始剤助剤、重合禁止剤または後述のサポート剤の硬化物との剥離を容易にするための剥離促進剤等を含んでもよい。
【００５６】
三次元造形用インクの粘度は、１５０ｍＰａ・ｓ以下とすることで、インクジェットで良好に吐出することができる。三次元造形用インクの硬化物のガラス転移温度は、４０℃以上であることが好ましい。また、夏場の気温を考えると、三次元造形用インクの硬化物のガラス転移温度は、５０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましい。
【００５７】
インクジェットインク部の１層分の厚さは、用いるノズルの開口径や三次元造形用インクの粘度等によって調節することができる。それぞれの層の厚さは、１μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であることがさらに好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であることがさらに好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。層の厚さは、インクジェット方式で吐出する三次元造形用インクの１滴あたりの液滴量を、１ｐｌ〜４０ｐｌの範囲で変更することで、容易に調整することができる。
【００５８】
１−６．プログラム
本発明の方法を実現するためのプログラムを記録した記憶媒体を、三次元造形システムに供給し、三次元造形システムがプログラムを読み出し、三次元造形装置に実行させることによって、本発明の方法を行ってもよい。プログラムは、記録媒体に記録されていてもよい。
【００５９】
２．三次元造形装置
本発明の方法は、任意の構成を有する三次元造形装置によって実施することができる。たとえば、１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、熱溶融樹脂部を構成する層を形成するための熱溶融樹脂を吐出することが可能な第１の吐出ノズルおよびインクジェットインク部を構成する層を形成するための三次元造形用インクをインクジェット方式により吐出することが可能な第２の吐出ノズルを有する、装置によって、本発明の方法を実施することができる。
【００６０】
図１には、本発明の三次元造形装置１を含む三次元造形システムの例の概要が示される。図１に示される三次元造形システムは、三次元造形装置１として、上下（図面Ｚ方向）に駆動する駆動手段（図示省略）を備えたステージ１１と、左右（図面ＸＹ方向）に移動可能にレール（図示省略）上に配置され、熱溶融樹脂を吐出する第１の吐出ノズル１３および三次元造形用インクを吐出する第２の吐出ノズル１４を備えた、造形部１２とを有する。
【００６１】
造形部１２は、第１の吐出ノズル１３を有する熱溶融樹脂用の吐出ヘッドと、第２の吐出ノズル１４を有する三次元造形用インク用の吐出ヘッドと、光源１７とを備え、必要に応じて第３の吐出ノズル１５を有するサポート材用の吐出ヘッドを備え、必要に応じて膜厚調整用ローラ１６をさらに備える。
【００６２】
熱溶融樹脂用の吐出ヘッドは、本発明に係る熱溶融樹脂を吐出することが可能な第１の吐出ノズル１３を有する。第１の吐出ノズル１３は、第１の配管１３ａを介して第１のポンプ１３ｂおよび第１のタンク１３ｃに連通する。第１のタンク１３ｃには、熱溶融樹脂を入れることができる。本発明に係る熱溶融樹脂は、第１の加熱部１３ｄ等によって加熱された状態で吐出される。
【００６３】
三次元造形用インク用の吐出ヘッドは、本発明に係る三次元造形用インクをインクジェット方式により吐出することが可能な第２の吐出ノズル１４を有する。第２の吐出ノズル１４は、第２の配管１４ａを介して第２のポンプ１４ｂおよび第２のタンク１４ｃに連通する。第２のタンク１４ｃには、本発明の三次元造形用インクを入れることができる。本発明に係る三次元造形用インクは、第２の加熱部１４ｄ等によって加熱された状態で吐出されてもよい。
【００６４】
三次元造形装置１の造形部１２は、必要に応じて、サポート材を吐出することが可能な第３の吐出ノズル１５を有するサポート材用の吐出ヘッドを備えてもよい。第３の吐出ノズル１５は、第３の配管１５ａを介して第３のポンプ１５ｂおよび第３のタンク１５ｃに連通する。第３のタンク１５ｃには、サポート材を入れることができる。サポート材は、第３の加熱部１５ｄ等によって加熱された状態で吐出されてもよい。サポート材は、製造中のオーバーハング部を下方から支持または固定するために用いることができる。サポート材としては、ワックス等の熱溶融するもの、または水溶性のものを用いることができる。熱溶融するサポート剤を用いるときは、サポート材の溶融温度は熱溶融樹脂の溶融温度よりも低くすることが好ましい。
【００６５】
なお、第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４が同期して動くように造形部１２を構成すると、それぞれのノズルを同時に走査することができる。このような構成とすることで、それぞれのノズルを独立に走査するよりも走査回数を減らすことができ、また、両ノズルが衝突しないようにそれぞれのノズルを走査するラインを制御する必要もなくなるため、効率的に三次元造形物を製造することができる。たとえば、第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４を同一のノズルホルダーに備え、第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４をノズルホルダーごと同時に走査することができる。同一のノズルホルダーにさらに第３の吐出ノズル１５も備える等の構成により、第３の吐出ノズル１５も同期して動くように造形部１２を構成してもよい。
【００６６】
図１に示すように、三次元造形システムは、さらに演算制御部２と、ＣＡＤデータ、ＳＴＬデータまたは三次元造形用ＳＴＬデータ等を入力するための入力装置４と、入力または入力後に変換された三次元造形用ＳＴＬデータを出力する出力装置５と、三次元造形用ＳＴＬデータや仮想三次元造形物等を表示する表示装置６と、三次元造形物を製造するために必要な種々の情報、例えばロット番号、三次元造形用ＳＴＬデータ番号および本発明に係る熱溶融樹脂および三次元造形用インクを含む三次元造形用セットの番号等を関連付けて記録するための記憶装置３とを有する。
【００６７】
演算制御部２は、三次元造形装置１に情報を送信する手段として、所望の三次元造形物にあった三次元造形用セットを選択するよう情報を送る三次元造形用セット制御手段２２と、ステージを駆動させる情報を送るステージ制御手段２３と、第１の吐出ノズル１３から熱溶融樹脂を吐出させるための情報を送るＦＤＭ制御手段２４と、第２の吐出ノズル１４から三次元造形用インクを吐出させるための情報を送るＩＪ制御手段２５と、吐出された三次元造形用インクを硬化させるために光源１７から光照射するよう情報を送る光源制御手段２７と、を備える。演算制御部２は、所望の厚さになるようにローラ１６によって層を研磨する情報を送るローラ制御手段２６をさらに備えてもよい。演算制御部２は、ＣＡＤデータに基づいてＳＴＬデータを算出する演算手段２１をさらに備えてもよい。演算手段２１は、ＣＡＤデータまたはＳＴＬデータから上記三次元造形用ＳＴＬデータを製造するように構成されていてもよい。
【００６８】
演算制御部２は、ＣＰＵ等の通常のコンピュータシステムで用いられる演算装置等で構成することができる。演算制御部２は、本発明の方法を実行するためのプログラムが格納された記録媒体から、プログラムを読み取ることで、上記方法を実行することができる。入力装置４としては、例えばキーボード、マウス等のポインティングデバイスが挙げられる。出力装置５としては、例えばプリンタ等が挙げられる。表示装置６としては、例えば液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置等が挙げられる。記憶装置３としてはＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク等の記憶装置が使用可能である。
【００６９】
３．三次元造形物
本発明の三次元造形物は、硬化した熱溶融樹脂を含む、１または複数の層からなる熱溶融樹脂部と、硬化した三次元造形用インクを含む、１または複数の層からなるインクジェットインク部とを含む、三次元造形物である。
【００７０】
このとき、熱溶融樹脂部が三次元造形物の内部を形成し、インクジェット部が三次元造形物の外表面の少なくとも一部を構成するような構成とすることができる。三次元造形物の内部を熱溶融樹脂部が形成することにより、三次元造形物の強度や耐衝撃性等を高めることができ、三次元造形物の外表面の少なくとも一部をインクジェットインク部が形成することにより、より精細な表面構造を有する三次元造形物を製造することができる。ただし、三次元造形物のすべての外表面をインクジェットインク部にする必要はなく、外表面のうち、精細な構造を造形しようとする部分のみがインクジェットインク部であり、その他の外表面は熱溶融樹脂部であってもよい。
【００７１】
４．製造例
本発明の方法によれば、たとえば、以下の手順で、図１に記載の三次元造形システムによって、図２に例示する三次元造形物Ｍを製造することができる。
【００７２】
４−１．製造例１
本発明の方法を実行するためのプログラムが入力されている演算制御部２に、図２の三次元造形物Ｍを表すＣＡＤデータを入力する。入力されたＣＡＤデータは、ＳＴＬ演算手段２１によって三次元造形用ＳＴＬデータに変換され、同時に、熱溶融樹脂部およびインクジェットインク部の各層の配置、および各層の製造順番が設定される。
【００７３】
本製造例では、入力されたＣＡＤデータを変換して得られるＳＴＬデータの内部のうち、表面から１ｍｍ以上内側の部分を一辺が２００μｍの立方体の形状をしたボクセルで埋めていって熱溶融樹脂部とし、それ以外の部分を一辺が２０μｍの立方体の形状をしたボクセルで埋めていってインクジェットインク部とする。このとき、ＳＴＬデータのうち、三次元造形物の最表面に接する部分については、一辺が２０μｍの立方体のボクセルの容量のうち５０％が立体データ内部にかかる場合には、そのボクセルをインクジェットインク部としてカウントし、そうではない場合にはインクジェットインク部に入れないように設定する。
【００７４】
図３に、このようにして設定した三次元造形用ＳＴＬデータの一部の断面図を拡大して表示する。三次元造形物の内部に、一辺が２００μｍの立方体の形状をしたボクセルからなる熱溶融樹脂部が設定され、熱溶融樹脂部以外の部分に、一辺が２０μｍの立方体の形状をしたボクセルからなるインクジェットインク部が設定されている。
【００７５】
本発明の方法では、熱溶融樹脂部およびインクジェットインク部は、それぞれ層ごとに形成されていくため、ＳＴＬデータでも、ボクセルを層ごとにまとめていって、三次元造形用ＳＴＬデータを構成する。図４に示すように、熱溶融樹脂部を構成するボクセルを層内方向にまとめて、・・・第（ｎ−１）のＦＤＭ層、第（ｎ）のＦＤＭ層、第（ｎ＋１）のＦＤＭ層・・・と設定する。また、インクジェットインク部のボクセルも、インクジェットインク部を層内方向にまとめた各層に接するＦＤＭ層ごとに、・・・第（ｎ−１）−１のＩＪ層、第（ｎ−１）−２のＩＪ層、・・・第（ｎ−１）−１０のＩＪ層、第（ｎ）−１のＦＤＭ層、第（ｎ）−２のＦＤＭ層、・・・第（ｎ）−１０のＦＤＭ層、第（ｎ＋１）−１のＦＤＭ層、第（ｎ＋１）−２のＦＤＭ層、・・・第（ｎ＋１）−１０のＦＤＭ層、・・・と設定する。
【００７６】
本製造例では、ＦＤＭ層の各層を形成した後に、それぞれのＦＤＭ層に接するＩＪ層を形成する。そのため、三次元造形用ＳＴＬデータには、・・・第（ｎ−１）のＦＤＭ層、第（ｎ−１）−１のＩＪ層・・・第（ｎ−１）−１０のＩＪ層、第（ｎ）のＦＤＭ層、第（ｎ）−１のＩＪ層・・・第（ｎ）−１０のＩＪ層、（ｎ＋１）のＦＤＭ層、第（ｎ＋１）−１のＩＪ層・・・第（ｎ＋１）−１０のＩＪ層・・・、の順番に、各層に製造する順番が付される。
【００７７】
このとき、必要に応じて、たとえば「Ｋ」の字の第二画目部分のようなオーバーハング部を下方から支持または固定するためのサポート材の配置データも併せて作成する。
【００７８】
三次元造形用ＳＴＬデータから形成される仮想三次元造形物を、出力装置５から出力するか表示装置６上に表示するかして、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、入力装置４等から、三次元造形用ＳＴＬデータに修正を加えてもよい。
【００７９】
このような三次元造形用ＳＴＬデータが完成したら、演算制御部２は記憶装置３を参照して、適切な熱溶融樹脂および三次元造形用インクのセットを選択する。選択されたセットの情報は、三次元造形用セット制御手段２２によって、三次元造形装置１に送信される。選択された熱溶融樹脂は第１のタンク１３ｃに用意され、第１の加熱部１３ｄによって加熱される。選択された三次元造形用インクは第２のタンク１４ｃに用意され、必要に応じて第２の加熱部１４ｄによって加熱される。このとき、選択された三次元造形用インクのセットに応じたサポート材も、第３のタンク１５ｃに用意され、必要に応じて、第３の加熱部１５ｄによって加熱される。
【００８０】
熱溶融樹脂および三次元造形用インクがそれぞれのタンクにセットされたら、ステージ制御手段２３から送信される情報に従って、三次元造形物の一番下の層を形成するための高さにステージ１１の高さを調整する。その後、ＦＤＭ制御手段２４またはＩＪ制御手段２５から三次元造形装置１に送信される吐出情報に従って、三次元造形装置１は、三次元造形物の一番下の層を構成する熱溶融樹脂または三次元造形用インクを、第１の吐出ノズル１３または第２の吐出ノズル１４から吐出する。第１の吐出ノズル１３から吐出される熱溶融樹脂は、ステージ上で自然冷却によって固化し、ＦＤＭ層を形成する。第２の吐出ノズル１４から吐出される三次元造形用インクは、光源１７から照射される活性光線によって固化し、ＩＪ層を形成する。このとき、１層分の三次元造形用インクが吐出された後に、三次元造形装置１は、光源制御手段２７から送信される情報に従って、吐出された三次元造形用インクに光源１７から活性光線を照射する。それぞれの層が形成された後、必要に応じて、ローラ制御手段２６から送信される情報に従って、三次元造形装置１は膜厚調整用ローラ１６を駆動して、それぞれの層の膜厚を調整してもよい。必要に応じて、第３の吐出ノズル１５からサポート材を吐出してもよい。なお、三次元造形物の一番下の層を形成する前に、サポート材の層を形成して、その上に三次元造形物を製造することで、三次元造形物をステージから脱離しやすくすることもできる。
【００８１】
１層分のＦＤＭ層またはＩＪ層が形成されたら、ステージ制御手段２３から送信される情報に従って、三次元造形装置１は、次に形成する層の位置にあわせて、ステージ１１の高さを調整する。ステージ１１の高さが調整されたら、ＦＤＭ制御手段２４またはＩＪ制御手段２５から三次元造形装置１に送信される吐出情報に従って、三次元造形装置１は、熱溶融樹脂または三次元造形用インクを、第１の吐出ノズル１３または第２の吐出ノズル１４から吐出する。その後、同様の手順によって第２の層を形成する。必要に応じて、第３の吐出ノズル１５からサポート材を吐出してもよい。
【００８２】
本製造例では、ＦＤＭ層を形成した後に、それに接するＩＪ層を形成する。そのため、図５に示すように、第（ｎ−１）のＦＤＭ層およびそれに接する第（ｎ−１）−１のＩＪ層・・・第（ｎ−１）−１０のＩＪ層が形成された後、三次元造形装置１は、図６に示すように、第１の吐出ノズル１３から熱溶融樹脂を吐出し、第（ｎ）のＦＤＭ層を形成する。その後、図７に示すように、三次元造形装置１はステージの位置を上げて（第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４とステージ１１との距離を近づけて）、第２の吐出ノズル１４から三次元造形用インクを吐出し、光源１７から活性光線を照射することにより、第（ｎ）−１のＩＪ層を形成する。第（ｎ）−１のＩＪ層が形成されたら、図８に示すように、三次元造形装置１はステージの位置をＩＪ層の１層分だけ下げて（第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４とステージ１１との距離を遠ざけて）、第２の吐出ノズル１４から三次元造形用インクを吐出し、光源１７から活性光線を照射することにより、第（ｎ）−２のＩＪ層を形成する。これを繰り返し、第（ｎ）−１０のＩＪ層が形成されたら、三次元造形装置はノズルの位置を移動させて、第（ｎ＋１）のＦＤＭ層を形成する。
【００８３】
この手順を繰り返すことで、図２に示すような三次元造形物Ｍを製造することができる。サポート材を使用する場合、最後にサポート材を除去する。
【００８４】
それぞれのＦＤＭ層は断面が略楕円形状をしているが、ＦＤＭ層を形成した後にＩＪ層を形成することで、ＦＤＭ層の隙間にも三次元造形用インクを吐出し硬化させることができる。そのため、本製造例によれば、ＦＤＭ層とＩＪ層との間の隙間が少なくなり、両者を乖離しにくくすることができる。
【００８５】
４−２．製造例２
本製造例では、ＩＪ層を形成した後に、それに接するＦＤＭ層を形成する。製造例１と重複する説明は省略し、異なる部分のみを以下に説明する。
【００８６】
図５に示すように、第（ｎ−１）のＦＤＭ層およびそれに接する第（ｎ−１）−１のＩＪ層・・・第（ｎ−１）−１０のＩＪ層が形成された後、三次元造形装置１は、図９に示すように、第２の吐出ノズル１４から三次元造形用インクを吐出し、光源１７から活性光線を照射することにより、第（ｎ）−１のＩＪ層を形成する。第（ｎ）−１のＩＪ層が形成されたら、図１０に示すように、三次元造形装置１はステージの位置をＩＪ層の１層分だけ下げて（第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４とステージ１１との距離を遠ざけて）、第２の吐出ノズル１４から三次元造形用インクを吐出し、光源１７から活性光線を照射することにより、第（ｎ）−２のＩＪ層を形成する。これを繰り返し、第（ｎ）−１０のＩＪ層が形成されたら、図１１に示すように、三次元造形装置１はノズルをＸＹ方向に移動して、第１の吐出ノズル１３から熱溶融樹脂を吐出し、第（ｎ）のＦＤＭ層を形成する。
【００８７】
この手順を繰り返すことで、図２に示すような三次元造形物Ｍを製造することができる。サポート材を使用した場合、最後にサポート材を除去する。
【００８８】
本製造例によれば、ステージを上げる過程を入れることなく（第１の吐出ノズル１３および第２の吐出ノズル１４とステージ１１との距離を近づける過程を入れることなく）、三次元造形物を製造することができるため、より効率的かつ迅速に三次元造形物を製造することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の三次元造形物を製造する方法によれば、プロトタイプ等に好適な三次元造形物を製造することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  三次元造形装置
２  演算制御部
３  記憶装置
４  入力装置
５  出力装置
６  表示装置
１１  ステージ
１２  造形部
１３  熱溶融樹脂用の吐出ノズル
１４  三次元造形用インク用の吐出ノズル
１７  光源
【図１】
2015221526.tif 000004
【図２】
2015221526.tif 000005
【図３】
2015221526.tif 000006
【図４】
2015221526.tif 000007
【図５】
2015221526.tif 000008
【図６】
2015221526.tif 000009
【図７】
2015221526.tif 000010
【図８】
2015221526.tif 000011
【図９】
2015221526.tif 000012
【図１０】
2015221526.tif 000013
【図１１】
2015221526.tif 000014