(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデル材及びサポート材を硬化させた硬化物を積層して、造形物と当該造形物を支持する支持体とを備える立体物を形成するための三次元印刷装置であって、
造形物および上記支持体が載置される載置台と、
上記載置台上にモデル材を吐出して、上記造形物の各層を形成するモデル材用インクジェットヘッドと、
上記載置台上に、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材をそれぞれ吐出して、上記支持体の各層を形成する、第１サポート材用インクジェットヘッドと、第２サポート材用インクジェットヘッドと、
上記モデル材及び上記サポート材を硬化させる硬化手段と、
上記モデル材用インクジェットヘッド、上記第１サポート材用インクジェットヘッド、及び第２サポート材用インクジェットヘッドの吐出と、上記硬化手段とを制御する制御部と、を備え、
上記第１サポート材及び上記第２サポート材は、光の照射により硬化する光硬化型樹脂であって、材質又は架橋度が異なることで硬化後の上記接着強度が互いに異なるものであり、
上記硬化手段は上記光を照射する光照射手段であり、
上記制御部は、上記支持体の各層の少なくとも最下層において、上記第１サポート材を吐出する領域と上記第２サポート材を吐出する領域とを混在させると共に、上記光照射手段により上記最下層の厚み方向から上記光を照射して上記第１サポート材及び上記第２サポート材を硬化させるものであることを特徴とする三次元印刷装置。
【請求項２】
モデル材及びサポート材を硬化させた硬化物を積層して、造形物と当該造形物を支持する支持体とを備える立体物を形成する三次元印刷方法であって、
載置台上に上記モデル材を吐出して、上記造形物の各層を形成するステップと、
上記載置台上にサポート材を吐出して、上記支持体の各層を形成するステップと、を含み、
上記支持体の各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を異なる独立した領域にそれぞれ吐出して、上記第１サポート材を吐出する領域と上記第２サポート材を吐出する領域とを混在させ、
上記支持体の少なくとも最下層を、上記第１サポート材および上記第２サポート材で形成し、
上記第１サポート材および上記第２サポート材は、いずれも光が照射されることで重合して硬化する光硬化型樹脂であり、
上記第１サポート材および上記第２サポート材は、材質又は架橋度が異なることで硬化後における上記接着強度が異なるものであり、
上記光を上記最下層の厚み方向から照射することで上記最下層を硬化させることを特徴とする三次元印刷方法。
【請求項３】
上記第１サポート材を吐出する領域と、上記第２サポート材を吐出する領域とが独立して存在する吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して上記支持体の少なくとも上記最下層を形成することを特徴とする請求項２に記載の三次元印刷方法。
【請求項４】
モデル材及びサポート材を硬化させた硬化物を積層して、造形物と当該造形物を支持する支持体とを備える立体物を形成する三次元印刷方法であって、
載置台上に上記モデル材を吐出して、上記造形物の各層を形成するステップと、
上記載置台上に上記サポート材を吐出して、上記造形物を支持するための支持体の各層を形成するステップと、を含み、
上記支持体の各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、
上記支持体の少なくとも最下層を、上記第１サポート材および上記第２サポート材で形成し、
上記第１サポート材を吐出する領域と、上記第２サポート材を吐出する領域とが独立して存在する吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して上記支持体の少なくとも上記最下層を形成し、
上記第２サポート材の上記載置台に対する接着強度が上記第１サポート材の上記載置台に対する接着強度よりも低いものであり、
上記吐出パターンは、上記第２サポート材を格子状に吐出し、上記第２サポート材の各格子内に上記第１サポート材を吐出する吐出パターンであることを特徴とする三次元印刷方法。
【請求項５】
上記支持体の全層、または最下層を含む複数層を、上記吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の三次元印刷方法。
【請求項６】
載置台上にモデル材を吐出して、造形物の各層を形成するステップと、
上記載置台上にサポート材を吐出して、当該造形物を支持するための支持体の各層を形成するステップと、を含み、
上記支持体の各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台上に吐出されて硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、
上記支持体の少なくとも最下層を、上記第１サポート材よりも上記硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが高い上記第２サポート材によって格子状の層を作成し、上記第２サポート材の各格子内を上記第１サポート材によって埋めて形成することを特徴とする三次元印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体形状を持つ造形物を印刷するための三次元印刷装置および三次元印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体形状を持つ造形物を形成する方法として、光の照射を受けることで硬化するモデル材に光を照射して硬化した硬化物を積層して造形物を形成する方法が知られている。このような方法においては、造形物の下方位置の幅よりも上方位置の幅が大きい部分（所謂オーバーハング部分）がある場合、造形物の下方位置の周囲に支持体を配置することにより、このオーバーハング部分を下方より支持している。
【０００３】
特許文献１には、支持体を形成するサポート材として、ビニル基を１つ有するアクリルアミド系化合物を用いる三次元印刷装置が開示されている。ビニル基を１つ有するアクリルアミド系化合物とは、（メタ）アクリルアミドおよびそのＮ−置換体であり、Ｎ−置換体としては、例えば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（ＤＭＡＡともいう）、またはＮ，Ｎ’−ジエチル（メタ）アクリルアミド等の炭素数１〜４のアルキル基を有するＮ−アルキル（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（ＨＥＡＡともいう）、Ｎ−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド、またはＮ−ヒドロキシブチル（メタ）アクリルアミド等の炭素数２〜４のアルキル基を有するＮ−ヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミド等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５５８８９号公報（２０１０年７月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、モデル材およびサポート材を硬化した硬化物を積層して、造形物および支持体（以下、立体物と総称する）を形成する場合、積層厚を制御するためにモデル材およびサポート材の表面を平坦化することが多い。この場合、モデル材およびサポート材の表面を平坦化する際に加わるせん断力によりサポート材が、造形物の製造を行なうための台の上から剥がれないように、サポート材はテーブルに対して高い密着力を有している必要がある。そのため、特許文献１に開示されているようなサポート材は、台上に強固に密着して、容易に動かないような性質を有している。
【０００６】
しかしながら、サポート材が台上に強固に密着すると、完成した立体物を台上から取り外し難く、立体物を取り外すのに時間を要してしまう。また、立体物が破損する虞もある。
【０００７】
また、台上に樹脂板を設置し、当該樹脂板上に造形物を形成する場合も、樹脂板から立体物を取り外すのが困難であり、立体物を取り外す際に樹脂板が変形してしまったり、立体物周辺で樹脂板を切断しなければならなかったりする。そのため、立体物を形成する度に樹脂板を付け替える必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、造形物の製造を行なう台上から容易に取り外すことができる立体物を形成するための三次元印刷装置および三次元印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る三次元印刷装置は、造形物および上記造形物を支持するための支持体が載置される載置台と、上記載置台上にモデル材を吐出して、上記造形物の各層を形成するモデル材用インクジェットヘッドと、上記載置台上に、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材をそれぞれ吐出して、上記支持体の各層を形成する、第１サポート材用インクジェットヘッドと、第２サポート材用インクジェットヘッドと、を備える。
【００１０】
本発明に係る三次元印刷装置を用いて、支持体の少なくとも最下層を第１サポート材および第２サポート材で形成することにより、支持体の最下層は、第１サポート材と第２サポート材とによって形成されていることになる。上記の構成によれば、造形が完了した造形物および支持体（以下、立体物と総称する）を載置台上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播し、立体物が載置台上から外れやすくなる。
【００１１】
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る三次元印刷方法は、載置台上にモデル材を吐出して、造形物Ｍの各層を形成するステップと、上記載置台上にサポート材を吐出して、当該造形物を支持するための支持体の各層を形成するステップと、を含み、上記支持体の各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、上記支持体の少なくとも最下層を、上記第１サポート材および上記第２サポート材で形成する。
【００１２】
上記の方法によれば、支持体の最下層は、第１サポート材と第２サポート材とによって形成されていることになる。これにより、造形が完了した立体物を載置台上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播し、立体物が載置台上から外れやすくなる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記サポート材用インクジェットヘッドは、上記第１サポート材を吐出する領域と、上記第２サポート材を吐出する領域とが独立して存在する吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して上記支持体の少なくとも上記最下層を形成する。
【００１４】
上記の方法によれば、支持体の層は、第１サポート材で形成されている部分と、第２サポート材で形成されている部分とを有して形成されることになる。これにより、立体物を載置台上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播しやすくなり、立体物を載置台上から容易に取り外すことができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記サポート材用インクジェットヘッドは、上記支持体の全層、または最下層を含む複数層を、上記吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して形成する。
【００１６】
上記の方法によれば、支持体の強度を高めることができる。結果、造形物の破損を防止することができる。また、第１サポート材が潮解性を有している場合は、第２サポート材が潮解を防ぐ堰としても機能する。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記第２サポート材の上記載置台に対する接着強度が上記第１サポート材の上記載置台に対する接着強度よりも低いものであり、上記吐出パターンは、上記第２サポート材を格子状に吐出し、上記第２サポート材の各格子内に上記第１サポート材を吐出する吐出パターンである。
【００１８】
上記の方法によれば、造形物を載置台上から取り外す際の応力がより伝播しやすくなり、造形物を載置台上からより取り外しやすくなる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法は、載置台上にモデル材を吐出して、造形物の各層を形成するステップと、上記載置台上にサポート材を吐出して、当該造形物を支持するための支持体の各層を形成するステップと、を含み、上記支持体の各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台上に塗布されて硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、上記支持体の少なくとも最下層を、上記第１サポート材よりも上記硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが高い上記第２サポート材によって格子状の層を作成し、上記第２サポート材の各格子内を上記第１サポート材によって埋めて形成する。
【００２０】
上記の方法によれば、造形物を載置台上から取り外す際の応力がより伝播しやすくなり、造形物を載置台上からより取り外しやすくなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、載置台上から容易に取り外すことができる立体物を形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元印刷装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る三次元印刷装置の部分構成を模式的に示す図である。
【図３】造形物の作成途中の断面を示す図である。
【図４】図中の（ａ）〜（ｃ）は、第１サポート材と第２サポート材との吐出パターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２４】
（三次元印刷装置１）
以下、本発明の一実施形態に係る三次元印刷装置について、図１および図２を用いて詳細に説明する。図１は、三次元印刷装置１の全体構成を模式的に示す図である。図２は、三次元印刷装置１の部分構成を模式的に示す図である。
【００２５】
本実施形態に係る三次元印刷装置１は、モデル材およびサポート材を硬化した硬化物ｍをテーブル７（載置台）上に積層して、立体形状を持つ造形物Ｍを形成する三次元印刷装置である。図１に示すように、三次元印刷装置１は、Ｙバー２、キャリッジ３、Ｚバー６、テーブル７、および制御部８を有している。
【００２６】
＜Ｙバー２＞
Ｙバー２は一方向に延在している。Ｙバー２が延在する方向は三次元印刷装置１の主走査方向であり、図のＹ方向である。換言すれば、主走査方向とはテーブル７の面方向に平行な一方向である。なお、主走査方向に垂直な方向が副走査方向であり、図のＸ方向である。Ｙバー２は、副走査方向に移動可能になっている。
【００２７】
＜キャリッジ３＞
キャリッジ３は、図２に示すように、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂおよび照射部５Ａ，５Ｂ（硬化手段）を有している。キャリッジ３はＹバー２に取り付けられており、Ｙバー２に沿って主走査方向に往復移動をする。これにより、キャリッジ３はテーブル７に対して相対的に移動し、その結果、後述するインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂおよび照射部５Ａ，５Ｂがテーブル７に対して相対的に移動する。上述したように、Ｙバー２は副走査方向に移動可能になっている。これにより、キャリッジ３は、Ｙバー２の移動方向と同方向、すなわち副走査方向にも移動する。
【００２８】
＜インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂ＞
インクジェットヘッド４Ａは、テーブル７上にモデル材を吐出するためのモデル材用のインクジェットヘッドであり、インクジェットヘッド４Ｂは、テーブル７上にサポート材を吐出するためのサポート材用のインクジェットヘッドである。モデル材とは、造形物Ｍを形成するためのものであり、サポート材とは、造形時に造形物Ｍを支持する支持体Ｓを形成するためのものである。一般的に、造形物Ｍの下方位置の幅よりも上方位置の幅が大きい部分（所謂オーバーハング部分）がある場合、造形物Ｍの下方位置の周囲に支持体Ｓを配置することにより、このオーバーハング部分を下方より支持している。
【００２９】
インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂ各々には、副走査方向に複数のノズルがライン状に形成されており、各ノズルからモデル材またはサポート材が吐出される。モデル材およびサポート材としては、光で硬化されるものであればよく、例えば光によって硬化する光硬化型樹脂液等が挙げられる。本実施形態では、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂは、光硬化型樹脂液として紫外線硬化型樹脂液を吐出するものである形態として説明する。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッド４Ｂは、サポート材として、第１サポート材および第２サポート材の２種類のサポート材をそれぞれ吐出するための、第１サポート材用インクジェットヘッドと、第２サポート材用インクジェットヘッドとを備える。第１サポート材および第２サポート材は、テーブル７に対する接着強度が互いに異なるサポート材である。第１サポート材および第２サポート材のうち、第１サポート材は、テーブル７に対する接着強度が高いサポート材であり、第２サポート材は、テーブル７に対する接着強度が低いサポート材である。第１サポート材および第２サポート材としては、従来公知のサポート材料を用いることができるが、架橋（重合）により硬化する材料であることが好ましい。これにより、第１サポート材および第２サポート材として同じサポート材料を用いた場合でも、当該サポート材料の架橋度（重合度）を調整することにより、テーブル７に対する接着強度を調整することができる。例えば、架橋度（重合度）が高いほど、テーブル７に対する接着強度が高くなる。
【００３１】
なお、接着強度とは、第１サポート材および第２サポート材をテーブル７上に塗布して硬化させ、テーブル７上から引っ張ったときの接着強度（密着性）である。接着強度は、例えばクロスカット法によって測定することができる。クロスカット法で測定した接着強度は、第１サポート材については、０〜４であることが好ましく、第２サポート材については、５であることが好ましい。
【００３２】
なお、以上では、第１サポート材および第２サポート材として従来公知のサポート材料を用いることができる旨を述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、テーブル７に対して第１サポート材よりも低い接着強度が求められる第２サポート材に関しては、モデル材料を用いてもよい。
【００３３】
＜照射部５Ａ，５Ｂ＞
照射部５Ａ，５Ｂは、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂより吐出されたモデル材およびサポート材を硬化させる光を照射するためのものである。光としては、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂから吐出されるモデル材およびサポート材を硬化させるものであればよい。本実施形態では、照射部５Ａ，５Ｂは紫外線を照射するものである形態として説明する。紫外線を照射する照射部５Ａ，５Ｂとしては、例えば紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）等のＬＥＤ光源、またはメタルハライドランプを好適に用いることができる。
【００３４】
照射部５Ａ，５Ｂは、主走査方向に並び、かつ、照射部５Ａと照射部５Ｂとの間にインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂが位置されるように、配置されている。これにより、照射部５Ａ，５Ｂは、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂの移動方向と同方向、すなわち主走査方向および副走査方向に移動する。つまり、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂがモデル材およびサポート材を吐出しながら移動すると、吐出されたモデル材およびサポート材に対して、すぐに照射部５Ａ，５Ｂから紫外線が照射されることになる。さらには、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂの両端に照射部５Ａ，５Ｂが配置されているので、主走査方向の往復動作における吐出に対して硬化を実行することが可能である。
【００３５】
なお、本明細書における「硬化」には、本硬化（キュア）と仮硬化（ピニング）とが含まれる。つまり、「硬化」は、本硬化において所望の硬度まで硬化させる硬化と、仮硬化において当該所望の程度よりは低い硬度まで硬化させる硬化とを包含する。
【００３６】
＜Ｚバー６＞
Ｚバー６は鉛直方向に延在している。Ｚバー６が延在する方向は、三次元印刷装置１の主走査方向および副走査方向に直交する方向とも言え、図のＺ方向である。すなわち、Ｚバー６が延在する方向とはテーブル７に垂直な方向である。
【００３７】
＜テーブル７＞
テーブル７は、造形物Ｍ（および支持体Ｓ）が形成される台であり、Ｚバー６が延在する鉛直方向に対して水平方向に延在している。テーブル７は、Ｚバー６に取り付けられており、Ｚバー６に沿って鉛直方向に移動する。これにより、テーブル７の鉛直方向における位置、すなわちテーブル７の高さは変動可能になっている。
【００３８】
ここで、テーブル７は、第１サポート材が高い接着強度で接着し、かつ、第２サポート材が低い接着強度で接着するような素材からなる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂が挙げられる。なお、テーブル７上に樹脂板を設置し、当該樹脂板上に造形物Ｍ（および支持体Ｓ）を形成する場合は、樹脂板を、第１サポート材が高い接着強度で接着し、かつ、第２サポート材が低い接着強度で接着するような素材にする。
【００３９】
＜制御部８＞
制御部８は、目的とする造形物Ｍを形成するために、Ｙバー２の移動、キャリッジ３の移動、テーブル７の移動、およびインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂによるモデル材およびサポート材の吐出を制御する。具体的には、制御部８には、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）等から得られた造形物Ｍの三次元座標データから、造形物Ｍの高さ方向（すなわち、鉛直方向）に一定間隔で切断した複数の断面形状データを生成する。制御部８は、上記の断面形状データを生成する際に、造形時に造形物Ｍを支持するための支持体Ｓの断面形状データも生成する。
【００４０】
制御部８は、生成した断面形状データに基づき、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂを主走査方向（Ｘ方向）ならびに副走査方向（Ｙ方向）に走査させながら、モデル材とサポート材とを吐出することにより、各断面形状データに対応する層を形成する。詳細は後述するが、三次元印刷装置１では、モデル材およびサポート材で形成した層を硬化した硬化物ｍをテーブル７上に積層することにより、目的とする造形物Ｍを形成する。
【００４１】
（三次元印刷方法）
続いて、本実施形態に係る三次元印刷装置１により造形物Ｍを形成する三次元印刷方法について説明する。
【００４２】
まず、制御部８は、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）等から得られた造形物Ｍの三次元座標データから、造形物Ｍの高さ方向（すなわち、鉛直方向）に一定間隔で切断したｎ個（ｎは、１以上の整数）の層の断面形状データと、造形時に造形物Ｍを支持するための支持体Ｓの断面形状データとを生成する。
【００４３】
続いて、制御部８は、テーブル７の上面がインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂから吐出されたモデル材およびサポート材が着弾する位置になるように、テーブル７をＺバー６に沿って昇降させる。その後、制御部８は、最下層の層の断面形状データに基づき、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂを主走査方向（Ｘ方向）ならびに副走査方向（Ｙ方向）に走査させながら、モデル材とサポート材とをインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂから吐出制御させることにより、最下層の層を形成する。ここで、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂからモデル材およびサポート材を吐出している間、キャリッジ３に搭載された照射部５Ａ，５Ｂからは紫外線が照射されている。これにより、インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂがモデル材およびサポート材で層を形成し終えた時点には、当該層が硬化した硬化物ｍがテーブル７上に形成されることになる。
【００４４】
なお、三次元印刷装置１は、テーブル７上に形成された層の上面を平坦にするために、余分なモデル材ならびにサポート材を除去するためのローラを必要に応じて備えていてもよい。例えば、ローラをキャリッジ３に搭載し、キャリッジ３の往動時に各インクジェットヘッド４Ａ，４Ｂからモデル材とサポート材とを吐出させ、復動時にローラをテーブル７上に形成された層の表面に対して接触回転させ、層の表面を平坦化させてもよい。
【００４５】
最下層の硬化物ｍが形成されると、制御部８は、テーブル７上に形成された硬化物ｍの上面がインクジェットヘッド４Ａ，４Ｂから吐出されたモデル材およびサポート材が着弾する位置になるように、テーブル７をＺバー６に沿って昇降させる。この後は、最下層の硬化物ｍを形成した手順と同様の手順により、最下層の硬化物ｍの上面に次なる硬化物ｍを形成する。この処理をｎ回繰り返して実行することにより、ｎ個の硬化物ｍを積層してなる造形物Ｍおよび支持体Ｓが形成されることになる。
【００４６】
図１中に示すＭの部分がモデル材によって各層が積層されている部分であり、Ｓの部分がサポート材によって各層が積層されている部分である。図１では、Ｍの部分のモデル材がＺ方向の下方から上方に向かって幅が大きくなる形状になっているため、モデル材の左右のオーバーハング部分を支持するために、Ｓの部分にサポート材を設けている。このようにして造形が完了した造形物Ｍは、支持体Ｓが一体的に形成されている。そこで、当該支持体Ｓを除去することにより、モデル材のみからなる造形物Ｍを得ることができる。
【００４７】
（支持体Ｓの造形）
造形物Ｍの作成途中の断面図を図３に示す。本実施形態に係る三次元印刷装置１では、支持体Ｓの最下層（すなわち、テーブル７に接する層）を形成する際、最下層を第１サポート材および第２サポート材によって形成している。具体的には、支持体Ｓの最下層を、図３に示すように、第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとにより形成している。すなわち、インクジェットヘッド４Ｂは、第１サポート材を吐出する領域と、第２サポート材を吐出する領域とが独立して存在する吐出パターンで第１サポート材および第２サポート材を吐出して、支持体Ｓの最下層を形成する。これにより、支持体Ｓの最下層では、第１サポート材がテーブル７に接着している部分と、第２サポート材がテーブル７に接着している部分とが存在している。
【００４８】
ここで、テーブル７と第１サポート材との接着強度は高く、テーブル７と第２サポート材との接着強度は低くなっている。そのため、造形が完了した造形物Ｍおよび支持体Ｓ（以下、立体物と総称する）をテーブル７上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播し、立体物がテーブル７上から外れやすくなる。このように、支持体Ｓの最下層を第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとにより形成することにより、立体物をテーブル７上から取り外す際の応力が伝播しやすくなり、立体物をテーブル７上から容易に取り外すことができる。
【００４９】
これにより、立体物をテーブル７上から取り外す際に要する時間を短縮することができる。また、立体物を樹脂板上に形成する場合には、立体物を樹脂板から取り外す際に樹脂板が変形することがないし、立体物周辺で樹脂板を切断する必要もない。そのため、造形物Ｍを形成する度に樹脂板を付け替える必要はなく、樹脂板を再利用することができる。
【００５０】
なお、以上では、支持体Ｓの最下層を第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとにより形成する形態を示したが、必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、支持体Ｓの全層、または最下層を含む複数層を、第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとにより形成してもよい。第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとにより形成した層を積層して支持体Ｓを形成することにより、支持体Ｓの強度を高めることができる。結果、造形物Ｍの破損を防止することができる。また、第１サポート材が潮解性を有している場合は、第２サポート材が潮解を防ぐ堰としても機能する。
【００５１】
（サポート材の吐出パターン）
第１サポート材で形成されている部分１０ａと、第２サポート材で形成されている部分１０ｂとの形成パターン、すなわち第１サポート材と第２サポート材との吐出パターンの例を図４に示す。
【００５２】
図４の（ａ）に示すように、第２サポート材１５Ｂを格子状に吐出し、第２サポート材１５Ｂの各格子内に第１サポート材１５Ａを吐出する吐出パターンでもよい。また、図４の（ｂ）に示すように、第２サポート材１５Ｂを縞状に吐出し、第２サポート材１５Ｂの縞間に第１サポート材１５Ａを吐出する吐出パターンでもよい。あるいは、図４の（ｃ）に示すように、第２サポート材１５Ｂを斑点状に吐出し、第２サポート材１５Ｂの斑点の間に第１サポート材１５Ａを吐出する吐出パターンでもよい。なお、第１サポート材１５Ａと第２サポート材１５Ｂとの境界箇所が存在すれば、立体物をテーブル７上から取り外す際の応力が当該境界箇所で伝播し、立体物が外れやすくなるため、格子の幅、縞の間隔および斑点の間隔には特に限定はない。
【００５３】
ここで、第１サポート材１５Ａと第２サポート材１５Ｂとの吐出パターンに特に限定はないが、第２サポート材１５Ｂを線状（例えば、縞状または格子状）に吐出することが好ましい。第２サポート材１５Ｂが線状に形成されていると、造形物Ｍをテーブル７上から取り外す際の応力がより伝播しやすくなり、造形物Ｍをテーブル７上からより取り外しやすくなる。
【００５４】
なお、第２サポート材１５Ｂを線状に形成する場合は、線の太さまたは密度等を調整することにより、サポート材全体のテーブル７に対する接着強度を調整することができる。例えば、第１サポート材１５Ａのテーブル７に対する接着強度に応じて、第２サポート材１５Ｂの線の太さまたは密度等を調整することにより、サポート材全体のテーブル７に対する接着強度を所望の強度に設定することができる。
【００５５】
なお、第１サポート材および第２サポート材のテーブル７に対する接着強度が異なるということは、硬化後の第１サポート材および第２サポート材の硬度が異なると言い換えることができる。すなわち、本実施形態に係る三次元印刷方法は、以下の通りに換言することができる；テーブル７上にモデル材を吐出して、造形物Ｍの各層を形成するステップと、上記テーブル７上にサポート材を吐出して、当該造形物Ｍを支持するための支持体Ｓの各層を形成するステップと、を含み、上記支持体Ｓの各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台上に塗布されて硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、上記支持体Ｓの少なくとも最下層を、上記第１サポート材および上記第２サポート材で形成する。特に、上記支持体Ｓの各層を形成するステップでは、上記支持体Ｓの少なくとも最下層を、上記第１サポート材よりも上記硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが高い上記第２サポート材によって格子状の層を作成し、上記第２サポート材の各格子内を上記第１サポート材によって埋めて形成することが好ましい。
【００５６】
（まとめ）
本発明の一態様に係る三次元印刷装置１は、造形物Ｍおよび上記造形物Ｍを支持するための支持体Ｓが載置される載置台（テーブル７）と、上記載置台上にモデル材を吐出して、上記造形物Ｍの各層を形成するモデル材用インクジェットヘッド（インクジェットヘッド４Ａ）と、上記載置台上に、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材をそれぞれ吐出して、上記支持体Ｓの各層を形成する、第１サポート材用インクジェットヘッド（インクジェットヘッド４Ｂ）と、第２サポート材用インクジェットヘッド（インクジェットヘッド４Ｂ）と、を備える。
【００５７】
本発明に係る三次元印刷装置１を用いて、支持体Ｓの少なくとも最下層を第１サポート材および第２サポート材で形成することにより、支持体Ｓの最下層は、第１サポート材と第２サポート材とによって形成されていることになる。上記の構成によれば、造形が完了した造形物Ｍおよび支持体Ｓ（以下、立体物と総称する）を載置台上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播し、立体物が載置台上から外れやすくなる。
【００５８】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法は、載置台上にモデル材を吐出して、造形物Ｍの各層を形成するステップと、上記載置台上にサポート材を吐出して、当該造形物Ｍを支持するための支持体Ｓの各層を形成するステップと、を含み、上記支持体Ｓの各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台に対する接着強度が互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、上記支持体Ｓの少なくとも最下層を、上記第１サポート材および上記第２サポート材で形成する。
【００５９】
上記の方法によれば、支持体Ｓの最下層は、第１サポート材と第２サポート材とによって形成されていることになる。これにより、造形が完了した立体物を載置台上から取り外す際の応力が、第１サポート材と第２サポート材との境界に集中しやすくなる。その結果、外力が加わった際に応力が伝播し、立体物が載置台上から外れやすくなる。
【００６０】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記サポート材用インクジェットヘッドは、上記第１サポート材を吐出する領域と、上記第２サポート材を吐出する領域とが独立して存在する吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して上記支持体の少なくとも上記最下層を形成する。
【００６１】
上記の方法によれば、支持体Ｓの最下層は、第１サポート材で形成されている部分と、第２サポート材で形成されている部分とを有して形成されていることになる。これにより、立体物を載置台上から取り外す際の応力が伝播しやすくなり、立体物を載置台上から容易に取り外すことができる。
【００６２】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記サポート材用インクジェットヘッドは、上記支持体Ｓの全層、または最下層を含む複数層を、上記吐出パターンで上記第１サポート材および上記第２サポート材を吐出して形成する。
【００６３】
上記の方法によれば、支持体Ｓの強度を高めることができる。結果、造形物Ｍの破損を防止することができる。また、第１サポート材が潮解性を有している場合は、第２サポート材が潮解を防ぐ堰としても機能する。
【００６４】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法においては、上記第２サポート材の上記載置台に対する接着強度が上記第１サポート材の上記載置台に対する接着強度よりも低いものであり、上記吐出パターンは、上記第２サポート材を格子状に吐出し、上記第２サポート材の各格子内に上記第１サポート材を吐出する吐出パターンである。
【００６５】
上記の方法によれば、造形物Ｍを載置台上から取り外す際の応力がより伝播しやすくなり、造形物Ｍを載置台上からより取り外しやすくなる。
【００６６】
また、本発明の一態様に係る三次元印刷方法は、載置台上にモデル材を吐出して、造形物Ｍの各層を形成するステップと、上記載置台上にサポート材を吐出して、当該造形物Ｍを支持するための支持体Ｓの各層を形成するステップと、を含み、上記支持体Ｓの各層を形成するステップでは、上記サポート材として、上記載置台上に塗布されて硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが互いに異なる第１サポート材および第２サポート材を吐出し、上記支持体Ｓの少なくとも最下層を、上記第１サポート材よりも上記硬化された後の硬度、剛性および弾性率のうち少なくとも１つが高い上記第２サポート材によって格子状の層を作成し、上記第２サポート材の各格子内を上記第１サポート材によって埋めて形成する。
【００６７】
上記の方法によれば、造形物Ｍを載置台上から取り外す際の応力がより伝播しやすくなり、造形物Ｍを載置台上からより取り外しやすくなる。
【００６８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、立体形状を持つ造形物を形成するための三次元印刷装置に好適である。
【符号の説明】
【００７０】
１  三次元印刷装置
２  Ｙバー
３  キャリッジ
４Ａ，４Ｂ  インクジェットヘッド
５Ａ，５Ｂ  照射部
６  Ｚバー
７  テーブル（載置台）
８  制御部
Ｍ  造形物
Ｓ  支持体
ｍ  硬化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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