(57)【要約】【課題】造形された三次元造形物を破損させたり変形させたりすることなく、サポート材を容易かつ速やかに除去することが可能な三次元造形装置、三次元造形方法および造形材を提供する。【解決手段】三次元造形装置は、造形ステージ上に第１および第２造形材の少なくとも一方を吐出してモデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる造形材層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形材層を積層することにより三次元造形物を造形させる。第２造形材は、機械的作用が与えられることにより粘度が低下するチクソトロピー性を有するサポート材である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形ステージと、
前記造形ステージに向けて、三次元造形物を構成するための第１造形材であるモデル材を吐出することによって、造形材層のモデル領域を形成する第１吐出ヘッドと、
前記造形ステージに向けて、前記三次元造形物の造形中に前記第１造形材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれる第２造形材であり、機械的作用が与えられることにより粘度が低下するチクソトロピー性を有するサポート材を吐出することによって、造形材層のサポート領域を形成する第２吐出ヘッドと、
前記造形ステージ、および、前記第１および第２吐出ヘッドのうち少なくとも一方を、両者の相対距離を可変に支持する支持機構と、
前記第１および第２吐出ヘッドと前記支持機構とを制御し、前記造形ステージ上に前記第１および第２造形材の少なくとも一方を吐出して前記モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる造形材層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形材層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部と、
を備える三次元造形装置。
【請求項２】
造形された前記三次元造形物に前記機械的作用を与えることにより、当該三次元造形物に含まれる前記サポート材の粘度を低下させる機械的作用付与部を備える、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
造形ステージに向けて、三次元造形物を構成するための第１造形材であるモデル材を吐出することによって、造形材層のモデル領域を形成し、
前記造形ステージに向けて、前記三次元造形物の造形中に前記第１造形材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれる第２造形材であり、機械的作用が与えられることによって粘度が低下するチクソトロピー性を有するサポート材を吐出することによって、造形材層のサポート領域を形成し、
前記造形ステージ上に前記モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる複数の造形材層を積層することにより三次元造形物を造形する、
三次元造形方法。
【請求項４】
造形された前記三次元造形物に前記機械的作用を与えることにより、当該三次元造形物に含まれる前記サポート材の粘度を低下させる、
請求項３に記載の三次元造形方法。
【請求項５】
三次元造形物の造形中に造形ステージに向けて吐出され、当該三次元造形物を構成するためのモデル材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれるサポート材として使用される造形材であって、
機械的作用が与えられることによって粘度が低下するチクソトロピー性を有し、
前記造形ステージに向けて吐出された後は前記チクソトロピー性により自らの形状を保持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に前記機械的作用が与えられることにより粘度が低下して流動化する、
造形材。
【請求項６】
水系溶媒および水系チクソ材を含む、
請求項５に記載の造形材。
【請求項７】
非水系溶媒および非水系チクソ材を含む、
請求項５に記載の造形材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置、三次元造形方法および造形材に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の立体物（以下「三次元造形物」）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）または付加製造（ＡＭ：Additive manufacturing）と呼ばれる技術が知られている。この技術は、１つの三次元造形物の表面を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三次元造形物を造形する技術である。また、三次元造形物を造形する手法としては、粉体積層方式（Binder Jetting）、インクジェット方式（Material Jetting）、熱溶融方式（Material Extrusion）、シート積層方式（Sheet Lamination）、光造形方式（Vat Photopolymerization）、粉末焼結方式（Powder Bed Fusion）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、造形ステージに対してインクジェットヘッドから選択的に例えば光硬化性樹脂のモデル材を吐出する工程、その表面を平滑化する工程、および当該モデル材を硬化させる工程（光硬化性樹脂の場合は光照射工程）によって一層分の造形材層（硬化層）を形成し、この造形材層を複数積層して三次元造形物を造形する技術が提供されている。このような方式によれば、造形対象物の三次元形状に基づいてモデル材を微小な液滴（液滴径：数十［μｍ］）として吐出することにより高精細な造形材層が形成されるため、これを積層することにより高精細な三次元造形物を造形することができる。また、インクジェットヘッドとして、複数の吐出ノズルが配列された副走査を不要とする長さを有するインクジェットヘッド（いわゆるラインヘッド）を使用することによって、大きな三次元造形物であっても比較的短時間で造形できるように工夫がされている。
【０００４】
熱溶融方式による三次元造形方法としては、例えば、熱可塑性樹脂を加熱により液状化させ、ディスペンサーノズルから吐出して一筆書きのようにして積層して三次元造形物を造形する技術が提供されている。このような方式によれば、工業製品に一般的に使用されているＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂）やＰＣ樹脂（ポリカーボネート）、バイオプラスチックとして近年注目されているPLA樹脂（ポリ乳酸樹脂）を用いた三次元造形物を造形することができる。
【０００５】
また、上記三次元造形方法では、造形ステージに対して、三次元造形物の造形中にモデル材を支持するサポート材を供給する。サポート材は、例えば造形対象物がオーバーハングする部分（張り出し部分）を有している場合等に、モデル材の外周や内周に設けられ、三次元造形物の造形が完了するまでオーバーハング部分を支持する。サポート材は、三次元造形物の造形が完了した後に除去される。
【０００６】
特許文献１には、インクジェットヘッドから吐出された成形材料を積層する際、たれや広がりを防止して三次元成形品の成形精度を向上させる技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、チクソトロピー性を有する成形材料（モデル材）を、インクジェット方式により吐出し、熱照射または光照射により硬化させて三次元成形品を製造する。そして、成形材料の吐出時には、インクジェットヘッドを撹拌または振動子により振動させることによって当該成形材料の流動性を上げる。
【０００７】
特許文献２には、粉体積層方式の３Ｄプリンタにより造形された造形物に付着したサポート材（粉体）を効率良く除去する技術が開示されている。また、特許文献２に記載の技術では、３Ｄプリンタで造形された造形物を超音波処理槽内に収容し、超音波振動子を発振器で駆動することにより、超音波の力で造形物からサポート材を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１５５１９号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、三次元造形物を造形するにあたっては、積層方向について薄く切った造形対象物（立体物）の断面形状を計算し、その形状に従って下層から順に形成して積層するのが一般的である。下層よりも上層に行くほど断面形状が小さくなるような形状、例えばピラミッド構造のような形状であれば、最終的に三次元造形物を構成するモデル領域を形成するモデル材のみで積層していくことが可能である。しかし、例えば球体構造を造形しようとしたとき、最大直径となる中心部よりも下層部分では、上層に行くほど形状が大きくなるオーバーハング部分を有する。このようなオーバーハング部分を造形するときは、端部付近のモデル材を重力方向に支持するものがないため、モデル領域を支持し、最終的に三次元造形物から除去されるサポート領域（除去対象領域）が必要になる。
【００１０】
粉体積層方式（インクジェットバインダー方式）や粉末焼結方式により三次元造形物を造形する場合には、層状に敷き詰められた粉体層のうちモデル領域に対してバインダーを吐出したり、高出力のレーザービームの照射により当該モデル領域を直接焼結したりするため、モデル領域以外の粉体層がサポート領域の役割をすることとなる。そのため、粉体積層方式や粉末焼結方式では、サポート領域を形成するために別途サポート材を用意することなく、あらゆる形状の三次元造形物を造形することができる。
【００１１】
また、光造形方式により三次元造形物を造形する場合には、敷き詰められた光硬化性の樹脂液層のうちモデル領域に対して光の照射を行い、硬化させていく。光造形方式では、硬化させていくモデル領域以外の樹脂液層に若干の流動性があるため、モデル領域を支持する必要が全くないとは言えないが、例えば球体程度の三次元造形物であれば特別にモデル領域を支持するためのサポート領域を形成する必要はない。また、熱溶融方式により三次元造形物を造形する場合には、熱可塑性樹脂を加熱により液状化させ、ディスペンサーノズルから吐出して一筆書きのようにして積層していく。熱溶融方式では、ディスペンサーノズルから吐出された樹脂は、ほぼ瞬時に冷却して硬化するため、ある程度のオーバーハング部分であればモデル領域を支持するサポート領域の形成を必要としない。しかし、光造形方式や熱溶融方式により三次元造形物を造形する場合であっても、オーバーハング部分が、大面積を持つ場合や、先端が重くなるような形状をしている場合にはモデル領域を支持するサポート領域が必要となる。このため、これらの方式では、必要な部分に光の照射を行い、またはディスペンサーノズルから樹脂を吐出してサポート領域を別途作ることが行われている。このようなサポート領域は、三次元造形物の造形が完了した後に、ニッパなどで除去される。この場合、光造形方式では、樹脂液を複数種類使い分けることができないため、必然的にサポート領域とモデル領域とは同じ材質となってしまう。その一方、熱溶融方式により三次元造形物を造形する場合は、複数の吐出ノズルを用いて、モデル領域およびサポート領域のそれぞれに対して熱可塑性樹脂を打ち分けることができるため、サポート材とモデル材とを異なる材料で構成することができる。
【００１２】
一方、インクジェット方式により三次元造形物を造形する場合には、微小な液滴（モデル材）を一滴ずつ吐出して光照射などにより硬化させて造形していくため、わずかなオーバーハング部分であっても微小な液滴を保持することはできない。つまり、三次元造形物の造形中にモデル領域を支持するためのサポート領域を配置する必要がある。
【００１３】
また、サポート領域は、三次元造形物の造形後にモデル領域と分離する必要があるため、サポート材はモデル材とは異なる材料である必要がある。例えば、モデル材と同じ光硬化性樹脂であるものの、圧力を加えると簡単に崩れてしまうような柔らかい素材をサポート材として採用し、サポート領域を含む三次元造形物に対して水圧などを加えることによって当該サポート領域をモデル領域から分離（破壊除去）する。または、熱可塑性のワックス（いわゆる蝋）をサポート材として採用し、サポート領域を含む三次元造形物を加熱炉に放置し、サポート材のみを溶融させて当該サポート領域の除去（融解除去）を行う。または、光硬化性樹脂ではあるものの水溶性の素材をサポート材として採用し、サポート領域を含む三次元造形物を水中に放置しておくことによって、サポート材を溶解させて当該サポート領域の除去（水溶除去）を行う。または、アルカリ溶液等の溶剤に溶ける高分子材料をサポート材として採用し、サポート領域を含む三次元造形物を溶剤に浸し、サポート材のみを溶解させて当該サポート領域の除去（溶解除去）を行う。
【００１４】
しかしながら、三次元造形物に対して水圧などを加える等、機械的にサポート領域の除去を行うと、モデル領域を破損させるおそれがあるという問題があった。特に、モデル領域が肉厚の薄い板状部や先端の尖った鋭角形状部を有している場合、これらの部位は強度が弱く破損しやすい。また、モデル領域のうち細かい部分や入り組んだ部分では、物理的にサポート材を除去することが難しいという問題があった。
【００１５】
また、三次元造形物を水中に放置しておくことによって、サポート材を溶解させてサポート領域の除去を行う場合や、三次元造形物を溶剤に浸し、サポート材のみを溶解させてサポート領域の除去を行う場合には、モデル領域が機械的に破損するおそれがなくなる。その一方、サポート材を溶解させるために使用される溶液（水、溶剤）がモデル領域に浸透することにより、モデル領域の物性や形状が変化したり、モデル領域の表面がわずかに分解されることにより当該表面がべたついたりしてしまうという問題があった。
【００１６】
また、三次元造形物を加熱炉に放置し、サポート材のみを融解させてサポート領域の除去を行う場合にも、モデル領域が機械的に破損するおそれがなくなるものの、加熱によりモデル材の熱変形、熱収縮または融解が発生し、モデル領域の形状が崩れてしまうという問題があった。特に、耐熱温度（熱変形温度）が５０〜７０［℃］と低い光硬化性樹脂をモデル材として採用した場合には、特に大きな問題となる。
【００１７】
なお、特許文献１に記載の技術は、サポート材の除去に関する技術、すなわち造形された三次元造形物を破損させたり変形させたりすることなく、サポート材を容易かつ速やかに除去することを目的とした技術ではなく、したがってそのための構成を有していない。
【００１８】
また、特許文献２に記載の技術では、ウォータージェット方式でサポート材（紛体）を取り除くのではなく、超音波処理槽内に造形物を浸漬して、超音波の力で造形物の表面に付着したサポート材を除去する。しかしながら、特許文献２に記載の技術は、もともと造形されていない粉体を取り除く技術にすぎず、造形物の造形中においてモデル材を支持するために吐出されたサポート材を除去する技術ではない。
【００１９】
本発明の目的は、造形された三次元造形物を破損させたり変形させたりすることなく、サポート材を容易に除去することが可能な三次元造形装置、三次元造形方法および造形材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る三次元造形装置は、
造形ステージと、
前記造形ステージに向けて、三次元造形物を構成するための第１造形材であるモデル材を吐出することによって、造形材層のモデル領域を形成する第１吐出ヘッドと、
前記造形ステージに向けて、前記三次元造形物の造形中に前記第１造形材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれる第２造形材であり、機械的作用が与えられることにより粘度が低下するチクソトロピー性のサポート材を吐出することによって、造形材層のサポート領域を形成する第２吐出ヘッドと、
前記造形ステージ、および、前記第１および第２吐出ヘッドのうち少なくとも一方を、両者の相対距離を可変に支持する支持機構と、
前記第１および第２吐出ヘッドと前記支持機構とを制御し、前記造形ステージ上に前記第１および第２造形材の少なくとも一方を吐出して前記モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる造形材層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形材層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部と、
を備える。
【００２１】
本発明に係る三次元造形方法は、
造形ステージに向けて、三次元造形物を構成するための第１造形材であるモデル材を吐出することによって、造形材層のモデル領域を形成し、
前記造形ステージに向けて、前記三次元造形物の造形中に前記第１造形材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれる第２造形材であり、機械的作用が与えられることによって粘度が低下するチクソトロピー性を有するサポート材を吐出することによって、造形材層のサポート領域を形成し、
前記造形ステージ上に前記モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる複数の造形材層を積層することにより三次元造形物を造形する。
【００２２】
本発明に係る造形材は、
三次元造形物の造形中に造形ステージに向けて吐出され、当該三次元造形物を構成するためのモデル材を支持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に取り除かれるサポート材として使用される造形材であって、
機械的作用が与えられることによって粘度が低下するチクソトロピー性を有し、
前記造形ステージに向けて吐出された後は前記チクソトロピー性により自らの形状を保持し、前記三次元造形物の造形が完了した後に前記機械的作用が与えられることにより粘度が低下して流動化する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、三次元造形物の造形中にモデル材を支持するためのサポート材は、チクソトロピー性を有するため、三次元造形物の造形が完了した後に機械的作用が与えられることにより低粘度化すなわち流動化する。よって、モデル材に機械的な負荷を与えずに、サポート材の除去を容易に行うことができる。特に、三次元造形物の細かい部分や入り組んだ部分であっても、流動化したサポート材はモデル材から分離されるため、サポート材の除去を容易に行うことができる。また、溶液を用いてサポート材を溶解させる必要がないため、モデル材の物性や形状が変化したり、モデル材領域の表面がわずかに分解されることにより当該表面がべたついたりしてしまうことはない。また、加熱によりサポート材を融解させる必要がないため、モデル材の熱変形、熱収縮または融解が発生し、ひいてはモデル材の形状が崩れてしまうこともない。以上より、造形された三次元造形物を破損させたり変形させたりすることなく、サポート材を容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態における三次元造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施の形態における三次元造形装置の制御系の主要部を示す図である。
【図３】本実施の形態におけるヘッドユニットの構成を示す図である。
【図４】三次元造形物の造形を開始してから、三次元造形物の造形完了後にサポート材を除去するまでの動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の制御系の主要部を示す図である。図１、２に示す三次元造形装置１００は、造形ステージ１４０上に、三次元造形物２００を構成するための第１造形材であるモデル材と、三次元造形物２００の造形動作中にモデル材に接してモデル材を支持及び／又は覆うための第２造形材であるサポート材とからなる複数の造形材層を順に形成して積層することによって、三次元造形物２００を造形する。サポート材は、例えば造形対象物がオーバーハングする部分を有している場合等に、モデル材の外周や内周に設けられ、三次元造形物２００の造形が完了するまでオーバーハング部分を支持する。サポート材は、三次元造形物２００の造形が完了した後に、ユーザーによって除去される。モデル材としては、光、熱、放射線等のエネルギーを付与することで硬化するエネルギー硬化性の材料が用いられる。光硬化性樹脂材料や熱硬化性材料などの、エネルギー硬化性の材料は比較的粘度が低く、後述するインクジェット方式の吐出ヘッドから吐出することで、精度の高い三次元造形物２００を作製することができる。本実施の形態においては、モデル材として、光硬化性材料を用いるものとして説明する。なお、図１においては、理解を容易にするため、三次元造形物２００のうちモデル材を用いて形成するモデル領域に相当する部分は実線で示し、サポート材を用いて形成しモデル領域を支持するサポート領域に相当する部分は破線で示している。
【００２６】
三次元造形装置１００は、各部の制御や３Ｄデータの取り扱いを行うための制御部１１０、制御部１１０の実行する制御プログラムを含む各種の情報を記憶する記憶部１１５、モデル材を用いて造形を行うためのヘッドユニット１２０、ヘッドユニット１２０を移動可能に支持するための支持機構１３０、三次元造形物２００が形成される造形ステージ１４０、造形ステージ１４０を振動させるための振動発生部１４２、各種情報を表示するための表示部１４５、外部機器との間で３Ｄデータ等の各種情報を送受信するためのデータ入力部１５０、および、ユーザーからの指示を受け付けるための操作部１６０を備える。三次元造形装置１００には、造形対象物を設計するための、あるいは、三次元測定機を用いて実物を測定して得られた三次元情報に基づいて造形用のデータを生成するためのコンピューター装置１５５が接続される。
【００２７】
データ入力部１５０は、造形対象物の三次元形状を示す３Ｄデータ（ＣＡＤデータやデザインデータなど）をコンピューター装置１５５から受け取り、制御部１１０に出力する。ＣＡＤデータやデザインデータには、造形対象物の三次元形状だけに限らず、造形対象物の表面の一部または全面および内部におけるカラー画像情報が含まれている場合もある。なお、３Ｄデータを取得する方法は特に限定されず、有線通信や無線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの短距離無線通信を利用して取得しても良いし、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記録媒体を利用して取得しても良い。また、この３Ｄデータは、当該３Ｄデータを管理および保存するサーバーなどから取得しても良い。
【００２８】
制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算手段を有しており、データ入力部１５０から３Ｄデータを取得し、取得した３Ｄデータの解析処理や演算処理を行う。制御部１１０は、３Ｄデータを解析することによって、最終的に三次元造形物２００を構成する領域をモデル領域に設定する。また、制御部１１０は、モデル領域を支持し、最終的に三次元造形物２００から除去される領域をサポート領域（除去対象領域）に設定する。制御部１１０は、使用するサポート材の量がなるべく少なくなるように、サポート領域を設定する。なお、モデル領域を支持しない領域であっても、最終的に三次元造形物２００から除去される領域であれば除去対象領域に設定される場合もある。例えば、積層方向に複数の造形物を造形する際に、隣り合う造形物間の仕切りとなる層を除去対象領域に設定したり、三次元造形物２００を保護するために三次元造形物２００の表面を覆うように除去対象領域が設けられるように設定したりすることができる。
【００２９】
制御部１１０は、データ入力部１５０から取得した３Ｄデータを、造形材層の積層方向について薄く切った複数のスライスデータに変換する。スライスデータは、三次元造形物２００を造形するための造形材層毎の造形データである。各スライスデータに対しては、モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方が設定されている。つまり、スライスデータに対して、モデル領域のみが設定されている場合もあるし、サポート領域のみが設定されている場合もある。サポート領域や上述した表面保護層が必要ない場合もあるし、上述したように、積層方向に多数個の造形物を作製する際の仕切りの役目で、サポート領域が造形材層の１００［％］を使用する場合もあるからである。三次元造形物２００のオーバーハング部分に相当するオーバーハング領域は、モデル領域およびサポート領域として設定されている。スライスデータの厚み、すなわち造形材層の厚みは、造形材層の一層分の厚さに応じた距離（積層ピッチ）と一致する。例えば、造形材層の厚みが０．０５［ｍｍ］である場合、制御部１１０は、１［ｍｍ］の高さの積層に必要な連続した２０［枚］のスライスデータを３Ｄデータから切り出す。
【００３０】
また、制御部１１０は、三次元造形物２００の造形動作中、三次元造形装置１００全体の動作を制御する。例えば、モデル材およびサポート材を所望の場所に吐出するための機構制御情報を支持機構１３０に対して出力するとともに、ヘッドユニット１２０に対してスライスデータを出力する。すなわち、制御部１１０は、ヘッドユニット１２０と支持機構１３０とを同期させて制御する。制御部１１０は、後述する光照射装置１２５の制御も行う。
【００３１】
表示部１４５は、制御部１１０の制御を受けて、ユーザーに認識させるべき各種の情報やメッセージを表示する。操作部１６０は、テンキー、実行キー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、その入力操作に応じた操作信号を制御部１１０に出力する。
【００３２】
造形ステージ１４０は、ヘッドユニット１２０の下方に配置される。造形ステージ１４０には、ヘッドユニット１２０によって造形材層が形成され、この造形材層が積層されることにより、サポート領域を含む三次元造形物２００が造形される。
【００３３】
振動発生部１４２は、図１に示すように、造形ステージ１４０の裏側、すなわち三次元造形物２００が造形される側の反対側に設けられている。振動発生部１４２は、制御部１１０の制御を受けて、造形ステージ１４０を振動させる。振動発生部１４２は、圧電素子と、圧電素子を駆動する圧電素子駆動部とを有する。圧電素子駆動部により低周波で振動するように圧電素子が駆動され、圧電素子の振動が造形ステージ１４０を介して造形ステージ１４０上の三次元造形物２００に振動として伝わる。
【００３４】
支持機構１３０は、ヘッドユニット１２０および造形ステージ１４０のうち少なくとも一方を、両者の相対距離を可変に支持し、ヘッドユニット１２０と造形ステージ１４０との相対位置を３次元で変化させる。具体的には、支持機構１３０は、図１に示すように、ヘッドユニット１２０に係合する主走査方向ガイド１３２と、主走査方向ガイド１３２を副走査方向に案内する副走査方向ガイド１３４と、造形ステージ１４０を鉛直方向に案内する鉛直方向ガイド１３６とを備え、さらに図示しないモーターや駆動リール等からなる駆動機構を備えている。
【００３５】
支持機構１３０は、制御部１１０から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、キャリッジを兼ねるヘッドユニット１２０を主走査方向および副走査方向に自在に移動させる（図１を参照）。なお、支持機構１３０は、ヘッドユニット１２０の位置を固定し、造形ステージ１４０を主走査方向および副走査方向に移動させるように構成しても良いし、ヘッドユニット１２０と造形ステージ１４０との双方を移動させるように構成しても良い。
【００３６】
また、支持機構１３０は、制御部１１０から出力された機構制御情報に従って、図示しないモーターおよび駆動機構を駆動し、造形ステージ１４０を鉛直方向下方に移動させてヘッドユニット１２０と三次元造形物２００との間隔を調整する（図１を参照）。すなわち、造形ステージ１４０は、支持機構１３０によって鉛直方向に移動可能に構成されており、造形ステージ１４０上に、Ｎを自然数としたときに、Ｎ層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に移動する。そして、造形ステージ１４０は、造形ステージ１４０上にＮ＋１層目の造形材層が形成された後、積層ピッチだけ鉛直方向下方に再び移動する。なお、支持機構１３０は、造形ステージ１４０の鉛直方向位置を固定し、ヘッドユニット１２０を鉛直方向上方に移動させても良いし、ヘッドユニット１２０と造形ステージ１４０との双方を移動させても良い。
【００３７】
ヘッドユニット１２０は、図２，３に示すように、インクジェット方式の第１吐出ヘッド１２１、第２吐出ヘッド１２２、平滑化装置１２４および光照射装置１２５を筐体１２０Ａの内部に備える。
【００３８】
第１吐出ヘッド１２１は、長手方向（副走査方向）に列状に配列された複数の吐出ノズルを有する。第１吐出ヘッド１２１は、長手方向に直交する主走査方向に走査しながら、造形ステージ１４０に向けて複数の吐出ノズルからモデル材の液滴を選択的に吐出する。第１吐出ヘッド１２１は、１層分の造形材層が形成される際、その造形材層に対応するスライスデータに対してモデル領域が設定された領域に、モデル材の液滴を吐出する。この吐出動作を、副走査方向にずらしながら複数回繰り返すことにより、造形ステージ１４０上の所望の領域に造形材層のモデル領域を形成する。造形材層のモデル領域は、光エネルギーの照射による硬化処理が施されることにより硬化する。硬化の度合いは照射される光エネルギー量によって異なり、半硬化の状態にすることもできるし、実質的に完全に硬化した状態にすることもできる。ここで、半硬化とは、モデル材が、層（造形材層）として形状を維持することができる程度の粘度を有するように完全硬化よりも低い度合いで硬化された状態を言うものとする。
【００３９】
第２吐出ヘッド１２２は、長手方向（副走査方向）に列状に配列された複数の吐出ノズルを有する。第２吐出ヘッド１２２は、長手方向に直交する主走査方向に走査しながら、造形ステージ１４０に向けて複数の吐出ノズルからサポート材の液滴を選択的に吐出する。第２吐出ヘッド１２２は、１層分の造形材層が形成される際、その造形材層に対応するスライスデータに対してサポート領域が設定された領域に、サポート材の液滴を吐出する。この吐出動作を、副走査方向にずらして複数回繰り返すことにより造形ステージ１４０上の所望の領域に造形材層のサポート領域を形成する。
【００４０】
このように、制御部１１０からの制御信号によって支持機構１３０が作動するとともに、制御部１１０から送られるスライスデータに基づいて、第１吐出ヘッド１２１からはモデル材が選択的に造形ステージ１４０に供給され、第２吐出ヘッド１２２からはサポート材が選択的に造形ステージ１４０に供給されることで三次元造形物２００の造形が行われる。すなわち、制御部１１０、支持機構１３０、ヘッドユニット１２０、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２等によって、モデル領域およびサポート領域の少なくとも一方を含む造形材層が形成される。
【００４１】
第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２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。なお、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２が有する複数の吐出ノズルは、列状に配列されていれば良く、直線状に並んでいても良いし、ジグザグ配列で全体として直線状になるように並んでいても良い。
【００４２】
第１吐出ヘッド１２１は、モデル材を吐出可能な状態で貯留する（もしくは、図示しないタンクからモデル材が供給される）。本実施の形態では、第１吐出ヘッド１２１として、例えば、粘度が５〜１５［ｍＰａ・ｓ］の範囲でモデル材を吐出できるものを採用することができる。モデル材としては、特定波長の光（光エネルギー）が照射されることにより硬化する光硬化性材料が用いられる。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また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、エポキシまたはオキセタン等のモノマーやオリゴマーと、樹脂に応じた重合開始剤（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。光硬化性材料は、硬化を進行させ得る特定波長の光を遮光部材やフィルターなどにより遮断しておくことで、吐出可能な状態で貯留することができる。なお、モデル材として、熱エネルギーが付与されることにより硬化する熱硬化性材料を用いても良いし、放射線の照射により硬化する放射線硬化材料を用いても良い。
【００４３】
第２吐出ヘッド１２２は、サポート材を吐出可能な状態で貯留する（もしくは、図示しないタンクからサポート材が供給される）。本実施の形態では、第２吐出ヘッド１２２として、例えば、粘度が５〜１５［ｍＰａ・ｓ］の範囲でサポート材を吐出できるものを採用することができる。サポート材としては、水や有機溶媒にチクソ材を添加してチクソトロピー性を付与したチクソトロピック材料が用いられる。チクソ材は、静電的相互作用、ファンデルワールス力、水素結合等の分子間相互作用や、分子集合体としての疎液性相互作用により二次結合で結ばれた均一な網目構造を形成する材料である。チクソトロピー性とは、機械的作用としての振動が与えられることによってチクソ材の網目構造に剪断応力（ずり速度）が作用し、当該網目構造が断ち切られることで粘度が低下する性質である。すなわち、チクソトロピック材料は、振動が与え続けられると粘度が次第に低下して液状になる一方、静止すると粘度が次第に上昇して最終的に固体状になる。
【００４４】
水系チクソ材としては、無機系：ケイ酸塩(水溶性ケイ酸アルカリ)，モンモリロナイト，有機モンモリロナイト，コロイド状アルミナ、繊維素誘導体系：カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース(ＭＣ)，ヒドロキシエチルセルロース(ＨＥＣ)、タンパク質系：カゼイン，カゼイン酸ソーダ，カゼイン酸アンモニウム、アルギン酸系：アルギン酸ソーダ、ポリビニル系：ポリビニルアルコール，ポリビニルピロリドン，ポリビニルベンジルエーテル共重合物、ポリアクリル酸系：ポリアクリル酸ソーダ，ポリアクリル酸（メタ）アクリル酸共重合物、ポリエーテル系：ブルロニックポリエーテル，ポリエーテルジアルキルエステル，ポリエーテルジアルキルエーテル，ポリエーテルウレタン変性物，ポリエーテルエポキシ変性物、無水マレイン酸共重合体系：ビニルメチルエーテル-無水マレイン酸共重合物の部分エステル，乾性油脂肪酸アリルアルコールエステル-無水マレイン酸のハーフエステル、その他：ポリアマイドワックスの塩，アセチレングリコール，ザンタンガム等が挙げられる。
【００４５】
非水系チクソ材としては、無機系：合成微粉シリカ，ペントナイト，極緻細沈降炭酸カルシウム、複合系：有機ペントナイト（変性粘土），表面処理炭酸カルシウム、有機系：金属石鹸，水添ヒマシ油，ポリアマイドワックス，ペンジリデンソルビトール，アマイドワックス，マイクロジェル，酸化ポリエチレン等、植物油系および重合油系：アマニ重合油，脂肪酸二量体、界面活性剤系-硫酸エルテル系：硫酸化油，高級アルコール，サルフェート、界面活性剤系-非イオン系：脂肪酸エステル型，ポリエーテル型が挙げられる。
【００４６】
有機溶媒としては、アルコール類、エーテル類、芳香族類、ケトン類等が挙げられ、沸点が高い方が望ましい。例えば、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートが好ましい。なお、有機溶媒は、第２吐出ヘッド１２２で吐出可能な比較的低粘度（１０［ｍＰａ・ｓ］のものであれば何れでも良い。
【００４７】
チクソ材は、水およびチクソ材、または、有機溶媒およびチクソ材の全重量に対して０．５〜３０質量部添加されることが好ましく、より好ましくは１〜１０質量部添加されることが好ましい。
【００４８】
図３に示すように、第２吐出ヘッド１２２の上方には、振動発生部１２２Ａが設けられている。振動発生部１２２Ａは、制御部１１０の制御を受けて、第２吐出ヘッド１２２を振動させる。振動発生部１２２Ａは、圧電素子と、圧電素子を駆動する圧電素子駆動部とを有する。圧電素子駆動部により低周波で振動するように圧電素子が駆動され、圧電素子の振動が第２吐出ヘッド１２２に貯留されるサポート材に振動として伝わる。
【００４９】
制御部１１０は、第２吐出ヘッド１２２からサポート材を吐出させる際、第２吐出ヘッド１２２を振動させるように振動発生部１２２Ａを制御する。第２吐出ヘッド１２２が振動させられることにより、第２吐出ヘッド１２２に貯留されるサポート材は、剪断応力が与えられることにより粘度が次第に低下して液状になる。よって、第２吐出ヘッド１２２は、サポート材を低粘度の状態（液体状態）で保持したまま吐出することができる。第２吐出ヘッド１２２によって形成されたサポート領域は、サポート材の吐出後に静止し続けることによって粘度が次第に上昇して最終的に固体状になる。
【００５０】
平滑化装置１２４は、均しローラー１２４Ａ、ブレード等の掻き取り部材１２４Ｂおよび回収部材１２４Ｃを筐体１２０Ａの内部に備える。均しローラー１２４Ａは、制御部１１０の制御下において図３中の反時計回り方向に回転駆動可能であり、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２により吐出されたモデル材表面およびサポート材表面に接触してモデル材表面およびサポート材表面の凹凸を平滑化する。その結果、均一な層厚を有する造形材層が形成される。造形材層の表面が平滑化されることにより、次の造形材層を精度良く形成して積層することができるので、高精度の三次元造形物２００を造形することができる。均しローラー１２４Ａの表面に付着したモデル材およびサポート材は、均しローラー１２４Ａの近傍に設けられた掻き取り部材１２４Ｂによって掻き取られる。掻き取り部材１２４Ｂによって掻き取られたモデル材およびサポート材は、回収部材１２４Ｃによって回収される。なお、掻き取り部材１２４Ｂによって掻き取られたモデル材やサポート材は、第１吐出ヘッド１２１や第２吐出ヘッド１２２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（図示せず）に輸送されるものとしても良い。なお、均しローラー１２４Ａに代えて、他の回転体、例えば、無端ベルトを用いるようにしても良い。
【００５１】
光照射装置１２５は、造形ステージ１４０に向けて吐出された、光硬化性材料のモデル材に硬化処理としての光エネルギー照射処理を施して、半硬化させる露光ヘッドである。モデル材として紫外線硬化性材料を用いる場合、光照射装置１２５として、紫外線を放射するＵＶランプ（例えば、高圧水銀ランプ）が好適に用いられる。なお、光照射装置１２５としては、高圧水銀ランプの他に、低圧水銀灯、中圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプまたは紫外線ＬＥＤランプ等を任意に用いることができる。光照射装置１２５は、制御部１１０からの制御信号によって、照射タイミングや露光量が制御される。露光量の制御は、光照射装置１２５に加える電圧や電流等を調整して光照射装置１２５の発光強度を変化させることで行うようにしても良いし、光照射装置１２５とモデル材やサポート材との間に、光学的なフィルターを挿抜できるように配置したり、複数種類のフィルターを切り替えられるように構成して、これらを挿抜したり切り替えたりすることで行うようにしても良い。
【００５２】
ヘッドユニット１２０は、１層分の造形材層を形成する際、主走査方向に造形ステージ１４０上の一方の端部から他方の端部まで走査しながら、モデル領域が設定された領域にモデル材を吐出するとともに、サポート領域が設定された領域にサポート材を吐出する。次に、ヘッドユニット１２０は、モデル材およびサポート材の吐出を一旦停止し、主走査方向に造形ステージ１４０上の他方の端部から一方の端部まで走査する。次に、ヘッドユニット１２０は、第１吐出ヘッド１２１によるモデル材の吐出位置、および、第２吐出ヘッド１２２によるサポート材の吐出位置が重ならないように副走査方向に走査する。これらの動作を繰り返すことにより、造形ステージ１４０上の所定の領域を走査し、１層分の造形材層を形成することができる。そして、三次元造形装置１００は、造形ステージ１４０上に、複数の造形材層を順に形成して積層することによって、三次元造形物２００を造形する。
【００５３】
振動発生部１４２は、三次元造形物２００の造形動作が完了した後に、制御部１１０の制御を受けて、造形ステージ１４０ひいては造形ステージ１４０上の三次元造形物２００を振動させる。その結果、サポート領域を構成する固体状のサポート材は、粘度が次第に低下して液状になり、モデル領域を構成するモデル材から自然に剥離される。そのため、サポート材を容易に除去することができる。なお、制御部１１０および振動発生部１４２は、造形された三次元造形物２００に機械的作用を与えることにより、三次元造形物２００に含まれるサポート材の粘度を低下させる機械的作用付与部として機能する。
【００５４】
図４Ａは、造形中の三次元造形物２００を示す模式図である。造形ステージ１４０に向けて吐出されたモデル材１７０は、光照射装置１２５により光エネルギー照射処理が施され、半硬化する。その一方、造形ステージ１４０に向けて吐出されたサポート材１８０は、硬化処理が施されないものの、チクソトロピー性により固体状になっており、自らの形状を保持している。
【００５５】
図４Ｂは、造形動作が完了した時点の三次元造形物２００を示す模式図である。三次元造形物２００の最外周にサポート材が最外周に位置し、支持すべきモデル材が多い場合、最外周のサポート材に含まれるチクソ材を多めにすることにより当該サポート材を少し固めにし、内側のサポート材に含まれるチクソ材を少なめにすることにより当該サポート材を少し柔らかめにしても良い。サポート材によるモデル材の支持性、すなわちモデル材としての形状を保ち得る性質は、チクソ材の添加量が多くなるにつれて向上するからである。
【００５６】
図４Ｃは、三次元造形物２００の造形動作が完了した後に、制御部１１０の制御を受けた振動発生部１４２により、造形ステージ１４０ひいては造形ステージ１４０上の三次元造形物２００が振動させられている様子を示す模式図である。図４Ｃに示すように、三次元造形物２００の造形動作が完了した時点で固体状であったサポート材１８０は、粘度が次第に低下して液状になり、モデル材１７０から自然に剥離される。図４Ｄは、全てのサポート材１８０がモデル材１７０から剥離された、すなわちサポート材の除去が完了した後の様子を示す模式図である。
【００５７】
以上詳しく説明したように、本実施の形態の三次元造形装置１００は、造形ステージ１４０に向けて、三次元造形物２００を構成するためのモデル材１７０を吐出することによって、造形材層のモデル領域を形成する第１吐出ヘッド１２１と、造形ステージ１４０に向けて、三次元造形物２００の造形中にモデル材１７０を支持し、三次元造形物２００の造形が完了した後に取り除かれ、機械的作用（振動）が与えられることにより粘度が低下するチクソトロピー性を有するサポート材１８０を吐出することによって、造形材層のサポート領域を形成する第２吐出ヘッド１２２と、造形ステージ１４０、および、第１および第２吐出ヘッド１２１，１２２のうち少なくとも一方を、両者の相対距離を可変に支持する支持機構１３０と、第１および第２吐出ヘッド１２１，１２２と支持機構１３０とを制御し、造形ステージ１４０上にモデル材１７０およびサポート材１８０の少なくとも一方を吐出してモデル領域およびサポート領域の少なくとも一方からなる造形材層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形材層を積層することにより三次元造形物２００を造形させる制御部１１０とを備える。
【００５８】
このように構成した本実施の形態によれば、三次元造形物２００の造形中にモデル材１７０を支持するためのサポート材１８０は、チクソトロピー性を有するため、三次元造形物２００の造形が完了した後に機械的作用が与えられることにより低粘度化すなわち流動化する。よって、モデル材１７０に機械的な負荷を与えずに、サポート材１８０の除去を容易に行うことができる。特に、三次元造形物２００の細かい部分や入り組んだ部分であっても、流動化したサポート材１８０はモデル材１７０から分離されるため、サポート材１８０の除去を容易に行うことができる。また、溶液を用いてサポート材１８０を溶解させる必要がないため、モデル材１７０の物性や形状が変化したり、モデル材領域の表面がわずかに分解されることにより当該表面がべたついたりしてしまうことはない。また、加熱によりサポート材１８０を融解させる必要がないため、モデル材１７０の熱変形、熱収縮または融解が発生し、ひいてはモデル材の形状が崩れてしまうこともない。以上より、造形された三次元造形物２００を破損させたり変形させたりすることなく、サポート材１８０を容易に除去することができる。
【００５９】
なお、上記実施の形態では、三次元造形物２００を振動させる手段として、圧電素子と、圧電素子を駆動する圧電素子駆動部とを有する振動発生部１４２を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、造形ステージ１４０を振動させる手段として、周波数が５０〜６０［Ｈｚ］である粉体振動機（例えば、ＳＩＮＦＯＮＩＡ社製）、周波数が０〜１０［ｋＨｚ］の小型振動発生器（例えば、ＩＭＶ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）、周波数が２６〜９５０［ｋＨｚ］である超音波洗浄機（例えば、カイジョー社製またはＡＳＯＮＥ製）が挙げられる。特に、超音波洗浄機を用いた場合には、三次元造形物２００を短時間（１０［秒］程度）かつ大きく振動させることができるため好ましい。三次元造形物２００を振動させる手段を、三次元造形装置１００とは別体としてもよい。三次元造形物２００を振動させる代わりに、造形ステージ１４０に衝突部材を衝突させて衝撃を与えることで、サポート材に機械的作用を与えるようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２と光照射装置１２５とが一体化される例について説明したが、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２と光照射装置１２５とを別体化し、それぞれが独立的に移動できるように構成しても良い。ただし、三次元造形装置１００をコンパクトにするとともに、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２、光照射装置１２５の移動に要する消費電力を抑制する観点からは、第１吐出ヘッド１２１および第２吐出ヘッド１２２と光照射装置１２５とが一体化されていることが好ましい。
【００６１】
また、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００６２】
［実験例］
上記実施の形態の構成における効果を確認するための評価実験について説明する。
【００６３】
（実施例１におけるサポート材の調製）
実施例１では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、水系溶媒としての水に、水系チクソ材としてのチクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）を添加してサポート材を調製した。
・水：９９質量部
・チクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）：１質量部
【００６４】
（実施例２におけるサポート材の調製）
実施例２では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、水系溶媒としての水に、水系チクソ材としてのチクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）を添加してサポート材を調製した。
・水：９５質量部
・チクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）：５質量部
【００６５】
（実施例３におけるサポート材の調製）
実施例３では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、水系溶媒としての水に、水系チクソ材としてのチクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）を添加してサポート材を調製した。
・水：９０質量部
・チクソ材Ａ（アルギン酸ソーダ）：１０質量部
【００６６】
（実施例４におけるサポート材の調製）
実施例４では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、非水系溶媒としての溶媒系（エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）に、水系チクソ材としてのチクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子：日本アエロジル社製、疎水性フュームドシリカＲＸ３００、一次粒径φ７［ｎｍ］）を添加してサポート材を調製した。
・水：９９質量部
・チクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子）：１質量部
【００６７】
（実施例５におけるサポート材の調製）
実施例５では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、非水系溶媒としての溶媒系（エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）に、水系チクソ材としてのチクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子）を添加してサポート材を調製した。
・水：９５質量部
・チクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子）：５質量部
【００６８】
（実施例６におけるサポート材の調製）
実施例５では、以下の組成（下記表１を参照）に従い、非水系溶媒としての溶媒系（エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）に、水系チクソ材としてのチクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子）を添加してサポート材を調製した。
・水：９０質量部
・チクソ材Ｂ（ＳｉＯ２微粒子）：１０質量部
【００６９】
（比較例１におけるサポート材の調製）
比較例１では、水系溶媒としての水をそのまま用いてサポート材とした。
【００７０】
（比較例２におけるサポート材の調製）
比較例２では、非水系溶媒としての溶媒系（エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）をそのまま用いてサポート材とした。
【００７１】
（比較例３におけるサポート材の調製）
比較例３では、チクソトロピー性を有しない３Ｄシステムズ社製のワックス系サポート材Ｖｉｓｉ  Ｊｅｔ  Ｓ１００をそのまま用いてサポート材とした。
【００７２】
（実験方法）
【００７３】
第１の評価実験では、コニカミノルタ社製インクジェットヘッドＫＭ５１２（標準液滴量４２［ｐｌ］、ノズル解像度３６０［ｄｐｉ］≒ノズルピッチ７０．５［μｍ］）を、吐出する第１モデル材、第２モデル材毎に複数系統搭載し、固定された当該インクジェットヘッドに対して造形ステージを１８９［ｍｍ／ｓ］で移動させる三次元造形装置を準備し、実施例１〜６および比較例１〜３でそれぞれ調製したサポート材を、上記三次元造形装置の第２吐出ヘッドにセットし、当該サポート材を連続して問題なく（出射欠なく）吐出できた時間を測定した。実施例１〜６および比較例１〜３におけるサポート材の吐出性について、測定された時間を下記評価基準に照らして評価した。
（サポート材の吐出性）
○：８［ｈ］以上
×：８［ｈ］未満
【００７４】
第２の評価実験では、実施例１〜６および比較例１〜３でそれぞれ調製したサポート材を第２吐出ヘッドに充填した後に上記三次元造形装置を用いて、高さ、すなわち造形ステージの鉛直方向における長さが１０［ｍｍ］であり、サポート材のみからなる三次元造形物を造形した。そして、造形された三次元造形物の高さを測定した。実施例１〜６および比較例１〜３におけるサポート材の形状保持性について、測定された高さを下記評価基準に照らして評価した。すなわち、サポート材が自らの形状を保持できず濡れ広がるようであれば三次元造形物の高さが低くなることに着目して、サポート材の形状保持性を評価した。
（サポート材の形状保持性）
○：９［ｍｍ］以上、かつ、１０［ｍｍ］以下
×：９［ｍｍ］未満
【００７５】
第３の評価実験では、実施例１〜６および比較例１〜３でそれぞれ調製したサポート材を第２吐出ヘッドに充填した後に上記三次元造形装置を用いて、造形ステージの鉛直方向にサポート材のみからなる造形材層を１０［ｍｍ］形成し、その造形材層の上にモデル材（ジメチルアクリルアミド８９質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート１０質量部、および、光重合開始剤（ＤＡＲＯＣＵＲＥ−ＴＰＯ）１質量部）のみからなる造形材層を１０［ｍｍ］の厚さに形成して三次元造形物を造形した。そして、造形された三次元造形物の高さを測定した。実施例１〜６および比較例１〜３におけるサポート材の形状保持性について、測定された高さを下記評価基準に照らして評価した。すなわち、サポート材がその上に形成されたモデル材を支持できていればいるほど三次元造形物の高さが２０［ｍｍ］に近づくことに着目して、サポート材のモデル材支持性を評価した。
（モデル材支持性）
◎：１９［ｍｍ］以上、かつ、２０［ｍｍ］以下
○：１８［ｍｍ］以上、かつ、１９［ｍｍ］未満
×：１８［ｍｍ］未満
【００７６】
第４の評価実験では、実施例１〜６および比較例３でそれぞれ調製したサポート材を第２吐出ヘッドに充填した後に上記三次元造形装置を用いて、断面がコノ字状で、高さ２０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚みが１０ｍｍのモデル材部分、および、高さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み１０ｍｍのサポート材部分を含む三次元造形物を造形した。その後、超音波洗浄機（ＡＳＯＮＥ社製ＵＳ  ＣＬＥＡＮＥＲ  ＵＳ−１Ｒ、発振周波数４［ｋＨｚ］）に水を張り、その水の上に金属トレイを浮かべ、その金属トレイ上に三次元造形物を乗せて、１５［秒］だけ振動を三次元造形物に与えた。そして、三次元造形物から金属トレイ上に流れ出したサポート材の重量を測定し、測定された重量と、三次元造形物の造形時に吐出されたサポート材の全重量との差（すなわち、振動後に三次元造形物に付着しているサポート材の重量）を、当該吐出されたサポート材の全重量で除算した。実施例１〜６および比較例１〜３におけるサポート材の振動による流動性について、除算された割合（［％］）を下記評価基準に照らして評価した。なお、比較例１，２のサポート材については、チクソ材が添加されていない、すなわち振動により粘度が低下して液状にならないことから、第４の評価実験の対象としていない。
（サポート材の振動による流動性）
○：１０［％］未満
△：１０［％］以上、かつ、５０［％］未満
×：５０［％］、かつ、９９［％］未満
××：１００［％］（全く流動せず）
【００７７】
表１は、実施例１〜６および比較例１〜３における評価実験の結果を表す表である。
【表１】
2016124159.tif 000003
【００７８】
（実験結果）
表１に表すように、実施例１〜６および比較例１〜３でそれぞれ調製したサポート材の吐出性については、良好な結果が得られた。なお、実施例３，６においては、チクソ材の添加量が少し多めであることからサポート材の粘度が若干高くはなるものの、第２吐出ヘッドを加熱してサポート材の粘度を下げることにより吐出性に問題はなかった。
また、実施例１〜６および比較例３でそれぞれ調製したサポート材の形状保持性については、良好な結果が得られたものの、比較例１，２のサポート材の形状保持性については、チクソ材が添加されていないことから良好な結果が得られなかった。
また、実施例１〜６および比較例３でそれぞれ調製したサポート材のモデル材支持性については、良好な結果が得られた、すなわちモデル材の重さによって潰れなかったものの、比較例１，２のサポート材のモデル材支持性については、チクソ材が添加されていないことから良好な結果が得られなかった。実施例３，６でそれぞれ調製したサポート材のモデル材支持性については、チクソ材の添加量が少し多めであることから、特に良好な結果が得られた。
また、実施例１〜６でそれぞれ調製したサポート材の振動による流動性については、良好な結果が得られたものの、比較例３のサポート材の振動による流動性については、チクソ材が添加されていないことから良好な結果が得られなかった。
【符号の説明】
【００７９】
１００  三次元造形装置
１１０  制御部
１２０  ヘッドユニット（キャリッジ）
１２０Ａ  筐体
１２１  第１吐出ヘッド
１２２Ａ，１４２  振動発生部
１２２  第２吐出ヘッド
１２４  平滑化装置
１２４Ａ  均しローラー
１２４Ｂ  掻き取り部材
１２４Ｃ  回収部材
１２５  光照射装置
１３０  支持機構
１３２  主走査方向ガイド
１３４  副走査方向ガイド
１３６  鉛直方向ガイド
１４０  造形ステージ
１４５  表示部
１５０  データ入力部
１５５  コンピューター装置
１６０  操作部
１７０  モデル材
１８０  サポート材
２００  三次元造形物
【図１】
2016124159.tif 000004
【図２】
2016124159.tif 000005
【図３】
2016124159.tif 000006
【図４】
2016124159.tif 000007