(57)【要約】      （修正有）【課題】液体と接触させることでサポート部を除去できるとともに、環境安定性の高い、立体物の製造方法を提供する。【解決手段】立体物２０を構成する構造部１７ａと、前記構造部を支持するサポート部１７ｂと、を含む造形物１９を形成する第１の工程と、造形物１９から、前記サポート部１７ｂを除去して立体物２０を形成する第２の工程と、を含む立体物２０の製造方法であって、前記サポート部１７ｂが、ポリメタクリル酸メチルを含む立体物２０の製造方法。第２の工程がエタノール及び水の混合溶液であって、液温６０℃以上の混合溶液に造形物１９を接触させる工程である立体物２０の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物を構成する構造部と、前記構造部を支持するサポート部と、を含む造形物を形成する第１の工程と、
前記造形物から、前記サポート部を除去して前記立体物を形成する第２の工程と、を含む立体物の製造方法であって、
前記サポート部が、ポリメタクリル酸メチルを含むことを特徴とする立体物の製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程が、エタノールおよび水の混合溶液であって、液温６０℃以上の前記混合溶液に前記造形物を接触させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
【請求項３】
前記混合溶液の全量を１００体積％としたときに、前記混合溶液における前記エタノールの体積分率が８０体積％以上９０体積％以下であることを特徴とする請求項２に記載の立体物の製造方法。
【請求項４】
前記サポート部が、ポリメタクリル酸メチルと、液温６０℃以上の前記混合溶液に対する溶解度がポリメタクリル酸メチルの溶解度よりも小さい材料からなるスペーサー材と、から構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の立体物の製造方法。
【請求項５】
前記スペーサー材が、平均粒子径が１０μｍ以上５０μｍ以下の粒子状の材料であることを特徴とする請求項４に記載の立体物の製造方法。
【請求項６】
前記スペーサー材を構成する材料が、二酸化ケイ素であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の立体物の製造方法。
【請求項７】
前記立体物の製造方法において、液温６０℃以上の前記混合溶液に対する前記構造部の溶解度が、液温６０℃以上の前記混合溶液に対するポリメタクリル酸メチルの溶解度の１０００分の１以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
【請求項８】
前記第２の工程が、前記混合溶液に前記造形物を接触させつつ、前記造形物に対して超音波を照射する工程を含むことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
【請求項９】
前記第１の工程が、
前記構造部を構成する構造材粉末と、前記サポート部を構成するサポート材粉末と、を層担持体上の所定の位置にそれぞれ配置して粒子層を形成する粒子層形成工程と、
前記粒子層を加熱するとともに積層して前記造形物を形成する加熱積層工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
【請求項１０】
前記サポート材粉末が、ポリメタクリル酸メチルと、液温６０℃以上の前記混合溶液に対する溶解度がポリメタクリル酸メチルの溶解度よりも小さい材料からなるスペーサー材と、から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の立体物の製造方法。
【請求項１１】
前記サポート材粉末を構成するサポート材粒子が、コアと、前記コアの表面の少なくとも一部を覆うシェルと、を備え、
前記シェルはポリメタクリル酸メチルを最も多く含有しており、
前記コアは前記スペーサー材を最も多く含有していることを特徴とする請求項１０に記載の立体物の製造方法。
【請求項１２】
前記粒子層形成工程において、前記粒子層が、前記構造材粉末および前記サポート材粉末のうち一方が配置されてなる第１の層が形成された前記層担持体上に、他方の粉末が配置されてなる第２の層を転写して形成されることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の層および前記第２の層の前記層担持体への転写が、静電力を利用して形成されることを特徴とする請求項１２に記載の立体物の製造方法。
【請求項１４】
立体物を構成する構造部と、前記構造部を支持するサポート部と、を含む造形物を形成する第１の工程と、
前記造形物から、前記サポート部を除去して前記立体物を形成する第２の工程と、を含む立体物の製造方法であって、
前記第２の工程が、エタノールおよび水の混合溶液であって、液温６０℃以上の前記混合溶液に前記造形物を接触させる工程を含み、
前記サポート部が、水には溶解せずに前記混合溶媒には溶解する材料を含むことを特徴とする立体物の製造方法。
【請求項１５】
コアと、前記コアの表面の少なくとも一部を覆うシェルと、を備え、
前記シェルはポリメタクリル酸メチルを最も多く含有しており、
前記コアは、エタノールおよび水の混合溶液であって液温６０℃以上の前記混合溶液に対する溶解度がポリメタクリル酸メチルの溶解度よりも小さい材料からなるスペーサー材を最も多く含有していることを特徴とするサポート材粒子。
【請求項１６】
前記スペーサー材を構成する材料が、二酸化ケイ素であることを特徴とする請求項１５に記載のサポート材粒子。
【請求項１７】
体積基準の平均粒子径が５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のサポート材粒子。
【請求項１８】
体積基準の平均粒子径が１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載のサポート材粒子。
【請求項１９】
平均円形度が０．８５以上であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載のサポート材粒子。
【請求項２０】
請求項１５乃至請求項１９のいずれか一項に記載のサポート材粒子を含むサポート材粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物の製造方法、それに用いるサポート材粒子、およびサポート材粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体物（造形対象物）を製造する方法として、立体物の断面データに基づいて造形材料を積層する、積層造形法が注目を集めている。
【０００３】
積層造形法において、オーバーハング構造や可動部のある構造などを有する複雑な形状の立体物を作製する場合、立体物を構成する構造部が存在しない領域の上に構造部を形成する必要がある。このような場合、構造部の重力方向の下側に、構造部を支持するサポート部が設けられる。つまり、立体物の空隙となる部分には、積層造形法による造形の過程において、必要に応じてサポート部が形成される。このサポート部は、最終的には除去する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、水溶性糖類などの水溶性炭水化物を用いてサポート部を形成する立体物の製造方法が記載されている。特許文献１では、サポート部を構成する材料であるサポート材料と、構造部を構成する材料である構造材料と、を用いて材料層を形成し、材料層を加熱することで材料同士を融着させて造形を行う。この方法によれば、サポート部が水溶性炭水化物によって構成されるため、サポート部と構造部とを含む造形物を水と接触させることで、サポート部を選択的に除去することができる。このように、水などの液体と接触させることによってサポート部を除去できることは、サポート部の除去の容易性の観点から好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１８０５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、水溶性炭水化物は吸湿性が高い。そのため、水溶性炭水化物を用いてサポート部を形成すると、雰囲気中の水分によってサポート部に変形が生じやすい。あるいは、サポート部を形成するために用いるサポート材料の状態が、雰囲気中の水分によって変化しやすい。すなわち、水溶性炭水化物を用いてサポート部を形成する立体物の製造方法には、環境安定性が低いという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は上述の課題に鑑み、液体と接触させることでサポート部を除去できるとともに、環境安定性の高い、立体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】
【０００８】
本発明の一側面としての立体物の製造方法は、立体物を構成する構造部と、前記構造部を支持するサポート部と、を含む造形物を形成する第１の工程と、前記造形物から、前記サポート部を除去して前記立体物を形成する第２の工程と、を含む立体物の製造方法であって、前記サポート部が、ポリメタクリル酸メチルを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体と接触させることでサポート部を除去できるとともに、環境安定性の高い、立体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】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る立体物の製造方法を模式的に示す図である。
【図２】サポート部がＰＭＭＡとスペーサー材とから構成される場合の造形物を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るサポート材粒子の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態に係るサポート部の除去方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、以下、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明においては、その趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下に説明する実施形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものについても本発明の範囲に含まれる。
【００１２】
本実施形態に係る立体物の製造方法は、
［１］立体物を構成する構造部と、前記構造部を支持するサポート部と、を含む造形物を形成する第１の工程と、
［２］前記造形物から、前記サポート部を除去して前記立体物を形成する第２の工程と、
を含む立体物の製造方法である。さらに、前記サポート部は、ポリメタクリル酸メチルを含む。
【００１３】
以下、各工程について説明する。図１は、本実施形態に係る立体物の製造方法を模式的に示した図である。
【００１４】
＜［１］第１の工程：造形物形成工程＞
第１の工程である造形物形成工程では、立体物を構成する構造部１７ａと、構造部１７ａを支持するサポート部１７ｂと、を含む造形物１９を形成する。
【００１５】
ここで、「構造部」とは、造形対象物である立体物を構成する部分である。構造部は、構造材料から構成されている。また、「サポート部」とは、構造部に隣接して配置され、構造部を支持する部分であり、後述するサポート部除去工程において除去される部分である。また、「造形物」とは、構造部とサポート部からなる物体であり、造形物からサポート部を除去することによって、立体物を得ることができる。
【００１６】
さらに、本実施形態では、第１の工程は下記の工程を有する。
［１−１］粉末状の構造材料（構造材粉末）と粉末状のサポート材料（サポート材粉末）とを、層担持体上の所定の位置にそれぞれ配置して粒子層を形成する工程（粒子層形成工程）
［１−２］粒子層を加熱するとともに積層して造形物を形成する工程（積層工程）
【００１７】
第１の工程において、造形物１９を形成する方法として、例えば、図１（ａ）および（ｂ）に示すような電子写真方式の積層造形法を適用することができる。ただし、第１の工程はこれに限定されるものではない。例えば、シート積層法、結合材噴射法、熱溶解積層法、材料噴射法、インクジェット法、などの造形方式を用いてもよい。
【００１８】
本実施形態に係る立体物の製造方法に好適な造形装置である造形装置１００は、粒子層形成部１０１と、積層部１０２と、粒子層形成部１０１と積層部１０２とを結ぶ層担持体１４と、を有する。
【００１９】
＜［１−１］粒子層形成工程＞
粒子層形成部１０１は、材料供給部１１、像担持体１２、露光装置１３と、を有する。粒子層形成工程において、粒子層形成部１０１は、構造材粉末による粒子像を像担持体１２ａ上に、サポート材粉末による粒子像を像担持体１２ｂ上に、それぞれ形成する。そして、これらの粒子像を中間担持体１４の上へ転写して、構造材粉末およびサポート材粉末によって構成される粒子層を形成する。
【００２０】
以下、粒子層の形成工程について詳細に説明するが、各粒子像の形成について共通する
説明の中では構成部材の参照符号の添え字ａ〜ｄを省略し、材料供給部１１、像担持体１２などと記載する。
【００２１】
まず、像担持体１２の表面を不図示の帯電装置で一様に帯電させる。帯電の方法については特に限定はされない。
【００２２】
露光装置１３を用いて、作製する造形物のスライスデータ（断面データ）に従って、帯電した像担持体１２を露光し、像担持体１２の表面上に静電潜像を形成する。具体的には、作製する造形物のスライスデータにおける構造部領域の静電潜像を像担持体１２ａに、サポート部領域の静電潜像を像担持体１２ｂに形成する。
【００２３】
続いて、材料供給部１１から造形材粉末（構造材粉末またはサポート材粉末）を像担持体１２に供給する。これにより、像担持体１２の表面上の静電潜像が形成された領域、または静電潜像が形成されなかった領域のいずれかに配置される。これにより、静電潜像を可視化し、像担持体１２ａの表面上には構造材粉末による粒子像を形成し、像担持体１２ｂの表面上にはサポート材粉末による粒子像を形成することができる。
【００２４】
その後、像担持体１２ａ、１２ｂに各々配置された各粒子像を、中間担持体１４上へと所定のタイミングで転写する。これにより、構造材粉末による粒子像と、サポート材粉末による粒子像と、からなる粒子層を形成することができる。すなわち、構造材粉末およびサポート材粉末のいずれか一方が配置されてなる第１の層が転写された転写体に、他方の粒子が配置されてなる第２の層を転写して、粒子層を形成する。なお、粒子像を中間担持体１４へと転写する順番は特に限定はされず、構造材粉末からなる粒子像を転写した後にサポート材粉末からなる粒子像を転写してもよいし、その逆の順番で転写してもよい。
【００２５】
なお、ここでは粒子層形成部１０１が材料供給部１１、像担持体１２、露光装置１３のセットを２つ有する例を用いて説明したが、これに限定はされない。すなわち、複数種類の構造材粉末や複数種類のサポート材粉末を用いて造形を行う場合には、粒子層形成部１０１は、造形材粉末（構造材粉末およびサポート材粉末）の種類の数だけ、上記セットを有していればよい。
【００２６】
＜［１−２］積層工程＞
本工程は、前工程で形成された粒子層を繰り返し積層して、造形物を形成する工程である。粒子層の積層は、別体として形成した粒子層を、先に形成した粒子層の表面に積層しても良いし、先に形成した粒子層の表面上に、新たな粒子層を直接形成して積層してもよい。また、別体として形成した粒子層を先に形成した粒子層の表面に積層する際は、一旦基材の上に粒子層を形成した後に、先に形成した粒子層の表面に転写しても良い。この際に用いる基材を、転写体と呼ぶ。粒子層を転写体に転写する際には、静電力を利用した静電転写など、公知の転写方法が使用可能である。
【００２７】
中間担持体１４に形成された粒子層は、中間担持体１４の回転によって積層位置まで移動される。粒子層が積層位置まで移動されると、温度制御手段１６により加熱されて粒子層を構成する粒子を互いに融着させる。そして、ステージ１５の上面またはステージ１５上に形成されている生成途中の造形物上に転写され、積層される。
【００２８】
この際、粒子層のうち構造材粉末からなる領域は立体物を構成する部分（構造部１７ａ）として積層され、サポート材粉末からなる領域はサポート部１７ｂとして積層される。すなわち、本実施形態に係る立体物の製造方法における積層工程は、粒子層を加熱して粒子を融着させる加熱融着工程を含む。
【００２９】
粒子層を加熱し、粒子層を構成する粒子を互いに融着させるタイミングは、特に限定は
されず、積層の前、積層と同時、積層の後のいずれで行っても良いし、それらのうちの複
数のタイミングで行っても良い。
【００３０】
（サポート材料）
本実施形態に係る立体物の製造方法に用いるサポート材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含む。ＰＭＭＡは、液温６０℃以上の、エタノールおよび水の混合溶液に対して溶解する。一方、後述するような一般的なプラスチック材料は、液温６０℃以上の前記混合溶液に対してほとんど溶解しない。そのため、一般的なプラスチック材料を構造材料として用い、ＰＭＭＡをサポート材料として用いて形成した造形物は、造形物を液温６０℃以上の前記混合溶液と接触させることで、造形物からＰＭＭＡを選択的に溶出させることができる。その結果、構造部とサポート部を含む造形物から、サポート部を選択的に除去して立体物を形成することが容易にできる。
【００３１】
ＰＭＭＡの吸水率は、２３℃の水中に２４時間浸漬した場合であってもおよそ０．５％程度であり、それほど高くない。そのため、ＰＭＭＡは高湿度雰囲気下においても変形や状態の変化が生じにくい。また、粒子状のＰＭＭＡを含むＰＭＭＡ粉末も、高湿度雰囲気下においても、流動性や帯電特性などの状態の変化が生じにくい。なお、水溶性糖類などの水溶性炭水化物は一般に吸湿性が高く、高湿度雰囲気下において潮解するものが多い。
【００３２】
以上の理由から、ＰＭＭＡを用いてサポート部を形成することによって、液体に接触させることによってサポート部を選択的に除去することができるとともに、環境安定性の高い、立体物の製造方法を提供することができる。
【００３３】
本実施形態のように、電子写真方式によって造形を行う場合には、粒子状のサポート材料（サポート材粒子）を含むサポート材粉末を用いて造形を行う。このとき、サポート材粉末に含まれるサポート材粒子の体積基準の平均粒子径は、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。平均粒子径が５μｍ未満の場合は、粒子層形成工程によって形成される粒子層の厚さが薄くなるため、積層工程によって積層を行う数が増えてしまい、造形速度の低下や、積層ずれの発生などの可能性が高くなるため、好ましくない。一方、平均粒子径が５０μｍより大きい場合は、粒子層内において、輪郭部での造形精度が低下することがあるため好ましくない。
【００３４】
また、サポート材粒子の平均円形度は０．８５以上が好ましく、０．９０以上であることがより好ましい。サポート材粒子の平均円形度が０．８５以上であれば、粒子同士が点接触するようになるため、粒子が流動し易く、粒子層において最密充填の配置が得られ易く、積層時の空隙が形成しにくい傾向がある。
【００３５】
平均円形度は次のようにして求めることができる。まず、粒子の円形度は、以下のように定義される。
円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
「粒子投影面積」とは二値化された粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該粒子像の輪郭線の長さと定義する。円形度は粒子の投影面における凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合に１．０を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
【００３６】
粒子の円形度は、電子顕微鏡などの観察画像の画像処理および、フロー式粒子像測定装置を用いて測定することができる。さらに、任意の粒子１０個以上について測定して得られた円形度の平均値をとることにより、平均円形度を求めることができる。
【００３７】
なお、本実施形態ではサポート材料としてＰＭＭＡを含む材料を用いるが、これに限定はされない。すなわち、サポート材料として、水には溶解せずに液温６０℃以上の前記混合溶媒には溶解する材料を含む材料を用いれば、本発明の効果が得られる。
【００３８】
サポート部はＰＭＭＡのみから構成されていてもよいし、サポート部がＰＭＭＡとスペーサー材とから構成されていてもよい。サポート部がＰＭＭＡとスペーサー材とから構成される例を、図２を用いて説明する。図２は、サポート部がＰＭＭＡとスペーサー材とから構成される場合の造形物を模式的に示す図である。
【００３９】
スペーサー材としては、液温６０℃以上の前記混合溶液に対する溶解度が小さい材料を用いることが好ましい。スペーサー材の具体例としては、金属、セラミックスなどに代表される無機材料を用いることが好ましく、より具体的には、例えば、シリカ（二酸化ケイ素）を用いることが好ましい。
【００４０】
サポート部１７ｂを、ＰＭＭＡ１７ｃとスペーサー材１７ｄとから構成することにより、サポート部１７ｂの除去工程において、溶解が必要な実効体積を低減させることができる。すなわち、サポート部１７ｂを除去する際には、ＰＭＭＡ１７ｃからなる部分を上述の混合溶液に溶解させることでスペーサー材１７ｄが崩れ落ち、スペーサー材１７ｄも除去することができる。その結果、造形物１９からサポート部１７ｂを除去する際の除去速度を著しく速めることができる。
【００４１】
このように、サポート部１７ｂの少なくとも一部にＰＭＭＡが含まれていれば、サポート部１７ｂの除去手法次第でサポート部１７ｂ全体を容易に除去することができる。
【００４２】
ＰＭＭＡ１７ｃとスペーサー材１７ｄとから構成されるサポート部１７ｂを、例えば電子写真方式によって形成する際には、ＰＭＭＡ１７ｃからなる粒子とスペーサー材１７ｄからなる粒子とを含む粉末を用いて、上述の造形処理を行ってもよい。あるいは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ１７ｃおよびスペーサー材１７ｄからなる粒子３１または粒子３２を含む粉末を用いて、上述の造形処理を行ってもよい。なお、粒子像形成の容易さの観点から、ＰＭＭＡ１７ｃおよびスペーサー材１７ｄからなる粒子３１または粒子３２を含む粉末を用いることが好ましい。
【００４３】
ＰＭＭＡ１７ｃおよびスペーサー材１７ｄからなる粒子としては、図３（ａ）や図３（ｂ）に示すような断面構造を有する粒子（粒子３１、粒子３２）であることが好ましい。すなわち、コアと、前記コアの表面の少なくとも一部を覆うシェルと、を備え、前記コアがスペーサー材を最も多く含有しており、前記シェルがポリメタクリル酸メチルを最も多く含有していることが好ましい。なお、ここでいう「最も多く含有する」とは、質量基準で最も多く含有されていることを指す。
【００４４】
具体的には、例えばシリカ（二酸化ケイ素）などのスペーサー材を最も多く含有するコアの表面に、粒子状のＰＭＭＡが複数配置された形態（図３（ａ））であってもよい。あるいは、上記コアの表面に、ＰＭＭＡの層が形成された形態（図３（ｂ））であってもよい。このような形態とすることで、粒子表面に存在するＰＭＭＡによって、加熱によるサポート材粒子間の結着を生じさせることができる。
【００４５】
スペーサー材の体積基準の平均粒子径は、例えば１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましい。スペーサー材の平均粒子径を１０μｍ以上とすることで、形成されるサポート部中におけるスペーサー材の存在割合を増やすことができ、サポート部の除去速度を向上させることができる。また、スペーサー材の平均粒子径を５０μｍ以下とすることで、粒子層の厚さを小さくすることができ、その結果、形成される造形物や立体物の積層ピッチを小さくすることができる。
【００４６】
スペーサー材を最も多く含むコアの表面を覆うＰＭＭＡの量は特に限定はされず、コアはＰＭＭＡによって完全に被覆されている必要はない。コアの表面積に対するＰＭＭＡの被覆率は、３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。例えば、平均粒子径３０μｍのシリカ粒子をスペーサー材として用いた場合、スペーサー材に対するＰＭＭＡの質量比率としては、２質量％以上であることが好ましい。
【００４７】
（構造材料）
本実施形態に係る立体物の製造方法に用いる構造材料としては、液温６０℃以上の前記混合溶液に対してほとんど溶解しない、または前記混合溶液に対する溶解度がサポート材料に比べて極めて低い材料であれば特に限定はされない。例えば、ＡＢＳ、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ（ナイロン／ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマー、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの、汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックなどの一般的なプラスチック材料を用いることができる。他にも、金属、無機物質等を用いてもよい。これらの物質は、単独で用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。
【００４８】
＜［２］第２の工程：サポート部除去工程＞
第２の工程であるサポート部除去工程では、第１の工程で形成した造形物１９（図１（ｃ））から、サポート部１７ｂを除去する工程である。これにより、立体物２０（図１（ｄ））が得られる。
【００４９】
本実施形態では、ＰＭＭＡを含むサポート部１７ｂを選択的に除去するために、造形物１９を、液温６０℃以上の前記混合溶液（サポート除去液４１）に接触させる。上述のように、ＰＭＭＡは液温６０℃以上のサポート除去液４１に対して溶解し、構造部１７ａを構成する構造材料は液温６０℃以上のサポート除去液４１に対してほとんど溶解しない。そのため、造形物１９からサポート部１７ｂを選択的に除去することができる。
【００５０】
（サポート除去液）
サポート除去液４１は、エタノールおよび水の混合溶液である。サポート除去液４１の全量を１００体積％としたときに、サポート除去液４１におけるエタノールの体積分率は８０体積％以上９０体積％以下であることが好ましい。エタノールの体積分率が８０体積％未満、または９０体積％より大きいと、サポート除去液４１に対するＰＭＭＡの溶解性が著しく低下するため、好ましくない。同様に、サポート除去液４１における水の体積分率は、１０体積％以上２０体積％以下であることが望ましい。サポート除去液４１は、これらの条件を満たした上で、さらに必要に応じて、添加物を含んでいてもよい。
【００５１】
サポート部除去工程において、サポート除去液４１の液温は６０℃以上であることが望ましい。サポート除去液４１の液温が６０℃未満の場合は、ＰＭＭＡの溶解速度が著しく低下するため、好ましくない。
【００５２】
また、液温６０℃以上のサポート除去液４１に対する構造部１７ａの溶解度は、液温６０℃以上のサポート除去液４１に対するポリメタクリル酸メチルの溶解度の１０００分の１以下であることが好ましい。このように、サポート部１７ｂと構造部１７ａとの間で、サポート除去液４１に対して大きな溶解度差が存在することにより、サポート部除去工程における、構造部１７ａの溶出や変形を抑制することができる。
【００５３】
（造形物をサポート除去液に接触させる工程）
造形物１９をサポート除去液４１に接触させ、造形物１９からサポート部１７ｂを除去する方法は、造形物１９中のサポート部１７ｂに、サポート除去液４１がまんべんなく接触しうる方式であれば、特に限定はされない。造形物１９をサポート除去液４１に接触させる方法の一例を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係るサポート部の除去方法を模式的に示す図である。
【００５４】
例えば、図４（ａ）に示すように、サポート除去液４１を貯留した液槽４２中に、造形物１９を浸漬する方法（浸漬法）がある。この方法は、液槽４２中に造形物１９を浸漬した後は、基本的に人手を必要とせず、極めて簡便にサポート部１７ｂを除去できるため、好ましい。
【００５５】
なおこのとき、造形物１９にサポート除去液４１を接触させつつ、造形物に対して超音波を照射することが好ましい。これにより、サポート部１７ｂを効率的に除去することができる。また、マグネティックスターラーなどの撹拌装置（不図示）を液槽４２内に設置しておき、液槽４２内に水流を発生させてもよい。これにより、サポート部１７ｂをより効率的に除去することができる。
【００５６】
また、図４（ｂ）に示すように、加圧噴射装置４３によってサポート除去液４１を加圧噴射し、ウォータージェット状のサポート除去液４１を造形物１９に噴射する方法（ウォータージェット法）もある。あるいは、図４（ｃ）に示すように、スプレー装置４４によってサポート除去液４１を噴霧し、スプレー状のサポート除去液４１を造形物１９に対して噴霧する方法（スプレー法）もある。
【００５７】
特に、ウォータージェット法はサポート部１７ｂを形成するＰＭＭＡを溶解させて除去するのみならず、サポート除去液４１と接触することによって造形物１９の表面で膨潤したＰＭＭＡ残渣を、サポート除去液４１の水勢によって吹き飛ばすこともできる。これにより、より効率的にサポート部１７ｂを除去することができる。立体物２０の形状が、ウォータージェット状のサポート除去液４１の水圧に耐えうるだけの強度を有する場合には、ウォータージェット法を用いることが好ましい。
【００５８】
＜その他の工程：ＰＭＭＡを回収する工程＞
本実施形態に係る立体物の製造方法は、サポート部除去工程の後に、ＰＭＭＡが溶解したサポート除去液４１からＰＭＭＡを回収する工程をさらに有していてもよい。具体的には、ＰＭＭＡが溶解したサポート除去液４１に対して、ＰＭＭＡを析出させる処理を施すことにより、ＰＭＭＡを分離・回収することができる。この工程によって回収したＰＭＭＡを、サポート部１７ｂの形成に再利用することで、環境負荷を低減することができるため好ましい。
【００５９】
ＰＭＭＡが溶解したサポート除去液４１からＰＭＭＡを析出する方法としては、使用済みのサポート除去液４１の温度を６０℃未満に低下させる手法が好ましく用いられる。サポート除去液４１の温度を６０℃未満に下げることにより、サポート除去液４１に対するＰＭＭＡの溶解度を低下させることができる。その結果、サポート除去液４１が白濁し、繊維状のＰＭＭＡを析出させることができる。
【００６０】
ＰＭＭＡが溶解したサポート除去液４１からＰＭＭＡを析出させる別の方法として、使用済みのサポート除去液４１に対して水を加える方法がある。これにより、サポート除去液４１中のエタノールと水の体積比率が変化するため、ＰＭＭＡの溶解度を低下させることができる。
【００６１】
このようにしてＰＭＭＡを析出させたサポート除去液４１を、フィルターなどを用いてろ過することにより、エタノールと水の混合溶液と、ＰＭＭＡとを分離することができ、サポート材料として用いたＰＭＭＡを回収することができる。
【００６２】
以下に、本発明の実施の形態のより具体的な例を挙げる。
【００６３】
（実施形態１）
構造材料としてＡＢＳ樹脂を、サポート材料としてＰＭＭＡを用いて、図１（ｃ）に示すような造形物１９を、積層造形法によって形成する。具体的には、平均粒子径３０μｍのＡＢＳ粒子からなるＡＢＳ粉末（構造材粉末）と、平均粒子径３０μｍのＰＭＭＡ粒子からなるＰＭＭＡ粉末（サポート材粉末）を用いて、電子写真方式によって積層造形を行う。これにより、ＡＢＳ樹脂からなる構造部１７ａと、ＰＭＭＡからなるサポート部１７ｂとを有する造形物１９が形成される。
【００６４】
造形物１９を、液温６０℃のサポート除去液Ａを貯留した液槽４２中に浸漬する。なお、サポート除去液Ａは水とエタノールの混合溶液とし、エタノールと水の体積比率が、エタノール：水＝８：２となるように混合したものを用いる。液槽４２内のサポート除去液Ａの液温を６０℃に保持した状態で静置する。４時間静置した後に、浸漬させておいた造形物１９を取り出すと、サポート部１７ｂが除去された立体物２０が得られる。
【００６５】
上述のＰＭＭＡ粉末を１００ｍｌのポリカップに１．０ｇ入れ、密閉性の袋に入れて３０℃８０％の高湿度環境下に静置した。１５分後、袋を開封することで、ポリカップにいれたＰＭＭＡ粉末を高湿度環境下に暴露した。その後、３０分間静置して取りだし、ポリカップを傾けることで粉末の流動性を確認したところ、ＰＭＭＡ粉末は流動性を有していた。
【００６６】
（実施形態２）
実施形態１と同様に、構造材料としてＡＢＳ樹脂を、サポート材料としてＰＭＭＡを用いて、図１（ｃ）に示すような造形物１９を、積層造形法によって形成する。
【００６７】
造形物１９を、液温６０℃のサポート除去液Ａを貯留した液槽４２中に浸漬する。なお、サポート除去液Ａは水とエタノールの混合溶液とし、エタノールと水の体積比率が、エタノール：水＝８：２となるように混合したものを用いる。造形物１９を液槽４２中に浸漬した状態で、造形物１９に対して超音波を照射しつつ、液槽４２内のサポート除去液Ａの液温を６０℃に保持した状態で静置する。２時間経過した後に、浸漬させて置いた造形物１９を取り出すと、サポート部１７ｂが除去された立体物２０が得られる。
【００６８】
（実施形態３）
実施形態２と同様に、立体物２０を得る。次に、立体物２０を取り出した後に液槽４２中に残っているサポート除去液Ａの液温を６０℃に保持するのを止め、周囲の温度が２５℃の環境下に静置する。これにより、サポート除去液Ａの液温が徐々に低下していく。サポート除去液Ａの液温が低下するにつれて、溶解していたＰＭＭＡが析出する。その後、析出物を含むサポート除去液Ａを、孔径０．４５μｍのフィルターに通すことにより、フィルター上にＰＭＭＡの析出物が回収される。
【００６９】
（実施形態４）
実施形態２と同様に、立体物２０を得る。次に、立体物２０を取り出した後に液槽４２中に残っているサポート除去液Ａに対して、等量の水を添加する。これより、溶解していたＰＭＭＡが析出する。その後、析出物を含むサポート除去液Ａを、孔径０．４５μｍのフィルターに通すことにより、フィルター上にＰＭＭＡの析出物が回収される。
【００７０】
（実施形態５）
構造材料としてＡＢＳ樹脂を、サポート材料としてシリカとＰＭＭＡとからなる材料を用いて、図２に示すような造形物１９を、積層造形法によって形成する。平均粒子径３０μｍのＡＢＳ粒子からなるＡＢＳ粉末（構造材粉末）と、平均粒子径３０μｍのシリカ粒子の表面に平均粒子径０．４μｍのＰＭＭＡ粒子を複数付着させた粒子からなる粉末（サポート材粉末）を用いる。これらの粉末を用いて、電子写真方式によって積層造形を行う。なおこのとき、シリカ粒子に対するＰＭＭＡの質量比率は５質量％とする。
【００７１】
造形物１９を、液温６０℃サポート除去液Ａを貯留した液槽４２中に浸漬する。なお、サポート除去液Ａは水とエタノールの混合溶液とし、エタノールと水の体積比率が、エタノール：水＝８：２となるように混合したものを用いる。液槽４２内のサポート除去液Ａの液温を６０℃に保持した状態で静置する。１５分静置した後に、浸漬させておいた造形物１９を取り出すと、サポート部１７ｂが除去された立体物２０が得られる。
【００７２】
（比較形態１）
構造材料としてＡＢＳ樹脂を、サポート材料として水溶性炭水化物であるマルトテトラオースを用いて、図１（ｃ）に示すような造形物１９を、積層造形法によって形成する。具体的には、平均粒子径３０μｍのＡＢＳ粒子からなるＡＢＳ粉末（構造材粉末）と、平均粒子径３０μｍのマルトテトラオース粒子からなるマルトテトラオース粉末（サポート材粉末）を用いて、電子写真方式によって積層造形を行う。これにより、ＡＢＳ樹脂からなる構造部１７ａと、マルトテトラオースからなるサポート部１７ｂとを有する造形物１９が形成される。
【００７３】
造形物１９を、液温２５℃の水を貯留した液槽４２中に浸漬する。液槽４２内の水の液温を２５℃に保持した状態で静置する。１２時間静置した後に、浸漬させておいた造形物１９を取り出すと、サポート部１７ｂが除去された立体物２０が得られる。
【００７４】
上述のマルトテトラオース粉末を１００ｍｌのポリカップに１．０ｇ入れ、密閉性の袋に入れて３０℃８０％の高湿度環境下に静置した。１５分後、袋を開封することで、ポリカップにいれたマルトテトラオース粉末を高湿度環境下に暴露した。その後、３０分間静置して取りだし、ポリカップを傾けることで粉末の流動性を確認したところ、マルトテトラオース粉末は潮解しており、流動性を有していなかった。
【００７５】
（比較形態２）
構造材料としてＡＢＳ樹脂を、サポート材料としてシリカを用いて、図２に示すような造形物１９を、積層造形法によって形成する。しかし、この場合は、サポート材料として用いたシリカ粒子間で粒子間結着が形成されないため、加熱積層時にサポート部１７ｂを形成することができない。この結果、造形物１９を形成することができず、立体物２０を形成することができない。
【符号の説明】
【００７６】
１７ａ  構造部
１７ｂ  サポート部
２０  立体物
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017154317.tif 000005
【図４】
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