JP2018144370A - Method for fabricating three-dimensional object, apparatus for fabricating three-dimensional object, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は立体造形物を造形する方法、立体造形物を造形する装置、プログラムに関する。 The present invention relates to a method for modeling a three-dimensional model, an apparatus for modeling a three-dimensional model, and a program.
立体造形物（三次元造形物）を造形する装置として、立体造形物を形成する造形材（モデル材）を造形領域に吐出し、造形領域以外の領域に形状支持用のサポート材を吐出して、モデル材及びサポート材を硬化させて、モデル材が硬化したモデル材造形物とサポート材が硬化したサポート造形物とを含む層状造形物（造形層）を造形し、造形層を順次積層し、サポート材造形物を除去してモデル材からなる立体造形物を造形する材料噴射造形方式（マテリアルジェット方式）のものが知られている。 As a device for modeling a three-dimensional model (three-dimensional model), a modeling material (model material) that forms the three-dimensional model is discharged to a modeling region, and a support material for shape support is discharged to a region other than the modeling region. The model material and the support material are cured, the model material formed by hardening the model material and the support material formed by hardening the support material are formed, and a layered structure (modeling layer) is formed, and the modeling layers are sequentially stacked. A material injection molding method (material jet method) that forms a three-dimensional structure made of a model material by removing a support material structure is known.
従来、造形物の走査方向におけるモデル材とサポート材とが位置するラインにおいて、一方向に走査しながら、モデル材とサポート材を同時に吐出させず、いずれか一方の造形材のみを吐出、硬化させ、モデル材とサポート材の境界における造形材の混合を回避する三次元造形装置が知られている（特許文献１）。 Conventionally, the model material and the support material are scanned in one direction on the line where the model material in the scanning direction of the modeling object is located, but the model material and the support material are not discharged simultaneously, and only one of the modeling materials is discharged and cured. A three-dimensional modeling apparatus that avoids mixing of modeling materials at the boundary between the model material and the support material is known (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に開示されているように一方向の走査でモデル材及びサポート材のいずれか一方の造形材を吐出硬化させる構成にあっては、モデル材及びサポート材を吐出硬化させるためには２往復走査が必要になるとともに、同一のローラ、同一の硬化手段で層形成を行うために、モデル材、サポート材、それぞれに最適化した条件での層形成ができないという課題がある。
However, as disclosed in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、造形品質を向上し、多くの種類のモデル材、サポート材の利用を可能とすることを目的とする。 This invention is made | formed in view of said subject, and it aims at improving modeling quality and enabling utilization of many types of model materials and support materials.
上記の課題を解決するため、本発明に係る立体造形物を造形する装置は、
モデル材及びサポート材を吐出して、前記モデル材及び前記サポート材を硬化させた層状造形物を形成し、前記層状造形物を順次積層して立体造形物を造形する装置であって、
前記モデル材及びサポート材を吐出する複数の吐出手段を、前記層状造形物が積層される造形ステージに対して相対的に移動可能に配置し、
前記吐出手段の移動方向において、前記モデル材を吐出する吐出手段及び前記サポート材を吐出する吐出手段を挟んで両側に、前記造形ステージ上における前記モデル材と前記サポート材の少なくとも一方の表面を平坦化する平坦化手段が配置され、
前記複数の吐出手段を前記造形ステージに対して相対的に往復移動させるとき、
往路で吐出する前記吐出手段と復路で吐出する前記吐出手段の少なくとも一部が異なり、前記異なる吐出手段からの吐出により形成された層状造形物の部位は前記平坦化手段のいずれか一方でのみ平坦化される
構成とした。
In order to solve the above problems, an apparatus for modeling a three-dimensional model according to the present invention is as follows.
A device for discharging a model material and a support material to form a layered structure obtained by curing the model material and the support material, and forming a three-dimensional structure by sequentially laminating the layered structure,
A plurality of discharge means for discharging the model material and the support material are disposed so as to be relatively movable with respect to the modeling stage on which the layered object is stacked,
In the moving direction of the discharge means, at least one surface of the model material and the support material on the modeling stage is flat on both sides of the discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material. A flattening means is arranged,
When reciprocally moving the plurality of discharge means relative to the modeling stage,
At least a part of the discharge means that discharges in the forward path and the discharge means that discharges in the return path are different, and the portion of the layered object formed by the discharge from the different discharge means is flattened by only one of the flattening means. It was set as the structure made into.
本発明によれば、造形品質を向上し、多くの種類のモデル材、サポート材の利用を可能とすることができる。 According to the present invention, it is possible to improve modeling quality and use many types of model materials and support materials.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る立体造形物を造形する装置の一例の概要について図１ないし図４を参照して説明する。図１は同装置の概略平面説明図、図２は同じく概略側面説明図、図３は同じく造形ユニット部分の模式的説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The outline | summary of an example of the apparatus which models the three-dimensional molded item which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIG. 1 is a schematic plan view of the apparatus, FIG. 2 is a schematic side view, and FIG. 3 is a schematic view of a modeling unit.
この立体造形物を造形する装置（立体造形装置という。）は、材料噴射造形装置であり、層状造形物である造形層１０が積層されて立体造形物が造形される造形ステージ１１を含む造形部１と、造形ステージ１１上に造形層１０を順次積層造形する造形ユニット２とを備えている。
An apparatus for modeling this three-dimensional modeled object (referred to as a three-dimensional modeled apparatus) is a material injection modeling apparatus, and includes a
造形部１は、造形ステージ１１を高さ方向（Ｚ方向）に昇降させる昇降機構部１２を備えている。
The
造形ユニット２は、Ｘ方向（主走査方向）に往復移動可能に配置されたキャリッジ２０を備えている。
The
キャリッジ２０には、立体造形物を構成する造形材としてのモデル材２０１を吐出する第１ヘッド２１と、最終的に除去されるサポート材２０２を吐出する第２ヘッド２２とをX方向に並べて搭載している。
A
また、キャリッジ２０には、第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２を挟んで両側に、造形層１０を平坦化する平坦化手段である平坦化ローラ２３Ａ、２３Ｂを配置している。
Further, on the
そして、キャリッジ２０には、平坦化ローラ２３（２３Ａ、２３Ｂ）の外側（第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２と反対側）に、吐出されたモデル材２０１及びサポート材２０２を硬化させる活性エネルギー線、例えば紫外線を照射する硬化ユニット２４（２４Ａ、２４Ｂ）を配置している。
The
硬化ユニット２４としては、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線照射源等が挙げられる。紫外線照射ランプを使用する場合、発生するオゾンを除去する機構を備えることが好ましい。紫外線照射ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等がある。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くした紫外線照射ランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドランプは、波長領域が広いため着色物に有効的であり、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光重合開始剤の吸収スペクトルに合わせてハロゲン化物を選択できる。
Examples of the
キャリッジ２０は、ガイド部材４１及び４２に往復移動可能に保持されている。ガイド部材４１及び４２は、両側の側板７０、７０に保持されている。そして、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されたスライダ部７２を有し、造形ユニット２全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。
The
また、Ｘ方向の一方側には、ヘッド２１、２２の維持回復を行うメンテナンス機構６１が配置されている。
A
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。キャップ６２をヘッド２１，２２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着させ、ノズルからモデル材２０１、サポート材２０２を吸引する。その後、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイパ６３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構６１は、モデル材２０１、サポート材２０２の吐出が行われない場合に、第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２のノズル面をキャップ６２で覆って乾燥することを防止する。
The
この装置では、キャリッジ２０を移動させて、造形ステージ１１に向けて第１ヘッド２１から造形領域（立体造形物となる領域）にモデル材２０１を吐出し、第２ヘッド２２からサポート領域（造形領域以外の領域）にサポート材２０２を吐出する。
In this apparatus, the
そして、硬化ユニット２４によって吐出されたモデル材２０１、サポート材２０２を硬化させて、モデル材造形物２０１ａとサポート材造形物２０２ａで構成される１層の層状造形物である造形層１０を形成する。この造形層１０を順次積層して立体造形物を造形する。
Then, the
この場合、１層の造形層１０を形成するとき、硬化ユニット２４で硬化する前に平坦化ローラ２３によって余剰分を除去して平坦化する。あるいは、硬化ユニット２４による硬化まで行った造形層１０を複数層積層する毎に、平坦化ローラ２３によって最表層の造形層１０の表面を平坦化する。
In this case, when the one
次に、上記立体造形装置の制御部の概要について図４を参照して説明する。図４は同制御部のブロック図である。 Next, the outline | summary of the control part of the said three-dimensional modeling apparatus is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the control unit.
制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるための本発明に係るプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
The
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
The
制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。
The
なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物（立体造形物）を各造形層毎にスライスしたスライスデータである造形データ（断面データ）を作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。 The modeling data creation device 600 is a device that creates modeling data (cross-sectional data) that is slice data obtained by slicing a final modeled object (three-dimensional modeled object) for each modeling layer. It consists of devices.
制御部５００は、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号等を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。
The
制御部５００は、造形ユニット２の第１ヘッド２１を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８と、第２ヘッド２２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０９を備えている。
The
制御部５００は、造形ユニット２のキャリッジ２０をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０を備えている。制御部５００は、造形ユニット２全体をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。
The
制御部５００は、造形ステージ１１をＺ方向に昇降させる昇降機構部１２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。なお、Ｚ方向への昇降は造形ユニット２を昇降させる構成とすることもできる。
The
制御部５００は、平坦化ローラ２３を回転駆動する各モータ１２３を駆動するモータ駆動部５１６、第１ヘッド２１、第２ヘッド２２のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。
The
制御部５００は、硬化ユニット２４による紫外線照射（硬化）を制御する硬化制御部５１９を備えている。
The
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
An
制御部５００は、上述したように、造形データ作成装置６００から造形データを受領する。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各造形層１０の内のモデル材造形物２０１ａを形成するデータ（造形領域のデータ）である。
As described above, the
そして、主制御部５００Ａは、造形データ（造形領域のデータ）にサポート材２０２を付与してサポート材造形物２０２ａとするサポート領域のデータを付加したデータを作成し、ヘッド駆動制御部５０８、５０９に与える。
Then, the
ヘッド駆動制御部５０８、５０９は、それぞれ、第１ヘッド２１から液状のモデル材２０１の液滴を造形領域に吐出させ、第２ヘッド２２から液状のサポート材２０２の液滴をサポート領域に吐出させる。
The head
その後、主制御部５００Ａは、吐出されたモデル材２０１、サポート材２０２に対して硬化ユニット２４によって紫外線を照射して硬化させ、モデル材造形物２０１ａとサポート材造形物２０２ａで構成される造形層１０を形成する。
Thereafter, the
そして、前述したように、硬化前の１層毎に、或いは、複数層を造形する毎に平坦化を行いながら、造形層１０を順次積層して立体造形物を造形する。
Then, as described above, the
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置によって造形装置が構成される。 A modeling apparatus is configured by the modeling data creation apparatus 600 and the three-dimensional modeling apparatus.
次に、本発明の第１実施形態について図５を参照して説明する。図５は同実施形態における造形動作の説明に供する造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a modeling unit portion for explaining a modeling operation in the same embodiment.
造形ユニット２は、前述したように、キャリッジ２０上に、第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２の両側に平坦化する平坦化ローラ２３Ａ、２３Ｂと、モデル材２０１、サポート材２０２を硬化させるための硬化ユニット２４Ａ、２４Ｂを配置している。吐出手段である第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２の移動方向はキャリッジ２０の移動方向であるので、以下キャリッジ２０の移動方向として説明する。
As described above, the
したがって、キャリッジ２０のＸ１方向（これを往路とする）において、上流側から下流側に向かって、硬化ユニット２４Ａ、平坦化ローラ２３Ａ、モデル材用第１ヘッド２１、サポート材用第２ヘッド２２、平坦化ローラ２３Ｂ、硬化ユニット２４Ｂの順に配置されることになる。
Therefore, in the X1 direction of the carriage 20 (this is the forward path), from the upstream side toward the downstream side, the
本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、キャリッジ２０をＸ１方向に往路移動（往路走査）しながら、例えば、第１ヘッド２１からモデル材２０１を造形領域に吐出させる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, for example, the
そして、矢印方向に回転する平坦化ローラ２３Ａでモデル材２０１の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ａでモデル材２０１を硬化させ、モデル材造形物２０１ａを形成する。
Then, the surface of the
次いで、図５（ｂ）に示すように、キャリッジ２０をＸ２方向に復路移動（復路走査）しながら、例えば、第２ヘッド２２からサポート材２０２をサポート領域に吐出させる。
Next, as shown in FIG. 5B, for example, the
そして、矢印方向に回転する平坦化ローラ２３Ｂでサポート材２０２の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ｂでサポート材２０２を硬化させ、サポート材造形物２０２ａを形成する。
Then, the surface of the
このキャリッジ２０の往路及び復路の１往復で、図５（ｃ）に示すように、モデル材造形物２０１ａ及びサポート材造形物２０２ａで構成される造形層１０を形成する。
As shown in FIG. 5C, the
このように、往路走査で吐出したモデル材２０１は往路で硬化させているので、復路走査でサポート材２０２をモデル材２０１との境界に吐出しても、モデル材２０１とサポート材２０２が混合することはなく造形品質の低下を抑制できる。
Thus, since the
そして、往路走査でモデル材２０１を吐出し、平坦化ローラ２３Ａで所定の層厚に平坦化させ、復路走査でサポート材２０２を吐出し、平坦化ローラ２３Ｂで所定の層厚に平坦化させるので、モデル材２０１、サポート材２０２のそれぞれに適した厚さとなる高さにそれぞれの平坦化ローラを配置することができ、モデル材２０１、サポート材２０２として多くの材料が使用可能となる。
Then, the
具体的には、モデル材２０１やサポート材２０２の材料によっては、硬化時の収縮率が互いに異なるために、硬化後の造形層の厚さを揃えるために硬化前の層厚をモデル材２０１、サポート材２０２で変える必要がある。平坦化ローラが１本の構成ではこのような条件変更が困難であるため、第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２の両側に平坦化ローラ２３Ａ、２３Ｂを配置し、往路と復路で吐出するヘッドを異ならせて、異なる部位についてはそれぞれの移動方向後方に配置される平坦化ローラのみで平坦化する構成とすることで、平坦化後の層の厚みを異ならせることが可能となる。
Specifically, depending on the material of the
なお、上記説明とは逆に、往路走査でサポート材２０２を吐出・硬化させ、復路走査でモデル材２０１を吐出・硬化させることもできる（以下の実施形態でも同様である）。
Contrary to the above description, the
また、上記説明では、モデル材２０１とサポート材２０２とを往路走査と復路走査で打ち分けているが、これに限るものではなく、収縮率が異なるモデル材を複数用いる場合などにモデル材の一部を復路走査で形成してもよい。
In the above description, the
ここで、モデル材２０１とサポート材２０２とでは、材料差によって硬化の程度に差が発生することがあるので、モデル材２０１を硬化させるときの硬化条件とサポート材２０２を硬化させるときの硬化条件とを異ならせることができる。
Here, since there may be a difference in the degree of curing between the
これにより、モデル材２０１、サポート材２０２を確実に硬化させることができ、モデル材２０１とサポート材２０２の混合を防止でき、さらに立体造形物の強度を確保することができる。
Thereby, the
硬化条件の変更は、硬化手段（硬化ユニット２４）が紫外線照射手段（紫外線照射ランプ）であるときには、硬化ユニット２４の紫外線照射ランプの出力を調整したり、硬化ユニット２４と造形ステージ１１との距離を調整したりして行うことができる。
The curing conditions can be changed by adjusting the output of the ultraviolet irradiation lamp of the curing
また、硬化条件の変更は、硬化ユニット２４がＵＶ照射ランプである場合、モデル材２０１を硬化させるＵＶランプと、サポート材２０２を硬化させるＵＶランプとで紫外線波長を異ならせて行うこともできる。
In addition, when the curing
また、キャリッジ２０の往路走査時と復路走査時の走査速度とを異ならせることができる。
Further, the scanning speed of the
これにより、モデル材２０１、サポート材２０２のそれぞれの硬化条件に合わせて硬化を行うことができ、確実に硬化させることができて、モデル材２０１とサポート材２０２の混合を防止でき、さらに立体造形物の強度を確保することができる。
Thereby, it can harden | cure according to each hardening conditions of the
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。図６は同実施形態における造形動作の説明に供する造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic explanatory view of a modeling unit portion for explaining the modeling operation in the same embodiment.
造形ユニット２は、キャリッジ２０のＸ１方向（往路）において、上流側から下流側に向かって、硬化ユニット２４Ａ、平坦化ローラ２３Ａ、サポート材用第２ヘッド２２、モデル材用第１ヘッド２１、平坦化ローラ２３Ｂ、硬化ユニット２４Ｂの順になるように配置している。
The
本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、キャリッジ２０をＸ１方向に往路走査しながら、キャリッジ２０の移動方向上流側の平坦化ローラ２３Ａから第２ヘッド２２よりも離れた第１ヘッド２１からモデル材２０１を造形領域に吐出させる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the first moving away from the
そして、平坦化ローラ２３Ａでモデル材２０１の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ａでモデル材２０１を硬化させ、モデル材造形物２０１ａを形成する。
Then, the surface of the
次いで、図６（ｂ）に示すように、キャリッジ２０をＸ２方向に往路移動しながら、キャリッジ２０の移動方向上流側の平坦化ローラ２３Ｂから第１ヘッド２１よりも離れた第２ヘッド２２からサポート材２０２をサポート領域に吐出させる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
そして、平坦化ローラ２３Ｂでサポート材２０２の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ｂでサポート材２０２を硬化させ、サポート材造形物２０２ａを形成する。
Then, the surface of the
このキャリッジ２０の往路及び復路の１往復で、図６（ｃ）に示すように、モデル材造形物２０１ａ及びサポート材造形物２０２ａで構成される造形層１０を形成する。
As shown in FIG. 6C, the
このように、吐出するヘッド２１、２２のそれぞれと離れている方の平坦化ローラ２３で余剰分を掻き取るようにしている。 In this way, the surplus portion is scraped off by the flattening roller 23 that is separated from each of the ejection heads 21 and 22.
本実施形態の作用効果について図７及び図８も参照して説明する。図７及び図８は同作用効果の説明に供する模式的説明図である。 The effect of this embodiment is demonstrated with reference also to FIG.7 and FIG.8. 7 and 8 are schematic explanatory views for explaining the same effect.
ヘッド２１、２２から吐出するモデル材２０１、サポート材２０２の粘度が高い場合、造形ステージ１１或いは下層の造形層１０に着弾したモデル材２０１の液滴或いはサポート材２０２の液滴が合一化する（なじむ）のに時間がかかる。
When the viscosity of the
そこで、吐出するヘッド２１、２２と平坦化ローラ２３の距離を離すことで、１層毎に平坦化を行う場合、着弾したモデル材２０１、サポート材２０２の液滴が合一化するまでの時間を確保できる。
Therefore, when flattening is performed for each layer by separating the ejection heads 21 and 22 from the flattening roller 23, the time until the droplets of the
例えば、図６（ａ）に示すように、第１ヘッド２１とキャリッジ２０の移動方向上流側の平坦化ローラ２３Ａとの距離をａとする。
For example, as shown in FIG. 6A, the distance between the
ここで、距離ａが短いときには、図７（ａ）に示すように、造形ステージ１１上に吐出されたモデル材２０１の液滴がなじむ（合一化する）前に平坦化ローラ２３Ａが液滴上に到達する。そのため、図７（ｂ）に示すように、平坦化ローラ２３Ａで平坦化を行っても液滴間に隙間２０５が残ることがある。
Here, when the distance a is short, as shown in FIG. 7A, the leveling
これに対して、距離ａが長いときには、図８（ａ）に示すように、造形ステージ１１上に吐出されたモデル材２０１の液滴がなじんだ後に平坦化ローラ２３Ａが液滴上に到達する。したがって、図８（ｂ）に示すように、平坦化ローラ２３Ａで平坦化を行うことで、表面性状が平坦になる。
On the other hand, when the distance a is long, as shown in FIG. 8A, the flattening
このように、着弾したモデル材２０１、サポート材２０２が合一化した後に平坦化を行うことで、造形層１０の層表面性状と層密度が向上し、立体造形物全体の密度と表面性状の向上を図れる。また、第２実施形態のように配置することで、キャリッジ２を大きくすることなく、合一化の時間を確保することが可能となる。
Thus, by performing the planarization after the
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態における造形動作の説明に供する造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a modeling unit portion for explaining a modeling operation in the same embodiment.
造形ユニット２は、第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２の両側に、硬化ユニット２４を配置し、硬化ユニット２４の外側に平坦化ローラ２３を配置している。
In the
したがって、キャリッジ２０のＸ１方向（往路）において、上流側から下流側に向かって、平坦化ローラ２３Ａ、硬化ユニット２４Ａ、モデル材用第１ヘッド２１、サポート材用第２ヘッド２２、硬化ユニット２４Ｂ、平坦化ローラ２３Ｂの順に配置されることになる。
Accordingly, in the X1 direction (outward path) of the
本実施形態においては、図９（ａ）に示すように、キャリッジ２０をＸ１方向に往路走査しながら、第１ヘッド２１からモデル材２０１を造形領域に吐出させる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9A, the
そして、硬化ユニット２４Ａでモデル材２０１を硬化させる。このとき、硬化ユニット２４Ａによる硬化は半硬化状態までとしている。この半硬化状態にあるモデル材２０１を平坦化ローラ２３Ａで平坦化する。
Then, the
次いで、図９（ｂ）に示すように、キャリッジ２０をＸ２方向に復路走査しながら、第２ヘッド２２からサポート材２０２をサポート領域に吐出させる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
そして、硬化ユニット２４Ｂでサポート材２０２を硬化させる。このとき、硬化ユニット２４Ｂによる硬化は半硬化状態までとしている。この半硬化状態にあるサポート材２０２を平坦化ローラ２３Ｂで平坦化する。
Then, the
この復路走査において、図９（ｃ）に示すように、硬化ユニット２４Ｂによって往路走査で形成した半硬化状態のモデル材２０１ａを本硬化（完全硬化）状態にすることができる。また、同様に、半硬化状態のサポート材２０２ａは次の層の造形の際の往路走査において硬化ユニット２４Ａによって本硬化（完全硬化）状態にすることができる。
In this backward scanning, as shown in FIG. 9C, the
なお、往路、復路両方で硬化ユニット２４Ａ、２４Ｂをともに照射させ、往路と復路の硬化ユニット２４Ａからの照射でモデル材２０１ａを硬化、復路と次の層の往路の硬化ユニット２４Ｂからの照射でサポート材２０２ａを硬化する構成としてもよい。この構成であれば、モデル材２０１とサポート材２０２が異なる硬化波長領域の材料であっても、硬化ユニット２４Ａと硬化ユニット２４Ｂとを別の種類のランプとすることで利用可能となる。
In addition, the curing
つまり、吐出するモデル材２０１、サポート材２０２の粘度が低い場合、着弾面に着弾直後からＸＹ方向に液滴が広がり、Ｚ方向の高さ（積層ピッチ）を確保できなくなる。そこで、着弾したモデル材２０１、サポート材２０２を早期に硬化させることで、ＸＹ方向への広がりを抑制し、Ｚ方向の高さを確保する。これにより、造形品質が向上する。
That is, when the viscosity of the
次に、本発明の第４実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態における造形動作の説明に供する造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic explanatory view of a modeling unit portion for explaining a modeling operation in the same embodiment.
本実施形態における第１ヘッド２１、第２ヘッド２２、平坦化ローラ２３、硬化ユニット２４の配置は前記第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、平坦化ローラ２３は高さ方向に移動可能としている。
The arrangement of the
本実施形態においては、図１０（ａ）に示すように、キャリッジ２０を往路走査しながら、例えば、第１ヘッド２１からモデル材２０１を造形領域に吐出させる。そして、平坦化ローラ２３Ａでモデル材２０１の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ａでモデル材２０１を硬化させ、モデル材造形物２０１ａを形成する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, for example, the
次いで、図１０（ｂ）に示すように、キャリッジ２０を復路走査しながら、第２ヘッド２２からサポート材２０２をサポート領域に吐出させる。そして、平坦化ローラ２３Ｂでサポート材２０２の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ｂでサポート材２０２を硬化させ、サポート材造形物２０２ａを形成する。この復路走査において、キャリッジ２０の移動方向下流側（移動方向前方側）の平坦化ローラ２３Ａは上昇して退避位置にする。
Next, as shown in FIG. 10B, the
このようにしてキャリッジ２０の往路及び復路の１往復で、図１０（ｃ）に示すように、モデル材造形物２０１ａ及びサポート材造形物２０２ａで構成される造形層１０を形成する。
Thus, as shown in FIG. 10C, the
なお、ここでは、図１０（ａ）の往路走査で平坦化ローラ２３Ｂを退避させていないのは、１層目の例で示しているためであり、２層目以降の造形層１０の形成においては、往路走査でキャリッジ２０の移動方向下流側（移動方向前方側）の平坦化ローラ２３Ｂは上昇して退避位置にする。
Here, the reason why the flattening
これにより、造形済のモデル材造形物２０１ａ、サポート材造形物２０２ａに平坦化ローラが接触して押圧することによる表面性状の変化を抑制でき、立体造形物の精度や密度を向上することができる。
Thereby, the surface property change by a flattening roller contacting and pressing to the model
次に、本発明の第５実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態における造形動作の説明に供する造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of a modeling unit portion for explaining a modeling operation in the same embodiment.
本実施形態でも、前記第４実施形態と同様に、第１ヘッド２１、第２ヘッド２２、平坦化ローラ２３、硬化ユニット２４の配置は前記第１実施形態と同様とし、平坦化ローラ２３は高さ方向に移動可能としている。
Also in this embodiment, as in the fourth embodiment, the arrangement of the
本実施形態においては、図１１（ａ）に示すように、モデル材２０１が硬化するときの高さ方向（造形層１０の厚み方向）の収縮率に応じて平坦化ローラ２３Ａの高さを設定し、キャリッジ２０を往路走査しながら、例えば、第１ヘッド２１からモデル材２０１を造形領域に吐出させる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11A, the height of the flattening
そして、平坦化ローラ２３Ａでモデル材２０１の表面を平坦化させ、硬化ユニット２４Ａでモデル材２０１を硬化させ、モデル材造形物２０１ａを形成する。
Then, the surface of the
次いで、サポート材２０２が硬化するときの高さ方向（造形層１０の厚み方向）の収縮率に応じて平坦化ローラ２３Ｂの高さを設定し、図１１（ｂ）に示すように、キャリッジ２０を復路走査しながら、第２ヘッド２２からサポート材２０２をサポート領域に吐出させる。
Next, the height of the flattening
ここで、この例では、サポート材２０２の硬化による収縮率がモデル材２０１の硬化による収縮率より大きいので、平坦化ローラ２３Bで平坦化するときよりも、平坦化ローラ２３Ｂを上昇させる。
Here, in this example, since the shrinkage rate due to the hardening of the
そして、上昇させた位置で平坦化ローラ２３Bによってサポート材２０２の表面を平坦化する。したがって、図１１（ｃ）に示すように、平坦化後のサポート材２０２の厚みは、モデル材造形物２０１ａの厚みよりも厚くなる。
Then, the surface of the
この状態で、硬化ユニット２４Ｂによってサポート材２０２を硬化させ、サポート材造形物２０２ａを形成することで、図１１（ｄ）に示すように、サポート材２０２はモデル材２０１の厚みと同じになる。
In this state, the
このようにして、キャリッジ２０の往路及び復路の１往復で、図１１（ｄ）に示すように、モデル材造形物２０１ａ及びサポート材造形物２０２ａで構成される造形層１０を形成する。
In this way, as shown in FIG. 11D, the
なお、本実施形態でも、前記第４実施形態と同様に、キャリッジ２０の移動方向下流側（移動方向前方側）の平坦化ローラ２３Ａ又は２３Ｂは上昇して退避位置にすることが好ましい。
In the present embodiment as well, as in the fourth embodiment, it is preferable that the flattening
これにより、硬化ユニット２４による硬化工程終了後、積層ピッチをそろえることができるので、高さ違いによるモデル材２０１とサポート材２０２の混合を防止することができ、さらに立体造形物の密度を向上ができる。
As a result, the stacking pitch can be adjusted after the curing process by the curing
次に、本発明の第６実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における造形ユニット部分の模式的説明図である。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic explanatory view of a modeling unit portion in the same embodiment.
本実施形態では、キャリッジ２０上において、平坦化ローラ２３Ａ、２３Ｂをキャリッジ２０の移動方向（Ｘ方向）に沿って移動可能とする。なお、キャリッジ２０上において、平坦化ローラ２３Ａ、２３Ｂに代えて第１ヘッド２１及び第２ヘッド２２をキャリッジ２０の移動方向（Ｘ方向）に沿って移動可能とすることもできる。
In the present embodiment, the flattening rollers 23 </ b> A and 23 </ b> B are movable along the movement direction (X direction) of the
そして、モデル材２０１を吐出する第１ヘッド２１と平坦化ローラ２３Ｂとの距離をｂと、サポート材２０２を吐出する第２ヘッド２２と平坦化ローラ２３Ｂとの距離をｃとする。
The distance between the
ここで、モデル材２０１とサポート材２０２の間において、モデル材２０１の粘度が高い場合はｂ＞ｃとなるよう平坦化ローラ２３を配置し、モデル材２０１の粘度が低い場合はｃ＞ｂとなるように平坦化ローラ２３を配置する。
Here, between the
吐出するモデル材２０１の粘度が高い場合、距離ｂが短いと、前述した図７で説明したように着弾した滴が隣りに着弾された滴となじむ（合一化する）前に平坦化ローラ２３Ａで掻き取ることになり、立体造形物の密度が低下するおそれがある。
When the viscosity of the
一方、モデル材２０１の粘度が低い場合は、距離ｂが長いと、着弾面に着弾直後から液滴がＸＹ方向に広がり、Ｚ方向の高さ（積層ピッチ）を確保することができない。
On the other hand, when the viscosity of the
そこで、モデル材２０１とサポート材２０２の粘度に合わせて距離ｂ、距離ｃを設定することで、立体造形物の精度と密度を向上させることができ、造形品質を向上することができる。
Therefore, by setting the distance b and the distance c according to the viscosities of the
次に、本発明の第７実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は同実施形態における造形ユニット部分の説明に供する模式的説明図である。 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic explanatory diagram for explaining a modeling unit portion in the embodiment.
本実施形態では、モデル材２０１を吐出する第１ヘッド２１と平坦化ローラ２３Ｂとの距離をｂとし、硬化ユニット２４Ａ（による硬化開始位置）と平坦化ローラ２３Ｂとの距離をｅとするとき、ｅ＜ｂ、の関係に設定している。なお、第２ヘッド２２、平坦化ローラ２３Ｂ、硬化ユニット２４Ｂの位置関係についても同様である。
In this embodiment, when the distance between the
つまり、平坦化手段と硬化手段の間隔を、ヘッドと平坦化手段との間隔よりも短くしている。 That is, the interval between the flattening unit and the curing unit is shorter than the interval between the head and the flattening unit.
これにより、平坦化手段で平坦化した後、素早く硬化ユニットで硬化させることができ、モデル材、サポート材のＸＹ方向への広がりを低減でき、立体造形物の精度や密度を向上することができる。 Thereby, after flattening by the flattening means, it can be quickly cured by the curing unit, the spread of the model material and the support material in the XY direction can be reduced, and the accuracy and density of the three-dimensional structure can be improved. .
次に、本発明の第８実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態の説明に供する造形ユニット部分の斜視説明図である。 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a perspective explanatory view of a modeling unit portion for explaining the embodiment.
本実施形態では、第１ヘッド２１と第２ヘッド２２とを、キャリッジ２０の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向に並べて配置している。
In the present embodiment, the
このように構成すれば、往路走査及び復路走査のいずれにおいても、モデル材及びサポート材のいずれも吐出することができるので、造形速度を向上することができる。また、吐出時において、モデル材を吐出する第１ヘッドとサポート材を吐出する第２ヘッドが同じ領域に吐出しないので、境界面でのモデル材とサポート材の混合を防止することができる。 If comprised in this way, since both a model material and a support material can be discharged also in any of a forward scan and a backward scan, a modeling speed can be improved. Further, at the time of ejection, the first head that ejects the model material and the second head that ejects the support material do not eject to the same region, so that mixing of the model material and the support material at the boundary surface can be prevented.
なお、上述した各実施形態にける造形動作の制御は、ＲＯＭ５０２に格納保持した立体造形動作を制御するプログラムをＣＰＵ５０１が実行することで実施される。プログラム自体はダウンロードされるものであってもよい。 In addition, control of the modeling operation | movement in each embodiment mentioned above is implemented when CPU501 runs the program which controls the solid modeling operation | movement stored and hold | maintained in ROM502. The program itself may be downloaded.
また、上記実施形態ではモデル材の吐出手段と、サポート材の吐出手段とが別のヘッド構成である例で説明しているが、同じヘッドの異なるノズル列がそれぞれモデル材の吐出手段、サポート材の吐出手段を構成するようにしてもよい。また、モデル材として、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のモデル材を異なるヘッドあるいはノズル列から吐出する構成とすることもできる。 In the above-described embodiment, the model material ejection unit and the support material ejection unit are described as examples having different head configurations. However, different nozzle rows of the same head are provided with the model material ejection unit and the support material, respectively. The discharge means may be configured. Further, as a model material, for example, a model material of each color of black, cyan, magenta, and yellow may be discharged from different heads or nozzle rows.
また、往路と復路で異なる吐出手段から吐出するとは、例えば、Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄの吐出手段を有する場合、往路でＡ、Ｂから吐出し、復路でＢ，Ｃ、Ｄから吐出するというように、一部の吐出手段が往路及び復路の両方で吐出する構成も含まれる。 For example, when there are A, B, C, and D discharge means, discharge is performed from the A and B on the forward path and from B, C, and D on the return path. Thus, a configuration in which a part of the discharge means discharges in both the forward path and the return path is also included.
次に、サポート材について説明する。なお、液状のサポート材を形状支持用液体、硬化後のサポート材を硬化物とも称している。 Next, the support material will be described. The liquid support material is also referred to as a shape support liquid, and the cured support material is also referred to as a cured product.
サポート材（形状支持用液体）は、水素結合能を有するモノマー（Ａ）と、水素結合能を有する溶媒（Ｂ）と、重合開始剤（Ｃ）と、を含み、前記水素結合能を有する溶媒（Ｂ）が、炭素数３以上６以下のジオール、カルボン酸化合物、アミン化合物、エステル化合物、ケトン化合物、及びウレア化合物から選択される少なくとも１種であり、更に必要に応じてその他の成分を含む。 The support material (shape support liquid) includes a monomer (A) having a hydrogen bonding ability, a solvent (B) having a hydrogen bonding ability, and a polymerization initiator (C), and the solvent having the hydrogen bonding ability. (B) is at least one selected from diols having 3 to 6 carbon atoms, carboxylic acid compounds, amine compounds, ester compounds, ketone compounds, and urea compounds, and further includes other components as necessary. .
サポート材は、サポート材の溶解性を高めると、除去は容易になる一方でサポート性能が不足し、また、造形装置を大型化して造形体積を大きくする場合、形状支持能力が不足するという問題がある。 When the solubility of the support material is increased, removal becomes easy but the support performance is insufficient, and when the modeling device is enlarged to increase the modeling volume, the shape support ability is insufficient. is there.
サポート材は、水崩壊性を有することが好ましい。なお、前記水崩壊性とは、水に浸漬したときに、硬化物が細かく分解され、当初有していた形状や性質を維持できなくなることを意味する。 The support material preferably has water disintegration. In addition, the said water disintegration means that hardened | cured material is decomposed | disassembled finely when immersed in water, and it becomes impossible to maintain the shape and property which it had initially.
サポート材は、次の条件１を満たすことが好ましい。
＜条件１＞
紫外線照射装置により紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射して得た、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍの硬化物を、２０ｍＬの水に入れ、２５℃にて１時間静置すると、少なくとも一方向が１ｍｍ以下の大きさの固体であるか、完全に溶解している。
The support material preferably satisfies the
<
When a cured product having a length of 20 mm, a width of 20 mm and a height of 5 mm obtained by irradiating with ultraviolet rays of 500 mJ / cm 2 by an ultraviolet irradiation device is placed in 20 mL of water and allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour, at least one direction is It is a solid having a size of 1 mm or less or completely dissolved.
なお、前記縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍの硬化物としては、以下のようにして作製することができる。 The cured product having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 5 mm can be produced as follows.
縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍのシリコーンゴム型に形状支持用液体を流し込み、紫外線照射装置（装置名：ＳｕｂＺｅｒｏ−ＬＥＤ、インテグレーション・テクノロジー株式会社製）により、紫外線を照射量５００ｍＪ／ｃｍ２（照度：１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間：５秒間）にて照射して縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍの硬化物であるサポート材（２ｇ）を得ることができる。 A shape supporting liquid is poured into a silicone rubber mold having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 5 mm, and an ultraviolet ray irradiation amount (apparatus name: SubZero-LED, manufactured by Integration Technology Co., Ltd.) is used to emit an ultraviolet ray of 500 mJ / cm 2 ( Irradiation is performed at an illuminance of 100 mW / cm 2 and an irradiation time of 5 seconds to obtain a support material (2 g) that is a cured product having a length of 20 mm × width of 20 mm × height of 5 mm.
また、サポート材は、次の条件２を満たすことが好ましい。
＜条件２＞
紫外線照射装置により紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射して得た硬化物が、２５℃環境下にて１％圧縮時の圧縮応力が、２．０ｋＰａ以上の固体であり、前記固体２ｇを２０ｍＬの水に入れ、２５℃にて１時間静置したときの残存固体の体積が５０体積％以下である。なお、残存固体の体積は、アルキメデス法により測定することができる。
The support material preferably satisfies the
<
A cured product obtained by irradiating ultraviolet rays at 500 mJ / cm 2 with an ultraviolet irradiation device is a solid having a compressive stress of 2.0 kPa or more at 1% compression in an environment of 25 ° C., and 2 g of the solid is added with 20 mL of water. And the volume of the remaining solid when allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour is 50% by volume or less. The volume of the remaining solid can be measured by Archimedes method.
紫外線照射装置により紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射して得た硬化物が、前記各条件を満たすことにより、形状支持用サポート材の機能を向上することができる。 The function of the support material for shape support can be improved when the cured product obtained by irradiating the ultraviolet ray with 500 mJ / cm 2 with the ultraviolet ray irradiation device satisfies the above conditions.
また、紫外線照射装置により紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射して得た硬化物の、２５℃環境下における１％圧縮時の圧縮応力としては、０．５ｋＰａ以上であることが好ましい。前記１％圧縮時の圧縮応力が、０．５ｋＰａ以上であると、形状支持用サポート材の機能を向上することができる。 Moreover, it is preferable that it is 0.5 kPa or more as a compressive stress at the time of 1-% compression of the hardened | cured material obtained by irradiating an ultraviolet-ray with 500 mJ / cm < 2 > with an ultraviolet irradiation device. The function of the support material for shape support can be improved as the compressive stress at the time of 1% compression is 0.5 kPa or more.
なお、前記１％圧縮時の圧縮応力としては、形状を支持するモデル材の大きさ等にも影響され、前記モデル材の大きさが大きい場合は、形状支持の点から、２．０ｋＰａ以上が好ましい。 The compressive stress at the time of 1% compression is also affected by the size of the model material that supports the shape. When the model material is large, the compression stress is 2.0 kPa or more from the point of shape support. preferable.
また、前記１％圧縮時の圧縮応力は、万能試験機（装置名：ＡＧ−Ｉ、株式会社島津製作所製、ロードセル１ｋＮ、１ｋＮ用圧縮ジグ）を用いて測定することができる。
前記紫外線照射装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、装置名：ＡＧ−Ｉ（株式会社島津製作所製）を用いて測定することができる。
前記照射量５００ｍＪ／ｃｍ２においては、照度が１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間が５秒間であることが好ましい。
The compressive stress at the time of 1% compression can be measured using a universal testing machine (device name: AG-I, manufactured by Shimadzu Corporation,
There is no restriction | limiting in particular as said ultraviolet irradiation apparatus, According to the objective, it can select suitably, For example, it can measure using apparatus name: AG-I (made by Shimadzu Corporation).
At the irradiation dose of 500 mJ / cm 2 , the illuminance is preferably 100 mW / cm 2 and the irradiation time is preferably 5 seconds.
＜水素結合能を有するモノマー（Ａ）＞
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）は、水素結合能を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、硬化物の水崩壊性を向上する点から、単官能モノマーが好ましい。
<Monomer (A) having hydrogen bonding ability>
The monomer (A) having hydrogen bonding ability is not particularly limited as long as it has hydrogen bonding ability, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include monofunctional monomers and polyfunctional monomers. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a monofunctional monomer is preferable from the viewpoint of improving the water disintegration property of the cured product.
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）としては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基、スルホ基等を有するモノマーなどが挙げられる。 Examples of the monomer (A) having hydrogen bonding ability include monomers having an amide group, amino group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, sulfo group, and the like.
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）の重合反応としては、例えば、ラジカル重合、イオン重合、配位重合、開環重合などが挙げられる。これらの中でも、重合反応の制御の点から、ラジカル重合が好ましい。そのため、前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）としては、エチレン性不飽和モノマーが好ましく、水溶性単官能エチレン性不飽和モノマー、水溶性多官能エチレン性不飽和モノマーがより好ましく、硬化物の水崩壊性を向上する点から、水溶性単官能エチレン性不飽和モノマーが特に好ましい。 Examples of the polymerization reaction of the monomer (A) having hydrogen bonding ability include radical polymerization, ionic polymerization, coordination polymerization, and ring-opening polymerization. Among these, radical polymerization is preferable from the viewpoint of controlling the polymerization reaction. Therefore, the monomer (A) having hydrogen bonding ability is preferably an ethylenically unsaturated monomer, more preferably a water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer or a water-soluble polyfunctional ethylenically unsaturated monomer, and water of a cured product. From the viewpoint of improving disintegration, a water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer is particularly preferable.
＜＜水素結合能を有する水溶性単官能エチレン性不飽和モノマー＞＞
前記水素結合能を有する水溶性単官能エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、単官能ビニルアミド基含有モノマー［Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等］；単官能水酸基含有（メタ）アクリレート［ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等］；水酸基含有（メタ）アクリレート［ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、モノアルコキシ（Ｃ１〜４）ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、モノアルコキシ（Ｃ１〜４）ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ＰＥＧ−ＰＰＧブロックポリマーのモノ（メタ）アクリレート等］；（メタ）アクリルアミド誘導体［（メタ）アクリルアミド、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、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシブチル（メタ）アクリルアミド等］、（メタ）アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、光反応性の点から、（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド誘導体が好ましく、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシブチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミドがより好ましく、人体への皮膚低刺激性の点から、アクリロイルモルホリン（分子量：１４１．１７）、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド（分子量：１１５．１５）が特に好ましい。
<< Water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer having hydrogen bonding ability >>
Examples of the water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer having hydrogen bonding ability include monofunctional vinylamide group-containing monomers [N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinylformamide, N-vinylpyrrolidone, etc.]; monofunctional hydroxyl group Containing (meth) acrylate [hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, etc.]; hydroxyl group-containing (meth) acrylate [polyethylene glycol mono (meth) acrylate, monoalkoxy (C1 -4) Polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, monoalkoxy (C1-4) polypropylene glycol mono (meth) acrylate, PEG-PPG block polymer (Meth) acrylamide derivatives [(meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-propyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide] N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-hydroxypropyl (meth) acrylamide, N-hydroxybutyl (meth) acrylamide, etc.], (meth) acryloylmorpholine, and the like. . These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, (meth) acrylate and (meth) acrylamide derivatives are preferable from the viewpoint of photoreactivity, and hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, acrylamide, acryloylmorpholine, N-methylacrylamide, N- Ethyl acrylamide, N-propyl acrylamide, N-butyl acrylamide, N, N′-dimethyl acrylamide, N-hydroxyethyl acrylamide, N-hydroxypropyl acrylamide, N-hydroxybutyl acrylamide and diethyl acrylamide are more preferable, and the skin to human body is low. From the viewpoint of irritation, acryloylmorpholine (molecular weight: 141.17) and N-hydroxyethylacrylamide (molecular weight: 115.15) are particularly preferred. Yes.
＜＜水素結合能を有する水溶性多官能エチレン性不飽和モノマー＞＞
前記水素結合能を有する水溶性多官能エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、二官能基のモノマーとして、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、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、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ（メタ）アクリレート（ＭＡＮＤＡ）、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート（ＨＰＮＤＡ）、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート（ＢＧＤＡ）、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート（ＢＵＤＡ）、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート（ＨＤＤＡ）、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（ＤＥＧＤＡ）、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート（ＮＰＧＤＡ）、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（ＴＰＧＤＡ）、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール２００ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール４００ジ（メタ）アクリレート；三官能以上のモノマーとして、トリアリルイソシアネート、トリス（２ーヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
<< Water-soluble polyfunctional ethylenically unsaturated monomer having hydrogen bonding ability >>
Examples of the water-soluble polyfunctional ethylenically unsaturated monomer having hydrogen bonding ability include tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di ( (Meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (MANDA), hydroxypivalate neopentyl glycol ester di (meth) acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di (Meth) acrylate (BGDA), 1,4-butanediol di (meth) acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di (meth) acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol (Meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate (DEGDA), neopentyl glycol di (meth) acrylate (NPGDA), tripropylene glycol di (meth) acrylate (TPGDA), caprolactone-modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di ( (Meth) acrylate, propoxylated opentyl glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate; trifunctional or higher functional monomers such as triallyl isocyanate, tris (2-hydroxyethyl) ) Isocyanurate tri (meth) acrylate and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）の分子量としては、７０以上２，０００以下が好ましく、１００以上５００以下がより好ましい。前記分子量が、７０以上２，０００以下であると、液体吐出方式に最適な粘度に調整することができる。 The molecular weight of the monomer (A) having hydrogen bonding ability is preferably 70 or more and 2,000 or less, and more preferably 100 or more and 500 or less. When the molecular weight is 70 or more and 2,000 or less, the viscosity can be adjusted to be optimal for the liquid ejection method.
前記水素結合能を有するモノマー（Ａ）の含有量としては、形状支持用液体全量に対して、３０質量％以上６０質量％以下が好ましい。前記含有量が、３０質量％以上６０質量％以下であると、形状支持用サポート材として十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。 The content of the monomer (A) having hydrogen bonding ability is preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less based on the total amount of the shape supporting liquid. When the content is 30% by mass or more and 60% by mass or less, it is possible to achieve both compressive stress and water disintegration sufficient as a shape support material.
＜水素結合能を有する溶媒（Ｂ）＞
前記水素結合能を有する溶媒（Ｂ）は、水素結合能を有するモノマー（Ａ）と水素結合能を有し、水素結合能を有するモノマー（Ａ）と水素結合を形成することにより、形状支持用サポート材の機能を発揮することができる。
<Solvent (B) having hydrogen bonding ability>
The solvent (B) having hydrogen bonding ability has a hydrogen bonding ability with the monomer (A) having hydrogen bonding ability, and forms a hydrogen bond with the monomer (A) having hydrogen bonding ability, thereby supporting the shape. The function of the support material can be demonstrated.
前記水素結合能を有する溶媒（Ｂ）は、炭素数３以上６以下のジオール、カルボン酸化合物、アミン化合物、エステル化合物、ケトン化合物、及びウレア化合物から選択される少なくとも１種である。これらの中でも、炭素数３以上６以下のジオールが好ましい。 The solvent (B) having hydrogen bonding ability is at least one selected from diols having 3 to 6 carbon atoms, carboxylic acid compounds, amine compounds, ester compounds, ketone compounds, and urea compounds. Among these, a diol having 3 to 6 carbon atoms is preferable.
＜＜炭素数３以上６以下のジオール＞＞
前記炭素数３以上６以下のジオールとしては、水溶性アクリルモノマーと反応性がないこと、光硬化時のラジカル重合反応を阻害しないこと、常温にて流動性があり、水に可溶な材料であることが好ましい。
<< Diol having 3 to 6 carbon atoms >>
The diol having 3 to 6 carbon atoms has no reactivity with a water-soluble acrylic monomer, does not inhibit radical polymerization reaction during photocuring, is fluid at room temperature, and is soluble in water. Preferably there is.
また、前記炭素数３以上６以下のジオールとしては、単官能性、多官能性のいずれも使用することができる。 As the diol having 3 to 6 carbon atoms, either monofunctional or polyfunctional can be used.
前記炭素数３以上６以下のジオールとしては、例えば、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールが好ましい。 Examples of the diol having 3 to 6 carbon atoms include propanediol, butanediol, pentanediol, and hexanediol. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol are preferable.
前記炭素数としては、３以上６以下であり、３以上５以下が好ましい。前記炭素数が、３以上であると、１％圧縮時の圧縮応力を向上でき、６以下であると、形状支持用液体の粘度を低くすることができる。 The carbon number is 3 or more and 6 or less, and preferably 3 or more and 5 or less. When the carbon number is 3 or more, the compressive stress at 1% compression can be improved, and when it is 6 or less, the viscosity of the shape supporting liquid can be lowered.
なお、前記炭素数３以上６以下のジオールの炭素鎖としては、直鎖でもよく、枝分かれしていてもよい。 The carbon chain of the diol having 3 to 6 carbon atoms may be linear or branched.
＜＜カルボン酸化合物＞＞
前記カルボン酸化合物としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキシル酸等の直鎖脂肪族酸；イソブチル酸、ｔ−ブチル酸、イソペンチル酸、イソオクチル酸、２−エチルヘキシル酸等の各種分岐型脂肪族カルボン酸；安息香酸、ベンゼンスルホン酸等の芳香族系カルボン酸；グリコール酸、乳酸等のヒドロキシカルボン酸などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水への溶解性の点から、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、乳酸が好ましく、ブタン酸、乳酸がより好ましい。
<< carboxylic acid compound >>
Examples of the carboxylic acid compounds include linear aliphatic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, and hexyl acid; isobutyric acid, t-butyric acid, isopentylic acid, isooctylic acid, and 2-ethylhexylic acid. And various branched aliphatic carboxylic acids such as: aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and benzenesulfonic acid; and hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid and lactic acid. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, from the viewpoint of solubility in water, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, and lactic acid are preferable, and butanoic acid and lactic acid are more preferable.
＜＜アミン化合物＞＞
前記アミン化合物としては、例えば、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン等の１〜３級アミン；エチレンジアミン等の２価アミン；トリエチレンジアミン等の３価アミン；ピリジン、アニリン等の脂肪族系アミンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水素結合による架橋強度、及び水への溶解性の点から、２価又は３価の１級アミンが好ましく、エチレンジアミンがより好ましい。
<< Amine compound >>
Examples of the amine compound include primary to tertiary amines such as monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines; divalent amines such as ethylenediamine; trivalent amines such as triethylenediamine; and aliphatic amines such as pyridine and aniline. Etc. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a divalent or trivalent primary amine is preferable, and ethylenediamine is more preferable from the viewpoint of crosslinking strength due to hydrogen bonding and solubility in water.
＜＜エステル化合物＞＞
前記エステル化合物としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル等の単官能エステル；コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル等の多官能脂肪族エステル；テレフテル酸ジメチル等の多官能芳香族エステルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水への溶解度、造形中の蒸発や臭気、及び安全性の点から、アジピン酸ジメチルが好ましい。
<< Ester compound >>
Examples of the ester compound include monofunctional esters such as ethyl acetate, butyl acetate, and ethyl propionate; polyfunctional aliphatic esters such as dimethyl succinate and dimethyl adipate; and polyfunctional aromatic esters such as dimethyl terephthalate. Can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, dimethyl adipate is preferable from the viewpoints of solubility in water, evaporation and odor during modeling, and safety.
＜＜ケトン化合物＞＞
前記ケトン化合物としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等の単官能ケトン、アセチルアセトン、２，４，６−ヘプタトリオン等の多官能ケトンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、揮発性や水への溶解度の点から、アセチルアセトンが好ましい。
<< ketone compound >>
Examples of the ketone compound include monofunctional ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and polyfunctional ketones such as acetylacetone and 2,4,6-heptatrione. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, acetylacetone is preferable from the viewpoints of volatility and solubility in water.
前記水素結合能を有する溶媒（Ｂ）の含有量としては、形状支持用液体全量に対して、１０質量％以上５０質量％以下が好ましい。前記含有量が、１０質量％以上５０質量％以下であると、形状支持用サポート材として十分な圧縮応力と、水崩壊性とを両立することができる。 As content of the said solvent (B) which has the hydrogen bonding ability, 10 mass% or more and 50 mass% or less are preferable with respect to the total liquid for shape support. When the content is 10% by mass or more and 50% by mass or less, it is possible to achieve both compressive stress and water disintegration sufficient as a support material for shape support.
［質量比（Ａ／Ｂ）］
前記（Ａ）の含有量（質量％）と、前記（Ｂ）の含有量（質量％）との質量比（Ａ／Ｂ）が、０．３以上２．５以下が好ましく、０．５以上２．５以下がより好ましい。前記質量比（Ａ／Ｂ）が、０．３以上２．５以下であると、１％圧縮時の圧縮応力を向上できる。
[Mass ratio (A / B)]
The mass ratio (A / B) between the content (% by mass) of (A) and the content (% by mass) of (B) is preferably 0.3 or more and 2.5 or less, and 0.5 or more. 2.5 or less is more preferable. When the mass ratio (A / B) is 0.3 or more and 2.5 or less, the compressive stress during 1% compression can be improved.
＜重合開始剤（Ｃ）＞
前記重合開始剤（Ｃ）としては、光（特に、波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
<Polymerization initiator (C)>
As the polymerization initiator (C), any substance that generates radicals upon irradiation with light (particularly, ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.
前記重合開始剤（Ｃ）としては、例えば、アセトフェノン、２、２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメート、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、紫外線照射装置の紫外線波長に合わせた重合開始剤を選択することが好ましい。 Examples of the polymerization initiator (C) include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p′-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone. , Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy 2-methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylben Yl formate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, and di -tert- butyl peroxide. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Moreover, it is preferable to select a polymerization initiator that matches the ultraviolet wavelength of the ultraviolet irradiation device.
前記重合開始剤（Ｃ）の含有量としては、液状のサポート材（形状支持用液体）全量に対して、０．５質量％以上１０質量％以下が好ましい。 The content of the polymerization initiator (C) is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total amount of the liquid support material (shape support liquid).
−紫外線照射装置−
前記紫外線（ＵＶ）照射装置としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドなどが挙げられる。
-Ultraviolet irradiation device-
Examples of the ultraviolet (UV) irradiation device include a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, and a metal halide.
前記高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＤｅｅｐＵＶタイプは、短波長領域の照射が可能である。 The high-pressure mercury lamp is a point light source, but the Deep UV type with high light utilization efficiency combined with an optical system can irradiate in a short wavelength region.
前記メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効であり、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＦｕｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ社製のＨランプ、Ｄランプ、又はＶランプ等のような市販されているものも使用することができる。 Since the metal halide has a wide wavelength range, it is effective as a colored product. A metal halide such as Pb, Sn, or Fe is used, and can be selected according to the absorption spectrum of the polymerization initiator. There is no restriction | limiting in particular as a lamp | ramp used for hardening, According to the objective, it can select suitably, For example, what is marketed like H lamp, D lamp, or V lamp made from Fusion System, etc. is also used. be able to.
前記液状のサポート材（形状支持用液体）の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２０ｍＮ／ｍ以上４５ｍＮ／ｍ以下が好ましく、２５ｍＮ／ｍ以上３４ｍＮ／ｍ以下がより好ましい。前記表面張力が、２０ｍＮ／ｍ以上であると、造形の際に吐出が不安定（吐出方向が曲がる、吐出しない）になることを防止でき、４５ｍＮ／ｍ以下であると、造形用の吐出ノズル等に液体を充填する際に、容易に充填することができる。 The surface tension of the liquid support material (shape support liquid) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 20 mN / m or more and 45 mN / m or less is preferable, and 25 mN / m or more. 34 mN / m or less is more preferable. When the surface tension is 20 mN / m or more, discharge can be prevented from becoming unstable (the discharge direction is bent or not discharged) during modeling, and when it is 45 mN / m or less, the discharge nozzle for modeling For example, the liquid can be easily filled.
なお、前記表面張力は、例えば、表面張力計（自動接触角計ＤＭ−７０１、協和界面科学株式会社製）などを用いて測定することができる。 The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
−粘度−
前記液状のサポート材（形状支持用液体）の粘度としては、２５℃にて１００ｍＰａ・ｓ以下であり、２５℃にて、３ｍＰａ・ｓ以上７０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、６ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。前記粘度が、１００ｍＰａ・ｓ以下であると、吐出安定性を向上できる。
-Viscosity-
The viscosity of the liquid support material (shape support liquid) is 100 mPa · s or less at 25 ° C., preferably 3 mPa · s or more and 70 mPa · s or less at 25 ° C., and 6 mPa · s or more and 50 mPa · s. The following is more preferable. When the viscosity is 100 mPa · s or less, ejection stability can be improved.
なお、前記粘度は、例えば、回転粘度計（ＶＩＳＣＯＭＡＴＥ ＶＭ−１５０ＩＩＩ、東機産業株式会社製）を用いて２５℃の環境下にて測定することができる。 In addition, the said viscosity can be measured in 25 degreeC environment using a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, the Toki Sangyo Co., Ltd. make), for example.
−粘度変化率−
前記液状のサポート材（形状支持用液体）としては、５０℃にて２週間放置した前後の粘度変化率が±２０％以下であることが好ましく、±１０％以下がより好ましい。前記粘度変化率が、±２０％以下であると、保存安定性が適正であり、吐出安定性が良好となる。
-Viscosity change rate-
The liquid support material (shape support liquid) preferably has a viscosity change rate of ± 20% or less before and after being left at 50 ° C. for 2 weeks, more preferably ± 10% or less. When the viscosity change rate is ± 20% or less, the storage stability is appropriate and the ejection stability is good.
前記５０℃にて２週間放置した前後の粘度変化率としては、以下のようにして測定することができる。 The viscosity change rate before and after leaving at 50 ° C. for 2 weeks can be measured as follows.
前記形状支持用液体をポリプロピレン製広口瓶（５０ｍＬ）に入れて、５０℃の恒温槽中に２週間放置した後、恒温槽から取り出して室温（２５℃）になるまで放置して、粘度測定を行う。恒温槽に入れる前の形状支持用液体の粘度を保存前粘度、恒温槽から取り出した後の形状支持用液体の粘度を保存後粘度とし、下記式により粘度変化率を算出することができる。なお、前記保存前粘度及び前記保存後粘度は、例えば、Ｒ型粘度計（東機産業株式会社製）を用いて、２５℃で測定することができる。 The shape support liquid is put into a polypropylene wide-mouth bottle (50 mL), left in a thermostatic bath at 50 ° C. for 2 weeks, then taken out from the thermostatic bath and left to reach room temperature (25 ° C.) to measure the viscosity. Do. The viscosity of the shape supporting liquid before entering the thermostatic bath is the viscosity before storage, and the viscosity of the shape supporting liquid after taking out from the thermostatic bath is the viscosity after storage, and the viscosity change rate can be calculated by the following formula. The pre-storage viscosity and the post-storage viscosity can be measured at 25 ° C. using, for example, an R-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
粘度変化率（％）＝［（保存後粘度）−（保存前粘度）］／（保存前粘度）×１００ Viscosity change rate (%) = [(viscosity after storage) − (viscosity before storage)] / (viscosity before storage) × 100
＜その他の成分＞
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶媒、重合禁止剤、形状支持用液体に分散可能な鉱物、前記（Ａ）成分とは別に重合性モノマー、熱重合開始剤、着色剤、酸化防止剤、連鎖移動剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
There is no restriction | limiting in particular as said other component, According to the objective, it can select suitably, For example, it superposes | polymerizes separately from a solvent, a polymerization inhibitor, the mineral dispersible in the shape support liquid, and said (A) component. Monomer, thermal polymerization initiator, colorant, antioxidant, chain transfer agent, anti-aging agent, crosslinking accelerator, ultraviolet absorber, plasticizer, preservative, dispersant and the like.
−溶媒−
前記溶媒としては、例えば、アルコール、エーテル化合物、トリオール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
-Solvent-
Examples of the solvent include alcohols, ether compounds, triols, triethylene glycol, and polypropylene glycol. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記溶媒のＳＰ値としては、水崩壊性の点から、１８ＭＰa１／２以上が好ましく、２３ＭＰa１／２以上がより好ましい。 The SP value of the solvent is preferably 18 MPa1 / 2 or more, more preferably 23 MPa1 / 2 or more, from the viewpoint of water disintegration.
前記溶媒の含有量としては、５０質量％以下が好ましく、３０質量％以下がより好ましい。 The content of the solvent is preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
−−重合禁止剤−−
前記重合禁止剤としては、例えば、フェノール化合物［ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン等］、硫黄化合物［ジラウリルチオジプロピオネート等］、リン化合物［トリフェニルフォスファイト等］、アミン化合物［フェノチアジン等］などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
--- Polymerization inhibitor ---
Examples of the polymerization inhibitor include phenol compounds [hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, 2,2-methylene-bis- (4-methyl-6-t-butylphenol). ), 1,1,3-tris- (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, etc.], sulfur compounds [dilauryl thiodipropionate, etc.], phosphorus compounds [triphenyl phosphite, etc. ], Amine compounds [phenothiazine and the like] and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記重合禁止剤の含有量としては、形状支持用液体全量に対して、圧縮応力の点から、通常３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下が好ましい。 The content of the polymerization inhibitor is usually preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, from the viewpoint of compressive stress with respect to the total amount of the shape support liquid.
−−形状支持用液体に分散可能な鉱物−−
前記形状支持用液体に分散可能な鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層状粘土鉱物などが挙げられる。
--- Minerals dispersible in shape support liquid-
There is no restriction | limiting in particular as a mineral dispersible in the said shape support liquid, According to the objective, it can select suitably, For example, a layered clay mineral etc. are mentioned.
前記層状粘土鉱物としては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、ノントロナイト、スチーブンサイト等のスメクタイト；バーミキュライト；ベントナイト；カネマイト、ケニアナイト、マカナイト等の層状ケイ酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記層状粘土鉱物としては、天然の鉱物として産するものであってもよいし、化学合成法によって製造されたものであってもよい。
Examples of the layered clay mineral include smectite such as montmorillonite, beidellite, hectorite, saponite, nontronite, stevensite, etc .; vermiculite; bentonite; These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The layered clay mineral may be produced as a natural mineral or may be produced by a chemical synthesis method.
前記層状粘土鉱物としては、表面を有機処理してもよい。 The layered clay mineral may be subjected to organic treatment on the surface.
前記層状粘土鉱物等の層状無機物は、有機カチオン性化合物により処理されて、層間の陽イオンが４級塩等のカチオン性基とイオン交換され得る。 The layered inorganic material such as the layered clay mineral can be treated with an organic cationic compound so that the cation between the layers can be ion-exchanged with a cationic group such as a quaternary salt.
前記層状粘土鉱物の陽イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属カチオンなどが挙げられる。 Examples of the cation of the layered clay mineral include metal cations such as sodium ion and calcium ion.
有機カチオン性化合物により処理された層状粘土鉱物は、上記ポリマーや上記重合性モノマーに膨潤、分散しやすくなる。 The layered clay mineral treated with the organic cationic compound is easily swollen and dispersed in the polymer and the polymerizable monomer.
前記有機カチオン性化合物により処理された層状粘土鉱物としては、例えば、ルーセンタイトシリーズ（コープケミカル株式会社製）などが挙げられる。前記ルーセンタイトシリーズ（コープケミカル株式会社製）としては、例えば、ルーセンタイトＳＰＮ、ルーセンタイトＳＡＮ、ルーセンタイトＳＥＮ、ルーセンタイトＳＴＮなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the layered clay mineral treated with the organic cationic compound include Lucentite series (manufactured by Coop Chemical Co., Ltd.). Examples of the Lucentite series (Coop Chemical Co., Ltd.) include Lucentite SPN, Lucentite SAN, Lucentite SEN, and Lucentite STN. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
--Polymerizable monomer--
There is no restriction | limiting in particular as said polymerizable monomer, According to the objective, it can select suitably, For example, (meth) acrylate etc. are mentioned.
前記（メタ）アクリレートとしては、例えば、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート（ＥＨＡ）、イソボルニル（メタ）アクリレート、３−メトキシブチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、カプロラクトン（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール（メタ）アクリレートなどを挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the (meth) acrylate include 2-ethylhexyl (meth) acrylate (EHA), isobornyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, and 2-phenoxyethyl (meth) acrylate. , Isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
−−熱重合開始剤−−
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス（酸化還元）開始剤などが挙げられる。ただし、保存安定性の点から熱熱重合開始剤より光重合開始剤が好ましい。
--- Thermal polymerization initiator-
The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, or a redox (oxidation reduction) initiator. Etc. However, from the viewpoint of storage stability, a photopolymerization initiator is preferable to a thermothermal polymerization initiator.
前記アゾ系開始剤としては、例えば、ＶＡ−０４４、ＶＡ−４６Ｂ、Ｖ−５０、ＶＡ−０５７、ＶＡ−０６１、ＶＡ−０６７、ＶＡ−０８６、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ ３３）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（ＶＡＺＯ ５０）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（ＶＡＺＯ ５２）、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）（ＶＡＺＯ６４）、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル（ＶＡＺＯ ６７）、１，１−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ ８８）（いずれもＤｕＰｏｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能）、２，２’−アゾビス（２−シクロプロピルプロピオニトリル）、２，２’−アゾビス（メチルイソブチレ−ト）（Ｖ−６０１）（和光純薬工業株式会社より入手可能）などが挙げられる。 Examples of the azo initiator include VA-044, VA-46B, V-50, VA-057, VA-061, VA-067, VA-086, 2,2′-azobis (4-methoxy-2). , 4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 33), 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (VAZO 50), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 52) ), 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (VAZO64), 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile (VAZO 67), 1,1-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) (VAZO) 88) (both available from DuPont Chemical), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropionitrile), 2,2 - azobis (methyl isobutyrate - DOO) (V-601) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, available from KK).
前記過酸化物開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（Ｐｅｒｋａｄｏｘ １６Ｓ）（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社から入手可能）、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート（Ｌｕｐｅｒｓｏｌ １１）（Ｅｌｆ Ａｔｏｃｈｅｍ社から入手可能）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ ２１−Ｃ５０）（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社から入手可能）、過酸化ジクミルなどが挙げられる。 Examples of the peroxide initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, dicetyl peroxydicarbonate, di (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (Perkadox 16S). ) (Available from Akzo Nobel), di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate (Lupersol 11) (available from Elf Atochem), t-butylperoxy-2-ethyl Hexanoate (Trigonox 21-C50) (available from Akzo Nobel), dicumyl peroxide, and the like.
前記過硫酸塩開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。 Examples of the persulfate initiator include potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate.
前記レドックス（酸化還元）開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組み合わせ、前記有機過酸化物と第３級アミンに基づく系（例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンに基づく系）、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属に基づく系（例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートに基づく系）などが挙げられる。 Examples of the redox initiator include a combination of the persulfate initiator and a reducing agent such as sodium metabisulfite and sodium bisulfite, a system based on the organic peroxide and a tertiary amine. (For example, a system based on benzoyl peroxide and dimethylaniline), a system based on an organic hydroperoxide and a transition metal (for example, a system based on cumene hydroperoxide and cobalt naphthate), and the like.
−−着色剤−−
前記着色剤としては、例えば、顔料、染料などが挙げられる、
--Colorant--
Examples of the colorant include pigments and dyes.
前記顔料としては、例えば、有機顔料、無機顔料などが挙げられる。 Examples of the pigment include organic pigments and inorganic pigments.
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、アジン顔料、昼光蛍光顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、天然顔料などが挙げられる。 Examples of the organic pigment include azo pigments, polycyclic pigments, azine pigments, daylight fluorescent pigments, nitroso pigments, nitro pigments, and natural pigments.
前記無機顔料としては、例えば、金属酸化物（酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン等）、カーボンブラックなどが挙げられる。 Examples of the inorganic pigment include metal oxides (iron oxide, chromium oxide, titanium oxide, etc.), carbon black, and the like.
−−酸化防止剤−−
前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール化合物〔単環フェノール（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等）、ビスフェノール［２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等］、多環フェノール［１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン等］等〕、硫黄化合物（ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート等）、リン化合物（トリフェニルホスファイト等）、アミン化合物（オクチル化ジフェニルアミン等）などが挙げられる。
--Antioxidant--
Examples of the antioxidant include a phenol compound [monocyclic phenol (2,6-di-t-butyl-p-cresol, etc.), bisphenol [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol). ], Etc.], polycyclic phenol [1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene etc.], etc.], sulfur compounds (dilauryl 3) , 3'-thiodipropionate etc.), phosphorus compounds (triphenyl phosphite etc.), amine compounds (octylated diphenylamine etc.) and the like.
−−連鎖移動剤−−
前記連鎖移動剤としては、例えば、炭化水素［炭素数６以上２４以下の化合物、例えば、芳香族炭化水素（トルエン、キシレン等）、不飽和脂肪族炭化水素（１−ブテン、１−ノネン等）］；ハロゲン化炭化水素（炭素数１以上２４以下の化合物、例えば、ジクロロメタン、四塩化炭素等）；アルコール（炭素数１以上２４以下の化合物、例えば、メタノール、１−ブタノール等）；チオール（炭素数１以上２４以下の化合物、例えば、エチルチオール、１−オクチルチオール等）；ケトン（炭素数３以上２４以下の化合物、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等）；アルデヒド（炭素数２以上１８以下の化合物、例えば、２−メチル−２−プロピルアルデヒド、１−ペンチルアルデヒド）；フェノール（炭素数６以上３６以下の化合物、例えば、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾール等）；キノン（炭素数６以上２４以下の化合物、例えば、ヒドロキノン等）；アミン（炭素数３以上２４以下の化合物、例えば、ジエチルメチルアミン、ジフェニルアミン）；ジスルフィド（炭素数２以上２４以下の化合物、例えば、ジエチルジスルフィド、ジ−１−オクチルジスルフィド等）などが挙げられる。
-Chain transfer agent-
Examples of the chain transfer agent include hydrocarbons [compounds having 6 to 24 carbon atoms, such as aromatic hydrocarbons (toluene, xylene, etc.), unsaturated aliphatic hydrocarbons (1-butene, 1-nonene, etc.). Halogenated hydrocarbons (compounds having 1 to 24 carbon atoms, such as dichloromethane, carbon tetrachloride, etc.); alcohols (compounds having 1 to 24 carbon atoms, such as methanol, 1-butanol, etc.); thiols (carbon Compounds having a number of 1 to 24, such as ethyl thiol, 1-octyl thiol, etc .; ketones (compounds having a carbon number of 3 to 24, such as acetone, methyl ethyl ketone); aldehydes (compounds having a carbon number of 2 to 18; For example, 2-methyl-2-propylaldehyde, 1-pentylaldehyde); phenol (a compound having 6 to 36 carbon atoms) For example, phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, etc.); quinone (compound having 6 to 24 carbon atoms, such as hydroquinone); amine (compound having 3 to 24 carbon atoms, such as diethylmethyl) Amines, diphenylamines); disulfides (compounds having 2 to 24 carbon atoms, such as diethyl disulfide and di-1-octyl disulfide).
［サポート材の硬化後の支持力］
液状のサポート材（形状支持用液体）の硬化後の支持力（単に「サポート材の支持力」という。）としては、サポート材がモデル材を支える性能であり、１％圧縮時の圧縮応力で表すことができる。
[Supporting force after curing of support material]
The support force after curing the liquid support material (shape support liquid) (simply referred to as “support material support force”) is the performance of the support material to support the model material, which is the compressive stress at 1% compression. Can be represented.
前記サポート材の支持力としては、光造形品の造形精度、サポート材の溶解性の点から、２５℃環境下で１％圧縮時の圧縮応力が０．５ｋＰａ以上が好ましく、２ｋＰａ以上がより好ましい。 The support force of the support material is preferably 0.5 kPa or more, more preferably 2 kPa or more, at 1% compression in a 25 ° C. environment from the viewpoint of modeling accuracy of the optically shaped product and the solubility of the support material. .
前記サポート材の支持力としては、サポート材を構成する（Ａ）、（Ｂ）の成分について、それらの種類および含有量を選択することにより、上記範囲に調整することができる。なお、１％圧縮時の圧縮応力は、万能試験機（株式会社島津製作所製、ＡＧ−Ｉ）を用いて測定することができる。 The supporting force of the support material can be adjusted to the above range by selecting the type and content of the components (A) and (B) constituting the support material. In addition, the compressive stress at the time of 1% compression can be measured using a universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-I).
サポート材の支持力としては、前記（Ａ）成分が重合したポリマーに対して、前記（Ｂ）成分が水素結合することにより高い支持力を担保していると考えられる。 As the supporting force of the support material, it is considered that a high supporting force is secured by hydrogen bonding of the component (B) to the polymer obtained by polymerizing the component (A).
［サポート材の除去性］
前述のとおり、サポート材の支持力は、水素結合に由来する。前記サポート材の支持力は、水に浸漬させることにより弱まり、崩壊して除去することが可能になる。また、前記（Ｂ）が低分子量であると、拡散が早く、短い時間にて除去することが可能となる。
[Removability of support material]
As described above, the supporting force of the support material is derived from hydrogen bonding. The support force of the support material is weakened by being immersed in water and can be disintegrated and removed. Further, when the (B) has a low molecular weight, diffusion is fast and it is possible to remove it in a short time.
−−溶解液−−
前記溶解液は、例えば、水素結合能を有するものが挙げられる。
前記溶解液としては、例えば、水、アルコールであるブタノールやヘキサノール、アミンであるヘキシルアミンやペンチルアミン、芳香族化合物であるベンゼンやトルエンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性の点から、水、アルコールが好ましい。
--Solution--
Examples of the solution include those having hydrogen bonding ability.
Examples of the solution include water, alcohol butanol and hexanol, amine hexylamine and pentylamine, and aromatic compounds benzene and toluene. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, water and alcohol are preferable from the viewpoint of safety.
また、前記溶解液に添加物を加えてもよい。
前記添加物としては、例えば、界面活性剤などが挙げられる。前記界面活性剤の種類や量を調整することにより直鎖アルキル鎖に対する親和性を上げることができる。
前記溶解液は、サポート材を軟化させ、内部に浸透しやすくする点から、４０℃以上が好ましいが、立体造形物の反りを予防する点から、４０℃より低い温度を選択することもできる。
Moreover, you may add an additive to the said solution.
Examples of the additive include a surfactant. The affinity for the linear alkyl chain can be increased by adjusting the type and amount of the surfactant.
Although 40 degreeC or more is preferable from the point which softens a support material and the said solution is easy to osmose | permeate inside, the temperature lower than 40 degreeC can also be selected from the point which prevents the curvature of a three-dimensional molded item.
前記立体造形物の製造装置としては、ヒーターレスであることが好ましく、常温にて造形可能であることが好ましい。 The manufacturing apparatus for the three-dimensional structure is preferably heaterless, and can be formed at room temperature.
（実施例）
以下、実施例を示してサポート材について具体的に説明するが、本発明で使用できるサポート材はこれらの実施例により限定されるものではない。
(Example)
Hereinafter, although an Example is shown and a support material is demonstrated concretely, the support material which can be used by this invention is not limited by these Examples.
なお、粘度は、以下のように測定した。
＜粘度＞
前記粘度は、回転粘度計（ＶＩＳＣＯＭＡＴＥ ＶＭ−１５０ＩＩＩ、東機産業株式会社製）を用いて２５℃の環境下にて測定した。
The viscosity was measured as follows.
<Viscosity>
The viscosity was measured in a 25 ° C. environment using a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
（実施例１）
アクリロイルモルホリン（ＫＪケミカルズ株式会社製）５０．０質量部、１，３−プロパンジオール（東京化成工業株式会社製）５０．０質量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、ＢＡＳＦ株式会社製）３．０質量部、及びフェノチアジン（東京化成工業株式会社製）０．１質量部を添加し、撹拌混合して実施例１の形状支持用液体（液状のサポート材）を得た。
Example 1
50.0 parts by mass of acryloylmorpholine (manufactured by KJ Chemicals), 50.0 parts by mass of 1,3-propanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name: Irgacure 184, BASF shares 3.0 parts by mass of the company) and 0.1 parts by mass of phenothiazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added and mixed by stirring to obtain the shape support liquid of Example 1 (liquid support material).
（実施例２〜１５）
実施例１において、組成を下記表１〜３に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１５の形状支持用液体を得た。
(Examples 2 to 15)
In Example 1, the shape supporting liquids of Examples 2 to 15 were obtained in the same manner as Example 1 except that the composition was changed to Tables 1 to 3 below.
次に、得られた各形状支持用液体を用いて、以下のようにして、「硬化物（サポート材）」を形成し、サポート材の除去性（水崩壊性）、及びサポート材の支持力（１％圧縮時の圧縮応力）を評価した。結果を下記表１〜３に示す。 Next, using each of the obtained shape-supporting liquids, a “cured product (support material)” is formed as follows, the support material removability (water disintegration), and the support material support force. (Compressive stress at 1% compression) was evaluated. The results are shown in Tables 1 to 3 below.
［硬化物（サポート材）の作製］
縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍのシリコーンゴム型に形状支持用液体を流し込み、紫外線照射装置（装置名：ＳｕｂＺｅｒｏ−ＬＥＤ、インテグレーション・テクノロジー株式会社製）により、紫外線を照射量５００ｍＪ／ｃｍ２（照度：１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間：５秒間）にて照射して縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍの硬化物であるサポート材（２ｇ）を得た。
[Production of cured product (support material)]
A shape support liquid is poured into a silicone rubber mold having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 5 mm, and an ultraviolet ray irradiation device (device name: SubZero-LED, manufactured by Integration Technology Co., Ltd.) is used to emit an ultraviolet ray of 500 mJ / cm 2 (illuminance). : 100 mW /
（サポート材の除去性（水崩壊性））
得られた縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍのサポート材を２５℃の温水２０ｇに入れ、１時間静置した。その後、シリコーンゴム型を取り出し、目視により、サポート材を観察し、下記評価基準に基づいて、「サポート材の除去性（水崩壊性）」を評価した。なお、残存固体の体積は、アルキメデス法により測定した。
(Removability of support material (water disintegration))
The obtained
−評価基準−
○：サポート材が３０体積％未満である
△：サポート材が３０体積％以上５０体積％以下である
×：サポート材が５０体積％超残存している
-Evaluation criteria-
○: The support material is less than 30% by volume. Δ: The support material is 30% by volume or more and 50% by volume or less. X: The support material remains more than 50% by volume.
（サポート材の支持力（１％圧縮時の圧縮応力））
得られた縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍのサポート材を２５℃環境下において、万能試験機（装置名：ＡＧ−Ｉ、株式会社島津製作所製）、ロードセル１ｋＮ、１ｋＮ用圧縮ジグを設け、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５ｍｍの形状に造形したサポート材を設置し、ロードセルにかかる圧縮に対する応力をコンピュータに記録して、変位量に対する応力をプロットし、１％圧縮時の圧縮応力を測定した。前記１％圧縮時の圧縮応力が、０．３以上が実施可能レベルである。
(Supporting force of support material (compressive stress at 1% compression))
The obtained support material having a length of 20 mm ×
１ 造形部
２ 造形ユニット
１０ 造形層（層状造形物）
１１ 造形ステージ
２０ キャリッジ
２１ 第１ヘッド
２２ 第２ヘッド
２３Ａ，２３Ｂ 平坦化ローラ（平坦化手段）
２４Ａ、２４Ｂ 硬化ユニット（硬化手段）
５００ 制御部
1
DESCRIPTION OF
24A, 24B Curing unit (curing means)
500 Control unit
Claims (14)
前記モデル材及びサポート材を吐出する複数の吐出手段を、前記層状造形物が積層される造形ステージに対して相対的に移動可能に配置し、
前記吐出手段の移動方向において、前記モデル材を吐出する吐出手段及び前記サポート材を吐出する吐出手段を挟んで両側に、前記造形ステージ上における前記モデル材と前記サポート材の少なくとも一方の表面を平坦化する平坦化手段が配置され、
前記複数の吐出手段を前記造形ステージに対して相対的に往復移動させるとき、
往路で吐出する前記吐出手段と復路で吐出する前記吐出手段の少なくとも一部が異なり、前記異なる吐出手段からの吐出により形成された層状造形物の部位は前記平坦化手段のいずれか一方でのみ平坦化される
ことを特徴とする立体造形物を造形する装置。 A device for discharging a model material and a support material to form a layered structure obtained by curing the model material and the support material, and forming a three-dimensional structure by sequentially laminating the layered structure,
A plurality of discharge means for discharging the model material and the support material are disposed so as to be relatively movable with respect to the modeling stage on which the layered object is stacked,
In the moving direction of the discharge means, at least one surface of the model material and the support material on the modeling stage is flat on both sides of the discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material. A flattening means is arranged,
When reciprocally moving the plurality of discharge means relative to the modeling stage,
At least a part of the discharge means that discharges in the forward path and the discharge means that discharges in the return path are different, and the portion of the layered object formed by the discharge from the different discharge means is flattened by only one of the flattening means. The apparatus which models the three-dimensional molded item characterized by being made into.
ことを特徴とする請求項１に記載の立体造形物を造形する装置。 The discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material discharge in the forward path, and the discharge means that does not discharge in the forward path discharges in the return path. The apparatus which models the three-dimensional molded item of description.
前記キャリッジの復路で平坦化を行わない前記平坦化手段は前記モデル材及びサポート材に接触しない位置に移動する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 The flattening means is movable in the height direction;
3. The apparatus for modeling a three-dimensional structure according to claim 1, wherein the flattening unit that does not perform flattening in a return path of the carriage moves to a position that does not contact the model material and the support material.
前記モデル材を硬化させる手段と前記サポート材を硬化させる手段とは硬化条件が異なる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の立体造形物を造形する装置。 Means for curing the model material, and means for curing the support material,
The apparatus for modeling a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 3, wherein the curing condition is different between the means for curing the model material and the means for curing the support material.
前記モデル材を硬化させる手段と前記サポート材を硬化させる手段とは紫外線波長が異なる
ことを特徴とする請求項４に記載の立体造形物を造形する装置。 The curing means is an ultraviolet irradiation means,
The apparatus for modeling a three-dimensional structure according to claim 4, wherein the means for curing the model material and the means for curing the support material have different ultraviolet wavelengths.
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の立体造形物を造形する装置。 The apparatus for modeling a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the discharge means has different moving speeds for the forward path and the backward path.
前記平坦化手段は高さ方向に移動可能であり、
前記平坦化手段は、前記モデル材又は前記サポート材の硬化時の厚み方向の収縮率に合わせた高さに移動される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 A flattening means for flattening the surface of the model material; and a flattening means for flattening the surface of the support material,
The flattening means is movable in the height direction;
The three-dimensional modeled object according to claim 1 or 2, wherein the flattening means is moved to a height in accordance with a shrinkage rate in a thickness direction when the model material or the support material is cured. apparatus.
前記モデル材を平坦化する平坦化手段と前記モデル材を吐出する吐出手段の吐出面との距離をｂ、前記サポート材を平坦化する平坦化手段と前記サポート材を吐出する吐出手段の吐出面との距離をｃとするとき、
前記モデル材の粘度が前記サポート材の粘度よりも高い材料を用いる場合にはｂ＞ｃ、
前記モデル材の粘度が前記サポート材の粘度よりも低い材料を用いる場合にはｃ＞ｂに設定されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 A flattening means for flattening the surface of the model material; and a flattening means for flattening the surface of the support material,
The distance between the flattening means for flattening the model material and the discharge surface of the discharge means for discharging the model material is b, and the discharge surface of the flattening means for flattening the support material and the discharge means for discharging the support material When the distance between and is c,
When using a material whose viscosity of the model material is higher than that of the support material, b> c,
The apparatus for modeling a three-dimensional structure according to claim 1 or 2, wherein c> b is set when a material having a viscosity of the model material lower than that of the support material is used.
前記平坦化手段の外側に、前記モデル材を硬化する手段と、前記サポート材を硬化する手段とが配置され、
前記吐出手段の移動方向において、前記平坦化手段と前記硬化手段との距離は、前記平坦化手段と当該平坦化手段に最も近い前記平坦化手段との距離よりも短い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 A flattening means for flattening the surface of the model material; and a flattening means for flattening the surface of the support material,
A means for curing the model material and a means for curing the support material are disposed outside the flattening means,
The distance between the flattening unit and the curing unit in a moving direction of the discharge unit is shorter than a distance between the flattening unit and the flattening unit closest to the flattening unit. The apparatus which models the three-dimensional molded item of 1 or 2.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 The discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material are arranged at different positions in a direction orthogonal to the moving direction of the discharge means. The apparatus which models the three-dimensional molded item of description.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 The three-dimensional object according to claim 1 or 2, wherein the flattening by the flattening means is performed each time the model material and the support material are discharged or each time a plurality of layers of the layered structure are stacked. A device for modeling objects.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形物を造形する装置。 2. When discharging at least one of the model material and the support material by the movement of the carriage, the discharging is performed from the discharge means on the side farther from the flattening means in the forward direction of movement of the carriage. Or the apparatus which models the three-dimensional molded item of 2.
前記モデル材及びサポート材を吐出する複数の吐出手段を、前記層状造形物が積層される造形ステージに対して相対的に往復移動させ、
前記吐出手段の移動方向において、前記モデル材を吐出する吐出手段及び前記サポート材を吐出する吐出手段を挟んで両側に配置された平坦化手段で、前記造形ステージ上における前記モデル材と前記サポート材の少なくとも一方の表面を平坦化するとき、
往路で吐出する前記吐出手段と復路で吐出する前記吐出手段の少なくとも一部が異なり、前記異なる吐出手段からの吐出により形成された層状造形物の部位は前記平坦化手段のいずれか一方でのみ平坦化する
ことを特徴とする立体造形物を造形する方法。 It is a method of discharging a model material and a support material to form a layered object obtained by curing the model material and the support material, and forming a three-dimensional object by sequentially laminating the layered object.
A plurality of discharge means for discharging the model material and the support material are reciprocally moved relative to a modeling stage on which the layered object is stacked,
In the moving direction of the discharge means, the model material and the support material on the modeling stage are disposed on both sides of the discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material. When flattening at least one surface of
At least a part of the discharge means that discharges in the forward path and the discharge means that discharges in the return path are different, and the portion of the layered object formed by the discharge from the different discharge means is flattened by only one of the flattening means. A method for modeling a three-dimensional modeled object.
前記モデル材及びサポート材を吐出する複数の吐出手段を、前記層状造形物が積層される造形ステージに対して相対的に往復移動させ、
前記吐出手段の移動方向において、前記モデル材を吐出する吐出手段及び前記サポート材を吐出する吐出手段を挟んで両側に配置された平坦化手段で、前記造形ステージ上における前記モデル材と前記サポート材の少なくとも一方の表面を平坦化するとき、
往路で吐出する前記吐出手段と復路で吐出する前記吐出手段の少なくとも一部が異なり、前記異なる吐出手段からの吐出により形成された層状造形物の部位は前記平坦化手段のいずれか一方でのみ平坦化する制御をコンピュータに行わせることを特徴とするプログラム。 Discharging the model material and the support material to form a layered structure obtained by curing the model material and the support material, and causing the computer to perform control for forming the three-dimensional structure by sequentially laminating the layered structure The program of
A plurality of discharge means for discharging the model material and the support material are reciprocally moved relative to a modeling stage on which the layered object is stacked,
In the moving direction of the discharge means, the model material and the support material on the modeling stage are disposed on both sides of the discharge means for discharging the model material and the discharge means for discharging the support material. When flattening at least one surface of
At least a part of the discharge means that discharges in the forward path and the discharge means that discharges in the return path are different, and the portion of the layered object formed by the discharge from the different discharge means is flattened by only one of the flattening means. A program for causing a computer to perform control to be converted.
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