JP2005081563A - 三次元積層造形物用支持体材料、三次元積層造形物の中間体、三次元積層造形物の製造方法、三次元積層造形物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短い装置立上げ時間、低消費電力で、かつ複雑な三次元構造の造型物を高精度で高速造形できる三次元積層造形物用支持体材料を提供する。
【解決手段】 三次元積層造形物用支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されていることを特徴とする。
密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
【選択図】 図７

Description

本発明は、三次元積層造形物用支持体材料およびそれを用いた三次元積層造形物の中間体に係り、特にインクジェット方式に好適な三次元積層造形物用支持体材料および三次元積層造形物の中間体に関する。

積層造形の原理は、立体物を輪切りにして、その輪切りにした形状を何らかの方法で造形して順次積み重ねていく方法であり、立体等高線地図を作る方法と同じである。

積層造形法としては、光硬化性樹脂を用いる光造形法、金属や樹脂の粉末を用いる粉末積層法、樹脂を溶融させて堆積させる溶融堆積法、紙やプラスチックシートあるいは金属の薄板を積層する薄板積層法が実用化されている。

これら積層造形法は三次元ＣＡＤデータから直接立体造形物が得られるので、近年における三次元ＣＡＤの普及に伴い急速に普及してきた技術で、ラピッドプロトタイピング（高速試作）技術とも言われている。ラピッドプロトタイピングは単に試作分野で使われるだけでなく、金型造形が出来るようになり製造分野でも使われるようになってきた。

更に、三次元ＣＡＤの出力機として三次元プリンタやディジタイザやスキャナと連動して、三次元コピーマシンとしても使われるようになってきた。特に、インクジェット方式による積層造形法は、前述した他の積層造形法と比較して装置や取り扱いが簡便であるので、汎用の三次元プリンタや三次元コピーマシンとして期待されている。

インクジェット方式による積層造形法は、マサチューセッツ工科大学で開発された澱粉や石膏の粉末層に結合剤（バインダ）をインクジェットで噴射して固めて積層する方法（これは粉末積層法に分類される）と、造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法（これは溶融樹脂堆積法に分類される）とがある。

粉末を使用する粉末積層法は造形終了後、不要の粉末を除去する必要があり、粉末が飛散するので、オフィス環境には適さず、汎用の三次元プリンタや三次元コピーマシンにはなりにくい。一方、造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法は、オフィス環境でも使用でき、汎用の三次元プリンタや三次元コピーマシンとして適する。

この造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法として、当初はロボットのアームにインジェクションノズル（インクジェットヘッドと原理的に同じもの）を取り付けてＸＹＺの三次元に移動させて造形する方法や、インクジェトヘッドをＸ−Ｙ面とＺ方向に配置させて造形する方法があった。

これらの方法は造形中に造形物を支持する支持体を使わないため、立体物を輪切りにした際、浮島形状（輪切りデータを積層していき、ある層で突然形状が出てくるような場合）や、Ｈ字の横棒のような長い梁形状は造形出来ず、造形可能な形状は制約され、実用の工業製品や医療用モデルなどの複雑形状には適さなかった。

これらの対策として、支持体を使う方法が提案された。これは支持体用樹脂と造形物用樹脂を積層する方法であり、必要に応じて表面を平坦化するための切削する方法を備えていた（例えば、特許文献１参照）。これによって複雑形状も造形可能になった。支持体の作製方法としては、造形物が支持体に埋設されるように作製する方法と、必要な個所に柱状あるいは板状の支持体を作製する方法がある。いかなる複雑形状にも対応でき、特別なデータ処理（後者の方法は支持体を付与するためのデータ処理が必要）が不要という点で、前者の造形物が支持体に埋設されるように作製する方法が良い。

インクジェット方式の積層造形に使われる材料としては、常温で液体の材料と常温で固体の材料とに分けられる。常温で液体の材料として、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を使う方法も提案されている。

しかし、粘度が高いとノズル目詰まりを起こし易く、逆に粘度が低いと積層後の光硬化中あるいは熱硬化中に「たれ」が起こるという問題があった。このため光硬化性樹脂液滴を飛翔中に光照射するように液滴の飛翔経路に光を照射する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしこの方法は、光がヘッド側にも漏れ光や反射光があたりノズルの目詰まりを起こし易いという欠点があった。

一方、常温で固体の材料はワックスやホットメルト樹脂のように加熱すると液体になる樹脂が用いられることが多い。前記の材料は、室温で固体状であるため取扱い時に汚れないことや、溶融時のインクの蒸発量を最小限にできるためノズルの目詰まりがないなどの大きな利点がある。

しかし、ワックスを主成分としているため、溶融状態から固体への相変化に伴う体積変化率が大きく、装置の電源を切った後にインクの体積が収縮して空間ができる。これに伴い、噴射ノズルとの間に空気が侵入し、再溶融する際これが気泡となりノズルを塞ぎ一部のノズルで噴射が不能になるという欠点を有していた。この欠点を改良した相変化に伴う体積変化率が小さいインク組成物（例えば、特許文献３参照）が提案されている。これらの体積変化率が小さいインク組成物は、積層時に高精度な寸法精度を得やすいという利点を有する。

しかし、これらのインク組成物は印刷物として用いられることを前提としていた為、印刷後の保管性が重要視されていた。例えば、赤道近くの国々での使用や夏場の自動車内への放置などを考慮して、高い融点のインク組成物しか検討されていなかった。融点を高く維持することは、インク噴射温度が高くなることに繋がり、インクジェットヘッドおよびインク流路、インクタンクを高温に保持する必要があった。このため、装置が使用可能になるまでの立上げ時間や装置稼動時の消費電力が掛かることが問題であった。

また、造形物が支持体に埋設されるように作製する方法において、それぞれに融点の異なる材料を用い、造形物の形成後に融点差を利用して支持体材料を除去する方法などが提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかし、これらの材料は脆く、造形物材料としては造形物が壊れやすいという欠点があった。

この欠点を改良して靭性を付与させた造形材料も提案されている（例えば、特許文献５参照）。また、これらの常温で固体で加熱すると液体となる樹脂は収縮による反り変形が起こり、造形物の寸法安定性を損なう欠点もあった。この改善案としては、回転または高温ローラ、ロータリーカッタ等で平滑化処理を行いながら、造形物を積層する方法が提案されている（例えば、特許文献６参照）。ただし、積層中に平滑化処理が入るため、時間効率が悪いという問題があった。
特許第３，１７９，５４７号公報 特許第２，６９７，１３８号公報 特開平９−１２３２９０号公報 特開平７−７０４９０号公報 特開２００１−２１４０９８号公報 特開２００１−５８３５７号公報 Ｐ７〜９、第１図

インクジェット方式の積層造形装置を汎用でかつオフィスユース出来る三次元プリンタや三次元コピーマシンとして使われるようにするには、造形物が壊れにくく、より高精度で高速な造形ができ、さらに低価格であることが望まれている。現在市販されているインクジェット方式の積層造形装置は、これらのユーザニーズを満足させていないという問題点があった。

また、支持体材料に常温で固体、加熱により液体となる材料を用いる場合、融点やインク噴射温度が高く、インクジェットヘッドおよびインク流路、インクタンクを高温に保持する必要があり、装置が使用可能になるまでの立上げ時間や、装置稼動時の消費電力が掛かる問題があった。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、短い装置立上げ時間、低消費電力で、かつ複雑な三次元構造の造型物を高精度で高速造形できる三次元積層造形物用支持体材料、三次元積層造形物の中間体、三次元積層造形物の製造方法、三次元積層造形物の製造装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、
本発明の第１の手段は、溶融した支持体材料をインクジェットヘッドから噴射して溜部を有する支持体を形成し、その溜部に造形物材料を噴射して三次元積層造形物を造る三次元積層造形物用支持体材料が、
常温で固体であって、
その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されていることを特徴とするものである。

密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記密度差の比率が９．４〜１３．５％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度が１００℃以下であることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記支持体材料は活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記支持体材料が前記活性エネルギー線を吸収する例えばブラックやマゼンタなどの着色剤を含有していることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第１の手段ないし第５の手段において、前記支持体材料の主成分が、水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド、脂肪酸アルキルのステアリン酸ステアリル、パルチミン酸セチル、水素添加ホホバ油、エチレングリコールジ脂肪酸エステルのジステアリン酸エチレングリコール、ミリスチン酸ミリスチルのグループから選択された少なくとも１種の有機化合物であることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は、溶融した支持体材料をインクジェットヘッドから噴射して溜部を有する支持体を形成し、その溜部に造形物材料を射出して構成される支持体と造形物からなる三次元積層造形物の中間体において、
前記支持体材料が、常温で固体であって、
その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されており、
密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
前記構造物材料が、活性エネルギー線硬化性化合物であることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第７の手段において、前記支持体材料の密度差の比率が９．４〜１３．５％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第７の手段または第８の手段において、前記支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度が１００℃以下であることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第７の手段または第８の手段において、前記支持体材料が活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は前記第７の手段または第８の手段において、前記支持体が前記活性エネルギー線を吸収する着色剤を含有していることを特徴とするものである。

本発明の第１２の手段は前記第７の手段または第８の手段において、前記支持体と造形物の色が異なることを特徴とするものである。

本発明の第１３の手段は前記第７の手段ないし第１０の手段において、前記支持体の主成分が、水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド、脂肪酸アルキルのステアリン酸ステアリル、パルチミン酸セチル、水素添加ホホバ油、エチレングリコールジ脂肪酸エステルのジステアリン酸エチレングリコール、ミリスチン酸ミリスチルのグループから選択された少なくとも１種の有機化合物であることを特徴とするものである。

本発明の第１４の手段は、溶融した支持体材料を支持体用インクジェットヘッドから噴射し固化させて溜部を有する第１の支持体層を形成し、その第１の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を造形物用インクジェットヘッドから噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層を形成して、
前記第１の支持体層の上に溶融した支持体材料を支持体用インクジェットヘッドから噴射し固化させて溜部を有する第２の支持体層を積層し、その第２の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を造形物用インクジェットヘッドから噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層の上に第２の造形物層積層して三次元積層造形物を得る三次元積層造形物の製造方法において、
前記三次元積層造形物用支持体材料が、
常温で固体であって、
その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されていることを特徴とするものである。

密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
本発明の第１５の手段は前記第１４の手段において、前記支持体材料が前記活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とするものである。

本発明の第１６の手段は、溶融した支持体材料を噴射し固化させて溜部を形成する支持体用インクジェットヘッドと、
前記支持体材料で形成された溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を噴射する造形物用インクジェットヘッドと、
その造形物用インクジェットヘッドによって照射された造形物材料に対して活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射機とを備えた三次元積層造形物の製造装置において、
前記支持体材料が前記活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であって、
前記支持体用インクジェットヘッドと前記活性エネルギー線照射機が近接配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、低消費電力で、且つ複雑な三次元構造の造形物を高精度に高速造形できる三次元積層造形物用支持体材料、三次元積層造形物の中間体、三次元積層造形物の製造方法ならびに製造装置を提供することができる。

以下、本発明を実施形態とともに詳細に説明する。
まず、三次元ＣＡＤで設計された三次元形状あるいは三次元キャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、ＳＴＬフォーマットに変換して積層造形装置に入力する。

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はＺ方向（高さ方向）が最も低くなる方向を選ぶ。

造形方向を確定したら、その三次元形状のＸ−Ｙ面、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面への投影面積を求める。得られたブロック形状に補強のため、Ｘ−Ｙ面の上面を除いて、その他の各面を適当量外側に移動させる。移動させる量は特に制約なく、形状や大きさや使用材料で異なるが、およそ１〜１０ｍｍ程度である。これで造形しようとする形状を閉じ込めた（上面は開放されている）ブロック形状が特定される。

このブロック形状を一層の厚さでＺ方向に輪切り（スライス）にする。一層の厚さは使う材料によるが、通常は２０〜６０μｍ程度である。造形しようとする造形物が１個の場合はこのブロック形状がＺステージ（一層造形毎に一層分づつ下降する造形物をのせるテーブル）の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がＺステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ（スライスデータ：等高線データ）やＺステージへの配置は、使用材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。

次に造形工程となる。輪切りデータの最外郭の輪郭線を基準に、内外判定（輪郭線上の位置に、支持体材料と造形物材料のどちらを噴射するかを判定すること）で、支持体材料を噴射する位置と造形物材料を噴射する位置が制御される。

噴射の順序としては、支持体層を形成する支持体材料を噴射してから、造形用材料を噴射させる。これは図３や図４のように、多数のノズルを有するヘッド（マルチノズルヘッド）を多数配列させるときの配列のさせ方で可能である。

このような順序で噴射させると、先に支持体で溝や堰などの溜部が出来て、その中に造形物材料を噴射することになり、造形物材料として常温で液体の材料を使っても「たれ」の心配がなく、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などが幅広く使うことが出来る。

造形物の脆さを改良するためには、出来るだけ分子量の大きい造形物材料を使う方法がよいが、インクジェットで噴射するには粘度の制約があり、噴射時の粘度は３０ｍＰａ・ｓ以下が望ましく、そのためあまり高分子量の材料は使えない。そこで低分子量の材料を噴射し、後から重合させて高分子化することによって、造形物の脆さを改良することが出来る。そのため支持体材料は常温で固体、造形物材料は常温で液体の材料を使うのが良い。なお、材料の選択範囲を広げるために、噴射温度を常温以上にすることも有効な手段である。

また、造形時間をより短縮させるには、一体化したヘッドの往路及び復路それぞれで支持体材料及び造形物材料を噴射して積層する方法が良い。

さらに、支持体材料を噴射するインクジェットヘッドに活性エネルギー線照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。

本発明の三次元造形法では、多数のノズルを有するヘッド（マルチノズルヘッド）として、例えばノズルが列状に並んだリニヤヘッドを多数配列して一体化させたものが使用される。このリニアヘッドの構成について説明する。

図１はリニヤヘッドの分解斜視図、図２はその部分断面図である。図において１はノズル、２はノズルプレート、３は噴射材料を蓄える加圧室、４は加圧室プレート、５は加圧室３に噴射材料を供給する流路となるリストリクタ、６はリストリクタプレート、７は加圧室３の壁面の一部を形成した振動板、８はフィルタ部、９はダイヤフラムプレート、１０はリストリクタ５に噴射材料を供給する噴射材料供給路、１１は取付けベース、１２は圧電素子、１３は振動板７と圧電素子１２を連結する接着剤、１４は圧電素子１２を固着した支持基板である。

これらの構成部品の材質として、ダイヤフラムプレート９、リストリクタプレート６、加圧室プレート４および取付けベース１１はステンレス材等、ノズルプレート２はニッケル材、支持基板１４はセラミックス、ポリイミド樹脂等の絶縁物から作られている。

構成部品の組立は、まず取付けベース１１上にダイヤフラムプレート９、リストリクタプレート６、加圧室プレート４およびノズルプレート２が、位置決めされた状態で加圧接着される。この接着剤としては、例えばエポキシ樹脂を使用している。

次に取付けベース１１の開口部分に支持基板１４により保持された圧電素子１２が挿入され、例えばシリコン樹脂からなる接着剤でダイヤフラムプレート９の振動板７と接着される。

このようにして完成したリニアヘッドは、取付けベース１１と図示しないネジ等の手段により本体装置に取り付けられる。またリニアヘッドは、エポキシ樹脂からなる接着剤のはみ出しにより塞がれることがなく、且つ、気密性が保たれる。

ノズルからの噴射材料の噴射動作を説明すれば、噴射材料は図示しない噴射材料タンクから噴射材料供給路１０、フィルタ部８、リストリクタ５、加圧室３、ノズル１の順に流れる。圧電素子１２への電気信号の印加および切断により、ダイヤフラムプレート９の振動板７が撓みと復元を繰り返して、任意のノズル１からの噴射材料滴の噴射と、加圧室３への噴射材料の供給とが繰り返される。

このリニアヘッドに用いられる噴射材料としては、支持体層を形成する支持体材料と、この支持体材料噴射後に噴射する造形物材料とがある。

従来、支持体材料としては、脂肪酸アミド、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、クマロン樹脂、脂肪酸エステル、グリセライド、ワックス等から選択された１ないし多成分が使用されていた。

これら支持体材料の融点は約８０〜９０℃と比較的高いため、前記構成部品からなるリニアヘッドおよび図示しない支持体材料用インク流路、インクタンクは、ヒータ制御等により、少なくとも１００℃を越える高温に安定維持させる必要があった。このため、装置が使用可能になるまでの立上げ時間や装置稼動時の消費電力が掛かるという問題があった。

本発明において使用される支持体材料は、少なくとも化学物質審査規制法（化審法）番号８−３５８、２−２４８９、２−２４９２、９−１３８２のいずれか１種類を配合した材料組成物である。これらの材料を、好ましくは５０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上配合することにより、相変化時の体積変化が少なく、かつ低融点、低噴射温度によって消費電力を抑えた支持体材料および三次元積層造形装置が提供される。

次に具体的な支持体材料について説明する。各化審法番号には次の化合物が分類される。

化審法番号８−３５８：
水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド、
化審法番号２−２４８９：
脂肪酸（Ｃ数１１〜２４）アルキル（Ｃ数１３〜２４）のステアリン酸ステアリル、パルチミン酸セチル、水素添加ホホバ油、
化審法番号２−２４９２：
エチレングリコールジ脂肪酸（Ｃ数８〜２４）エステルのジステアリン酸エチレングリコール、
化審法番号９−１３８２：
ミリスチン酸ミリスチル。

具体的には、化審法番号８−３５８としてはＴＲＩＦＡＴ Ｐ−５２(日光ケミカルズ社製)、リケマールＶＴ(理研ビタミン社製)など、
化審法番号２−２４８９としてはエキセパールＳＳ(花王社製)、クロダモルＣＰ(クローダ社製)、ＥＭＡＬＥＸ ＣＣ−１８、ＥＭＡＬＥＸ ＣＣ−１６(以上、日本エマルジョン社製)、ＳＳ、Ｎ−ＳＰ、ホホバワックス(以上、日光ケミカルズ社製)、リケマールＳＬ−８００(理研ビタミン社製)など、
化審法番号２−２４９２としてはエマノーン３２０１Ｍ(花王社製)、ＥＭＡＬＥＸ ＥＧＳ-Ｃ(日本エマルジョン社製)、シスロールＥＧＤＳ３４３２(クローダ社製)、Ｇｅｎａｐｏｌ ＰＭＳ(クラリアントジャパン社製)、エステパール１０(日光ケミカルズ社製)など、
化審法番号９−１３８２としては、エキセパールＭＹ−Ｍ(花王社製)、クロダモルＭＭ(クローダ社製)、ＭＭ(日光ケミカルズ社製)など各種のものが挙げられる。

更に機能性を発現するため、脂肪酸アミド、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、クマロン樹脂、脂肪酸エステル、グリセライド、ワックス等や各種の表面処理剤、界面活性剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤等を混合すると良い。

着色剤としては、前記の支持体材料に溶解、または安定分散し、さらに熱安定性に優れた染料および顔料が適している。溶解性染料（Solvent Dye）が望ましいが，特に限定されるものではない。また色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。

具体的には、染料として次に述べるようなものがある。
〈ブラック染料〉：
MS BLACK VPC（三井東圧社製）、AIZEN SOT BLACK−1、AIZEN SOT BLACK−5（保土谷化学社製）、RESORIN BLACK GSN 200％、RESOLIN BLACK BS（バイエルジャパン社製）、KAYASET BLACK A−N（日本化薬社製）、DAIWA BLACK MSC（ダイワ化成社製）、HSB−202（三菱化成社製）、NEPTUNE BLACK X60、NEOPEN BLACK X58（ＢＡＳＦジャパン社製），Oleosol Fast BLACK RL（田岡化学工業社製）、Chuo BLACK80、Chuo BLACK80−15（中央合成化学社製）。

〈マゼンタ染料〉：
MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta Hso−147（三井東圧社製）、AIZEN SOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOT Red−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEHSPECIAL（保土谷化学社製）、RESOLIN Red FB 200％、MACROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT 5B（バイエルジャパン社製）、KAYASET RedB、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802（日本化薬社製）、PHLOXIN，ROSE BENGAL、ACID Red（ダイワ化成社製）、HSR−31、DIARESIN RedＫ（三菱化成社製）、Oil Red（ＢＡＳＦジャパン社製），Oil Pink330（中央合成化学社製）。

〈シアン染料〉：
MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan Hso−144、MS Cyan VPG（三井東圧社製）、AIZEN SOT Blue−4（保土谷化学社製）、RESOLIN BR．Blue BGLN 200％、MACROLEX Blue RR、CERES BlueGN、SIRIUS SUPRATURQ．Blue Z−BGL、SIRIUS SUPRA TURQ．Blue FB−LL330％（バイエルジャパン社製）、KAYASET Blue Fr、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq．Blue GL−5 200、LightBlue BGL−5 200（日本化薬社製）、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL（ダイワ化成社製）、DIARESINBlue P（三菱化成社製）、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue808、ZAPON Blue 806（ＢＡＳＦジャパン社製）。

〈イエロー染料〉：
MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27（三井東圧社製）、AIZENSOT Yellow−1、AIZEN SOT YelloW−3、AIZEN SOT Yellow−6（保土谷化学社製）、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR、Yellow 10GN（バイエルジャパン社製）、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G（日本化薬社製）、DAIWA Yellow 330HB（ダイワ化成社製）、HSY−68（三菱化成社製）、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075（ＢＡＳＦジャパン社製），Oil Yellow 129（中央合成化学社製）。

また顔料としては、各種の有機及び無機顔料を使用することができる。例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料及びキレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、アントセキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料等がある。特に限定されるわけではないが、例えばカラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。

赤あるいはマゼンタ顔料：
Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48：1、48：2、48：3、48：4、48：5、49：1、53：1、57：1、57：2、58：4、63：1、81、81：1、81：2、81：3、81：4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36。

青またはシアン顔料：
pigment Blue 1、15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、17−1、22、27、28、29、36、60。
緑顔料：
Pigment Green 7、26、36、50。
黄顔料：
Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193。
黒顔料：
Pigment Black 7、28、26、
などが目的に応じて適宜使用できる。

具体的に商品名を示すと、例えばクロモファインイエロー2080、5900、5930、AF−1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレット RE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5108、5197、5085N、SR−5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN−EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G−550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA−1103、セイカファストエロー10GH、A−3、2035、2054、2200、2270、2300、2400（B）、2500、2600、ZAY−260、2700（B）、2770、セイカファストレッド8040、C405（F）、CA120、LR−116、1531B、8060R、1547、ZAW−262、1537B、GY、4R−4016、3820、3891、ZA−215、セイカファストカーミン6B1476T−7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B−430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973（以上、大日精化工業社製）、
KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201（以上、大日本インキ化学社製）、
Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905（以上、山陽色素社製）、
Lionol Yellow1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S（以上、東洋インキ製造社製）、
Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G（以上、ヘキストインダストリ社製）、
カーボンブラック＃2600、＃2400、＃2350、＃2200、＃1000、＃990、＃980、＃970、＃960、＃950、＃850、MCF88、＃750、＃650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、＃52、＃50、＃47、＃45、＃45L、＃40、＃33、＃32、＃30、＃25、＃20、＃10、＃5、＃44、CF9（以上、三菱化学社製）などが挙げられる。

造形物材料としては、活性エネルギー線照射、加熱等により硬化する材料であって、例えば活性エネルギー線硬化性または熱硬化性化合であり、ノズル詰まりを防止する点から、常温で液体であることが好ましい。

活性エネルギー線硬化性化合物とは、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合、またはカチオン重合する化合物である。ラジカル重合する化合物としてはエチレン性不飽和基を有する化合物、カチオン重合する化合物としては脂環式エポキシ基、またはオキセタン環を有する化合物が好適に用いられる。

造形物材料中の光硬化性樹脂モノマーとしては，分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度の樹脂モノマーで，例えば単官能基の2-エチルヘキシル（メタ）アクリレート(EHA)， 2-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート(HEA)，2-ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート(HPA)，カプロラクトン変成テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート，イソボニル（メタ）アクリレート，３−メトキシブチル（メタ）アクリレート，テトラヒドロフルフリル（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，二官能基の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)および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，エトキシ変性ビスフェノールＡ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，多官能基のトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート（TMPTA），ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート（PETA），ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート（
DPHA），トリアリルイソシアネート，ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールの（メタ）アクリレート，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，エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート，プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレート，ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート，ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート，ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート，エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート，ペンタ（メタ）アクリレートエステル等が好ましい。

具体的には、KAYARAD TC-110S，KAYARAD R-128H，KAYARAD R-526，KAYARAD NPGDA，KAYARAD PEG400DA，KAYARAD MANDA，KAYARAD R-167，KAYARAD HX-220，KAYARAD HX-620，KAYARAD R-551，KAYARAD R-712，KAYARAD R-604，KAYARAD R-684，KAYARAD GPO，KAYARAD TMPTA，KAYARAD THE-330，KAYARAD TPA-320，KAYARAD TPA-330，KAYARAD PET-30，KAYARAD RP-1040，KAYARAD T-1420，KAYARAD DPHA，KAYARAD DPHA-2C，KAYARAD D-310，KAYARAD D-330，KAYARAD DPCA-20，KAYARAD DPCA-30，KAYARAD DPCA-60，KAYARAD DPCA-120，KAYARAD DN-0075，KAYARAD DN-2475，KAYAMER PM-2， KAYAMER PM-21，KSシリーズHDDA，TPGDA，TMPTA，SRシリーズ256，257，285，335，339A，395，440，495，504，111，212，213，230，259，268，272，344，349，601，602，610，9003，368，415，444，454，492，499，502，9020，9035，295，355，399E494，9041203，208，242，313，604，205，206，209，210，214，231E239，248，252，297，348，365C，480，9036，350（以上、日本化薬社製），ビームセット770（荒川化学工業社製）等が好適に使用できる。

また光重合性プレポリマーとしては、紫外線硬化樹脂の製造に使用される光重合性プレポリマーを使用することができる。プレポリマーとしてはポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド樹脂、エーテル系樹脂、多価アルコール等のアクリレート、メタアクリレート等が限定することなく使用できる。

さらに、水溶性樹脂およびエマルジョンタイプの光硬化型樹脂についても使用できる。具体的には、ポリエステル（メタ）アクリレート、ビスフェノール系エポキシ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ系エポキシ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールＡ系エポキシ（メタ）アクリレート、アルカリ可溶エポキシ（メタ）アクリレート、アクリル変成エポキシ（メタ）アクリレート、リン酸変成エポキシ（メタ）アクリレート、ポリカーボネート系ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル系ウレタン（メタ）アクリレート、脂環式ウレタン（メタ）アクリレート、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレート、ポリブタジエン（メタ）アクリレート、ポリスチリル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

例えば具体的には、ダイヤビームUK6105、ダイヤビームUK6038、ダイヤビームUK6055、ダイヤビームUK6063、ダイヤビームUK4203（以上、三菱レイヨン社製）、
オレスターRa1574（三井化学社製）、
KAYARAD UXシリーズ2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101、KAYARAD R＆EXシリース゛、011、300、130、190、2320、205、131、146、280、KAYARAD MAXシリーズ、1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661（以上、日本化薬社製）、
ビームセット700、710、720、750、502H、504H、505A−6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ−7、AQ−9、AQ−11、EM−90、EM−92（以上、荒川化学工業社製）、
0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR−305、1FC−507、1SM−012、1AN−202、1ST−307、1AP−201、1PA−202、1XV−003、1KW−430、1KW−501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA,717−1、856−5、QT701-45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724−65A、824−65、6540MA、6RI−350、6TH-419、6HB−601、6543MB、6AZ−162、6AZ−309、6AZ−215、6544MA、6AT−203B、6BF−203、6AT−113、6HY316、6RL−505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408-13、MT408-15、MT408-42、7CJ−601、7PN−302、7541MB、7RZ−011、7613MA、8DL−100、8AZ−103、5YD-420、9504MNS、アクリットWEM−202U、030U、321U、306U、162、WBR−183U、601U、401U、3DR−057、829、828（以上、大成化工社製）などがある。

さらに光重合開始剤としては、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。

具体的には、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等を挙げることができる。これらの光重合開始剤を１種で、又は複数種を組合せて用いることができる。

光（特に紫外線）を照射する際に、本発明によるインク組成物中の顔料によって、光（特に紫外線）が吸収又は隠蔽されることによる硬化速度の低下を防止する目的で、増感剤を使用することもできる。

増感剤としては、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、若しくはピペリジン等の環状アミン系化合物、ｏ−トリルチオ尿素等の尿素系化合物、ナトリウムジエチルチオホスフェート若しくは芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物、Ｎ、Ｎ’−ジ置換−ｐ−アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物、トリ−ｎ−ブチルホスフィン若しくはナトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン化合物、ミヒラーケトン、Ｎ−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−１、３−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物等を挙げることができる。これらの増感剤を１種又は複数種を組合せて用いることができる。

着色剤としては、前記造形物材料に溶解または安定分散する染料および顔料が適する。特に限定されるものではないが、支持体材料に適用したものが使用できる。また、色の調整などで２種類以上の着色剤を適宜混合することができる。

本発明による造形物材料においては、乾燥速度を上げることを目的として、本発明のインク組成物に低沸点有機溶媒（特には低沸点アルコール）を含有するのが好ましい。

低沸点アルコールとしては、炭素数１〜４の脂肪族アルコール、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、又はイソブチルアルコール等を挙げることができる。これらの低沸点有機溶媒を１種又は複数種を組合せて用いることができる。

この低沸点有機溶媒（特に低沸点アルコール）の含有量は、インク組成物の全重量に対して、好ましくは１〜３０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％である。３０重量％を越えると吐出性に問題が生じることがあり、１重量％未満では乾燥速度を上げる効果がない。

造形用材料を硬化する手段としては、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線等が挙げられる。オゾンを除去する機構が具備されると好ましい。

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ＤｅｅｐＵＶタイプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的である。Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に有効であるランプであれば、特に制限無く使用できる。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。

次に前記したリニヤヘッドを多数配列して一体化させた例を図３で説明する。先ず、各リニヤヘッドの配列方法を説明すれば、ノズルプレート２に設けられた５個のノズル１間のピッチは、それぞれ所定解像度ピッチの４倍の設定となっている。１５はノズルプレート２からなるリニアヘッド４個を矢印Ａ、Ｂ方向に対して垂直な方向に所定解像度ピッチ分だけそれぞれ階段状にずらして固定プレート１６に固定したマルチヘッドユニットである。

ここで、矢印Ａ方向はノズルプレート２から構成されるリニアヘッド移動時の往路で、矢印Ｂ方向はその復路であり、図示されない一軸の駆動機構により動作される。

１７、１８はマルチヘッドユニット１５と同様な構成のマルチヘッドユニットで、矢印Ａ、Ｂ方向に対する垂直な方向の所定解像度ピッチがそれぞれ繋がるよう固定プレート１６に固定されている。

１９、２０はマルチヘッドユニット１５、１７、１８を固定した固定プレート１６と同様なマルチヘッドユニット構成の固定プレートで、マルチヘッドユニット２１、２２、２３およびマルチヘッドユニット２４、２５、２６を有し、固定プレート１６、１９、２０が一体化されるよう図示されないネジで固定されている。

マルチヘッドユニット１５、２１、２４間、マルチヘッドユニット１７、２２、２５間、マルチヘッドユニット１８、２３、２６間の矢印Ａ、Ｂ方向に対して垂直な方向におけるノズル配列高さはすべて同じである。

各リニアヘッドからの噴射材料の噴射動作を説明すれば、固定プレート１６のマルチヘッドユニット１５、１７、１８、および固定プレート２０のマルチヘッドユニット２４、２５、２６からは支持体材料である常温で固体のインクが噴射される。固定プレート１９のマルチヘッドユニット２１、２２、２３からは造形物材料である光硬化性樹脂インクが噴射される。

一体化された固定プレート１６、１９、２０が往路となる矢印Ａ方向に移動するときはマルチヘッドユニット１５、１７、１８から、また、復路となる矢印Ｂ方向に移動するときはマルチヘッドユニット２４、２５、２６から支持体を形成するソリッドインクが噴射される。

矢印Ａ、Ｂ方向の移動時におけるマルチヘッドユニット１５、１７、１８、およびマルチヘッドユニット２４、２５、２６は所定位置に所定解像度となるようソリッドインクの噴射タイミングを制御している。

以上の動作を繰り返しつつ、インクを噴射することにより支持体が順次積層される。こうしてできあがった支持体の溝や堰の中に、必要に応じてマルチヘッドユニット２１、２２、２３から造形物材料である光硬化性樹脂インクを噴射し、図示されない紫外線照射機によって重合硬化されるため、この光硬化性樹脂インクは常温において液体であっても「たれ」の心配が無くなる。

また、一体化された固定プレート１６、１９、２０の往路、復路の移動時の毎回ごとに光硬化性樹脂インクを噴射する必要があっても、光硬化性樹脂インクを噴射するマルチヘッドユニット２１、２２、２３の両側の位置に、常温で固体のインクを噴射するマルチヘッドユニット１５、１７、１８およびマルチヘッドユニット２４、２５、２６が位置しているために、必ず常温で固体のインクが噴射された後に光硬化性樹脂インクを噴射することが可能となり、積層速度を高めることができる。

さらに、常温で固体のインクを噴射するマルチヘッドユニット１５、１７、１８のいずれかのノズルに噴射つまりが発生したとしても、もう一方のマルチヘッドユニット２４、２５、２６の噴射つまりノズルに対応する位置のノズルで代替噴射させることも可能である。この場合、噴射つまりノズルを検出し、他のノズルで代替噴射させる制御装置が必要である。

図４は、リニヤヘッドの配列方法を変えた他の例を示す図である。２７はリニアヘッド移動時の往路である矢印Ａ方向、および復路である矢印Ｂ方向の垂直方向において、それぞれのノズル１間のピッチが所定解像度となるように、複数のノズルプレート２を傾斜させて固定した固定プレートである。

２８、２９は、固定プレート２７と同じノズルプレート２の配列構成の固定プレートで、固定プレート２７、２８、２９間のそれぞれのノズルプレート２におけるノズル配列高さはすべて同じとなるよう固定プレート２７と一体化されている。

固定プレート２７、２９からは支持体材料である常温で固体のインクが、固定プレート２８からは造形物材料である光硬化性樹脂インクが噴射されるよう構成されている。なお、各リニアヘッドからの噴射動作については、図３での説明と同じであるため説明を省略する。

このように、リニアヘッド移動時の矢印Ａ、Ｂ方向に対して複数のノズルプレート２を傾斜させて配列した場合、固定プレートに対するノズルプレートの実装密度を高められるばかりでなく、ノズルプレートを追加した分だけ矢印Ａ、Ｂ方向の垂直方向の噴射幅を増やせるため、最低限の個数のノズルプレートを用いて指定の噴射幅に効率良く設定できるといった利点がある。

図５は、本発明による造形物製造工程の一例を示す概略図である。
造形装置３９は、図３または図４に記載のリニアヘッドを配列したマルチヘッドユニットを用いて、造形物用インク噴射ヘッドユニット３０から造形物用材料を、支持体用インク噴射ヘッドユニット３１、３２から支持体用材料を噴射し、隣接した紫外線照射機３３、３４で造形物材料を硬化しながら積層する。

すなわち溶融した支持体材料をインクジェットヘッド（支持体用インク噴射ヘッドユニット３１、３２）から噴射し固化させて溜部を有する第１の支持体層を形成し、その第１の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料をインクジェットヘッド（造形物用インク噴射ヘッドユニット３０）噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層を形成して、前記第１の支持体層の上に溶融した支持体材料を噴射し固化させて溜部を有する第２の支持体層を積層し、その第２の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層の上に第２の造形物層積層して三次元積層造形物を得る三次元積層造形物３５を製作する。

マルチヘッドユニットが矢印Ａ方向に移動する時は、基本的に支持体用インク噴射ヘッドユニット３１、造形物用インク噴射ヘッドユニット３０、紫外線照射機３４を用いて、支持体３６、造形物３４を造形物支持基板３７上に形成する。支持体用インク噴射ヘッドユニット３２、紫外線照射機３３を補助的に用いても良い。

また、マルチヘッドユニットが矢印Ｂ方向に移動する時は、基本的に支持体用インク噴射ヘッドユニット３２、造形物用インク噴射ヘッドユニット３０、紫外線照射機３３を用いて、支持体３６、造形物３４を造形物支持基板３７に形成する。支持体用インク噴射ヘッドユニット３１、紫外線照射機３４を補助的に用いても良い。

さらに、インク噴射ヘッドユニット３０、３１、３２および紫外線照射機３３、３４と、造形物３３および支持体３４とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ３６を下げながら積層する。

図６は、図５よりも各層の平滑性を向上できる構成とした造形物製造工程の一例を示す概略図である。基本的な工程は図５と同じであるが、紫外線照射機３３、３４を造形物用材料噴射ヘッド３０と支持体用材料噴射ヘッド３１、３２との間に配置している点が異なる。

また本方式の造形装置３９では、紫外線照射機３３、３４は矢印Ａ、Ｂいずれの方向に移動する際も使用し、その紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された支持体材料表面が平滑化され、結果として造形物の寸法安定性が向上できる。

また造形装置３９としては、インク回収、リサイクル機構等を付加することも可能である。ノズル面に付着したインクを除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していても良い。さらに造形時の装置内環境温度を制御することも好ましい。

次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は記載例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
造形物用材料として、ウレタンアクリレート（三菱レイヨン社製、商品名：ダイヤビームUK6038）を１０重量部、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（日本化薬社製、商品名：KAYARAD MANDA）を９０重量部、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製、商品名イルガキュア1700）を３重量部、着色剤として青顔料（東洋インキ製造社製、商品名：Lionol Blue 7400G）を２重量部のトータル３００gをホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な造形物用インク組成物を得た。

支持体用材料としては、水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド化審法番号８−３５８ＴＲＩＦＡＴ Ｐ−５２(日光ケミカルズ社製)を１００重量部、着色剤として黒顔料（三菱化学社製、商品名：ＭＡ７７）３重量部のトータル３００gをホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

融点は、柳本製作所社製の微量融点装置ＭＰ−Ｓ３で測定した。試料台上にインク約３ｍｇを乗せ、昇温速度約２℃／ｍｉｎで加熱し、インクの溶け始めから溶け終わりまでの温度を融点とした。この方法で融点を測定したところ支持体材料の融点は５２〜５５℃であった。

次に溶融温度と室温との密度の測定方法について説明する。溶融温度での密度は、柴田科学社製の比重びん（ハバード型）を用い、恒温槽中で温度一定にした後、溶融状態でのインク組成物の重量を測定して密度を求めた。室温での密度は、一旦加熱溶融したインク組成物を円柱状の金属型に流し込み、自然冷却で固化させる。３０分室温放置した後、紙ヤスリ（ＫＯＶＡＸ社製Ｐ６００）で、インクペレット形状をインク高さ１２±１ｍｍ、直径１３．５±０．５ｍｍの範囲に収まるように作製する。寸法と重量を測定して、密度を求めた。
さらに、溶融温度での密度と２０℃での密度の密度差の比率（以下、密度比と略記する）は、下式により求めた。

密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１）を用い、噴射温度９０℃で噴射させた。噴射温度（溶融温度）は、回転粘度計（トキメック社製ＥＬＤモデル）で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる温度である。本実施例の支持体材料の場合、２０℃゜での密度は９６０．１kg／立方メートル、溶融温度での密度は８５７．９kg／立方メートル、従って密度比は１０．６であった。

図６の構成の装置で、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３５０ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成を行なった。本実施例の場合、支持体は黒色、造形物は青色にそれぞれ着色されている。

形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。評価結果を図７に示す。図７中の造形物の表面状態の評価欄において、造型物の反りや部分的な変形がなく滑らかな表面状態のものを○印、反りや部分的な変形が発生したものを×印、その中間のものを△印で表した。

〔実施例２〕
支持体用材料として、それぞれ水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド化審法番号８−３５８リケマールＶＴ(理研ビタミン社製)９０重量部、カワスリップＳＡ(川研ファインケミカル社製)１０重量部、黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。この組成物の融点は６５〜６８℃、支持体材料の２０℃での密度は９６１．５kg／立方メートル、溶融温度での密度は８５４．３kg／立方メートル、従って密度比は１１．１であった。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１）を用い、噴射温度１００℃で噴射させた。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３５０ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。評価結果を図７に示す。

〔実施例３〜８〕
支持体用材料として、それぞれ
水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド化審法番号８−３５８リケマールＶＴ(理研ビタミン社製)〔実施例３〕、
化審法番号２−２４８９ＭＡＬＥＸ ＣＣ−１６(日本エマルジョン社製)〔実施例４〕、
化審法番号２−２４８９Ｎ−ＳＰ(日光ケミカルズ社製)〔実施例５〕、
化審法番号２−２４８９ホホバワックス(日光ケミカルズ社製ホホバワックス)〔実施例６〕、
エチレングリコールジ脂肪酸（Ｃ数８〜２４）エステルのジステアリン酸エチレングリコール化審法番号２−２４９２エマノーン３２０１Ｍ(花王社製)〔実施例７〕、
ミリスチン酸ミリスチル化審法番号９−１３８２クロダモルＭＭ（クローダ社製）〔実施例８〕
の１００重量部、黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１)を用い、噴射温度５０〜９５℃で噴射させた。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３５０ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。

各実施例３〜８における支持体材料の射出温度、融点、密度比ならびに造形物の表面状態の評価結果を図７に示す。

〔実施例９〕
支持体用材料として、ミリスチン酸ミリスチル化審法番号９−１３８２クロダモルＭＭ（クローダ社製）５０重量部とカワスリップＳＡ(川研ファインケミカル社製)５０重量部、着色剤として黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００ｇを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１)を用い、噴射温度７０℃で噴射させた。支持体用材料の融点は６２〜６８℃、密度比は１３．５％であった。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３５０ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形はなかった。表面状態は若干滑らかにかける部分が見られたが、問題ないレベルであった。評価結果などを図７に示す。

〔実施例１０〕
支持体用材料としてミリスチン酸ミリスチル化審法番号９−１３８２クロダモルＭＭ（クローダ社製）７０重量部とカワスリップＳＡ(川研ファインケミカル社製)３０重量部、着色剤として黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１）を用い、噴射温度７０℃で噴射させた。支持体用材料の融点は５５〜５８℃、密度比は１３．３％であった。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３５０ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。評価結果などを図７に示す。

〔比較例１〕
支持体用材料としてカワスリップＳＡ５０重量部、トーマイド９２(富士化成工業社製)３０重量部、ステアリン酸（和光純薬工業社製）２０重量部、着色剤として黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１)を用い、噴射温度１３０℃で噴射させた。支持体用材料の融点は８４〜８８℃、密度比は１３．７％であった。

実施例１と同様の造形用材料を用いて、図６の構成の装置で、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３００ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成を行なった。形成された造形物は、端の部分や細長い部分に、僅かに変形や寸法のズレが生じていた。表面状態もあまり滑らかではなかった。評価結果を図７に示す。

〔比較例２〕
支持体用材料としてリケマールＶＴ(理研ビタミン社製)４９重量部、ステアリン酸５１重量部、着色剤として黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１)を用い、噴射温度１２０℃で噴射させた。支持体用材料の融点は６７〜７２℃、密度比は１４．０％であった。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３００ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成を行なった。形成された造形物は、端の部分や細長い部分に、僅かに変形や寸法のズレが生じていた。表面状態は滑らかではなかった。評価結果を図７に示す。

〔比較例３〕
支持体用材料としてカワスリップＳＡ１００重量部、着色剤として黒顔料ＭＡ７７を３重量部のトータル３００gを実施例１と同様にホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて、回転数２,０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。

インクジェットヘッド（日立プリンティングソリューションズ社製ＧＥＮ３Ｅ１)を用い、噴射温度１１０℃で噴射させた。支持体用材料の融点は８２〜８５℃、密度比は１４．２％であった。

実施例１と同様の造形用材料、図６の構成の装置を用いて、紫外線照射機（ウシオ電機社製、UVC-1212／1MNLC3-AA04）で３００ｍＪ／ｃｍ2の光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成を行なった。形成された造形物は、端の部分や細長い部分に、僅かに変形や寸法のズレが生じていた。表面状態は滑らかではなかった。評価結果を図７に示す。

この図７から明らかなように本発明の各実施例に係る支持体用材料の溶融温度（噴射温度）は５０〜１００℃で、比較例の１１０〜１３０℃よりもかなり低い。また融点も本発明の実施例のものは４０〜６８℃がほとんどで（実施例６だけが例外）、比較例の６７〜８８℃よりも低い。さらに密度比も本発明の実施例のものは９．４〜１３．５％で、比較例の１３．７〜１４．２％よりも低い。本発明の実施例において特に密度比が９．４〜１３．３％のものは、形成された造形物に反りや部分的な変形がなく、滑らかな表面状態を有している。なお、実施例６に使用した支持体用材料は他の実施例に比べて融点が６８〜７５℃と若干高いが、密度比が１０．５％と低いため、滑らかな表面を有し表面状態の評価は良好（〇印）である。

なお、造形物が支持体に埋設されるように作成された三次元積層造形物の中間体に適度の熱を加えることにより、外周の支持体を溶融除去して、三次元積層造形物を得ることができる。

本発明の実施形態で用いるリニヤヘッドの分解斜視図である。 そのリニヤヘッドの部分断面図である。 そのリニヤヘッドの配列状態を示すマルチヘッドユニットの模式図である。 リニヤヘッドの異なった配列方法を示すマルチヘッドユニットの模式図である。 本発明による造形物製造工程の一例を示す概略図である。 本発明による造形物製造工程の他の例を示す概略図である。 本発明の実施例と比較例での支持体組成材料、各種物性値ならびに造形物の表面状態の評価結果を示す図表である。

符号の説明

１：ノズル、２：ノズルプレート、３：加圧室、４：加圧室プレート、５：リストリクタ、６：リストリクタプレート、７：振動板、８：フィルタ部、９：ダイヤフラムプレート、１０：噴射材料供給路、１１：取付けベース、１２：圧電素子、１３：接着剤、１４：支持基板、１５、１７、１８、２１、２２、２３、２４、２５、２６：マルチヘッドユニット、１６、１９、２０、２７、２８、２９：固定プレート、３０：造形物用インク噴射ヘッドユニット、３１，３２：支持体用インク噴射ヘッドユニット、３３，３４：ＵＶ照射機、３５：造形物、３６：支持体、３７：造形物支持基板、３８：ステージ、３９：造形装置。

Claims (16)

1. 溶融した支持体材料をインクジェットヘッドから噴射して溜部を有する支持体を形成し、その溜部に造形物材料を噴射して三次元積層造形物を造る三次元積層造形物用支持体材料が、
   常温で固体であって、
   その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されていることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
   密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
2. 請求項１記載の三次元積層造形物用支持体材料において、前記密度差の比率が９．４〜１３．５％の範囲に規制されていることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
3. 請求項１または請求項２記載の三次元積層造形物用支持体材料において、前記支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度が１００℃以下であることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
4. 請求項１または請求項２記載の三次元積層造形物用支持体材料において、前記支持体材料は活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
5. 請求項４記載の三次元積層造形物用支持体材料において、前記支持体材料が前記活性エネルギー線を吸収する着色剤を含有していることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の三次元積層造形物用支持体材料において、前記支持体材料の主成分が、水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド、脂肪酸アルキルのステアリン酸ステアリル、パルチミン酸セチル、水素添加ホホバ油、エチレングリコールジ脂肪酸エステルのジステアリン酸エチレングリコール、ミリスチン酸ミリスチルのグループから選択された少なくとも１種の有機化合物であることを特徴とする三次元積層造形物用支持体材料。
7. 溶融した支持体材料をインクジェットヘッドから噴射して溜部を有する支持体を形成し、その溜部に造形物材料を射出して構成される支持体と造形物からなる三次元積層造形物の中間体において、
   前記支持体材料が、常温で固体であって、
   その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されており、
   密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
   前記構造物材料が、活性エネルギー線硬化性化合物であることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
8. 請求項７記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体材料の密度差の比率が９．４〜１３．５％の範囲に規制されていることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
9. 請求項７または請求項８記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度が１００℃以下であることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
10. 請求項７または請求項８記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体材料が活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
11. 請求項７または請求項８記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体が前記活性エネルギー線を吸収する着色剤を含有していることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
12. 請求項７または請求項８記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体と造形物の色が異なることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
13. 請求項７ないし請求項１０のいずれか１項記載の三次元積層造形物の中間体において、前記支持体の主成分が、水添動植物油脂の水素添加パーム油脂肪酸トリグリセライド、脂肪酸アルキルのステアリン酸ステアリル、パルチミン酸セチル、水素添加ホホバ油、エチレングリコールジ脂肪酸エステルのジステアリン酸エチレングリコール、ミリスチン酸ミリスチルのグループから選択された少なくとも１種の有機化合物であることを特徴とする三次元積層造形物の中間体。
14. 溶融した支持体材料を支持体用インクジェットヘッドから噴射し固化させて溜部を有する第１の支持体層を形成し、その第１の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を造形物用インクジェットヘッドから噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層を形成して、
    前記第１の支持体層の上に溶融した支持体材料を支持体用インクジェットヘッドから噴射し固化させて溜部を有する第２の支持体層を積層し、その第２の支持体層の溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を造形物用インクジェットヘッドから噴射し、その造形物材料に活性エネルギー線を照射して第１の造形物層の上に第２の造形物層積層して三次元積層造形物を得る三次元積層造形物の製造方法において、
    前記三次元積層造形物用支持体材料が、
    常温で固体であって、
    その支持体材料の回転粘度計で測定した粘度が１０±１ｍＰａ・ｓの範囲となる溶融温度での密度と２０℃での密度の下式で求められる密度差の比率が１３．５％以下に規制されていることを特徴とする三次元積層造形物の製造方法。
    密度差の比率＝〔（２０℃での密度）−（溶融温度での密度）／（２０℃での密度）〕×１００
15. 請求項１４記載の三次元積層造形物の製造方法において、前記支持体材料が前記活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であることを特徴とする三次元積層造形物の製造方法。
16. 溶融した支持体材料を噴射し固化させて溜部を形成する支持体用インクジェットヘッドと、
    前記支持体材料で形成された溜部に活性エネルギー線硬化性化合物からなる液状の造形物材料を噴射する造形物用インクジェットヘッドと、
    その造形物用インクジェットヘッドによって照射された造形物材料に対して活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射機とを備えた三次元積層造形物の製造装置において、
    前記支持体材料が前記活性エネルギー線の照射により溶融または変形可能な材料であって、
    前記支持体用インクジェットヘッドと前記活性エネルギー線照射機が近接配置されていることを特徴とする三次元積層造形物の製造装置。
    
    

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