JP2005067138A - Method for production of three-dimensionally shaped product - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a three-dimensionally shaped product favorable in binder discharging property and excellent in curability. <P>SOLUTION: This production method for the three-dimensionally shaped product comprises sequentially repeating a process (layer-forming process) for charging a powdery material onto a support to form a layer having a predetermined thickness and a process (cross-sectional shape-forming process) for bonding a powdery material layer with a binder so as to become a cross-sectional shape obtained by cutting an object to be shaped in a parallel cross section. In this case, the viscosity of the binder is 5-100 mPa/s at 25°C. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関し、更に詳しくは、対象とする三次元造形物を平行な複数の断面により切断した断面形状を逐次積層することにより三次元造形物を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure, and more particularly, to a method for manufacturing a three-dimensional structure by sequentially laminating cross-sectional shapes obtained by cutting a target three-dimensional structure with a plurality of parallel cross sections. .

従来から、立体的な造形対象物を平行な複数の面で切断した各断面形状に対応させて粉末の薄層を結合剤により結合し、この結合された薄層よりなる断面形状を順次積層させることによって、造形対象物の三次元モデルとなる造形物を作成する技術が知られている。   Conventionally, a thin layer of powder is bonded with a binder in correspondence with each cross-sectional shape obtained by cutting a three-dimensional modeling object on a plurality of parallel surfaces, and the cross-sectional shapes of the combined thin layers are sequentially laminated. Thus, a technique for creating a modeled object that becomes a three-dimensional model of a modeled object is known.

このような技術は、ラピッドプロトタイピングと呼ばれ、部品試作及びデザイン確認用途などに利用することができる。近年、安価かつ高速、さらにはカラーモデリング作成に適するインクジェットを利用する方式のものが提案されており、例えば特許文献1に開示されたものがある。この立体造形の具体的な手順を以下に説明する。   Such a technique is called rapid prototyping, and can be used for parts trial production and design confirmation. In recent years, an inexpensive and high-speed method using an ink jet suitable for color modeling has been proposed. For example, there is one disclosed in Patent Document 1. The specific procedure of this three-dimensional modeling is demonstrated below.

まず、ブレード機構により粉末を平らな表面上に均一な厚さを有する薄層に拡げ、この粉末の薄層表面に、インクジェットノズルヘッドを走査させて、造形対象物を平行な断面により切断した断面形状に対応させて、結合剤を吐出する。結合剤が吐出された領域の粉末材料は、必要な操作を施すことにより、粉末を結合状態にするとともに、既に形成済の下層の断面形状とも結合する。そして、造形物全体が完成するまで、粉末薄層を上部に順次積層しながら、結合剤を吐出する工程を繰り返す。最終的に、結合剤が吐出されなかった領域は、粉末が個々に独立して互いに接合しない状態であるため、造形物を装置から取り出す際に、粉末は容易に除去することができ、目的とする造形物が分離できる。以上の操作により、所望の三次元造形物が製造できる。   First, the blade mechanism spreads the powder into a thin layer having a uniform thickness on a flat surface, and an inkjet nozzle head is scanned over the thin layer surface of the powder, and the cross section of the object to be cut is cut in parallel cross sections. The binder is discharged according to the shape. The powder material in the region where the binder has been discharged is subjected to necessary operations to bring the powder into a bonded state, and also to the already formed lower layer cross-sectional shape. And the process of discharging a binder is repeated, laminating | stacking a powder thin layer sequentially on the upper part until the whole molded article is completed. Finally, since the areas where the binder was not discharged are in a state where the powders are not individually joined to each other, the powder can be easily removed when removing the shaped object from the apparatus. To be separated. By the above operation, a desired three-dimensional structure can be manufactured.

また、同様な方法で、イエロー(Y)、マゼンタ(M)又はシアン(C)のいずれかに着色を施した結合剤を吐出することにより、着色した3次元造形物を得る、例えば特許文献2が開示されている。   Further, in the same manner, a colored three-dimensional structure is obtained by discharging a binder that is colored yellow (Y), magenta (M), or cyan (C). Is disclosed.

しかしながら、上記の手法では、造形物の特性(質感、色)が所望の物に比べ、満足できるレベルには至らないのが実状である。特に、透明感の必要な三次元造形物を得ることは、粉末と結合剤の性質の違いなどの理由から、従来の方法では不可能とされている。さらに、表面になめらかさを付与するためには、上塗り、研磨処理を人手により行わなければならないため時間と費用が必要となる。
また、人手での彩色では、三次元造形物の所定の位置に所望の模様などを確実に描くことが一般的に困難である。
However, in the above-described method, the actual condition is that the characteristics (texture, color) of the modeled object do not reach a satisfactory level as compared with a desired object. In particular, it is impossible to obtain a three-dimensional structure that requires a transparent feeling by a conventional method because of the difference in properties between the powder and the binder. Furthermore, in order to impart smoothness to the surface, it is necessary to perform the overcoating and polishing treatments manually, which requires time and cost.
In addition, with manual coloring, it is generally difficult to reliably draw a desired pattern or the like at a predetermined position of a three-dimensional structure.

一方で、製造直後の三次元造形物は結合剤による接合力のみにより形作られているため、三次元造形物の取り扱い方法によっては強度が弱く壊れてしまう場合もある。そこで、従来、製造後の三次元造形物の粉末粒子の間に樹脂及びワックスなどを含浸させることにより強度を増大させてきた。しかしながら、このような工程は手間と時間を要する。
また、従来使用されている結合剤は、インクジェットノズルにおいて、目詰まりを起こすという問題もあった。
On the other hand, since the three-dimensional structure immediately after manufacture is formed only by the bonding force of the binder, the strength may be weak and may be broken depending on the method of handling the three-dimensional structure. Therefore, conventionally, the strength has been increased by impregnating the powder particles of the three-dimensional structure after manufacture with resin and wax. However, such a process requires labor and time.
In addition, conventionally used binders also have a problem of causing clogging in an ink jet nozzle.

特許第2729110号公報Japanese Patent No. 2729110 特開2001−150556号公報JP 2001-150556 A

本発明が解決しようとする課題は、吐出性が良好であり、かつ硬化性に優れた三次元造形物の製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a three-dimensional structure that has good ejection properties and excellent curability.

本発明の上記課題は、以下の手段により達成された。
(1)支持体上に粉末材料を所定の厚さを有する層に形成する工程(層形成工程)、及び造形対象物を平行な断面で切断した断面形状になるように粉末材料層を結合剤により結合させる工程(断面形状形成工程)を順次繰り返す工程を含む三次元造形物の製造方法において、25℃での結合剤の粘度が5〜100mPa・sであることを特徴とする三次元造形物の製造方法、
(2)結合剤がエネルギー付与により硬化する(1)記載の三次元造形物の製造方法、
(3)結合剤が光エネルギー付与により硬化する(1)又は(2)記載の三次元造形物の製造方法、
(4)結合剤として、少なくとも1種の着色された結合剤、白色で着色された結合剤、及び無色の結合剤、好ましくは無色透明の結合剤よりなる群から選ばれた2種以上の結合剤を使用する(1)〜(3)いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法、
(5)着色された結合剤が、イエロー結合剤、マゼンタ結合剤、及びシアン結合剤の少なくとも3つの結合剤よりなる(1)〜(4)いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法、
(6)着色された結合剤が、イエロー結合剤、マゼンタ結合剤、シアン結合剤、及びブラック結合剤の少なくとも4つの結合剤よりなる(1)〜(5)いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法、
(7)結合剤が(a)三官能以上の(メタ)アクリレートの少なくとも1種、並びに(b)単官能および/または二官能(メタ)アクリレートの少なくとも1種からなる(1)〜(6)いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法、
(8)三官能以上の(メタ)アクリレートが四官能、五官能または六官能(メタ)アクリレートである(7)に記載の三次元造形物の製造方法、
(9)結合剤の粘度調整剤として沸点150℃以下の有機溶剤を使用する(1)〜(8)いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。
The above object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) A step of forming a powder material on a support in a layer having a predetermined thickness (layer formation step), and a binder of the powder material layer so as to have a cross-sectional shape obtained by cutting a modeling object in parallel cross sections In the manufacturing method of a three-dimensional structure including the step of sequentially repeating the bonding step (cross-sectional shape forming step), the viscosity of the binder at 25 ° C. is 5 to 100 mPa · s. Manufacturing method,
(2) The method for producing a three-dimensional structure according to (1), wherein the binder is cured by applying energy,
(3) The method for producing a three-dimensional structure according to (1) or (2), wherein the binder is cured by applying light energy,
(4) As the binder, two or more kinds of bonds selected from the group consisting of at least one colored binder, a white colored binder, and a colorless binder, preferably a colorless and transparent binder. (1)-(3) the manufacturing method of the three-dimensional structure as described in any one of using an agent,
(5) The three-dimensional structure according to any one of (1) to (4), wherein the colored binder comprises at least three binders of a yellow binder, a magenta binder, and a cyan binder. Method,
(6) The three-dimensional according to any one of (1) to (5), wherein the colored binder comprises at least four binders of a yellow binder, a magenta binder, a cyan binder, and a black binder. Manufacturing method of shaped objects,
(7) The binder comprises (a) at least one trifunctional or higher functional (meth) acrylate and (b) at least one monofunctional and / or bifunctional (meth) acrylate (1) to (6) A method for producing a three-dimensional structure according to any one of the above,
(8) The method for producing a three-dimensional structure according to (7), wherein the trifunctional or higher functional (meth) acrylate is a tetrafunctional, pentafunctional, or hexafunctional (meth) acrylate,
(9) The method for producing a three-dimensional structure according to any one of (1) to (8), wherein an organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower is used as a viscosity modifier of the binder.

本発明によれば、印字ヘッドノズルでの結合剤の目詰まりを起こすことなく、三次元造形物を製造することができた。この結果、今まで不可能とされていた、高品位三次元造形物が簡便、安価かつ安定的に製造可能となった。   According to the present invention, a three-dimensional structure can be manufactured without causing clogging of the binder at the print head nozzle. As a result, a high-quality three-dimensional structure that has been impossible until now can be manufactured easily, inexpensively and stably.

本発明は、支持体上に粉末材料を所定の厚さを有する層に形成する工程(層形成工程)、及び造形対象物を平行な断面で切断した断面形状になるように粉末材料層を結合剤により結合させる工程(断面形状形成工程)を順次繰り返す工程を含む三次元造形物の製造方法において、25℃での結合剤の粘度が5〜100mPa・sであることを特徴とする三次元造形物の製造方法に係る。   The present invention combines a powder material layer so as to have a cross-sectional shape in which a powder material is formed on a support in a layer having a predetermined thickness (layer formation step) and a modeling object is cut in a parallel cross-section. 3D modeling characterized in that the viscosity of the binder at 25 ° C. is 5 to 100 mPa · s in the method of manufacturing a three-dimensional model including the step of sequentially repeating the step of bonding with the agent (cross-sectional shape forming step). It relates to the manufacturing method of goods.

本発明に使用する結合剤は、エネルギー付与により硬化することが好ましく、外部から光エネルギー付与により硬化することがより好ましい。25℃での結合剤の粘度は5〜100mPa・sであるが、5〜80mPa・sであることが好ましく、10〜50mPa・sであることがより好ましい。詳細な説明は後に行なう。   The binder used in the present invention is preferably cured by applying energy, and more preferably cured by applying light energy from the outside. The viscosity of the binder at 25 ° C. is 5 to 100 mPa · s, preferably 5 to 80 mPa · s, and more preferably 10 to 50 mPa · s. Detailed explanation will be given later.

本発明に使用する粉末材料は、平均粒径が0.1〜1,000μmの微粉末であることが好ましく、平均粒径が1〜50μmの微粉末であることがより好ましい。粒径分布は広くても良いが、狭い方が好ましい。粒径分布は単分散に近い方が好ましく、粒径分布の変動係数は20%以下が好ましく、15%以下であることが特に好ましい。粉末材料は有機材料、無機材料、無機・有機複合材料のいずれでも良い。詳細な説明は後に行う。   The powder material used in the present invention is preferably a fine powder having an average particle size of 0.1 to 1,000 μm, and more preferably a fine powder having an average particle size of 1 to 50 μm. The particle size distribution may be wide but is preferably narrow. The particle size distribution is preferably close to monodispersion, and the coefficient of variation of the particle size distribution is preferably 20% or less, and particularly preferably 15% or less. The powder material may be an organic material, an inorganic material, or an inorganic / organic composite material. Detailed explanation will be given later.

粉末材料を敷設する支持体としては、任意の表面形状を有する支持体が使用できるが、なめらかな表面を有する支持体が好ましく、平坦な面を有する支持体が好ましく使用できる。本発明の製造方法において、製造する三次元造形物の高さ以上に伸長可能な枠を周囲に有する水平な支持体を使用することが好ましい。
粉末材料層の所定の厚さとしては、1スライスピッチあたり10〜500μmの厚さの層とすることが好ましく、50〜150μmの厚さとすることがより好ましい。層形成工程および着色断面形状形成工程を1回繰り返すごとに粉末材料層全体の積層厚さを前記のスライスピッチずつ増大させる。
着色断面形状とは、造形対象物を平行な多数の面で切断した一切断面の形状を有し、かつ、形状に対応する彩色を伴うものを言う。断面形状は特に不透明な造形物の場合には、中空の造形物としても良く、この場合には、形状の輪郭近傍の形状を再現すれば充分である。彩色も造形物表面の色彩を再現すれば良く、形状の輪郭の色再現が重要である。
As the support for laying the powder material, a support having an arbitrary surface shape can be used, but a support having a smooth surface is preferable, and a support having a flat surface can be preferably used. In the manufacturing method of this invention, it is preferable to use the horizontal support body which has the flame | frame which can be extended | stretched more than the height of the three-dimensional structure to manufacture.
The predetermined thickness of the powder material layer is preferably a layer having a thickness of 10 to 500 μm per slice pitch, and more preferably a thickness of 50 to 150 μm. Each time the layer forming step and the colored cross-sectional shape forming step are repeated once, the lamination thickness of the entire powder material layer is increased by the slice pitch.
The colored cross-sectional shape means a shape having a completely cross-sectional shape obtained by cutting a modeling target object with a large number of parallel surfaces and accompanied by coloring corresponding to the shape. The cross-sectional shape may be a hollow shaped object particularly in the case of an opaque shaped object, and in this case, it is sufficient to reproduce the shape near the contour of the shape. It is only necessary to reproduce the color of the surface of the model, and it is important to reproduce the color of the contour of the shape.

本発明の三次元造形物の製造方法の概要を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の三次元造形物の製造方法の一実施態様について主要な工程を示す模式図である。
本発明の製造方法においては、粉末材料の薄層1が三次元造形部3に設けられた支持体(造形ステージ)4の上に形成される。支持体4は、垂直方向移動部5により支持されており、周囲を枠6により取り囲まれている。粉末供給部から支持体4上に供給された余分の粉末材料上を、Y方向(紙面と垂直な方向)に長く伸びたブレード7がX方向(紙面上左から右方向)に移動することにより薄層1が形成される。このように形成された薄層1の上に、結合剤付与部のインクジェットヘッド8から、断面形状データにしたがって、結合剤が粉末材料の薄層1上に供給され、結合剤付与領域2を形成する。結合剤が2液反応性のエポキシ樹脂等の場合には、これら反応性2液を異なるインクジェットノズルからほぼ同一のスポットに供給して結合剤付与領域2とする。これら反応性2液は室温における熱エネルギーの付与により硬化して粉末材料を結合する。また、結合剤が紫外線硬化性の結合剤である場合、この結合剤付与領域2は、紫外線照射部9から照射される紫外線により硬化することにより粉末材料を結合する。
引き続いて、垂直方向移動部5を1スライスピッチだけ下方に移動させ、新たな粉末材料層を形成する。
新たに形成された薄層の上に、結合剤付与部のインクジェットヘッドから、隣接する次の断面形状データにしたがって、結合剤が供給され、新たな結合剤付与領域が形成される。この領域に紫外線照射して硬化させることにより粉末材料をその結合剤付与領域2において薄層全体の厚さにわたり結合し断面形状とし、かつその直前の断面形状とも結合する。
粉末材料の薄層1の形成、結合剤の供給及び硬化を必要な回数順次繰り返した後、結合剤が付与されていない領域の粉末材料を分離することにより、三次元造形物10を得ることができる。
図2は、上記のような三次元造形物の製造において隣接する各層に形成された断面形状を模式的に示す斜視図である。
The outline of the method for producing a three-dimensional structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
Drawing 1 is a mimetic diagram showing a main process about one embodiment of a manufacturing method of a three-dimensional structure of the present invention.
In the manufacturing method of the present invention, a thin layer 1 of a powder material is formed on a support (modeling stage) 4 provided on a three-dimensional modeling unit 3. The support 4 is supported by the vertical movement unit 5 and is surrounded by a frame 6. By moving the blade 7 extending in the Y direction (direction perpendicular to the paper surface) in the X direction (from the left to the right on the paper surface) on the excess powder material supplied from the powder supply unit onto the support 4 A thin layer 1 is formed. On the thin layer 1 formed in this manner, the binder is supplied onto the thin layer 1 of the powder material from the inkjet head 8 of the binder application portion according to the cross-sectional shape data, thereby forming the binder application region 2. To do. When the binder is a two-component reactive epoxy resin or the like, these two reactive solutions are supplied to almost the same spot from different ink jet nozzles to form the binder application region 2. These reactive two liquids are cured by applying thermal energy at room temperature to bond the powder material. When the binder is an ultraviolet curable binder, the binder application region 2 bonds the powder material by being cured by the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet irradiation unit 9.
Subsequently, the vertical movement unit 5 is moved downward by one slice pitch to form a new powder material layer.
On the newly formed thin layer, the binder is supplied from the inkjet head of the binder application portion according to the next adjacent sectional shape data, and a new binder application region is formed. By irradiating this region with ultraviolet rays and curing it, the powder material is bonded over the entire thickness of the thin layer in the binder application region 2 to form a cross-sectional shape, and is also bonded to the cross-sectional shape immediately before.
It is possible to obtain the three-dimensional structure 10 by separating the powder material in the region to which the binder is not applied after the formation of the thin layer 1 of the powder material, the supply of the binder, and the curing are sequentially repeated as many times as necessary. it can.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing cross-sectional shapes formed in adjacent layers in the manufacture of the three-dimensional structure as described above.

本発明の三次元造形物の製造方法における好ましい一実施態様について、以下に説明する。以下の5ステップは、(粉末)層形成工程および着色断面形状形成工程に先立って、3次元形状色彩データ作成工程および断面毎の着色断面形状データ作成工程を実施するものである。   A preferred embodiment of the method for producing a three-dimensional structure of the present invention will be described below. In the following five steps, prior to the (powder) layer forming step and the colored cross-sectional shape forming step, a three-dimensional shape color data creating step and a colored cross-sectional shape data creating step for each cross-section are performed.

第1ステップでは、コンピュータに、表面に着色模様等が施された三次元造形対象物を表現したモデルデータを作成させる。造形するための基になるモデルデータには、一般の3D−CADモデリングソフトウェアで作成されるカラー三次元モデルデータを使用することができる。また、三次元形状入力装置で計測された三次元着色形状のデータおよびテクスチャを利用することも可能である。   In the first step, the computer is made to create model data representing a three-dimensional modeling object having a colored pattern or the like on the surface. As the model data that is the basis for modeling, color three-dimensional model data created by general 3D-CAD modeling software can be used. It is also possible to use data and texture of the three-dimensional colored shape measured by the three-dimensional shape input device.

第2ステップでは、コンピュータが上記のモデルデータから造形対象物を水平方向にスライスした各断面ごとの断面データを作成する。モデルデータから積層する粉末の一層分の厚みに相当するピッチ(層厚t)でスライスされた断面体を切り出し、断面の存在する領域を示す形状データおよび彩色データを断面データとして作成する。なお、本発明において、「形状データ」および「彩色データ」を併せて「着色(断面)形状データ」ともいう。
続いて、造形対象物を造形する際における粉末層の厚さ(断面データ作成の際のスライスピッチ)及び積層数(着色形状データのセット数)に関する情報が、コンピュータからパターン作成装置の駆動制御部に入力される。
In the second step, the computer creates cross-section data for each cross-section obtained by slicing the modeling object in the horizontal direction from the model data. A cross-sectional body sliced at a pitch (layer thickness t) corresponding to the thickness of one layer of powder to be laminated is cut out from the model data, and shape data and coloring data indicating a region where the cross-section exists are created as cross-sectional data. In the present invention, “shape data” and “coloring data” are also collectively referred to as “colored (cross-sectional) shape data”.
Subsequently, information on the thickness of the powder layer (slice pitch when creating cross-sectional data) and the number of layers (the number of sets of colored shape data) when modeling the modeling object are obtained from the computer as a drive control unit of the pattern creation device. Is input.

第3ステップでは、造形ステージにおいて三次元造形物を製造する材料となる粉末材料の供給を行う。粉末材料のカウンター回転機構(以降「カウンターローラー」と称する。)を用いて、粉末材料を均一な厚さを有する層状に敷き詰め、所定量の粉末を供給完了した後、粉末材料の供給を停止する。
なお、本発明において、「層形成工程及び断面形状形成工程を順次繰り返す」とは、(1)新たな層形成工程を完了した後にその新たな層全面に対して断面形状を形成する工程を実施する以外に、(2)新たな層形成工程を実施しながら、その新たな層の形成が完結する前に、新たに形成された層の領域に対して断面形状を形成することを含むものである。後者の例は、特開2002−307562に例示されている。
In a 3rd step, the powder material used as the material which manufactures a three-dimensional structure in the modeling stage is supplied. Using a powder material counter rotation mechanism (hereinafter referred to as “counter roller”), the powder material is spread in a layer having a uniform thickness, and after the supply of a predetermined amount of powder is completed, the supply of the powder material is stopped. .
In the present invention, “sequentially repeating the layer forming step and the cross-sectional shape forming step” means (1) a step of forming a cross-sectional shape on the entire surface of the new layer after completing the new layer forming step. In addition to this, (2) forming a cross-sectional shape for a newly formed layer region before the formation of the new layer is completed while performing a new layer forming step. The latter example is exemplified in JP-A No. 2002-307562.

第4ステップでは、駆動制御部の制御の下に、切断面の着色形状データに基づき着色した断面形状を形成する工程である。この工程は非接触の方式を採用することが好ましい。代表例としてインクジェット方式を例にとり以下説明する。
第2ステップで作成された形状データおよび彩色データに基づき、格子状に細分化したCMY各色のビットマップ情報に変換して、インクジェットヘッドをXY平面内に移動させる。そして、移動中に彩色データに基づいて各インクジェット吐出ノズルから紫外線(UV)硬化性結合剤の吐出を適宜に行わせる。結合剤としては、少なくとも1種の着色された結合剤、白色の結合剤、及び無色透明の結合剤よりなる群から選ばれた2種以上の結合剤を使用する。
着色された結合剤としては、減色法の3原色である、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の3色の組み合わせとすることが好ましい。本発明において、イエローに着色された結合剤を「イエロー結合剤」、マゼンタに着色された結合剤を「マゼンタ結合剤」、シアンに着色された結合剤を「シアン結合剤」という。M染料及びC染料は濃淡2種類に着色した結合剤としても良い。無色の結合剤は、CMYの色濃度を調節するために使用することができる。また、チタンホワイト等の白色顔料を含む結合剤(白色結合剤)や黒(ブラック)染料で着色した結合剤(ブラック結合剤)を併用して所望の効果を発現させることができる。
着色した結合剤、無色の結合剤及び白色結合剤の吐出総量は単位面積あたり一定となるようにすることが好ましい。
なお、着色した断面形状の別の形成工程例として、形状データに基づき無色のUV硬化性結合剤のみを粉末材料に吐出して紫外線照射により硬化した後に、その層の彩色データに基づき、結合剤を含まない通常のCMYインクジェットを結合した粉末材料層上に吐出する2段階の工程とすることもできる。
The fourth step is a step of forming a colored cross-sectional shape based on the colored shape data of the cut surface under the control of the drive control unit. This process preferably employs a non-contact method. As a representative example, an ink jet method will be described below as an example.
Based on the shape data and the color data created in the second step, the data is converted into bitmap information of each color of CMY subdivided into a grid, and the inkjet head is moved in the XY plane. Then, during the movement, the ultraviolet (UV) curable binder is appropriately discharged from each inkjet discharge nozzle based on the coloring data. As the binder, two or more kinds of binders selected from the group consisting of at least one colored binder, a white binder, and a colorless and transparent binder are used.
The colored binder is preferably a combination of three colors of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C), which are the three primary colors of the subtractive color method. In the present invention, a binder colored yellow is called “yellow binder”, a binder colored magenta is called “magenta binder”, and a binder colored cyan is called “cyan binder”. M dye and C dye may be used as binders colored in two different shades. Colorless binders can be used to adjust the color density of CMY. In addition, a binder (white binder) containing a white pigment such as titanium white or a binder (black binder) colored with a black (black) dye can be used in combination to develop a desired effect.
The total discharge amount of the colored binder, the colorless binder and the white binder is preferably constant per unit area.
In addition, as another example of forming the colored cross-sectional shape, after discharging only a colorless UV curable binder to the powder material based on the shape data and curing by ultraviolet irradiation, the binder is based on the coloring data of the layer. It is also possible to use a two-stage process in which a normal CMY ink jet that does not contain is discharged onto a combined powder material layer.

紫外線硬化性結合剤の吐出と同時または吐出後にUV露光装置により吐出した結合剤の表面にUV露光をおこなうことにより、粉末材料の接合体が生成される。
UV照射の雰囲気を窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気にするとラジカル重合性化合物の酸素による遅延効果を低減できる。
By performing UV exposure on the surface of the binder discharged by the UV exposure apparatus simultaneously with or after the discharge of the ultraviolet curable binder, a bonded body of powder material is generated.
When the atmosphere of UV irradiation is an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, the delay effect due to oxygen of the radical polymerizable compound can be reduced.

ここで使用するインクジェット方式とは、主としてオンデマンドインクジェット方式を指し、ピエゾオンデマンドインクジェット方式、サーマルオンデマンドインクジェット方式、静電オンデマンドインクジェット方式等が挙げられ、好ましくは、UV硬化性結合剤の安定性から、ピエゾオンデマンドインクジェット方式、静電オンデマンドインクジェット方式が挙げられる。
さらに、第3ステップ及び第4ステップを繰り返しおこなうことで、目的の三次元造形物が得られる。
なお、結合剤が塗布されない粉末材料の領域では粉末が個々に独立した状態を保持している。
The ink jet method used here mainly refers to an on-demand ink jet method, and examples thereof include a piezo on demand ink jet method, a thermal on demand ink jet method, and an electrostatic on demand ink jet method. Preferably, the UV curable binder is stable. From the viewpoint of properties, a piezo on-demand ink jet method and an electrostatic on-demand ink jet method can be mentioned.
Furthermore, the target three-dimensional structure is obtained by repeating the third step and the fourth step.
In addition, in the area | region of the powder material in which a binder is not apply | coated, the powder has hold | maintained the independent state.

第5ステップでは、結合剤が付与されていない領域の粉末材料を分離して、結合剤により結合された粉末の結合体(三次元造形物)を取り出す。なお、結合されなかった粉末材料は回収して、再度材料として利用することが可能である。
第3ステップ〜第4ステップを順次繰り返すことにより、造形対象物を複数の面で切断した切断面に対応する粉末材料の着色した結合体を順次積層形成して三次元造形物を製造することができる。
屈折率n1を有する粉末材料の層を屈折率n2を与える結合剤により着色した断面形状に接合させること(ただし、−0.1≦(n1−n2)≦0.1である。)により、透明ないし略透明な3次元造形物を製造することができる。
In the fifth step, the powder material in the region to which the binder is not applied is separated, and the combined powder (three-dimensional structure) bonded by the binder is taken out. The unbound powder material can be collected and reused as a material.
By sequentially repeating the third step to the fourth step, a three-dimensional structure can be manufactured by sequentially laminating colored combinations of powder materials corresponding to the cut surfaces obtained by cutting the modeling object on a plurality of surfaces. it can.
A layer of a powder material having a refractive index n 1 is bonded to a cross-sectional shape colored with a binder that gives a refractive index n 2 (where −0.1 ≦ (n 1 −n 2 ) ≦ 0.1). ), A transparent or substantially transparent three-dimensional structure can be manufactured.

得られた三次元造形物に対して掃除、熱処理、樹脂またはワックス浸透、研磨などの後処理工程を行っても良い。掃除は、上記三次元造形物をブローすることによって、及びブラシ掛けをして隙間に残されたあらゆる粉を取り除くことによって行われ、余分な粉末が取り除かれる。熱処理は、上記三次元造形物の強度および耐久性を増加させる。ワックス浸透は間隙率を低下させ、上記三次元造形物を耐水性にし、より研磨仕上げをしやすくすることができる。研磨仕上げは表面平滑性を改良する。   You may perform post-processing processes, such as cleaning, heat processing, resin or wax penetration, and grinding | polishing, with respect to the obtained three-dimensional structure. The cleaning is performed by blowing the three-dimensional structure and by removing any powder left in the gap by brushing to remove excess powder. The heat treatment increases the strength and durability of the three-dimensional structure. Wax permeation reduces the porosity, makes the three-dimensional structure water-resistant, and makes it easier to polish. Abrasive finish improves surface smoothness.

本発明で使用する各成分について、以下に説明する。ただし、具体的内容については、以下の説明内容に限定されるものではない。
(結合剤)
本発明に使用する結合剤は、エネルギー付与により硬化するものである。「エネルギー付与」により硬化する結合剤としては、熱的に活性化される化学的反応により硬化する樹脂が含まれる。このような熱硬化性の樹脂には、エポキシ樹脂も含まれる。
エポキシ樹脂は、オキシランと呼ばれる三員環を有する樹脂であり、鎖状の、又は、環状の脂肪族や芳香環を反応性基として有しており、硬化剤で処理すると、硬化してポリマーとなる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(DGEBA)が例示できる。また、硬化剤としては、ポリアミド(バーサミド型)、ポリアミン、酸無水物、ポリメルカプタンが例示できる。
本発明おいて、エポキシ樹脂を結合剤として使用する場合には、エポキシ樹脂とその硬化剤を別々のノズルから吐出して粉末材料上で混合して硬化可能とすることが好ましい。
エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂としては、ビニルウレタン、シアノアクリレートが例示できる。
Each component used in the present invention will be described below. However, the specific contents are not limited to the following explanation contents.
(Binder)
The binder used in the present invention is cured by applying energy. Binders that cure by “energy application” include resins that cure by a thermally activated chemical reaction. Such thermosetting resins include epoxy resins.
The epoxy resin is a resin having a three-membered ring called oxirane, and has a chain or cyclic aliphatic or aromatic ring as a reactive group. When treated with a curing agent, the epoxy resin is cured. Become. An example of the epoxy resin is diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA). Moreover, as a hardening | curing agent, polyamide (versamide type), a polyamine, an acid anhydride, and a polymercaptan can be illustrated.
In the present invention, when an epoxy resin is used as a binder, it is preferable that the epoxy resin and its curing agent be discharged from separate nozzles and mixed on the powder material to be cured.
Examples of thermosetting resins other than epoxy resins include vinyl urethane and cyanoacrylate.

熱硬化性の結合剤の硬化速度を上げるために、適当な外部加熱源を用いることができる。結合剤付与領域に熱風を当てたり、赤外エネルギー又はマイクロ波エネルギーを適用して硬化反応を促進することができる。   A suitable external heating source can be used to increase the cure rate of the thermosetting binder. The curing reaction can be accelerated by applying hot air to the binder application region or applying infrared energy or microwave energy.

本発明に使用できる熱的に硬化する結合剤には、化学反応を伴わない液体を使用することもできる。このような具体例としては、澱粉を主成分とする粉末材料に水を主成分とする結合剤を供給し、澱粉粒子同士を水で相互に結合させる例があり、ズィー・コーポレーション(Z Corporation)の三次元造形プリンターにおいて澱粉/セルロースからなる粉末粒子を結合する系で実用されている。このような結合剤は、特開平6−218712号公報(特許第2729110号)にも記載されている。   The thermally curable binder that can be used in the present invention may be a liquid that does not involve a chemical reaction. As a specific example, there is an example in which a starch-based powder material is supplied with a water-based binder, and starch particles are bonded together with water, Z Corporation (Z Corporation). In the three-dimensional modeling printer of No. 1, it is practically used in a system for binding powder particles made of starch / cellulose. Such a binder is also described in JP-A-6-218712 (Patent No. 2729110).

本発明に使用する結合剤は、光エネルギー付与により硬化する結合剤を使用することが好ましく、UV硬化性結合剤を使用することがより好ましい。UV硬化性結合剤は、光重合開始剤及び少なくとも1種の重合性化合物を必須成分とし、ほぼすべての構成材料がUV光により硬化し、粉末材料を結着する機能を有する。各構成材料の割合としては、光重合開始剤を、重合性化合物及び光重合開始剤の総量に対して、好ましくは0.05〜10重量%、より好ましくは0.1〜5重量%含有する。重合性化合物の含量は、好ましくは90〜99.5重量%、より好ましくは95〜99.9重量%である。   The binder used in the present invention is preferably a binder that is cured by application of light energy, and more preferably a UV curable binder. The UV curable binder includes a photopolymerization initiator and at least one polymerizable compound as essential components, and has a function of binding almost all constituent materials by UV light and binding a powder material. As a ratio of each constituent material, the photopolymerization initiator is preferably contained in an amount of 0.05 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the total amount of the polymerizable compound and the photopolymerization initiator. . The content of the polymerizable compound is preferably 90 to 99.5% by weight, more preferably 95 to 99.9% by weight.

25℃での結合剤の粘度は、5〜100mPa・sであるが、5〜80mPa・sが好ましく、10〜50mPa・sがより好ましい。本発明において、結合剤の粘度とはE型粘度計(東京計器 VISCONIC ELD)で25℃で測定した値をいう。
25℃での結合剤の粘度が上記範囲になるように、粘度の高い多官能の重合性化合物と粘度の低い重合性化合物とを適宜混合して使用することが好ましい。
粘度の高い多官能の重合性化合物としては、三官能以上の(メタ)アクリレートが好ましい。三官能以上の(メタ)アクリレートとしては四官能、五官能または六官能(メタ)アクリレートが好ましい。
粘度の低い重合性化合物としては、単官能および/または二官能(メタ)アクリレートであることが好ましい。
また、結合剤の粘度調整剤として、沸点150℃以下の有機溶剤を使用することもできる。
The viscosity of the binder at 25 ° C. is 5 to 100 mPa · s, preferably 5 to 80 mPa · s, and more preferably 10 to 50 mPa · s. In the present invention, the viscosity of the binder means a value measured at 25 ° C. with an E-type viscometer (Tokyo Keiki VISCONIC ELD).
It is preferable that a polyfunctional polymerizable compound having a high viscosity and a polymerizable compound having a low viscosity are appropriately mixed and used so that the viscosity of the binder at 25 ° C. falls within the above range.
The polyfunctional polymerizable compound having a high viscosity is preferably a trifunctional or higher functional (meth) acrylate. The trifunctional or higher functional (meth) acrylate is preferably tetrafunctional, pentafunctional or hexafunctional (meth) acrylate.
The polymerizable compound having a low viscosity is preferably monofunctional and / or bifunctional (meth) acrylate.
An organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower can also be used as a viscosity modifier for the binder.

[重合性化合物]
UV硬化性結合剤に使用できる重合性化合物としては、UV光照射により、光重合開始剤から生じるラジカル種またはカチオン種等により、付加重合又は開環重合が開始され、重合体を生じるものが好ましく使用される。付加重合の重合様式として、ラジカル、カチオン、アニオン、メタセシス、配位重合が挙げられる。また、開環重合の重合様式として、カチオン、アニオン、ラジカル、メタセシス、配位重合が挙げられる。
付加重合性化合物としては、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物が例示できる。付加重合性化合物として、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物が好ましく使用できる。このような末端エチレン性不飽和化合物群は当該産業分野において広く知られるものである。本発明においては結合剤組成物をインクジェットノズルから安定に吐出できる限り、特に限定無く使用することができる。
エチレン性不飽和重合性化合物は、単官能の重合性化合物及び多官能の重合性化合物、(すなわち2官能、3官能および4〜6官能)、またはそれらの混合物の化学的形態をもつ。単官能の重合性化合物としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられる。多官能の重合性化合物としては、不飽和カルボン酸と脂肪族の多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族の多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。
[Polymerizable compound]
The polymerizable compound that can be used in the UV curable binder is preferably a compound in which addition polymerization or ring-opening polymerization is initiated by irradiation with UV light due to radical species or cationic species generated from the photopolymerization initiator to generate a polymer. used. Examples of the polymerization mode of addition polymerization include radical, cation, anion, metathesis, and coordination polymerization. Examples of the ring-opening polymerization method include cation, anion, radical, metathesis, and coordination polymerization.
Examples of the addition polymerizable compound include compounds having at least one ethylenically unsaturated double bond. As the addition polymerizable compound, a compound having at least one, preferably two or more terminal ethylenically unsaturated bonds can be preferably used. Such terminal ethylenically unsaturated compounds are widely known in the industrial field. In the present invention, the binder composition can be used without particular limitation as long as it can be stably ejected from an inkjet nozzle.
The ethylenically unsaturated polymerizable compound has a chemical form of a monofunctional polymerizable compound and a polyfunctional polymerizable compound (ie, bifunctional, trifunctional and 4-6 functional), or a mixture thereof. Examples of the monofunctional polymerizable compound include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), esters thereof, and amides. As the polyfunctional polymerizable compound, an ester of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol compound, or an amide of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyvalent amine compound is used.

また、ヒドロキシル基や、アミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類と単官能もしくは多官能イソシアネート類、エポキシ類との付加反応物、単官能もしくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も使用できる。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類と、単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類およびチオール類との付加反応物、さらに、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類と、単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類およびチオール類との置換反応物も使用できる。   Also, addition reaction products, monofunctional or polyfunctional unsaturated carboxylic acid esters or amides having a nucleophilic substituent such as hydroxyl group, amino group, mercapto group and the like with monofunctional or polyfunctional isocyanates and epoxies. A dehydration condensation reaction product with a functional carboxylic acid can also be used. In addition, an addition reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having an electrophilic substituent such as an isocyanate group or an epoxy group with a monofunctional or polyfunctional alcohol, amine or thiol, and a halogen group A substitution reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a leaving substituent such as a tosyloxy group and a monofunctional or polyfunctional alcohol, amine or thiol can also be used.

不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステルであるラジカル重合性化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸エステルが代表的であり、三官能以上の(メタ)アクリレートの少なくとも1種、並びに単官能及び/または二官能(メタ)アクリレートの少なくとも1種を使用することが好ましい。   As a specific example of the radical polymerizable compound which is an ester of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol compound, a (meth) acrylic acid ester is representative, and at least one kind of a trifunctional or higher functional (meth) acrylate is used. It is preferable to use at least one of monofunctional and / or bifunctional (meth) acrylates.

単官能の(メタ)アクリレートの具体例として、トリルオキシエチル(メタ)アクリレート、フェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートを挙げることができる。   Specific examples of monofunctional (meth) acrylates include tolyloxyethyl (meth) acrylate, phenyloxyethyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) Examples thereof include acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate.

二官能の(メタ)アクリレートの具体例として、エチレングリコールジ(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、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、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ジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジ(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、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを挙げることができる。   Specific examples of the bifunctional (meth) acrylate include ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, tetramethylene glycol di (meth) acrylate, Propylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate, 1,4-cyclohexanediol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol di ( Mention may be made of (meth) acrylate and dipentaerythritol di (meth) acrylate.

三官能の(メタ)アクリレートの具体例として、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのアルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ((メタ)アクリロイルオキシプロピル)エーテル、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリ((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性ジメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレートを挙げることができる。   Specific examples of trifunctional (meth) acrylates include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane alkylene oxide modified tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate , Dipentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri ((meth) acryloyloxypropyl) ether, isocyanuric acid alkylene oxide modified tri (meth) acrylate, propionate dipentaerythritol tri (meth) acrylate, tri ((meta ) Acryloyloxyethyl) isocyanurate, hydroxypivalaldehyde modified dimethylolpropane tri (meth) acrylate, sorbitol tri (meth) acrylate Mention may be made of the rate.

四官能の(メタ)アクリレートの具体例として、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(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、プロピオン酸ジペンタエリスリトールテトラ(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)アクリレートを挙げることができる。   Specific examples of tetrafunctional (meth) acrylates include pentaerythritol tetra (meth) acrylate, sorbitol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate propionate, ethoxylated penta Mention may be made of erythritol tetra (meth) acrylate.

五官能の(メタ)アクリレートの具体例として、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートを挙げることができる。
六官能の(メタ)アクリレートの具体例として、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプトラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを挙げることができる。
Specific examples of the pentafunctional (meth) acrylate include sorbitol penta (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate.
Specific examples of hexafunctional (meth) acrylate include dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, sorbitol hexa (meth) acrylate, phosphazene alkylene oxide modified hexa (meth) acrylate, captolactone modified dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Can be mentioned.

ここで上記の(メタ)アクリレートの表記はメタクリレートおよびアクリレートの両方の構造をとり得ることを表す省略的表記である。   Here, the above notation of (meth) acrylate is an abbreviated notation indicating that it can have both a methacrylate structure and an acrylate structure.

(メタ)アクリレートの他に、イタコン酸エステル、クロトン酸エステル、イソクロトン酸エステル、マレイン酸エステル等も重合性化合物として使用することができる。
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。
In addition to (meth) acrylate, itaconic acid ester, crotonic acid ester, isocrotonic acid ester, maleic acid ester and the like can also be used as the polymerizable compound.
Itaconic acid esters include ethylene glycol diitaconate, propylene glycol diitaconate, 1,3-butanediol diitaconate, 1,4-butanediol diitaconate, tetramethylene glycol diitaconate, pentaerythritol diitaconate And sorbitol tetritaconate.

クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。   Examples of crotonic acid esters include ethylene glycol dicrotonate, tetramethylene glycol dicrotonate, pentaerythritol dicrotonate, and sorbitol tetradicrotonate.

イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。   Examples of isocrotonic acid esters include ethylene glycol diisocrotonate, pentaerythritol diisocrotonate, and sorbitol tetraisocrotonate.

マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。   Examples of maleic acid esters include ethylene glycol dimaleate, triethylene glycol dimaleate, pentaerythritol dimaleate, and sorbitol tetramaleate.

その他のエステルの例として、例えば、特公昭46−27926、特公昭51−47334、特開昭57−196231記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240、特開昭59−5241、特開平2−226149記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613記載のアミノ基を含有するもの等も使用できる。   Examples of other esters include aliphatic alcohol esters described in JP-B-46-27926, JP-B-51-47334, JP-A-57-196231, JP-A-59-5240, JP-A-59-5241. Those having an aromatic skeleton described in JP-A-2-226149 and those containing an amino group described in JP-A-1-165613 can be used.

また、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。   Specific examples of amide monomers of unsaturated carboxylic acid and aliphatic polyvalent amine compound include methylene bis-acrylamide, methylene bis-methacrylamide, 1,6-hexamethylene bis-acrylamide, 1,6-hexamethylene bis. -Methacrylamide, diethylenetriamine trisacrylamide, xylylene bisacrylamide, xylylene bismethacrylamide and the like.

その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726記載のシクロへキシレン構造を有するものを挙げることができる。   Examples of other preferable amide monomers include those having a cyclohexylene structure described in JP-B-54-21726.

また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記式(I)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
式(I)
CH2=C(R1)COOCH2CH(R2)OH
(ただし、R1およびR2は、HまたはCH3を示す。)
In addition, urethane-based addition polymerizable compounds produced by using an addition reaction of isocyanate and hydroxyl group are also suitable, and specific examples thereof include, for example, one molecule described in JP-B-48-41708. A vinylurethane compound containing two or more polymerizable vinyl groups in one molecule obtained by adding a vinyl monomer containing a hydroxyl group represented by the following formula (I) to a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups. Etc.
Formula (I)
CH 2 = C (R 1) COOCH 2 CH (R 2) OH
(However, R 1 and R 2 represent H or CH 3. )

本発明において、エポキシ基及び/又はオキセタン基等の環状エーテル基を分子内に1つ以上有するカチオン開環重合性の化合物をUVカチオン重合開始剤と共にUV硬化性の結合剤として使用することができる。   In the present invention, a cationic ring-opening polymerizable compound having at least one cyclic ether group such as an epoxy group and / or an oxetane group in the molecule can be used as a UV curable binder together with a UV cationic polymerization initiator. .

以下、本発明に好ましく用いられるカチオン重合性化合物全般について説明する。カチオン重合性化合物としては、開環重合性基を含む硬化性化合物が挙げられ、この中でもヘテロ環状基含有硬化性化合物が好ましい。このような硬化性化合物としてエポキシ誘導体、オキセタン誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、環状ラクトン誘導体、環状カーボネート誘導体、オキサゾリン誘導体などの環状イミノエーテル類、ビニルエーテル類などが挙げられ、特にエポキシ誘導体及びオキセタン誘導体、ビニルエーテル類が好ましい。
好ましいエポキシ誘導体の例としては、例えば単官能グリシジルエーテル類、多官能グリシジルエーテル類、単官能脂環式エポキシ類、多官能脂環式エポキシ類などに大別される。
The general cationic polymerizable compounds preferably used in the present invention will be described below. Examples of the cationic polymerizable compound include curable compounds containing a ring-opening polymerizable group, and among them, a heterocyclic group-containing curable compound is preferable. Examples of such a curable compound include epoxy derivatives, oxetane derivatives, tetrahydrofuran derivatives, cyclic lactone derivatives, cyclic carbonate derivatives, cyclic imino ethers such as oxazoline derivatives, vinyl ethers, etc., and particularly epoxy derivatives, oxetane derivatives, and vinyl ethers. preferable.
Examples of preferable epoxy derivatives are roughly classified into monofunctional glycidyl ethers, polyfunctional glycidyl ethers, monofunctional alicyclic epoxies, polyfunctional alicyclic epoxies, and the like.

単官能及び多官能グリシジルエーテル類の具体的な化合物を例示すると、ジグリシジルエーテル類(例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル)、3官能以上のグリシジルエーテル類(トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートなど)、4官能以上のグリシジルエーテル類(ソルビトールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなど)、脂環式エポキシ類(セロキサイド2021P、セロキサイド2081、エポリードGT−301、エポリードGT−401(以上、ダイセル化学工業(株)製))、EHPE(ダイセル化学工業(株)製)、フェノールノボラック樹脂のポリシクロヘキシルエポキシメチルエーテルなど)、オキセタン類(OX−SQ、PNOX−1009(以上、東亞合成(株)製)など)などが挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of monofunctional and polyfunctional glycidyl ethers include diglycidyl ethers (for example, ethylene glycol diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether), trifunctional or higher glycidyl ethers (trimethylolethane triglycidyl ether) , Trimethylolpropane triglycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, triglycidyl trishydroxyethyl isocyanurate, etc.), tetra- or higher functional glycidyl ethers (sorbitol tetraglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycyl ether, polyglycidyl ether of cresol novolac resin, Phenol novolac resin polyglycidyl ether, etc.), alicyclic epoxies (Celoxide 2021P, Celoxy Id 2081, epolide GT-301, epolide GT-401 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), EHPE (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), phenol novolac resin polycyclohexyl epoxy methyl ether, etc.), oxetanes (OX-SQ, PNOX-1009 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.)) and the like are included, but the present invention is not limited to these.

本発明には脂環式エポキシ誘導体を好ましく使用できる。「脂環式エポキシ基」とは、シクロペンテン基、シクロヘキセン基等のシクロアルケン環の二重結合を過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化した部分構造を言う。
脂環式エポキシ化合物としては、シクロヘキセンオキシド基又はシクロペンテンオキシド基を1分子内に2個以上有する多官能脂環式エポキシ類が好ましい。単官能又は多官能の脂環式エポキシ化合物の具体例としては、4−ビニルシクロヘキセンジオキサイド、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、ジ(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート、ジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、ジ(2,3−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ジシクロペンタジエンジオキサイド、が挙げられる。
脂環式エポキシ化合物は1種類を使用しても、2種以上の混合物を使用しても良い。
種々の脂環式エポキシ化合物が市販されており、ユニオンカーバイド日本(株)、ダイセル化学工業(株)等から入手できる。
In the present invention, an alicyclic epoxy derivative can be preferably used. The “alicyclic epoxy group” refers to a partial structure obtained by epoxidizing a double bond of a cycloalkene ring such as a cyclopentene group or a cyclohexene group with an appropriate oxidizing agent such as hydrogen peroxide or peracid.
The alicyclic epoxy compound is preferably a polyfunctional alicyclic epoxy having two or more cyclohexene oxide groups or cyclopentene oxide groups in one molecule. Specific examples of the monofunctional or polyfunctional alicyclic epoxy compound include 4-vinylcyclohexene dioxide, (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3,4-epoxycyclohexylcarboxylate, and di (3,4-epoxy). Cyclohexyl) adipate, di (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, bis (2,3-epoxycyclopentyl) ether, di (2,3-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, dicyclopentadiene dioxide Can be mentioned.
One type of alicyclic epoxy compound may be used, or a mixture of two or more types may be used.
Various alicyclic epoxy compounds are commercially available and can be obtained from Union Carbide Japan Co., Ltd., Daicel Chemical Industries, Ltd., and the like.

分子内に脂環式構造を有しない通常のエポキシ基を有するグリシジル化合物を単独で使用したり、上記の脂環式エポキシ化合物と併用することもできる。
このような通常のグリシジル化合物としては、グリシジルエーテル化合物やグリシジルエステル化合物を挙げることができるが、グリシジルエーテル化合物を併用することが好ましい。
グリシジルエーテル化合物の具体例を挙げると、1,3−ビス(2,3−エポキシプロピロキシ)ベンゼン、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポシキ樹脂、フェノール・ノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール・ノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂等の芳香族グリシジルエーテル化合物、1,4−ブタンジオールグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリトリグリシジルエーテル等の脂肪族グリシジルエーテル化合物が挙げられる。グリシジルエステルとしては、リノレン酸ダイマーのグリシジルエステルを挙げることができる。
グリシジルエーテル類は油化シェルエポキシ(株)等から市販品を入手することができる。
The glycidyl compound which has a normal epoxy group which does not have an alicyclic structure in a molecule | numerator can be used independently, or it can also use together with said alicyclic epoxy compound.
Examples of such normal glycidyl compounds include glycidyl ether compounds and glycidyl ester compounds, but it is preferable to use glycidyl ether compounds in combination.
Specific examples of the glycidyl ether compound include 1,3-bis (2,3-epoxypropyloxy) benzene, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy. Resin, aromatic glycidyl ether compound such as trisphenol methane type epoxy resin, aliphatic glycidyl ether compound such as 1,4-butanediol glycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane tritriglycidyl ether Can be mentioned. Examples of the glycidyl ester include glycidyl ester of linolenic acid dimer.
Glycidyl ethers can be obtained commercially from Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.

本発明において4員環の環状エーテルであるオキセタニル基を有する化合物(以下、単に「オキセタン化合物」ともいう。)を使用することができる。オキセタニル基含有化合物は、1分子中にオキセタニル基を1個以上有する化合物である。このオキセタニル基含有化合物は、1分子中に1個のオキセタニル基を有する単官能オキセタン化合物と、1分子中に2個以上のオキセタニル基を有する多官能オキセタン化合物に大別される。   In the present invention, a compound having an oxetanyl group which is a 4-membered cyclic ether (hereinafter, also simply referred to as “oxetane compound”) can be used. An oxetanyl group-containing compound is a compound having one or more oxetanyl groups in one molecule. This oxetanyl group-containing compound is roughly classified into a monofunctional oxetane compound having one oxetanyl group in one molecule and a polyfunctional oxetane compound having two or more oxetanyl groups in one molecule.

単官能オキセタン化合物としては、以下の一般式(1)で表される化合物が好ましい。   As the monofunctional oxetane compound, a compound represented by the following general formula (1) is preferable.

Figure 2005067138
式(1)中、R1はメチル基又はエチル基を示す。R2は、炭素数6ないし12の炭化水素基を示す。
2の炭化水素基としては、フェニル基やベンジル基も採りうるが、炭素数6ないし8のアルキル基が好ましく、2−エチルへキシル基等の分岐アルキル基が特に好ましい。R2がフェニル基であるオキセタン化合物の例は、特開平11−140279号公報に記載されている。R2が置換されていても良い、ベンジル基であるオキセタン化合物の例は、特開平6−16804号公報に記載されている。
Figure 2005067138
In formula (1), R 1 represents a methyl group or an ethyl group. R 2 represents a hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms.
The hydrocarbon group for R 2 may be a phenyl group or a benzyl group, but is preferably an alkyl group having 6 to 8 carbon atoms, particularly preferably a branched alkyl group such as a 2-ethylhexyl group. Examples of oxetane compounds in which R 2 is a phenyl group are described in JP-A No. 11-140279. An example of an oxetane compound which is a benzyl group, in which R 2 may be substituted, is described in JP-A-6-16804.

本発明においては、多官能オキセタン化合物が使用できるが、好ましい化合物群は、下記の一般式(2)で表される。   In this invention, although a polyfunctional oxetane compound can be used, a preferable compound group is represented by following General formula (2).

Figure 2005067138
式(2)中、mは2、3又は4の自然数を示し、Zは酸素原子、硫黄原子、又はセレン原子を表す。R3は水素原子、フッ素原子、炭素数が1ないし6の直鎖もしくは分岐状のアルキル基、炭素数が1ないし6のフルオロアルキル、アリル基、フェニル基又はフリル基である。R4は、m価の連結基であり、炭素数が1ないし20の基であることが好ましく、1個以上の酸素原子、硫黄原子を含んでいても良い。
Zは酸素原子が好ましく、R3はエチル基が好ましく、mは2が好ましく、R4としては、炭素数が1ないし16の線形又は分岐アルキレン基、線形又は分岐ポリ(アルキレンオキシ)基が好ましく、R3、R4、Z、及びmに対する好ましい例の内から任意の2つ以上を組み合わせた化合物は更に好ましい。
Figure 2005067138
In formula (2), m represents a natural number of 2, 3 or 4, and Z represents an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom. R 3 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a fluoroalkyl having 1 to 6 carbon atoms, an allyl group, a phenyl group or a furyl group. R 4 is an m-valent linking group, preferably a group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain one or more oxygen atoms and sulfur atoms.
Z is preferably an oxygen atom, R 3 is preferably an ethyl group, m is preferably 2, and R 4 is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, or a linear or branched poly (alkyleneoxy) group. , R 3 , R 4 , Z, and m are more preferably compounds obtained by combining any two or more of the preferred examples.

本発明のUV硬化性結合剤として、ラジカル重合性のエチレン性不飽和化合物とカチオン重合性の環状エーテル類(エポキシ誘導体及び/又はオキセタン誘導体)とを併用することも好ましい。相互貫入ポリマー網(IPN)の構造を取るためにバランスの取れた物性を有する結合体が得られる利点がある。この場合には、光重合開始剤として光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤(オニウム塩等)とを併用することが好ましい。   As the UV curable binder of the present invention, it is also preferable to use a radical polymerizable ethylenically unsaturated compound and a cationic polymerizable cyclic ether (epoxy derivative and / or oxetane derivative) in combination. There is an advantage that a bonded body having a balanced physical property can be obtained due to the structure of an interpenetrating polymer network (IPN). In this case, it is preferable to use a radical photopolymerization initiator and a cationic photopolymerization initiator (such as an onium salt) in combination as the photopolymerization initiator.

[光重合開始剤]
本発明で使用する硬化性結合剤は、熱重合開始剤により硬化させることもできるが、光重合開始剤を用いて硬化させることが好ましい。
本発明に用いられる光重合開始剤とは、活性エネルギー線により活性なラジカル種又はカチオン種を発生し、結合剤の重合反応を開始、促進する化合物を示す。活性エネルギー線として、放射線、ガンマー線、アルファー線、電子線、紫外線などが用いられる。この中でも紫外線により硬化させる方法が特に好ましい。
[Photopolymerization initiator]
The curable binder used in the present invention can be cured by a thermal polymerization initiator, but is preferably cured using a photopolymerization initiator.
The photopolymerization initiator used in the present invention refers to a compound that generates active radical species or cationic species by active energy rays and initiates and accelerates the polymerization reaction of the binder. As active energy rays, radiation, gamma rays, alpha rays, electron rays, ultraviolet rays and the like are used. Among these, the method of curing with ultraviolet rays is particularly preferable.

本発明に使用できる熱重合開始剤は、公知であり結合解離エネルギーの小さな結合を有する化合物を使用することができる。熱重合開始剤は、単独で使用しても又は2種以上を併用して用いることができる。   As the thermal polymerization initiator that can be used in the present invention, a compound that is known and has a bond having a small bond dissociation energy can be used. The thermal polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

熱重合開始剤としては、例えば、有機ハロゲン化化合物、カルボニル化合物、有機過酸化化合物、アゾ系重合開始剤、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オニウム塩化合物が挙げられる。   Examples of the thermal polymerization initiator include organic halogenated compounds, carbonyl compounds, organic peroxide compounds, azo polymerization initiators, azide compounds, metallocene compounds, hexaarylbiimidazole compounds, organic boric acid compounds, disulfonic acid compounds, oniums. A salt compound is mentioned.

光の作用によりラジカルを発生させる重合開始剤の例としてはアセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、ベンジル系化合物等が好ましい。アセトフェノン系化合物としては、例えば、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシメチル−1−フェニルプロパン−1−オン、4’−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、p−ジメチルアミノアセトン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−アジドベンザルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。ベンゾイン系化合物としては、例えば、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−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラーズケトン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン等が挙げられる。チオキサントン系化合物としては、例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等が挙げられる。ベンジル系化合物としては、例えば、ベンジル、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール等が挙げられる。
上記で挙げたように通常、光カチオン発生剤として用いられるスルホニウム塩やヨードニウム塩なども紫外線照射によりラジカル発生剤として作用するため、本発明ではこれらを単独で用いてもよい。また、感度を高める目的で重合開始剤に加えて、増感剤を用いてもよい。増感剤の例には、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、及びチオキサントン誘導体等が含まれる。
Preferred examples of the polymerization initiator that generates radicals by the action of light include acetophenone compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, and benzyl compounds. Examples of the acetophenone compound include 2,2-diethoxyacetophenone, 2-hydroxymethyl-1-phenylpropan-1-one, 4′-isopropyl-2-hydroxy-2-methyl-propiophenone, 2-hydroxy -2-methyl-propiophenone, p-dimethylaminoacetone, p-tert-butyldichloroacetophenone, p-tert-butyltrichloroacetophenone, p-azidobenzalacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and the like. Examples of the benzoin compounds include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzoin isobutyl ether, and benzyldimethyl ketal. Examples of the benzophenone compounds include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, Michler's ketone, 4,4′-bisdiethylaminobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, and the like. Examples of the thioxanthone compound include thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, and the like. Examples of the benzyl compound include benzyl and benzyl-β-methoxyethyl acetal.
As mentioned above, since sulfonium salts and iodonium salts that are usually used as photocation generators act as radical generators upon irradiation with ultraviolet rays, these may be used alone in the present invention. In addition to a polymerization initiator, a sensitizer may be used for the purpose of increasing sensitivity. Examples of the sensitizer include n-butylamine, triethylamine, tri-n-butylphosphine, and thioxanthone derivatives.

紫外線によって活性なカチオン種を発生させる光重合開始剤としては、トリアリールスルホニウム塩等の芳香族ヨードニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等の芳香族ヨードニウム塩等のオニウム塩開始剤が有用であり、スルホン酸のニトロベンジルエステルなどの非イオン性開始剤も使用できる。その他、有機エレクトロニクス材料研究会編、“イメージング用有機材料”ぶんしん出版社刊(1997)などに記載されている公知の光重合開始剤も使用できる。   As a photopolymerization initiator that generates an active cationic species by ultraviolet rays, an onium salt initiator such as an aromatic iodonium salt such as a triarylsulfonium salt or an aromatic iodonium salt such as a diaryliodonium salt is useful. Nonionic initiators such as nitrobenzyl esters can also be used. In addition, known photopolymerization initiators described in “Organic Materials for Imaging” published by Organic Electronics Materials Research Group (published in 1997), etc. can also be used.

光反応開始剤としては、芳香族スルフォニウム塩等が、熱的に比較的安定であるために、好ましい。
芳香族スルフォニウム塩及び芳香族ヨードニウム塩をオニウム塩光反応開始剤として使用する場合、その対アニオンとしては、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、PF6 -、B(C654 -などが挙げられる。開始剤としては、芳香族スルフォニウムのPF6塩又はSbF6塩が、溶解性と適度の重合活性を有するために好ましく使用できる。又、溶解性を改良するために、芳香族基ヨードニウム塩又は芳香族スルフォニウム塩の芳香族基、通常はフェニル基に、1ないし10の炭素を有する、アルキル基又はアルコキシ基を1つ以上導入した化学構造が好ましい。
芳香族スルフォニウム塩のPF6塩又はSbF6塩は、ユニオンカーバイド日本(株)等から市販されている。旭電化工業(株)からも、アデカオプトマーSPシリーズの商品名で芳香族スルフォニウムのPF6塩が市販されている。
芳香族スルフォニウム塩は約360nmまでに吸収を有し、芳香族ヨードニウム塩は約320nmまでに吸収を有するので、硬化させるには、この領域の分光エネルギーを含む紫外線を照射することが好ましい。
As the photoreaction initiator, an aromatic sulfonium salt or the like is preferable because it is relatively thermally stable.
When an aromatic sulfonium salt and an aromatic iodonium salt are used as an onium salt photoinitiator, the counter anions include BF 4 , AsF 6 , SbF 6 , PF 6 , PF 6 , B (C 6 F 5 ) 4- and the like. As the initiator, PF 6 salt or SbF 6 salt of aromatic sulfonium can be preferably used since it has solubility and moderate polymerization activity. In order to improve solubility, one or more alkyl groups or alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms are introduced into the aromatic group, usually phenyl group, of the aromatic group iodonium salt or aromatic sulfonium salt. A chemical structure is preferred.
PF 6 salt or SbF 6 salt of aromatic sulfonium salt is commercially available from Union Carbide Japan Co., Ltd. Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. also sells PF 6 salt of aromatic sulfonium under the trade name of Adekaoptomer SP series.
The aromatic sulfonium salt has an absorption up to about 360 nm, and the aromatic iodonium salt has an absorption up to about 320 nm. Therefore, for curing, it is preferable to irradiate ultraviolet rays including the spectral energy in this region.

[有機溶剤]
本発明において、結合剤の粘度調整剤として沸点150℃以下の有機溶剤を使用することができる。沸点150℃以下の有機溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類が挙げられる。
有機溶剤の使用量は、結合剤の総量に対して2〜30重量%であることが好ましく、2〜15重量%であることがより好ましく、不使用であることが特に好ましい。
[Organic solvent]
In the present invention, an organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower can be used as a viscosity modifier for the binder. Examples of organic solvents having a boiling point of 150 ° C. or lower include (poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl acetate, and n-propyl acetate. , Acetate esters such as iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl n-butyl ketone, diisopropyl ketone And ketones such as acetylacetone, and alcohols such as ethanol, propanol, and butanol.
The amount of the organic solvent used is preferably 2 to 30% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, and particularly preferably not used, based on the total amount of the binder.

UV硬化性結合剤の硬化後の揮発成分は5重量%以下であることが好ましい。このために結合剤に有機溶媒を使用しない無溶媒処方とすることがより好ましい。
硬化後の揮発成分を低減するために、3次元造形物を製造した後に、残存モノマーをUV光照射または加熱により後重合させることができる。
The volatile component after curing of the UV curable binder is preferably 5% by weight or less. For this reason, it is more preferable to use a solvent-free formulation that does not use an organic solvent for the binder.
In order to reduce the volatile components after curing, the residual monomer can be post-polymerized by UV light irradiation or heating after the three-dimensional structure is manufactured.

(粉末材料)
粉末材料としては、無機粉末及び有機粉末、さらには無機・有機複合粉末すべてが使用できる。無機粉末として、例えば、金属、酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、窒化物、炭化物硫化物及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等を挙げることができる。具体的には、水酸化マグネシウム、シリカゲル、アルミナ、水酸化アルミニウム、硝子、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化錫、チタン酸カリウム、硼酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硼酸マグネシウム、水酸化カルシウム、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミ、炭化珪素、炭化チタン、硫化亜鉛及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等が挙げられる。好ましくは、水酸化マグネシウム、シリカゲル、アルミナ、水酸化アルミニウム、硝子、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等が挙げられる。
(Powder material)
As the powder material, inorganic powders and organic powders, and all inorganic / organic composite powders can be used. Examples of inorganic powders include metals, oxides, composite oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, silicates, phosphates, nitrides, carbide sulfides, and composites of at least two of these. Can be mentioned. Specifically, magnesium hydroxide, silica gel, alumina, aluminum hydroxide, glass, titanium oxide, zinc oxide, zircon oxide, tin oxide, potassium titanate, aluminum borate, magnesium oxide, magnesium borate, calcium hydroxide, basic Magnesium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium phosphate, silicon nitride, titanium nitride, aluminum nitride, silicon carbide, titanium carbide, zinc sulfide and at least two of these Examples include composites. Preferably, magnesium hydroxide, silica gel, alumina, aluminum hydroxide, glass, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate and the like can be mentioned.

有機粉末としては、例えば合成樹脂粒子、天然高分子粒子等が挙げられ、具体的にはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、カルボキシメチルセルロールス、ゼラチン、デンプン、キチン、キトサン等であり、好ましくはアクリル樹脂、ポリウレタン、ゼラチン、ポリスチレン等である。   Examples of the organic powder include synthetic resin particles and natural polymer particles. Specifically, acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, polystyrene, polyurethane, polyurea, polyester, polyamide, polyimide Carboxymethylcellulose, gelatin, starch, chitin, chitosan and the like, preferably acrylic resin, polyurethane, gelatin, polystyrene and the like.

有機粉末材料として、結合剤に使用する重合性化合物を塊状重合して粉砕した粉末粒子を用いることができる。結合剤に使用する重合性化合物を懸濁重合またはパール重合して所望の粒径を有する粉末材料とすることができる。この場合には、粉末材料と結合剤の両者が与える屈折率を等しくすることができる。
無機有機複合粉末としては、例えば、上記有機粉末と無機粉末の複合化物が挙げられる。
粉末材料の平均粒子径は、0.1〜1,000μmであり、好ましくは0.1〜500μm、より好ましくは0.5〜300μmの範囲である。
粉末材料の形状としては、無定型、球形、平板状、針状、多孔質状等どのようなものでも使用可能である。
As the organic powder material, powder particles obtained by bulk polymerization of a polymerizable compound used for the binder and pulverization can be used. The polymerizable compound used for the binder can be suspension-polymerized or pearl-polymerized to obtain a powder material having a desired particle size. In this case, the refractive indexes given by both the powder material and the binder can be made equal.
Examples of the inorganic / organic composite powder include composites of the organic powder and the inorganic powder.
The average particle diameter of the powder material is 0.1 to 1,000 μm, preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 300 μm.
As the shape of the powder material, any shape such as an amorphous shape, a spherical shape, a flat plate shape, a needle shape, and a porous shape can be used.

粉末材料の屈折率n1の範囲は、1.4〜1.7であることが好ましい。
粉末材料を相互に結合する状態の接合剤の屈折率をn2とする。エチレン性不飽和化合物を結合剤として使用する場合には、この化合物が重合してできる接合剤の屈折率をn2とする。(n1−n2)は、その絶対値が小さいほど得られる造形物の透明性が高くなる。屈折率の差の絶対値が0.1以下で透明感が高くなり、0.06以下で透明に近い造形物が得られる。ここで、本発明において「透明に近い」とは、光路1cmあたり透過率が50%以上のことをいう。
The range of the refractive index n 1 of the powder material is preferably 1.4 to 1.7.
Let n 2 be the refractive index of the bonding agent in a state in which the powder materials are bonded to each other. When using an ethylenically unsaturated compound as the binder, the refractive index of the bonding agent the compound can be polymerized with n 2. As (n 1 −n 2 ) is smaller, the transparency of the resulting molded article is higher as the absolute value is smaller. When the absolute value of the difference in refractive index is 0.1 or less, the sense of transparency becomes high, and when it is 0.06 or less, a molded article that is nearly transparent is obtained. Here, in the present invention, “nearly transparent” means that the transmittance is 50% or more per 1 cm of the optical path.

(着色剤)
本発明の製造方法において使用できる着色剤は染料と顔料に大別され、染料を好ましく使用することができる。
染料としては、減色法の3原色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の染料を使用することにより広い範囲の色相を異なる彩度で再現することができる。本発明において、カラー写真のカラープリントに利用される染料を使用することが好ましい。以下に詳しく述べる。
(Coloring agent)
Colorants that can be used in the production method of the present invention are roughly classified into dyes and pigments, and dyes can be preferably used.
By using yellow (Y), magenta (M) and cyan (C) dyes, which are the three primary colors of the subtractive color method, a wide range of hues can be reproduced with different saturations. In this invention, it is preferable to use the dye utilized for the color print of a color photograph. Details are described below.

イエロー染料としては、米国特許3,933,501号、同4,022,620号、同4,326,024号、同4,401,752号、同4,248,961号、特公昭58−10739号、英国特許1,425,020号、同1,476,760号、米国特許3,973,968号、同4,314,023号、同4,511,649号、欧州特許249,473A号、同502,424A号の式(I),(II)で表されるカプラー、同513,496A号の式(1),(2)で表されるカプラー(特に18頁のY−28)、同568,037A号のクレーム1の式(I)で表されるカプラー、米国特許5,066,576号のカラム1の45〜55行の一般式(I)で表されるカプラー、特開平4−274425号の段落0008の一般式(I)で表されるカプラー、欧州特許498,381A1号の40頁のクレーム1に記載のカプラー(特に18頁のD−35)、同447,969A1号の4頁の式(Y)で表されるカプラー(特に、Y−1(17頁),Y−54(41頁))、米国特許4,476,219号のカラム7の36〜58行の式(II)〜(IV)で表されるカプラー(特にII−17,19(カラム17),II−24(カラム19))から得られるケトイミン型染料が挙げられる。好ましくは、特開2001−294773号公報、特開2002−121414号公報、特開2002−105370号公報、特開2003−26974号公報、特開2003−73598号公報に記載の染料が挙げられ、なかでも特開2003−73598号公報に記載の一般式(Y−II)で表されるピラゾール化合物がより好ましく用いられ、以下に示すY−1が例示できる。   As yellow dyes, U.S. Pat. Nos. 3,933,501, 4,022,620, 4,326,024, 4,401,752, 4,248,961, JP-B 58- 10739, British Patents 1,425,020, 1,476,760, U.S. Patents 3,973,968, 4,314,023, 4,511,649, European Patent 249,473A No., couplers represented by formulas (I) and (II) of No. 502,424A, couplers represented by formulas (1) and (2) of No. 513,496A (particularly Y-28 on page 18) A coupler represented by formula (I) in claim 1 of US Pat. No. 568,037A, a coupler represented by general formula (I) on lines 45 to 55 of column 1 of US Pat. No. 5,066,576, The general formula (I A coupler described in claim 1 on page 40 of European Patent No. 498,381A1 (particularly D-35 on page 18), a coupler represented by formula (Y) on page 4 of 447,969A1 (Especially Y-1 (page 17), Y-54 (page 41)), couplers represented by formulas (II) to (IV) in columns 7 to 58 of US Pat. No. 4,476,219, column 7. And ketimine type dyes obtained from (particularly II-17, 19 (column 17), II-24 (column 19)). Preferably, dyes described in JP 2001-294773 A, JP 2002-121414 A, JP 2002-105370 A, JP 2003-26974 A, JP 2003-73598 A, and the like are mentioned. Especially, the pyrazole compound represented by general formula (Y-II) described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-73598 is used more preferably, and Y-1 shown below can be illustrated.

(Y−1)

Figure 2005067138
(Y-1)
Figure 2005067138

マゼンタ染料としては、特開2001−181549号公報、特開2002−121414号公報、特開2002−105370号公報、特開2003−12981号公報、特開2003−26974号公報に記載の染料が挙げられる。
なかでも特開2002−121414号公報に記載の一般式(III)で表されるピラゾロトリアゾールアゾメチン化合物が好ましく用いられ、以下に示すM−1が例示できる。
Examples of the magenta dye include dyes described in JP-A Nos. 2001-181549, 2002-121414, 2002-105370, 2003-12981, and 2003-26974. It is done.
Of these, a pyrazolotriazole azomethine compound represented by the general formula (III) described in JP-A No. 2002-121414 is preferably used, and M-1 shown below can be exemplified.

Figure 2005067138
Figure 2005067138

シアン染料としては、特開2002−121414号公報、特開2002−105370号公報、特開2003−3109号公報、特開2003−26974号公報に記載の染料が挙げられる。
特開2002−121414号公報に記載の一般式(IV−1a)で表されるピロロトリアゾールアゾメチン化合物ならびに一般式(C−II−1)及び(C−II−2)で表されるフタロシアニン化合物が好ましく用いられ、以下に示すC−1及びC−101が例示できる。
Examples of the cyan dye include dyes described in JP-A Nos. 2002-121414, 2002-105370, 2003-3109, and 2003-26974.
A pyrrolotriazole azomethine compound represented by the general formula (IV-1a) described in JP-A No. 2002-121414 and a phthalocyanine compound represented by the general formulas (C-II-1) and (C-II-2) Preferably used, C-1 and C-101 shown below can be exemplified.

Figure 2005067138
Figure 2005067138

Figure 2005067138
Figure 2005067138

必要に応じて、CMY3原色に黒(ブラック)染料を併用しても良い。黒染料はCMY3染料を混合して作ることができる。   If necessary, a black (black) dye may be used in combination with the three primary colors of CMY. The black dye can be made by mixing CMY3 dye.

上記以外の染料としては、印刷の技術分野(例えば印刷インキ、感熱インクジェット記録、静電写真記録等のコピー用色材または色校正版など)で一般に用いられるものを使用することができる。
例えば、有機合成化学協会編「染料便覧」丸善株式会社(1970年刊)、安部田貞治、今田邦彦「解説 染料化学」(株)色染社(1988年刊)、大河原信編「色素ハンドブック」(株)講談社(1986年刊)、インクジェットプリンタ用ケミカルス−材料の開発動向・展望調査−」(株)シーエムシー(1997年刊)、前記の甘利武司「インクジェットプリンタ−技術と材料」等に記載の染料類が挙げられる。
As dyes other than those described above, those generally used in the technical field of printing (for example, color materials for copying or color proofing plates such as printing ink, thermal ink jet recording, and electrophotographic recording) can be used.
For example, “Organization of Organic Synthetic Chemistry” “Dye Handbook” Maruzen Co., Ltd. (published in 1970), Sadaharu Abeda, Kunihiko Imada “Commentary Dye Chemistry” Co., Ltd. Examples include dyes described in Kodansha (1986), Chemicals for Inkjet Printers-Material Development Trends and Perspective Survey-"CMC Co., Ltd. (1997), Takeshi Amari" Inkjet Printers-Technology and Materials ", etc. It is done.

(顔料)
顔料としては、特に限定されるものではなく、一般に市販されているすべての有機顔料及び無機顔料、または顔料を、分散媒として不溶性の樹脂等に分散させたもの、あるいは顔料表面に樹脂をグラフト化したもの等を用いることができる。また、樹脂粒子を染料で染色したもの等も用いる事ができる。
(Pigment)
The pigment is not particularly limited, and all commercially available organic and inorganic pigments or pigments dispersed in an insoluble resin or the like as a dispersion medium, or the resin is grafted onto the pigment surface Can be used. Moreover, what dye | stained the resin particle with dye can be used.

本発明おいて造形物の外表面に彩色するためには、断面形状の輪郭に上記のYMC結合剤による着色画像を形成し、この着色画像の直下に白色反射層を設けることが好ましい。白色反射層は、例えばカラープリントにおける下地に相当する役割を有し、白色顔料を含む結合剤(白色結合剤)を着画像のすぐ内側に使用することが好ましい。
白色顔料の具体例としては、塩基性炭酸鉛(2PbCO3Pb(OH)2、いわゆる、シルバーホワイト)、酸化亜鉛(ZnO、いわゆる、ジンクホワイト)、酸化チタン(TiO2、いわゆる、チタンホワイト)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3、いわゆる、チタンストロンチウムホワイト)などが利用可能である。
In order to color the outer surface of the modeled object in the present invention, it is preferable to form a colored image with the YMC binder on the contour of the cross-sectional shape and to provide a white reflective layer immediately below the colored image. The white reflective layer has a role corresponding to, for example, a base in color printing, and it is preferable to use a binder containing a white pigment (white binder) immediately inside the wearing image.
Specific examples of the white pigment include basic lead carbonate (2PbCO 3 Pb (OH) 2 , so-called silver white), zinc oxide (ZnO, so-called zinc white), titanium oxide (TiO 2 , so-called titanium white), Strontium titanate (SrTiO 3 , so-called titanium strontium white) or the like can be used.

ここで、酸化チタンは他の白色顔料と比べて比重が小さく、屈折率が大きく、化学的、物理的にも安定であるため、顔料としての隠蔽力や着色力が大きく、さらに、酸やアルカリ、その他の環境に対する耐久性にも優れている。したがって、白色顔料としては酸化チタンを利用することが好ましい。もちろん、粉末材料や結合剤成分の種類に応じて他の白色顔料(列挙した白色顔料以外であってもよい。)を使用してもよい。   Here, titanium oxide has a smaller specific gravity than other white pigments, a large refractive index, and is chemically and physically stable. Therefore, it has a high hiding power and coloring power as a pigment, and further, acid and alkali. Excellent durability against other environments. Therefore, it is preferable to use titanium oxide as the white pigment. Of course, other white pigments (may be other than the listed white pigments) may be used depending on the type of powder material and binder component.

本発明においてCMY染料に替えてCMY顔料を使用することもできる。
有機顔料及び無機顔料の具体例としては、例えば、イエロー色を呈するものとして、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG等),C.I.ピグメントイエロー74の如きモノアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー12(ジスアジイエローAAA等)、C.I.ピグメントイエロー17の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー180の如き非ベンジジン系のアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー100(タートラジンイエローレーキ等)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー95(縮合アゾイエローGR等)の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー115(キノリンイエローレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー18(チオフラビンレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、フラバントロンイエロー(Y−24)の如きアントラキノン系顔料、イソインドリノンイエロー3RLT(Y−110)の如きイソインドリノン顔料、キノフタロンイエロー(Y−138)の如きキノフタロン顔料、イソインドリンイエロー(Y−139)の如きイソインドリン顔料、C.I.ピグメントイエロー153(ニッケルニトロソイエロー等)の如きニトロソ顔料、C.I.ピグメントイエロー117(銅アゾメチンイエロー等)の如き金属錯塩アゾメチン顔料等が挙げられる。
In the present invention, CMY pigments may be used instead of CMY dyes.
Specific examples of organic pigments and inorganic pigments include, for example, C.I. I. Pigment Yellow 1 (Fast Yellow G etc.), C.I. I. A monoazo pigment such as C.I. Pigment Yellow 74; I. Pigment Yellow 12 (disaji yellow AAA, etc.), C.I. I. Disazo pigments such as C.I. Pigment Yellow 17; I. Non-benzidine type azo pigments such as CI Pigment Yellow 180; I. Azo lake pigments such as C.I. Pigment Yellow 100 (eg Tartrazine Yellow Lake); I. Condensed azo pigments such as CI Pigment Yellow 95 (Condensed Azo Yellow GR, etc.); I. Acidic dye lake pigments such as C.I. Pigment Yellow 115 (such as quinoline yellow lake); I. Basic dye lake pigments such as CI Pigment Yellow 18 (Thioflavin Lake, etc.), anthraquinone pigments such as Flavantron Yellow (Y-24), isoindolinone pigments such as Isoindolinone Yellow 3RLT (Y-110), and quinophthalone yellow Quinophthalone pigments such as (Y-138), isoindoline pigments such as isoindoline yellow (Y-139), C.I. I. Nitroso pigments such as C.I. Pigment Yellow 153 (nickel nitroso yellow, etc.); I. And metal complex salt azomethine pigments such as CI Pigment Yellow 117 (copper azomethine yellow, etc.).

マゼンタ色を呈するものとして、C.I.ピグメントレッド3(トルイジンレッド等)の如きモノアゾ系顔料、C.I.ピグメントレッド38(ピラゾロンレッドB等)の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントレッド53:1(レーキレッドC等)やC.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントレッド144(縮合アゾレッドBR等)の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド174(フロキシンBレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド81(ローダミン6G’レーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド177(ジアントラキノニルレッド等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド88(チオインジゴボルドー等)の如きチオインジゴ顔料、C.I.ピグメントレッド194(ペリノンレッド等)の如きペリノン顔料、C.I.ピグメントレッド149(ペリレンスカーレット等)の如きペリレン顔料、C.I.ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ等)の如きキナクリドン顔料、C.I.ピグメントレッド180(イソインドリノンレッド2BLT等)の如きイソインドリノン顔料、C.I.ピグメントレッド83(マダーレーキ等)の如きアリザリンレーキ顔料等が挙げられる。   As a magenta color, C.I. I. Monoazo pigments such as CI Pigment Red 3 (Toluidine Red, etc.); I. Disazo pigments such as C.I. Pigment Red 38 (Pyrazolone Red B, etc.); I. Pigment Red 53: 1 (Lake Red C, etc.) and C.I. I. Azo lake pigments such as C.I. Pigment Red 57: 1 (Brilliant Carmine 6B); I. Condensed azo pigments such as C.I. Pigment Red 144 (condensed azo red BR, etc.); I. Acidic dye lake pigments such as C.I. Pigment Red 174 (Phloxine B Lake, etc.); I. Basic dye lake pigments such as C.I. Pigment Red 81 (Rhodamine 6G 'lake, etc.); I. Anthraquinone pigments such as C.I. Pigment Red 177 (eg, dianthraquinonyl red); I. Thioindigo pigments such as C.I. Pigment Red 88 (Thioindigo Bordeaux, etc.); I. Perinone pigments such as C.I. Pigment Red 194 (perinone red, etc.); I. Perylene pigments such as C.I. Pigment Red 149 (perylene scarlet, etc.); I. Quinacridone pigments such as CI Pigment Red 122 (quinacridone magenta, etc.); I. Isoindolinone pigments such as CI Pigment Red 180 (isoindolinone red 2BLT, etc.); I. And alizarin lake pigments such as CI Pigment Red 83 (Mada Lake, etc.).

シアン色を呈する顔料として、C.I.ピグメントブルー25(ジアニシジンブルー等)の如きジスアゾ系顔料、C.I.ピグメントブルー15(フタロシアニンブルー等)の如きフタロシアニン顔料、C.I.ピグメントブルー24(ピーコックブルーレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー1(ビクロチアピュアブルーBOレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー60(インダントロンブルー等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントブルー18(アルカリブルーV−5:1)の如きアルカリブルー顔料等が挙げられる。   As a pigment exhibiting a cyan color, C.I. I. Disazo pigments such as C.I. Pigment Blue 25 (Dianisidine Blue, etc.); I. Phthalocyanine pigments such as C.I. Pigment Blue 15 (phthalocyanine blue, etc.); I. Acidic dye lake pigments such as C.I. Pigment Blue 24 (Peacock Blue Lake, etc.); I. Basic dye lake pigments such as C.I. Pigment Blue 1 (Viclotia Pure Blue BO Lake, etc.); I. Anthraquinone pigments such as C.I. Pigment Blue 60 (Indantron Blue, etc.); I. And alkali blue pigments such as CI Pigment Blue 18 (Alkali Blue V-5: 1).

(UV露光)
UV硬化性結合剤を硬化させるためのUV露光に関しては、一般に用いられる高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、DeepUVランプ、ハロゲンランプ等が使用可能であり、露光波長は450〜250nm、好ましくは、400〜300nmとすることができる。露光エネルギーは500mJ/cm2以下が好ましく、10〜400mJ/cm2がより好ましい。UV光源からUV透過性の光ファイバーを用いて粉末材料面にUV光を導くことができる。
(UV exposure)
For UV exposure for curing the UV curable binder, generally used high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, deep UV lamps, halogen lamps and the like can be used, and the exposure wavelength is 450 to 250 nm, preferably 400 to It can be 300 nm. Exposure energy is preferably 500 mJ / cm 2 or less, 10 to 400 mJ / cm 2 is more preferable. UV light can be guided from the UV light source to the powder material surface using a UV transmissive optical fiber.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
(UV硬化性結合剤「無色透明結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
(カプトラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:日本化薬(株)製 以下、同じである。)
重合性化合物:HDDA 14.8g
(1,6−ヘキサンジオールジアクリレート:ダイセル・ユーシービー製 以下、同じである。)
光重合開始剤:2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン 0.6g
(チバスペシャリティケミカルズ(チバS.C.)製、以下、同じである。)
以上の成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約20mPa・sの無色透明な結合剤を得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.
<Example 1>
(Preparation of UV curable binder "colorless transparent binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
(Captolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., hereinafter the same)
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
(1,6-hexanediol diacrylate: manufactured by Daicel UCB) The same applies hereinafter.
Photopolymerization initiator: 0.6 g of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone
(The same applies hereinafter, manufactured by Ciba Specialty Chemicals (Ciba S.C.).)
The above components were mixed by stirring to obtain a colorless and transparent binder having a viscosity at 25 ° C. of about 20 mPa · s.

(UV硬化性結合剤「白色結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
光重合開始剤:2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン 0.6g
白色顔料:酸化チタン 3g
(チタン工業製KRONOS KA−15;粒径0.4μm)
以上の成分を3本ロールミルで混練し、25℃における粘度が約25mPa・sの白色結合剤を得た。
(Preparation of UV curable binder "white binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Photopolymerization initiator: 0.6 g of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone
White pigment: Titanium oxide 3g
(KRONOS KA-15 manufactured by Titanium Industry; particle size 0.4 μm)
The above components were kneaded with a three-roll mill to obtain a white binder having a viscosity at 25 ° C. of about 25 mPa · s.

(UV硬化性結合剤「イエロー結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
光重合開始剤:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン 0.5g
(チバS.C.製、以下、同じである。)
着色剤:Y−1 0.8g
上記Y−1、下記M−1および下記C−1は発明の開示の欄に記載したとおりである。
以上の成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約20mPa.sのイエロー結合剤を得た。
(Preparation of UV curable binder "yellow binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Photopolymerization initiator: 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone 0.5 g
(Ciba S.C., hereinafter the same)
Colorant: Y-1 0.8g
Y-1, the following M-1, and the following C-1 are as described in the disclosure section of the invention.
The above ingredients were mixed with stirring, and the viscosity at 25 ° C was about 20 mPa.s. A yellow binder of s was obtained.

(UV硬化性結合剤「マゼンタ結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
光重合開始剤:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン 0.5g
着色剤:M−1 0.8g
以上の成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約20mPa・sのマゼンタ結合剤を得た。
(Preparation of UV curable binder "Magenta binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Photopolymerization initiator: 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone 0.5 g
Colorant: M-1 0.8g
The above components were mixed by stirring to obtain a magenta binder having a viscosity at 25 ° C. of about 20 mPa · s.

(UV硬化性結合剤「シアン結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
光重合開始剤:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン 0.5g
着色剤:C−1 0.8g
以上の成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約20mPa・sのシアン結合剤を得た。
(Preparation of UV curable binder "Cyan binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Photopolymerization initiator: 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone 0.5 g
Colorant: C-1 0.8g
The above components were mixed with stirring to obtain a cyan binder having a viscosity at 25 ° C. of about 20 mPa · s.

(UV硬化性結合剤「ブラック結合剤」の作成)
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
光重合開始剤:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン 0.5g
着色剤:Y−1 0.3g
M−1 0.2g
C−1 0.4g
以上の成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約20mPa・sのブラック結合剤を得た。
(Preparation of UV curable binder "Black Binder")
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Photopolymerization initiator: 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone 0.5 g
Coloring agent: Y-1 0.3 g
M-1 0.2g
C-1 0.4g
The above components were mixed by stirring to obtain a black binder having a viscosity at 25 ° C. of about 20 mPa · s.

(三次元モデル作成)
粉末材料としてポリメタクリル酸メチル(積水化成製MB20X−5;平均粒子径 5μm)を約100μmの厚さになるようロッドで1層分の粉末材料層を敷設した後、彩色データにもとづいて各インクジェット吐出ノズルから着色結合剤(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)、白色結合剤及び無色透明結合剤の吐出を適宜に行わせる。
該UV硬化性結合剤をインクとしたインクジェット方式により、強度の要する部分などでは必要に応じてインク量を調節しながら、600dpiの解像度(約42μmのドット間隔)で、各ドットが連続した線になるように液滴を吐出した。次いで、1スライスピッチに相当する厚さ分厚くした粉末材料層を形成して、その断面に該当する断面形状に対応する結合剤を供給することを繰り返すことにより三次元造形物を作成した。
(Create 3D model)
After laying a powder material layer for one layer with a rod of polymethyl methacrylate (MB20X-5 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd .; average particle size 5 μm) as a powder material to a thickness of about 100 μm, each ink jet is based on coloring data A colored binder (yellow, magenta, cyan, black), a white binder, and a colorless transparent binder are appropriately discharged from the discharge nozzle.
The inkjet method using the UV curable binder as an ink makes each dot a continuous line at a resolution of 600 dpi (dot spacing of about 42 μm) while adjusting the amount of ink as necessary in areas where strength is required. Droplets were discharged so that Next, a powder material layer having a thickness corresponding to one slice pitch was formed and a binder corresponding to the cross-sectional shape corresponding to the cross-section was repeatedly supplied to create a three-dimensional structure.

<実施例2>
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
の代わりに
重合性化合物:エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート 8.4g
重合性化合物:HDDA 11.6g
を用いた以外は、実施例1と同様にして三次元造形物を作成し評価した。
<Example 2>
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
8.4 g of polymerizable compound: ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate
Polymerizable compound: HDDA 11.6 g
A three-dimensional structure was created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that was used.

<実施例3>
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
の代わりに
重合性化合物:トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート 10.0g
(M350:東亞合成(株)製 以下、本発明において同じである。)
モノマー:イソボルニルアクリレート 10.0g
(IBOA ダイセル・ユーシービー製 以下、本発明において同じである。)
を用いた以外は、実施例1と同様にして三次元造形物を作成し評価した。
<Example 3>
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
In place of polymerizable compound: trimethylolpropane EO-modified triacrylate 10.0 g
(M350: manufactured by Toagosei Co., Ltd. Hereinafter, the same applies in the present invention.)
Monomer: Isobornyl acrylate 10.0 g
(Manufactured by IBOA Daicel UCB, hereinafter the same in the present invention)
A three-dimensional structure was created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that was used.

<実施例4>
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
の代わりに
重合性化合物:M350 5.0g
重合性化合物:トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート 5.0g
(M310:東亞合成(株)製)
重合性化合物:トリメチロールプロパントリアクリレート 5.0g
(M309:東亞合成(株)製)
重合性化合物:IBOA 5.0g
を用いた以外は、実施例1と同様にして三次元造形物を作成し評価した。
<Example 4>
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
Instead of polymerizable compound: M350 5.0 g
Polymerizable compound: trimethylolpropane PO-modified triacrylate 5.0 g
(M310: manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
Polymerizable compound: trimethylolpropane triacrylate 5.0 g
(M309: manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
Polymerizable compound: IBOA 5.0 g
A three-dimensional structure was created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that was used.

<実施例5>
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
の代わりに
重合性化合物:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 5.0g
(KAYARAD DPHA:日本化薬(株)製 以下、本発明において同じである。)
重合性化合物:トリメチロールプロパントリメタクリレート 15.0g
(TMPTMA ダイセル・ユーシービー製 以下、本発明において同じである。)
メチルイソブチルケトン 2.0g
を用いた以外は、実施例1と同様にして三次元造形物を作成し評価した。
<Example 5>
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
In place of polymerizable compound: dipentaerythritol hexaacrylate 5.0 g
(KAYARAD DPHA: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. Hereinafter, the same applies in the present invention.)
Polymerizable compound: trimethylolpropane trimethacrylate 15.0 g
(TMPTMA manufactured by Daicel UCB) Hereinafter, the same applies in the present invention.)
Methyl isobutyl ketone 2.0g
A three-dimensional structure was created and evaluated in the same manner as in Example 1 except that was used.

<比較例1>
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 5.2g
重合性化合物:HDDA 14.8g
の代わりに
重合性化合物:KAYARAD DPCA60 20.0g
を用いて結合剤成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約1,000mPa・sの無色透明な結合剤を得た。
しかしインクジェットヘッドから正常に吐出できず、三次元造形物は得られなかった。
<Comparative Example 1>
Polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 5.2 g
Polymerizable compound: HDDA 14.8 g
In place of polymerizable compound: KAYARAD DPCA60 20.0 g
Was used to stir and mix the binder component to obtain a colorless and transparent binder having a viscosity at 25 ° C. of about 1,000 mPa · s.
However, the ink jet head could not be discharged normally, and a three-dimensional structure was not obtained.

<比較例2>
実施例5において
重合性化合物:KAYARAD DPHA 5.0g
重合性化合物:TMPTMA 15.0g
メチルイソブチルケトン 2.0g
でメチルイソブチルケトンを使用しなかった以外は、実施例5と同様にして結合剤成分を撹拌混合し、25℃における粘度が約160mPa・sの無色透明な結合剤を得た。
しかしインクジェットヘッドから正常に吐出できず、三次元造形物は得られなかった。
以上の結果を下表1にまとめた。
<Comparative example 2>
In Example 5, Polymerizable compound: KAYARAD DPHA 5.0 g
Polymerizable compound: TMPTMA 15.0 g
Methyl isobutyl ketone 2.0g
The binder component was stirred and mixed in the same manner as in Example 5 except that methyl isobutyl ketone was not used to obtain a colorless and transparent binder having a viscosity at 25 ° C. of about 160 mPa · s.
However, the ink jet head could not be discharged normally, and a three-dimensional structure was not obtained.
The above results are summarized in Table 1 below.

Figure 2005067138
Figure 2005067138

インクジェット吐出性は以下のランクに分けた。
(インクジェット吐出性)
○・・・正常に吐出
×・・・詰まりが生じ、吐出できない
質感は官能評価とし、以下のランクに分けた。
(質感)
○ ・・・良
△ ・・・やや良
× ・・・不良
Inkjet ejection properties were divided into the following ranks.
(Inkjet ejection)
○: Normal ejection ×: Clogging occurred and the material could not be ejected The texture was classified into the following ranks for sensory evaluation.
(Texture)
○ ・ ・ ・ Good △ ・ ・ ・ Slightly good ・ ・ ・ Defective

<粘度測定>
実施例に使用した結合剤の粘度測定はE型粘度計(東京計器 VISCONIC ELD)を用いて、25℃、10rpmで測定した。
比較例に使用した結合剤は、回転数をそれぞれ比較例1:0.5rpm、比較例2:2.5rpmに変えた以外は実施例で使用した結合剤と同様に測定を行なった。
<Viscosity measurement>
The viscosity of the binder used in the examples was measured at 25 ° C. and 10 rpm using an E-type viscometer (Tokyo Keiki VISCONIC ELD).
The binder used in the comparative example was measured in the same manner as the binder used in the example except that the rotation speed was changed to Comparative Example 1: 0.5 rpm and Comparative Example 2: 2.5 rpm, respectively.

本発明の三次元造形物の製造方法の一実施態様について各工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows each process about one embodiment of the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present invention. 図1に示した三次元造形物の製造において形成されるいくつかの層の断面形状を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the cross-sectional shape of several layers formed in manufacture of the three-dimensional structure shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 薄層
2 結合剤付与領域
3 三次元造形部
4 支持体(造形ステージ)
5 垂直方向移動部
6 枠
7 ブレード
8 インクジェットヘッド
9 紫外線照射部
10 三次元造形物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin layer 2 Binder provision area 3 Three-dimensional modeling part 4 Support body (modeling stage)
5 Vertical moving part 6 Frame 7 Blade 8 Inkjet head 9 Ultraviolet irradiation part 10 Three-dimensional structure

Claims (9)

支持体上に粉末材料を所定の厚さを有する層に形成する工程、及び造形対象物を平行な断面で切断した断面形状になるように粉末材料層を結合剤により結合させる工程を順次繰り返す工程を含む三次元造形物の製造方法において、
25℃での結合剤の粘度が5〜100mPa・sである
ことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
A step of sequentially repeating a step of forming a powder material on a support in a layer having a predetermined thickness, and a step of bonding the powder material layer with a binder so as to obtain a cross-sectional shape obtained by cutting a modeling object in a parallel cross section. In a manufacturing method of a three-dimensional structure including
The method for producing a three-dimensional structure, wherein the binder has a viscosity of 5 to 100 mPa · s at 25 ° C.
結合剤がエネルギー付与により硬化する請求項1記載の三次元造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to claim 1, wherein the binder is cured by applying energy. 結合剤が光エネルギー付与により硬化する請求項1又は2記載の三次元造形物の製造方法。 The manufacturing method of the three-dimensional structure according to claim 1 or 2, wherein the binder is cured by applying light energy. 結合剤として、少なくとも1種の着色された結合剤、白色で着色された結合剤、及び無色の結合剤よりなる群から選ばれた2種以上の結合剤を使用する請求項1〜3いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。 4. The binder according to claim 1, wherein at least one binder selected from the group consisting of at least one colored binder, a white colored binder, and a colorless binder is used. The manufacturing method of the three-dimensional structure according to one. 着色された結合剤が、イエロー結合剤、マゼンタ結合剤、及びシアン結合剤の少なくとも3つの結合剤よりなる請求項1〜4いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the colored binder comprises at least three binders: a yellow binder, a magenta binder, and a cyan binder. 着色された結合剤が、イエロー結合剤、マゼンタ結合剤、シアン結合剤、及びブラック結合剤の少なくとも4つの結合剤よりなる請求項1〜5いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the colored binder comprises at least four binders of a yellow binder, a magenta binder, a cyan binder, and a black binder. . 結合剤が
(a)三官能以上の(メタ)アクリレートの少なくとも1種、並びに
(b)単官能および/または二官能(メタ)アクリレートの少なくとも1種
からなる請求項1〜6いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。
The binder according to any one of claims 1 to 6, wherein the binder comprises (a) at least one trifunctional or higher (meth) acrylate, and (b) at least one monofunctional and / or bifunctional (meth) acrylate. The manufacturing method of the three-dimensional structure described.
三官能以上の(メタ)アクリレートが四官能、五官能または六官能(メタ)アクリレートである請求項7に記載の三次元造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to claim 7, wherein the tri- or higher functional (meth) acrylate is tetrafunctional, pentafunctional or hexafunctional (meth) acrylate. 結合剤の粘度調整剤として沸点150℃以下の有機溶剤を使用する請求項1〜8いずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 8, wherein an organic solvent having a boiling point of 150 ° C or lower is used as the viscosity modifier of the binder.
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