JP2012030389A - 造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒体を含む層に結着液を塗布して硬化させることにより造形物を造形する造形方法において、張り出し部の形成時における下層への結着液の浸透を抑制する造形方法を提供する。
【解決手段】スラリー層２１ｂの造形部２２ｂがスラリー層２１ａの造形部２２ａに対して積層方向と直交する方向に張り出した張り出し部２４ｂを有する場合に、スラリー層２１ａの結着工程において、張り出し部２４ｂに重なる領域に、ＵＶインクＩを塗布して該ＵＶインクＩを硬化させ造形部２２ａよりも膜厚の小さい下地層２５ａを形成する。
【選択図】図４

Description

この発明は、結着液を介して結着された粒体からなる層を積み重ねることにより造形物を形成する造形方法に関する。

従来から、造形物を迅速に試作する方法（ラピッドプロトタイピング）として積層造形法が多用されている。積層造形法では、三次元ＣＡＤ等による造形物のモデルを多数の二次元断面層に分割した後、各二次元断面層に対応する層状構造体を順次作成しつつ積層することによって造形物を形成する。具体的には、例えば特許文献１に記載のように、まず、セラミックや金属等を含む粒体が層状に形成される。次いで、粒体からなる層の一部で粒体同士を結着させるための結着液が、例えばインクジェット式液滴吐出装置によって粒体からなる層に吐出される。そして粒体間の空隙に浸透した結着液がそれの硬化とともに粒体同士を結着することによって、上記二次元断面層に対応する層状構造体が形成される。以後同様に、これら粒体からなる層の形成と結着液の吐出とが交互に繰り返されることによって造形物が形成される。

特許２７２９１１０号公報

ところで、上述した造形方法の造形対象には、第ｋ層目（ｋは１以上の整数）における層状構造体よりも積層方向に直交する方向に張り出した張り出し部を第（ｋ＋１）層目の層状構造体に有するものもある。第（ｋ＋１）層目では、その張り出し部となる部分に結着液が吐出されることになるが、その吐出された結着液が第ｋ層目にまで浸透してしまうことがある。その状態で第（ｋ＋１）層目の結着液を硬化させると、第ｋ層目に浸透した分だけ張り出し部が肉厚となり、張り出し部、ひいては造形物の形状の精度が低下してしまう。しかも、層状構造体となる部分に塗布される結着液の量は設計ルールに基づく機械的な強度などによって予め決まっているものである。そのため、上述したように第ｋ層目まで結着液が浸透してしまうとなれば、張り出し部となる部分における結着液の密度が低下することになり、これによって、硬化後における粒体間の結着力が弱くなり張り出し部の機械的強度が低下してしまう。

なお、こうした問題は、上記液滴吐出装置を用いた積層造形法に限られたものではなく、粒体からなる層に結着液を塗布することによって造形物を造形する方法に概ね共通した問題である。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒体を含む層に結着液を塗布して硬化させることにより造形物を造形する造形方法において、張り出し部の形成時における下層への結着液の浸透を抑制する造形方法を提供することにある。

本発明の造形方法は、粒体を含む層を形成する層形成工程と、結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによって、前記粒体同士が結着した層状構造体を前記層に形成する結着工程と、前記層状構造体を含む前記層から前記層状構造体以外の部位を取り除く除去工程とを含み、前記層形成工程と前記結着工程とを交互に繰り返して前
記層からなる積層体を形成したのち前記除去工程が実施されることにより、前記層状構造体を積層させたかたちの造形物が造形される造形方法であって、第（ｋ＋１）層目（ｋは１以上の整数）の層状構造体が第ｋ層目の層状構造体に対して積層方向と直交する方向に張り出した張り出し部を有する場合に、前記第ｋ層目の結着工程において、前記張り出し部に重なる領域に、前記結着液を塗布して該結着液を硬化させ前記層状構造体よりも膜厚の小さい下地層を形成する。

本発明の造形方法によれば、第ｋ層の結着工程において、第（ｋ＋１）層目における張り出し部の下地層が形成される。こうした構成であれば、第（ｋ＋１）層目の結着工程において塗布された結着液が第ｋ層目に浸透しようとしても、結着液を硬化させた下地層によってその浸透が抑えられる。それゆえに、結着液が第ｋ層目に浸透する場合に比べて、張り出し部の形状を高い精度の下で実現することができるばかりか、張り出し部における結着液の密度低下が抑えられることで該張り出し部の機械的な強度の低下をも抑えることができる。そのうえ、第ｋ層目の層状構造体が下地層を含まない場合に比べて、第ｋ層目の層状構造体と第（ｋ＋１）層目の層状構造体との接触面積を大きくすることもできる。これにより、第ｋ層目の層状構造体と第（ｋ＋１）層目の層状構造体の接着性を高めることもできる。それゆえ、張り出し部のみならず、こうした層状構造体を積層した造形物の機械的な強度も高めることができる。

この造形方法は、前記下地層が、前記張り出し部に重なる領域の全域にわたって形成されてもよい。
この造形方法によれば、第ｋ層目における下地層と前記（ｋ＋１）層目における張り出し部とが該張り出し部の全域にわたって接触することとなる。すなわち、下地層と張り出し部との接触領域が最大となることから、第ｋ層目の層状構造体と第（ｋ＋１）層目の層状構造体の接着性をより高めることができる。

この造形方法は、前記下地層が、前記張り出し部に重なる領域の一部に形成されてもよい。
この造形方法によれば、第ｋ層目における下地層と前記（ｋ＋１）層目における張り出し部とが該張り出し部の一部で接触することとなる。こうした構成では、下地層が互いに離間した状態で形成されていることになるが、結着液と該結着液を硬化させたものである下地層との親和性により、第（ｋ＋１）層目に塗布された結着液の第ｋ層目への浸透が抑えられる。また、こうした構成であれば、下地層と張り出し部とが全域にわたって接触する場合に比べて、張り出し部における平均厚さの精度を高めることができる。

この造形方法において、前記第ｋ層目の結着工程では、前記層状構造体及び前記下地層を形成するための結着液を連続して塗布する。
ここで、例えば第ｋ層目の結着工程において層状構造体を形成したのちに下地層を形成するとなれば、１つの層を形成する際に、結着液の塗布ならびに硬化が繰り返し行われることになってしまい、造形物の生産性の低下も懸念される。この点、この造形方法によれば、層状構造体及び下地層を形成するための結着液が連続して塗布されることから、層状構造体及び下地層の結着液を同じタイミングで硬化させることができる。その結果、層状構造体に加えて下地層を形成するとしても、造形物の生産性の低下を抑えることができる。また、張り出し部と重なる領域の全域に下地層が形成される場合、例えば第ｋ層目の結着工程において層所構造体を形成したのちに下地層を形成するとなれば、層状構造体と下地層との間に境界が形成されて、これらが別々の部位となることで層状構造体と下地層との接着性が低下してしまう虞がある。この点、この造形方法によれば、層状構造体及び下地層が一体形成されることから、層状構造体と下地層との接着性を向上させることができる。

この造形方法では、疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマーとを含むスラリーから前記層を形成し、前記除去工程では、水系の液体を流すことによって、前記積層体から前記層状構造体以外の部位を取り除くことが好ましい。

この造形方法によれば、層を形成する材料として、疎水性の粒体が水系溶媒中に懸濁されたスラリーを用いている。そのため、造形物の形成に際してスラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は水系溶媒中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。しかも、こうして粒体の飛散を抑制する溶媒として、水系溶媒を用いるようにしているため、粒体が溶媒に溶解することや、粒体が溶媒を吸収して膨潤することに起因して、粒体が変性することを抑制できる。さらに、スラリーの構成材料として、両親媒性固体ポリマーを加えている。こうした両親媒性固体ポリマーは、その疎水性の部位において疎水性の粒体と親和性を有するとともに、その親水性の部位において水系溶媒と親和性を有する。そのため、疎水性の粒体は、両親媒性固体ポリマーを介することによって、水系溶媒中に均一に分散することが可能になる。それゆえに、こうした造形用スラリーを用いて形成された造形物においては、その形成材料である疎水性の粒体が均一に存在するようになる。

そして、上記造形方法では、積層体から未結着領域を水系の液体によって除去するようにしている。この際、上記層を構成するスラリーが水系溶媒及び両親媒性固体ポリマーを含んで構成されるため、未結着領域は、水系の液体によって容易に除去することができる。

この造形方法において、前記下地層を形成するための結着液が、インクジェット法によって塗布されることが好ましい。
この造形方法のようにインクジェット法を用いて結着液を塗布することにより、下地層を形成するための結着液を塗布する位置や塗布量に関して液滴の単位で変更することが可能となる。それゆえ、該結着液を張り出し部と重なる領域の一部に塗布する場合であれ、全域に塗布する場合であれ、下地層の形成位置及び厚さに関する自由度を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る造形方法の手順を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。 結着液の塗布後における第１層目を模式的に示す図。 造形物の断面構造を示す断面図。 変形例において、結着液の塗布後における第１層目を模式的に示す図。

以下、本発明に係る造形方法の一実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
まず、本実施の形態における造形方法の手順について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る造形方法の手順を示すフローチャートである。図１に示されるように、この造形方法では、まず、造形用スラリーを用いた犠牲層形成工程（ステップＳ１１）が実施される。次に、造形用スラリーを用いたスラリー層形成工程（ステップＳ１２）、紫外線硬化樹脂滴下工程（ステップＳ１３）、紫外線照射工程（ステップＳ１４）が繰り返し実施される。そして、サポート材除去工程（ステップＳ１５）が実施される。

次に、上述した造形方法に用いられる造形用スラリーの組成について説明する。本実施形態に用いられる造形用スラリーは、３つの材料である疎水性粒体、水系溶媒、及び両親
媒性固体ポリマーが混練された懸濁物である。

上記疎水性粒体は、造形用スラリーを用いて形成される造形物の主要な構成材料である。疎水性粒体には、疎水性の樹脂の粒体、例えばアクリル樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、アクリルシリコーン樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、及びポリエチレンアクリル酸共重合樹脂粉末を用いることができる。なお、本実施の形態における疎水性粒体とは、１００ｇの水系溶媒に対して１ｇ以上溶解しない粒体のことである。

上記水系溶媒に対しては、造形物を構成する疎水性粒体の溶解度が上述のように低い。そのため、溶媒への溶解や溶媒の吸収に起因する疎水性粒体の変性が起こり難い。それゆえに、疎水性粒体の飛散を抑制する媒質として好ましい。なお、水系溶媒とは水、及び無機塩の水溶液等の非有機系溶媒を含むものであって、このうち水が水系溶媒として用いられることが好ましい。また、上記水系溶媒は、水に水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよい。

上記両親媒性固体ポリマーは、上記疎水性粒体とともに造形物を構成する材料である。この固体ポリマーは両親媒性であることから、親水性の部分による水系溶媒との親和性によって水系溶媒に溶解するとともに、その疎水性の部分による疎水性粒体との親和性によって該疎水性粒体の溶媒中への分散作用を発現する。両親媒性固体ポリマーとしては、主鎖である炭化水素鎖と、側鎖である親水性の官能基とを有する材料を用いることができる。中でも、直鎖炭化水素鎖を有しているものの、他の材料と比較して親水性が高いポリビニルアルコールを用いることが好ましい。

上記３つの材料が混練されたスラリー中では、両親媒性固体ポリマーが有する疎水性の部分によって、疎水性粒体同士が互いに架橋された状態にもなる。そのため、造形物の形成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は、粒体間の架橋によって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。

また、疎水性粒体は、疎水性の部分において相互作用している両親媒性固体ポリマーが有する親水性の部分を介して、水系溶媒中に均一に分散される。そのため、こうしたスラリーを用いて形成された造形物においては、形成材料である疎水性粒体が均一に存在することになる。なお、こうした両親媒性固体ポリマーは、それ自体が造形物の形成材料であることから、造形物の形成時には、形成途中の、あるいは完成した造形物から両親媒性固体ポリマーを取り除くといった操作を必要としない。

次に、上記組成のスラリーを用いた造形方法について、図１〜図５を参照してさらに詳細に説明する。図２及び図３は、上記各工程にて実施される処理を模式的に示している。
図１に示したように、この造形方法では、まず、犠牲層形成工程（ステップＳ１１：図２（ａ））にて、例えばガラス基板やプラスチックシート等の基板１１（基体）上に、例えば厚さが２００μｍになるように、上記スラリーを塗布することによって、スラリーからなる層の最下層としての犠牲層１２を形成する。なお、スラリーの塗布には、公知の方法であるスキージ法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、及びスピンコート法等、基板１１上に略均一な厚さを有したスラリーの層を形成可能な方法を用いることができる。

次いで、スラリー層形成工程（ステップＳ１２：図２（ｂ））にて、厚さが１００μｍになるように、上記スラリーを塗布して第１層目のスラリー層２１ａを形成する。なお、スラリー層２１ａの形成に際しても、犠牲層１２の形成時と同様、上記公知の方法を用いることができる。

そして、紫外線硬化樹脂滴下工程（ステップＳ１３：図２（ｃ））にて、上記スラリー層２１ａにおいて造形物２０（図３）の一部を形成するための造形部２２ａに、液滴吐出装置３１を用い、結着液としての紫外線硬化樹脂を含んだＵＶインクＩをインクジェット法で吐出する。ここで、スラリー層２１ａ内には、上記ポリビニルアルコールによる疎水性粒体の架橋構造が形成されることによって、疎水性粒体同士は互いに所定の空間を有して配置されているとともに、空間中には水が充填されている。そのため、スラリー層２１ａの上方から、該スラリー層２１ａの表面に向かって吐出されたＵＶインクＩは、上述の空間を通ってスラリー層２１ａの裏面に到達するようになる。つまり、造形部２２ａの全体にＵＶインクＩが浸透するため、該造形部２２ａの強度が向上される。ちなみに、スラリー層２１ａ中のポリビニルアルコールにおける疎水性の領域が、ＵＶインクＩに対する親和性を有していることから、ＵＶインクＩがスラリー層２１ａ中に浸透しやすくもなる。

上記ＵＶインクＩには、カチオンを活性種とする重合反応によって硬化するカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものと、ラジカルを活性種とする重合反応によって硬化するラジカル重合型の紫外線硬化樹脂を含むものとがある。本実施の形態においては、これらのいずれに属するＵＶインクＩも用いることができる。ただし、当該ＵＶインクＩは、スラリー層２１ａの造形部２２ａに滴下された後、造形部２２ａに含まれる疎水性粒体と共々、硬化させるものである。そのため、ＵＶインクＩ、特に紫外線硬化樹脂と疎水性粒体とには、相溶性を有する材料を選択することが好ましい。つまり、ＵＶインクＩと疎水性粒体には同系の材料を用いること、例えばアクリル系のＵＶインクＩと、アクリル樹脂粉末とを用いることが好ましい。あるいは、ＵＶインクＩと、該ＵＶインクＩと同系の材料が表面に導入された疎水性粒体とを用いること、例えばアクリル系ＵＶインクＩとアクリルシリコーン樹脂粉末とを用いることが好ましい。つまり、ここでいう同系とは、疎水性粒体を構成する繰り返し単位構造の主骨格と、ＵＶインクＩに含まれる樹脂の単位構造の主骨格とが同一であることを意味している。また同系とは、該単位構造における側鎖官能基や該単位構造における主骨格の一部が異なるものの、疎水性液状体と上記樹脂との相互作用が疎水性粒体間の相互作用と略同じになる程度に、該単位構造の主骨格同士が一部重複することを意味している。それゆえに、疎水性粒体及び上記樹脂がそれぞれ共重合体である場合には、これらに含まれる原子の組成比が一致していないものも同系であるとする。

その後、紫外線照射工程（ステップＳ１４：図３（ａ））にて、上記スラリー層２１ａ全体に紫外線Ｌが照射されることによって、造形部２２ａに含まれるＵＶインクＩが硬化して粒体同士がＵＶインクＩを介して結着する。なお、紫外線Ｌは、スラリー層２１ａの全体に照射されなくともよく、少なくともスラリー層２１ａのうちの造形部２２ａに照射されればよい。また、紫外線Ｌの照射は、例えば上記液滴吐出装置３１に搭載された紫外線照射装置によって、造形部２２ａへのＵＶインクＩの滴下と交互に行うことが可能であり、また該液滴吐出装置３１とは別に設けられた紫外線照射装置によって、スラリー層毎に行うことが可能である。

上述のようなＵＶインクＩの滴下と紫外線Ｌの照射によって、粒体同士が結着した造形部２２ａが形成され、この造形部２２ａが造形物２０の一部を構成する。他方、スラリー層２１ａにおける造形部２２ａ以外の領域は、同一のスラリー層２１ａに形成された造形部２２ａや、スラリー層２１ａの次の層である第２層目のスラリー層２１ｂ等に形成される造形部２２ｂ等を機械的に支持するサポート部２３ａとして機能するようになる。これにより、例えば、図３（ｂ）に示されるように、上層の造形部２２ｂが下層の造形部２２ａよりも、積層方向に直交する方向に張り出している張り出し部２４ｂを有する造形物２０を形成する場合であっても、張り出し部２４ｂを支持するサポート部を別途形成する必要がない。また、張り出し部２４ｂの下層にスラリー層が存在する状態で造形物２０の形
成が行われることから、造形物２０の形成途中において突起部が欠けることを抑制できる。なお、上記紫外線硬化樹脂滴下工程と紫外線照射工程とから結着工程が構成される。

上記スラリー層形成工程（ステップＳ１２）から上記紫外線照射工程（ステップＳ１４）までの３工程は、造形物２０を構成する造形部の全てが形成されるまで繰り返し実施される。例えば、図３（ｂ）に示されるように、造形物２０が５層のスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅから構成される場合、上記３工程が順に５回繰り返される。このように、層形成工程から紫外線照射工程までの４工程を順に繰り返すことにより、複数の層から構成される積層体を形成することができるため、当該造形方法によって形成される造形物２０の形状に係る自由度が高くなる。

造形物２０を構成する造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが全て形成されると、サポート部除去工程（ステップＳ１５：図３（ｃ））にて、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの積層体から、サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが除去される。サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅの除去は、上記基板１１とともに積層体を水系の液体中、例えば水中に浸すこと、積層体に水を所定の圧力で吹き付けること等によって行うことができる。

なお、サポート部除去工程に用いられた水にはサポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを構成していた疎水性粒体が含まれている。上述のように、サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを構成する疎水性粒体は水に溶解し難いため、上記水を濾過する等によって疎水性粒体を抽出することができる。つまり、上記サポート部除去工程に続いて、疎水性粒体の抽出工程を行うようにしてもよい。こうして抽出された疎水性粒体は、スラリーの構成材料として再利用することができる。

ここで、上述した造形物２０の造形部２２ｂは、直前の層であるスラリー層２１ａを用いて形成される造形部２２ａに対して、積層方向に直交する方向に張り出した張り出し部２４ｂを有している。スラリー層２１ｂにおいて張り出し部２４ｂとなる部分は、スラリー層２１ａに形成されたサポート部２３ａ、つまりスラリー層２１ａにおいてＵＶインクＩが塗布されていない造形用スラリーに機械的に支持されている。すなわち、スラリー層２１ｂとサポート部２３ａとは、水系溶媒の蒸発度に違いはあるものの、上述した造形用スラリーで互いに繋がっていることになる。そのため、張り出し部２４ｂを形成するために塗布されたＵＶインクＩが、スラリー層２１ｂの裏面（スラリー層２１ａとの接触面）に到達するとサポート部２３ａに浸透してしまうことがある。そして、ＵＶインクＩがサポート部２３ａに浸透した状態で硬化されるとなれば、サポート部２３ａに浸透した分だけ張り出し部２４ｂが肉厚となるため、張り出し部２４ｂ、ひいては造形物２０の形状の精度が低下してしまう。

また、造形部２２ｂを形成するために塗布されるＵＶインクＩの量は、設計ルールに基づく機械的な強度などによって予め決まっているものである。そのため、上述したようにサポート部２３ａにＵＶインクＩの一部が浸透してしまうとなれば、張り出し部２４ｂとなる部分におけるＵＶインクＩの密度が低下することになる。その結果、ＵＶインクＩを硬化させたとしても粒体同士の結着力が弱くなるため、張り出し部２４ｂにおける機械的な強度が低下してしまう。

そこで、本実施の形態の造形方法においては、張り出し部２４ｂを形成するために塗布されるＵＶインクＩの一部がサポート部２３ａへ浸透することを抑制すべく、サポート部２３ａに張り出し部２４ｂの下地層２５ａを形成する。すなわち、スラリー層２１ａにおける層状構造体は、造形部２２ａと、該造形部２２ａよりも膜厚の小さい下地層２５ａとによって構成される。

図４は、結着液の塗布後における第１層目を模式的に示す図であって、スラリー層２１ａにおける断面構造を模式的に示す断面図である。図５は、造形物の断面構造を示す断面図であって、造形部２２ａと張り出し部２４ｂとの接合部を拡大して示す拡大断面図である。

図４に示されるように、スラリー層２１ａには、液滴吐出装置３１を用い、造形部２２ａと、張り出し部２４ｂに重なる領域の全域とにＵＶインクＩが連続して吐出される。この液滴吐出装置３１によるＵＶインクＩの吐出は、スラリー層２１ａにおけるＵＶインクＩの吐出に関する情報を規定した吐出データに基づいて行われる。この吐出データは、例えば造形物２０の断面データに基づいて予め生成されるデータであって、ＵＶインクＩの吐出位置やその位置における吐出回数などが規定されているデータである。そして、スラリー層２１ａに紫外線Ｌが照射されることで、造形部２２ａと下地層２５ａとが一体形成される。このため、スラリー層２１ｂにおいて張り出し部２４ｂとなる部分は、下地層２５ａが介在したかたちでサポート部２３ａに支持される。なお、張り出し部２４ｂに重なる領域におけるＵＶインクＩの塗布量は、スラリー層２１ａの表層にだけ浸透する量であって、造形部２２ａを形成するために塗布されるＵＶインクＩよりも格段に少ない量である。

こうした構成であれば、張り出し部２４ｂを形成するためのＵＶインクＩがサポート部２３ａに浸透しようとしても、ＵＶインクＩを硬化させた下地層２５ａで塞き止めることができる。これにより、下地層２５ａの厚さの分だけ張り出し部２４ｂが肉厚となるが、張り出し部２４ｂを形成するためのＵＶインクＩがサポート部２３ａに浸透してしまう場合よりも、張り出し部２４ｂの形状の精度が高められるとともにＵＶインクＩの密度低下も抑えられる。それゆえに、スラリー層２１ａに下地層２５ａを形成することにより、張り出し部２４ｂ、ひいては造形物２０の形状を高い精度の下で実現しつつ、これらの機械的な強度の低下を抑えることもできる。しかも、図５に示されるように、スラリー層２１ａに下地層２５ａを形成することにより、造形部２２ａ及び下地層２５ａからなるスラリー層２１ａの層状構造体と、張り出し部２４ｂを有するスラリー層２１ｂの層状構造体との接触面積が大きくなることから、これらの接着性を向上させることもできる。
・（Ａ）疎水性粒体 シャリーヌＲ−１７０Ｓ（粒径３０μｍ）（日信化学工業（株）製）（シャリーヌ：登録商標）
・（Ｂ）水系溶媒 水
・（Ｃ）両親媒性固体ポリマー ポバールＪＰ−０３（日本酢ビ・ポバール（株）製）・組成比 （Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝７：３．１：０．２２（単位ｇ）
・各スラリー層の厚さ １００μｍ
・ＵＶインク アクリル系のＵＶインク
以上説明したように、本実施の形態に係る造形方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。

（１）スラリー層２１ａには、張り出し部２４ｂに重なる領域の全域にわたってＵＶインクＩを塗布し、これを硬化させた下地層２５ａを形成した。こうした構成であれば、スラリー層２１ｂにおいて張り出し部２４ｂを形成するために塗布されたＵＶインクＩの一部が、サポート部２３ａに浸透することを抑えることができる。これにより、張り出し部２４ｂ、ひいては造形物２０の形状を高い精度の下で実現することができる。

（２）また、張り出し部２４ｂにおけるＵＶインクＩの密度低下が抑えられることから、張り出し部２４ｂ、ひいては造形物２０の機械的な強度の低下を抑えることができる。
（３）また、造形部２２ａ及び下地層２５ａからなるスラリー層２１ａの層状構造体と、張り出し部２４ｂを有するスラリー層２１ｂの層状構造体との接触面積を大きくなるこ
とから、これらの接着性を向上させることもできる。

（４）ここで、スラリー層２１ａに造形部２２ａを形成したのちに下地層２５ａを形成すること、すなわち造形部２２ａと下地層２５ａとを異なるタイミングで硬化させることも可能である。しかしながら、スラリー層２１ａにおける層状構造体を形成する際に、ＵＶインクＩの塗布と紫外線Ｌの照射とが繰り返し行われるとなれば、造形物２０の生産性の低下が懸念されるばかりか、造形部２２ａと下地層２５ａとの間に境界が形成されてしまい、この境界が造形部２２ａと下地層２５ａとの接着性を低下させてしまう虞がある。

この点、上述した造形方法によれば、スラリー層２１ａに、造形部２２ａと、張り出し部２４ｂに重なる領域の全域とにＵＶインクＩを連続して塗布することで、造形部２２ａと下地層２５ａとが一体形成される。こうした構成であれば、スラリー層２１ａにおけるＵＶインクＩの塗布と紫外線Ｌの照射とがそれぞれ１度で済むとともに、造形部２２ａと下地層２５ａとが１つの部位として機能することでこれらの接着性を向上させることもできる。

（５）水系溶媒である水と、疎水性粒体である樹脂の粒体と、両親媒性固体ポリマーであるポリビニルアルコールとから造形用スラリーを構成するようにした。これにより、樹脂粒体同士は、互いに独立した状態にあるのではなく、ポリビニルアルコールの介在によって互いに架橋された状態にある。そのため、造形物２０の形成に際して、スラリー層に振動等が与えられたとしても、樹脂粒体は、粒体間の架橋によって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。

（６）下地層２５ａを形成するためのＵＶインクＩをインクジェット法を用いて塗布した。インクジェット法は、吐出位置や吐出量に関して液滴の単位で変更することが可能である。そのため、下地層２５ａを形成するためのＵＶインクＩの塗布に関し、塗布する位置や塗布量に関して液滴の単位で変更することが可能である。それゆえ、下地層２５ａの形成位置及び厚さに関する自由度を向上させることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
・ＵＶインクＩは、液滴吐出装置３１を用いたインクジェット法によってスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに塗布した。これに限らず、例えばＵＶインクＩの塗布位置が規定されたマスクを用いる方法等、他の方法を用いて、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅにＵＶインクＩを塗布してもよい。

・上記の造形方法は、上記造形用スラリーを用いる場合に限られず、粒体から構成される層を形成し、ＵＶインクＩを該層に塗布して粒体同士を結着することを繰り返すことにより造形物を形成する造形方法に対してであれば、採用することができる。なお、粒体から構成される層を形成した場合、除去工程においては、例えば積層体にエアを吹き付けることにより層状構造体以外の部位を除去することが可能である。

・スラリー層２１ａの結着工程では、造形部２２ａ及び下地層２５ａに関わる紫外線硬化樹脂滴下工程と紫外線照射工程とをそれぞれ同時期に行うことで、造形部２２ａ及び下地層２５ａを一体形成した。これを変更して、造形部２２ａに関わる紫外線硬化樹脂滴下工程及び紫外線照射工程を、下地層２５ａに関わるそれと異なる時期に行ってもよい。すなわち、例えば造形部２２ａに関わる紫外線硬化樹脂の吐出・硬化を行ったのち、造形部２２ａに関わる紫外線硬化樹脂の吐出・硬化を行ってもよい。

・上記実施形態では、張り出し部２４ｂに重なる領域の全域にわたってＵＶインクＩを塗布した。これを変更して、例えば図６に示すように、張り出し部２４ｂに重なる領域の
一部にＵＶインクＩを塗布するようにしてもよい。こうした構成においては、下地層２５ａが互いに離間した状態で形成されることになるが、ＵＶインクＩを硬化させた下地層２５ａは、ＵＶインクＩに対して高い親和性を有している。そのため、スラリー層２１ａに浸透しようとするＵＶインクＩの一部が、下地層２５ａに接触して該下地層２５ａに保持される。それゆえに、ＵＶインクＩのスラリー層２１ａへの浸透を抑えることができる。しかも、張り出し部２４ｂに重なる領域の全域にわたって下地層２５ａを形成する場合よりも、張り出し部２４ｂの平均厚さに関し優れている。

・上記結着液は、紫外線硬化樹脂を含むＵＶインクＩに限らず、熱硬化樹脂を含む液状体に具現化することもできる。
・スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅにＵＶインクＩを滴下した後に、紫外線Ｌを照射するようにした。これに限らず、例えばスラリー層２１ｂのように、層全体が造形部２２ｂとなる場合には、スラリー層２１ｂを形成することなく、造形部２２ｂをＵＶインクＩのみによって形成するようにしてもよい。

・造形物２０を構成するスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの形成に先立ち、基板１１上に犠牲層１２を形成するようにしたが、該犠牲層１２を形成しないようにしてもよい。

・造形物２０は、５層のスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅによって形成されるものを例示した。これに限らず、造形物２０を構成する層の数は、２以上の任意の数とすることができる。また、各スラリー層に形成される構造物の形状も任意である。

Ｉ…ＵＶインク、Ｌ…紫外線、１１…基板、１２…犠牲層、２０…造形物、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ…スラリー層、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…造形部、２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ…サポート部、２４ｂ…張り出し部、２５ａ…下地層、３１…液滴吐出装置。

Claims (6)

1. 粒体を含む層を形成する層形成工程と、
   結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによって、前記粒体同士が結着した層状構造体を前記層に形成する結着工程と、
   前記層状構造体を含む前記層から前記層状構造体以外の部位を取り除く除去工程と
   を含み、前記層形成工程と前記結着工程とを交互に繰り返して前記層からなる積層体を形成したのち前記除去工程が実施されることにより、前記層状構造体を積層させたかたちの造形物が造形される造形方法であって、
   第（ｋ＋１）層目（ｋは１以上の整数）の層状構造体が第ｋ層目の層状構造体に対して積層方向と直交する方向に張り出した張り出し部を有する場合に、前記第ｋ層目の結着工程において、前記張り出し部に重なる領域に、前記結着液を塗布して該結着液を硬化させ前記層状構造体よりも膜厚の小さい下地層を形成する
   ことを特徴とする造形方法。
2. 前記下地層が、前記張り出し部に重なる領域の全域にわたって形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形方法。
3. 前記下地層が、前記張り出し部に重なる領域の一部に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形方法。
4. 前記第ｋ層目の結着工程では、前記層状構造体及び前記下地層を形成するための結着液を連続して塗布する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の造形方法。
5. 疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマーとを含むスラリーから前記層を形成し、
   前記除去工程では、水系の液体を流すことによって、前記積層体から前記層状構造体以外の部位を取り除く
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の造形方法。
6. 前記下地層を形成するための結着液が、インクジェット法によって塗布される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の造形方法。

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