JP2019166743A - 立体物造形方法、インクセット及び立体物造形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)
色材を含有する光硬化性カラーインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記硬化層は、その下地に前記光硬化性カラーインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層であり、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形方法。
(2)
色材を含有する光硬化性カラーインク組成物及び色材を含有しない光硬化性クリアインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記硬化層は、その下地に前記光硬化性カラーインク組成物及び前記光硬化性クリアインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層であり、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形方法。
(3)
前記硬化層の厚さが、4〜15μmである、(1)又は(2)に記載の立体物造形方法。
(4)
前記光硬化性カラーインク組成物を光硬化させることにより得られ、10μmの厚さを有する光硬化膜のOD値が、0.30〜1.00である、(1)〜(3)のいずれかの立体物造形方法。
(5)
前記光硬化性カラーインク組成物を光硬化させることにより得られ、100μmの厚さを有する光硬化膜のOD値が、1.80〜2.30である、(1)〜(4)のいずれかの立体物造形方法。
(6)
前記立体物造形方法が、
前記立体物の造形データを前記硬化層ごとに取得するデータ取得工程と、
前記硬化層ごとに前記光硬化性カラーインク組成物を吐出するためのインク吐出データを、前記取得した前記造形データを用いて吐出データを作成する吐出データ作成工程と、
前記硬化層ごとに前記光硬化性カラーインク組成物を吐出する吐出実行工程と、を備え、
前記吐出データ作成工程では、前記インク吐出データを、ディザ法による前記造形データのハーフトーン処理を経て作成するとともに、重なり合う前記硬化層の各層の前記ハーフトーン処理を行う時に前記光硬化性カラーインク組成物が積層する前記硬化層の各層の同じ位置には、ディザマスクを異なる態様で適用する、(1)〜(5)のいずれかの立体物造形方法。
(7)
立体物造形方法に用いられるインクセットであり、
色材を含有する光硬化性カラーインク組成物と、色材を含有しない光硬化性クリアインク組成物とを含み、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%であるインクセット。
(8)
色材を含有する光硬化性カラーインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形するために用いられる立体物造形装置であって、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形装置。
本実施形態の第1の立体物造形方法は、色材を含有する光硬化性カラーインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形する立体物造形方法である。硬化層は、その下地に光硬化性カラーインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層である。光硬化性カラーインク組成物中の色材の含有量は、0.25〜2.1質量%である。
付着工程は、光硬化性カラーインク組成物、又は光硬化性カラーインク組成物及び光硬化性クリアインク組成物をインクジェット方式により下地に吐出させ、付着させる。付着工程において、光硬化性カラーインク組成物及び光硬化性クリアインク組成物を下地に吐出する場合には、後述する硬化層の全体の高さを均一に揃えるために光硬化性カラーインク組成物が付着されなかった部分に光硬化性クリアインク組成物を付着させることが好ましい。
光硬化性カラーインク組成物は、色材を含有し、必要に応じて、重合性化合物と、光重合開始剤と、増感剤と、界面活性剤と、重合禁止剤と、分散剤とを含有してもよい。
以下、本実施形態の立体物造形方法に用いられる光硬化性カラーインク組成物について説明する。光硬化性カラーインク組成物は、色材を含有せず、必要に応じて、重合性化合物と、光重合開始剤と、増感剤と、界面活性剤と、重合禁止剤と、分散剤とを含有してもよい。
インクジェット方式としては、例えば、ピエゾ方式が挙げられる。本実施形態の立体物造形方法は、必ずしもインクジェット方式を用いることに限定されないが、インクジェット方式を用いると、精度の高い立体物を得ることができるため好ましい。
本実施形態の1層目の硬化層の下地としては、通常、立体物を造形するために用いられる下地であれば特に限定されない。下地は、層状の形態を有してもよく、例えば、光遮蔽性を有する遮蔽層が挙げられる。なお、本明細書において、2層目以降の硬化層の下地は、その硬化層の一つ下にある硬化層を意味するものとする。
硬化工程は、付着工程の後に下地に光照射することにより、光硬化性カラーインク組成物、又は光硬化性カラーインク組成物及び光硬化性クリアインク組成物を硬化させ、硬化層を形成する。
硬化層は、その下地に光硬化性カラーインク組成物、又は光硬化性カラーインク組成物及び光硬化性クリアインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層である。
データ取得工程は、例えば、ホストコンピューターと立体物造形装置とから構成される立体物造形システムにより、立体物の造形データを硬化層ごとに取得する。
吐出データ作成工程は、取得した造形データを用いて吐出データを作成する。この工程は、例えば、吐出データ生成部95により行われる。吐出データ生成部95は、例えば、造形データである、光硬化性カラーインク組成物、又は光硬化性カラーインク組成物及び光硬化性クリアインク組成物を吐出するための着色用インク吐出データを生成する。
吐出実行工程は、硬化層ごとに光硬化性カラーインク組成物を吐出する工程である。この工程は、上記の吐出工程と同一のものである。
立体物は、硬化層を積層することにより得られる立体物である。立体物中の硬化層の積層数は、特に限定されず、例えば、1〜30であり、5〜15であることが好ましい。
本実施形態のインクセットは、立体物造形方法に用いられるインクセットであり、色材を含有する光硬化性カラーインク組成物と、色材を含有しない光硬化性クリアインク組成物とを含み、光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である。
(重合性化合物)
フェノキシエチルアクリレート
アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル
(光重合開始剤)
Irgacure 819(BASF社製商品名、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤)
Speedcure TPO(Lambson社製商品名、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤)
(増感剤)
Speedcure DETX(Lambson社製商品名、チオキサントン系化合物)
(界面活性剤)
BYK−3500(ビックケミー・ジャパン社製商品名)
(重合禁止剤)
MEHQ(p−メトキシフェノール、東京化成工業社製)
(分散剤)
Solsperse 3600(ルーズリゾール社製商品名)
(重合性化合物)
フェノキシエチルアクリレート
アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル
(光重合開始剤)
Irgacure 819(BASF社製商品名、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤)
Speedcure TPO(Lambson社製商品名、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤)
Speedcure DETX(Lambson社製商品名、チオキサントン系化合物)
(界面活性剤)
BYK−3500(ビックケミー・ジャパン社製商品名)
(重合禁止剤)
MEHQ(p−メトキシフェノール、東京化成工業社製)
(顔料)
Cyan ピグメントブルー15
Magenta ピグメントレッド122
Yellow ピグメントイエロー155
Black カーボンブラック
(分散剤)
Solsperse 3600(ルーズリゾール社製商品名)
各材料を表1及び表2に示す組成で混合し、各光硬化性クリアインク組成物及び光硬化性カラーインク組成物を得た。
上記光硬化性クリアインク組成物及び光硬化性カラーインク組成物を表3に示す組み合わせで用いて、直方体形状を有する三次元造形物を製造した。すなわち、光硬化性クリアインク組成物及び光硬化性カラーインク組成物をそれぞれ積層装置(セイコーエプソンにて内製)に充填し、下地(光遮蔽層)の結着させたい部分にピエゾ式インクジェット方式により吐出して、カラードット発生率が100%未満となるように下地に付着させた(付着工程)。この時、後述する硬化層の全体の高さを均一に揃えるために、光硬化性カラーインク組成物が付着されなかった部分に光硬化性クリアインク組成物を付着させた。次に、光硬化性クリアインク組成物及び光硬化性カラーインク組成物が付着した下地に対して、UVランプを照射して硬化させ、10μmの厚さを有する硬化層を形成した(硬化工程)。この付着工程及び硬化工程を繰り返し行い、10層の硬化層を有する三次元造形物を得た。この三次元造形物は、後述の粒状感評価に用いた。なお、2層目以降の付着工程において、下地は、既に形成された硬化層に相当する。また、これらの工程において、10層の硬化層は、上述したディザマスクずらしの制御方法を用いてそれぞれのドット配置が異なるように制御した。
1層の硬化層(厚さ:10μm)を分光光度計にて測定した。顔料にシアン(Cy)を用いたものについては、測定波長を615nmとし、顔料にマゼンタ(M)を用いたものについては、測定波長を561nmとし、顔料にイエロー(Y)を用いたものについては、測定波長を410nmとし、顔料にブラック(K)を用いたものについては、測定波長を500nmとした。
1層の硬化層(厚さ:10μm)及び10層の硬化層(厚さ:100μm)のそれぞれについて、スペクトロリーノ(グレタグマクベス社製品名)を用い、視野角2度、光源D50及びフィルター無の条件にてOD値(反射光学濃度)を算出し、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、10層の硬化層において、下記評価がAであることは発色性が良好であることを示す。
A:OD値が1.0未満であった。
B:OD値が1.0以上であった。
A:OD値が2.1以上であった。
B:OD値が2.1未満であった。
A:OD値が1.7以上であった。
B:OD値が1.7未満であった。
10層の硬化層の内、カラーインクドット発生率が20%未満の場合である硬化層について目視で観察した。ここで、粒状感評価において用いられた各実施例及び各比較例の効果層のOD値は同一である。
A:粒状感が全く目立たなかった。
B:粒状感が若干目立った。
C:粒状感が目立った。
Duty100%の条件で1層の硬化層を形成した時のUV硬化性を評価した。
A:照射エネルギーが200mJ/cm2未満であった。
B:照射エネルギーが200mJ/cm2以上であった。
Claims (8)
- 色材を含有する光硬化性カラーインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記硬化層は、その下地に前記光硬化性カラーインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層であり、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形方法。 - 色材を含有する光硬化性カラーインク組成物及び色材を含有しない光硬化性クリアインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記硬化層は、その下地に前記光硬化性カラーインク組成物及び前記光硬化性クリアインク組成物を付着させ、光により硬化させることにより形成される層であり、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形方法。 - 前記硬化層の厚さが、4〜15μmである、請求項1又は2に記載の立体物造形方法。
- 前記光硬化性カラーインク組成物を光硬化させることにより得られ、10μmの厚さを有する光硬化膜のOD値が、0.30〜1.00である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体物造形方法。
- 前記光硬化性カラーインク組成物を光硬化させることにより得られ、100μmの厚さを有する光硬化膜のOD値が、1.80〜2.30である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体物造形方法。
- 前記立体物造形方法が、
前記立体物の造形データを前記硬化層ごとに取得するデータ取得工程と、
前記硬化層ごとに前記光硬化性カラーインク組成物を吐出するためのインク吐出データを、前記取得した前記造形データを用いて作成する吐出データ作成工程と、
前記硬化層ごとに前記光硬化性カラーインク組成物を吐出する吐出実行工程と、を備え、
前記吐出データ作成工程では、前記インク吐出データを、ディザ法による前記造形データのハーフトーン処理を経て作成するとともに、重なり合う前記硬化層の各層の前記ハーフトーン処理を行う時に前記光硬化性カラーインク組成物が積層する前記硬化層の各層の同じ位置には、ディザマスクを異なる態様で適用する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の立体物造形方法。 - 立体物造形方法に用いられるインクセットであり、
色材を含有する光硬化性カラーインク組成物と、色材を含有しない光硬化性クリアインク組成物とを含み、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%であるインクセット。 - 色材を含有する光硬化性カラーインク組成物の硬化層を積層して立体物を造形するために用いられる立体物造形装置であって、
前記光硬化性カラーインク組成物中の前記色材の含有量が、0.25〜2.1質量%である立体物造形装置。
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