JP4403384B2 - Three-dimensional additive manufacturing method - Google Patents

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    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Description

本発明は、インクジェット方式の三次元積層造形装置に関する。   The present invention relates to an inkjet three-dimensional additive manufacturing apparatus.

積層造形の原理は、立体物を輪切りにして、その輪切りにした形状を何らかの方法で造形して順次積み重ねていく方法であり、立体等高線地図を作る方法と同じである。   The principle of layered modeling is a method in which a three-dimensional object is cut into circles, and the shapes cut into circles are formed by some method and sequentially stacked. This is the same as the method of creating a three-dimensional contour map.

積層造形法としては、光硬化性樹脂を用いる光造形法、金属や樹脂の粉末を用いる粉末積層法、樹脂を溶融させて堆積させる溶融堆積法、紙やプラスチックシートあるいは金属の薄板を積層する薄板積層法が実用化されている。   Laminate modeling methods include optical modeling methods using photocurable resins, powder lamination methods using metal or resin powders, melt deposition methods for melting and depositing resins, and thin plates for laminating paper, plastic sheets, or metal thin plates. Lamination methods have been put into practical use.

これら積層造形法は3次元CADデータから直接立体造形物が得られるので、近年における3次元CADの普及に伴い急速に普及してきた技術で、ラピッドプロトタイピング(高速試作)技術とも言われている。ラピッドプロトタイピングは単に試作分野で使われるだけでなく、金型造形が出来るようになり製造分野でも使われるようになってきた。更に、3次元CADの出力機として3次元プリンタや、ディジタイザやスキャナと連動して、3次元コピーマシンとしても使われるようになってきた。特に、インクジェット方式による積層造形法は、前述した他の積層造形法と比較して装置や取り扱いが簡便であるので、汎用の3次元プリンタや3次元コピーマシンとして期待されている。   Since these three-dimensional modeling methods can directly obtain a three-dimensional modeled object from three-dimensional CAD data, this technique has rapidly spread with the spread of three-dimensional CAD in recent years, and is also referred to as a rapid prototyping (high-speed prototype) technique. Rapid prototyping is not only used in the field of prototyping, but it has become possible to mold and be used in the manufacturing field. Furthermore, it has come to be used as a three-dimensional copying machine in conjunction with a three-dimensional printer, a digitizer, or a scanner as an output machine of a three-dimensional CAD. In particular, the additive manufacturing method using the ink jet method is expected to be a general-purpose three-dimensional printer or three-dimensional copy machine because the apparatus and handling are simpler than the other additive manufacturing methods described above.

インクジェット方式による積層造形法は、マサチューセッツ工科大学で開発された澱粉や石膏の粉末層に結合剤(バインダ)をインクジェットで噴射して固めて積層する方法(これは粉末積層法に分類される)と、造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法(これは溶融樹脂堆積法に分類される)とがある。   The additive manufacturing method by the ink jet method is a method in which a binder (binder) is jetted and solidified by an ink jet on a starch or gypsum powder layer developed at the Massachusetts Institute of Technology (this is classified as a powder lamination method). There is a method of directly injecting and laminating a resin for a molded article (this is classified as a molten resin deposition method).

粉末を使用する粉末積層法は造形終了後、不要の粉末を除去する必要があり、粉末が飛散するので、オフィス環境には適さず、汎用の3次元プリンタや3次元コピーマシンにはなりにくい。一方、造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法は、オフィス環境でも使用でき、汎用の3次元プリンタや3次元コピーマシンとして適する。   In the powder lamination method using powder, it is necessary to remove unnecessary powder after completion of modeling, and the powder is scattered. Therefore, the powder lamination method is not suitable for an office environment and is difficult to be a general-purpose 3D printer or 3D copy machine. On the other hand, the method of directly injecting and laminating the resin for modeling objects can be used in an office environment and is suitable as a general-purpose three-dimensional printer or three-dimensional copy machine.

この造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法として、当初はロボットのアームにインジェクションノズル(インクジェットヘッドと原理的に同じもの)を取り付けてXYZの3次元に移動させて造形する方法や、インクジェトヘッドをX−Y面とZ方向に配置させて造形する方法があった。これらの方法は造形中に造形物を支持する支持体を使わないため、立体物を輪切りにした際、浮島形状(輪切りデータを積層していき、ある層で突然形状が出てくるような場合)や、H字の横棒のような長い梁形状は造形出来ず、造形可能な形状は制約され、実用の工業製品や医療用モデルなどの複雑形状には適さなかった。   As a method of directly injecting and laminating this resin for modeling objects, initially an injection nozzle (in principle the same as an inkjet head) is attached to the arm of the robot and moved in three dimensions of XYZ, and modeling is performed. There was a method of modeling by arranging the head in the XY plane and the Z direction. Since these methods do not use a support that supports the object during modeling, when a three-dimensional object is cut into a circle, the floating island shape (when the slice data is stacked and the shape suddenly appears in a layer) ) And long beam shapes such as H-shaped horizontal bars cannot be formed, and shapes that can be formed are limited, and are not suitable for complex shapes such as practical industrial products and medical models.

これらの対策として、支持体を使う方法が提案された。これは、支持体用樹脂と造形物用樹脂を積層する方法であり、必要に応じて表面を平坦化するための切削する方法(例えば、特許文献1参照)を備えていた。これによって複雑形状も造形可能になった。支持体の作製方法としては、造形物が支持体に埋設されるように作製する方法と、必要な個所に柱状あるいは板状の支持体を作製する方法がある。いかなる複雑形状にも対応でき、特別なデータ処理(後者の方法は支持体を付与するためのデータ処理が必要)が不要という点で、前者の造形物が支持体に埋設されるように作製する方法が良い。   As a countermeasure, a method using a support was proposed. This is a method of laminating a resin for a support and a resin for a molded article, and includes a cutting method (for example, see Patent Document 1) for flattening the surface as necessary. This made it possible to form complex shapes. As a method for producing the support, there are a method for producing a shaped article so as to be embedded in the support and a method for producing a columnar or plate-like support at a necessary place. It can be applied to any complex shape, and special data processing (the latter method requires data processing for providing a support) is unnecessary, so that the former model is made to be embedded in the support. The method is good.

インクジェット方式の積層造形に使われる材料としては、常温で液体の材料と常温で固体の材料とに分けられる。常温で液体の材料として、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を使う方法も提案されている。しかし、粘度が高いとノズル目詰まりを起こし易く、逆に粘度が低いと積層後の光硬化中あるいは熱硬化中に「たれ」が起こるという問題があった。このため光硬化性樹脂液滴を飛翔中に光照射するように液滴の飛翔経路に光を照射する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしこの方法は、光がヘッド側にも漏れ光や反射光があたりノズルの目詰まりを起こし易いという欠点があった。   Materials used for ink jet additive manufacturing are classified into materials that are liquid at room temperature and materials that are solid at room temperature. A method using a photocurable resin or a thermosetting resin as a liquid material at room temperature has also been proposed. However, when the viscosity is high, nozzle clogging is likely to occur, and conversely, when the viscosity is low, there is a problem that “sagging” occurs during photocuring or thermal curing after lamination. For this reason, a method has also been proposed in which light is irradiated onto the flight path of the droplet so that the photocurable resin droplet is irradiated with light during the flight (see, for example, Patent Document 2). However, this method has a drawback in that the light leaks to the head side and the reflected light or reflected light easily causes nozzle clogging.

一方、常温で固体の材料はワックスやホットメルト樹脂のように加熱すると液体になる樹脂が用いられることが多い。例えば、造形物が支持体に埋設されるように作製する方法において、それぞれに融点の異なる材料を用い、造形物の形成後に融点差を利用して支持体材料を除去する方法などが提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、これらの材料は脆く、造形物材料としては造形物が壊れやすいという欠点があった。この欠点を改良して靭性を付与させた造形材料も提案されている(例えば、特許文献4参照)。また、これらの常温で固体で加熱すると液体となる樹脂は収縮による反り変形が起こり、造形物の寸法安定性を損なう欠点もあった。この改善案としては、回転または高温ローラ、ロータリーカッタ等で平滑化処理を行いながら、造形物を積層する方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。ただし、積層中に平滑化処理が入るため、積層時間の低下が起きてしまうという問題があった。   On the other hand, a material that is solid at room temperature is often a resin that becomes liquid when heated, such as wax or hot melt resin. For example, in a method of making a shaped article so as to be embedded in a support, a method is proposed in which materials having different melting points are used, and the support material is removed using a difference in melting point after formation of the shaped article. (For example, see Patent Document 3). However, these materials are fragile and have a drawback that the modeled material is easily broken. A modeling material in which this defect is improved and toughness is imparted has also been proposed (see, for example, Patent Document 4). Further, the resin that becomes liquid when heated as a solid at room temperature has a disadvantage that warpage deformation due to shrinkage occurs and the dimensional stability of the shaped article is impaired. As an improvement plan, there has been proposed a method of laminating shaped objects while performing a smoothing process with a rotating or high temperature roller, a rotary cutter, or the like (see, for example, Patent Document 5). However, since the smoothing process is performed during the lamination, there is a problem that the lamination time is reduced.

特許第3179547号Japanese Patent No. 3179547

特許第2697138号Japanese Patent No. 2697138

特開平9−123290JP-A-9-123290

特開2001−214098JP 2001-214098 A 特開2001−58357 P7〜9、第1図JP 2001-58357 P7-9, FIG.

インクジェット方式の積層造形機を汎用でかつオフィスユース出来る3次元プリンタや3次元コピーマシンとして使われるようにするには、造形物が壊れにくく、より高精度で高速な造形ができ、さらに低価格であることが望まれている。現在市販されているインクジェット方式の積層造形機はこれらのユーザニーズを満足させていないという問題点があった。   In order to use an inkjet additive manufacturing machine as a general-purpose and office-use 3D printer or 3D copy machine, the modeled object is less likely to be broken, and can be modeled with higher accuracy and speed, and at a lower price. It is hoped that there will be. The inkjet type additive manufacturing machine currently on the market has a problem that these user needs are not satisfied.

そこで本発明は、複雑な3次元構造の造形物を高精度で高速造形できる3次元積層造形方法を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a three-dimensional layered manufacturing method that can fast shaping the shaped object of a complex three-dimensional structure with high accuracy.

上記課題を解決するため、本発明は、造形物が支持体層に埋設されるように造形物用材料および支持体用材料をインクジェット方式により噴射して造形を行う三次元積層造形方法において、造形時の環境温度を支持体材料の融点に対して(融点−30)℃から(融点―5)℃の範囲に制御することを特徴とする。造形物用材料として活性エネルギー線硬化性化合物を用いること、活性エネルギー線照射により支持体用材料が溶融または変形可能であることにより、造形物の脆さの改善と積層造形時の各層の平滑性を向上することが可能となる。 To solve the above problems, the present invention provides a three-dimensional laminate molding method modeled object performs molding by injecting shaped object material and the support-body material so as to be embedded in the support layer by an inkjet method, molding and controlling relative melting point of the support material from (melting point -30) ° C. in the range of (melting point -5) ° C. environmental temperature when. By using an active energy ray-curable compound as a material for a modeled object, and the support material can be melted or deformed by irradiation with active energy rays, the brittleness of the modeled object is improved and the smoothness of each layer during additive manufacturing is achieved. Can be improved.

さらに、支持体用材料を噴射するインクジェットヘッドに活性エネルギー線照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。また造形物材料と支持体材料が異なる色にすれば、支持体材料を除去する際に、支持体用材料が残存するか否かを容易に判断できる。支持体用材料にブラック染料やブラック顔料または濃厚色の着色剤を添加することにより、活性エネルギー線の吸収効率が増し、積層造形時の各層の平滑性をさらに向上することが可能である。   Furthermore, by placing an active energy ray irradiator adjacent to an inkjet head that ejects the support material, the time required for the smoothing process can be saved, and high-speed modeling is possible. Further, if the model material and the support material are different colors, it can be easily determined whether or not the support material remains when the support material is removed. By adding a black dye, a black pigment, or a deep colorant to the support material, the absorption efficiency of active energy rays can be increased, and the smoothness of each layer during layered modeling can be further improved.

本発明によれば、造形物が壊れにくく、より高精度で高速造形でき、さらに低価格であるインクジェット方式の三次元積層造形方法が提供できるAccording to the present invention, it is possible to provide an inkjet three-dimensional additive manufacturing method that is difficult to break, can be modeled with high accuracy and high speed , and is inexpensive.

以下に、この出願の発明をさらに詳細に説明する。   The invention of this application will be described in further detail below.

まず、3次元CADで設計された3次元形状あるいは3次元スキャナやディジタイザで取り込んだ3次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して積層造形機に入力する。このとき、入力されたデータに基づいて、造形しようとする3次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。造形方向を確定したら、その3次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状に補強のため、X−Y面の上面を除いて、その他の各面を適当量外側に移動させる。移動させる量は特に制約なく、形状や大きさや使用材料で異なるが、およそ1〜10mm程度である。これで造形しようとする形状を閉じ込めた(上面は開放されている)ブロック形状が特定される。
このブロック形状を一層の厚さでZ方向に輪切り(スライス)にする。一層の厚さは使う材料によるが、通常は20〜60μmである。造形しようとする造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分づつ下降する造形物をのせるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
First, a 3D shape designed by 3D CAD, or 3D surface data or solid data captured by a 3D scanner or digitizer is converted into an STL format and input to an additive manufacturing machine. At this time, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined based on the input data. The modeling direction is not particularly limited, but usually the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is selected. When the modeling direction is determined, the projected area of the three-dimensional shape on the XY plane, XZ plane, and YZ plane is obtained. In order to reinforce the obtained block shape, the other surfaces are moved outward by an appropriate amount except for the upper surface of the XY plane. The amount to be moved is not particularly limited, and is about 1 to 10 mm, although it varies depending on the shape, size, and material used. With this, the block shape in which the shape to be shaped is confined (the upper surface is opened) is specified.
This block shape is cut into slices (slices) in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of one layer depends on the material used, but is usually 20-60 μm. When there is only one model to be modeled, the block shape is arranged so as to be in the middle of the Z stage (a table on which a model is descended one layer at a time for each model). In addition, when a plurality of models are formed simultaneously, the block shape is arranged on the Z stage, but the block shapes can be stacked. These block shaping, circular cut data (slice data: contour data), and arrangement on the Z stage can be automatically created by specifying the material to be used.

次に、造形工程となる。輪切りデータの最外郭の輪郭線を基準に、内外判定(輪郭線上の位置に、支持体材料と造形物材料のどちらを噴射するかを判定すること)で、支持体用材料を噴射する位置と造形物用材料を噴射する位置が制御される。噴射の順序としては、支持体層を形成する支持体用材料を噴射してから、造形用材料を噴射させる。これは図3や図4に示すように、多数のノズルを有するヘッド(マルチノズルヘッド)を多数配列させるときの配列のさせ方で可能である。このような順序で噴射させると先に支持体で溝や堰が出来て、その中に造形物用材料を噴射することになり、造形物用材料として常温で液体の材料を使っても「たれ」の心配がなく、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が幅広く使うことが出来る。造形物の脆さを改良するためには、出来るだけ分子量の大きい造形物用材料を使う方法がよいが、インクジェットで噴射するには粘度の制約があり、噴射時の粘度は30mPa・s以下が望ましく、そのためあまり高分子量の材料は使えない。そこで低分子量の材料を噴射し、後から重合させて高分子化することや、2液を別々に噴射して積層面で反応させて固化することによって、造形物の脆さを改良することが出来る。なお、材料の選択性を広げるために、造形物用材料の噴射温度を常温以上にすることも有効な手段である。   Next, it becomes a modeling process. Based on the outline of the outermost contour of the ring cutting data, the inside / outside determination (determining whether to inject the support material or the shaped article material to the position on the outline), and the position to inject the support material The position for injecting the material for the molded article is controlled. As an order of injection, after the support material forming the support layer is injected, the modeling material is injected. As shown in FIGS. 3 and 4, this can be achieved by arranging the heads having a large number of nozzles (multi-nozzle heads). When spraying in this order, grooves and weirs are first formed in the support, and the material for the molded object is injected into it, and even if a liquid material is used at room temperature as the material for the molded object, "There is no need to worry about" and photo-curing resins and thermosetting resins can be used widely. In order to improve the brittleness of a modeled object, it is preferable to use a material for a modeled object having a molecular weight as large as possible. However, there are restrictions on viscosity for jetting with an ink jet, and the viscosity at the time of jetting is 30 mPa · s or less. Desirably, so high molecular weight materials cannot be used. Therefore, it is possible to improve the brittleness of the molded object by injecting low molecular weight material and polymerizing it later, or by injecting two liquids separately and reacting on the laminated surface to solidify. I can do it. In order to widen the selectivity of the material, it is also an effective means to set the injection temperature of the material for shaped objects to room temperature or higher.

また、造形時間をより短縮させるには、一体化したヘッドの往路及び復路それぞれで支持体用材料及び造形物用材料を噴射して積層する方法が良い。   Further, in order to further shorten the modeling time, a method of laminating the support material and the modeling material on the forward path and the return path of the integrated head is preferable.

造形時の装置内環境温度を支持体用材料の融点に対して(融点−30)℃から(融点−5)℃の範囲に制御することは支持体材料の温度変化にともなう体積収縮による反り変形を抑え、造形物の寸法安定性を向上できる。さらに特別な仕上げをしなくても滑らかな表面状態にすることが可能である。(融点−30)℃よりも低い温度になると、反り変形による寸法安定性の悪化を招き、表面状態も滑らかさに欠ける。また、(融点−5)℃よりも高い温度であると、造形物の形状によっては支持体材料の部分的な変形が起きて造形物の寸法安定性が悪くなってしまう。好ましくは(融点−25)℃から(融点−10)℃の範囲、さらに好ましくは融点−20)℃から(融点−10)℃の範囲に温度を制御すると造形物の形状によらない寸法安定性の高い造形物を得ることが可能である。   Controlling the environment temperature in the apparatus during modeling to the range of (melting point−30) ° C. to (melting point−5) ° C. with respect to the melting point of the support material is warp deformation due to volume shrinkage accompanying the temperature change of the support material. And the dimensional stability of the modeled object can be improved. Furthermore, it is possible to obtain a smooth surface state without special finishing. When the temperature is lower than (melting point−30) ° C., the dimensional stability is deteriorated due to warp deformation, and the surface state is not smooth. Further, when the temperature is higher than (melting point−5) ° C., the support material is partially deformed depending on the shape of the modeled object, and the dimensional stability of the modeled object is deteriorated. Dimensional stability independent of the shape of the object when the temperature is preferably controlled within the range of (melting point−25) ° C. to (melting point−10) ° C., more preferably within the range of melting point−20) ° C. to (melting point−10) ° C. Can be obtained.

また、支持体用材料を噴射するインクジェットヘッドに活性エネルギー線照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。   In addition, by placing an active energy ray irradiator adjacent to the inkjet head that ejects the support material, the time required for the smoothing process can be saved, and high-speed modeling is possible.

本発明の三次元造形法では、多数のノズルを有するヘッド(マルチノズルヘッド)として、例えばノズルが列状に並んだリニアヘッドを多数配列して一体化させたものが使用される。このリニアヘッドの構成について説明する。図1はリニアヘッドの分解斜視図、図2はその部分断面図である。図において、1はノズル、2はノズルプレート、3は噴射材料を蓄える加圧室、4は加圧室プレート、5は加圧室3に噴射材料を供給する流路となるリストリクタ、6はリストリクタプレート、7は加圧室3の壁面の一部を形成した振動板、8はフィルタ部、9はダイヤフラムプレート、10はリストリクタ5に噴射材料を供給する噴射材料供給路、11は取付けベース、12は圧電素子、13は振動板7と圧電素子12を連結する接着剤、14は圧電素子12を固着した支持基板である。   In the three-dimensional modeling method of the present invention, as a head having a large number of nozzles (multi-nozzle head), for example, a head in which a large number of linear heads in which nozzles are arranged in a row is arranged and integrated is used. The configuration of this linear head will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view of the linear head, and FIG. 2 is a partial sectional view thereof. In the figure, 1 is a nozzle, 2 is a nozzle plate, 3 is a pressurizing chamber for storing an injection material, 4 is a pressurization chamber plate, 5 is a restrictor serving as a flow path for supplying the injection material to the pressurization chamber 3, A restrictor plate, 7 is a diaphragm forming a part of the wall surface of the pressurizing chamber 3, 8 is a filter unit, 9 is a diaphragm plate, 10 is an injection material supply path for supplying the injection material to the restrictor 5, and 11 is attached A base, 12 is a piezoelectric element, 13 is an adhesive for connecting the diaphragm 7 and the piezoelectric element 12, and 14 is a support substrate to which the piezoelectric element 12 is fixed.

これらの構成部品の材質として、ダイヤフラムプレート9、リストリクタプレート6、加圧室プレート4および取付けベース11はステンレス材等、ノズルプレート2はニッケル材、支持基板14はセラミックス、ポリイミド等の絶縁物から作られている。   As materials for these components, the diaphragm plate 9, the restrictor plate 6, the pressurizing chamber plate 4 and the mounting base 11 are made of stainless steel, the nozzle plate 2 is made of nickel, the support substrate 14 is made of an insulator such as ceramics and polyimide. It is made.

構成部品の組立は、まず、取付けベース11上にダイヤフラムプレート9、リストリクタプレート6、加圧室プレート4およびノズルプレート2が、位置決めされた状態で加圧接着される。この接着剤としては、例えばエポキシを使用している。次に、取付けベース11の開口部分に支持基板14により保持された圧電素子12が挿入され、例えばシリコンからなる接着剤にてダイヤフラムプレート9の振動板7と接着される。このようにして完成したリニアヘッドは、取付けベース11と図示しないネジ等の手段により本体装置に取り付けられる。上記したリニアヘッドは、エポキシからなる接着剤のはみ出しにより塞がれることがなく、且つ、気密性を保っていることはいうまでもない。   In assembling the components, first, the diaphragm plate 9, the restrictor plate 6, the pressurizing chamber plate 4, and the nozzle plate 2 are pressure-bonded on the mounting base 11 while being positioned. For example, epoxy is used as the adhesive. Next, the piezoelectric element 12 held by the support substrate 14 is inserted into the opening portion of the mounting base 11 and bonded to the diaphragm 7 of the diaphragm plate 9 with, for example, an adhesive made of silicon. The completed linear head is attached to the main body device by means of a mounting base 11 and screws (not shown). Needless to say, the linear head described above is not blocked by the protrusion of the adhesive made of epoxy and is airtight.

ノズルからの噴射材料の噴射動作を説明すれば、噴射材料は図示しない噴射材料タンクから噴射材料供給路10、フィルタ部8、リストリクタ5、加圧室3、ノズル1の順に流れる。圧電素子12への電気信号の印加および切断により、ダイヤフラムプレート9の振動板7が撓みと復元を繰り返して、任意のノズル1からの噴射材料滴の噴射と、加圧室3への噴射材料の供給とが繰り返される。   Explaining the injection operation of the injection material from the nozzle, the injection material flows from the injection material tank (not shown) in the order of the injection material supply path 10, the filter unit 8, the restrictor 5, the pressurizing chamber 3, and the nozzle 1. By applying and cutting the electrical signal to the piezoelectric element 12, the diaphragm 7 of the diaphragm plate 9 repeatedly bends and restores, ejecting a spray material droplet from an arbitrary nozzle 1, and spraying the spray material into the pressurizing chamber 3 The supply is repeated.

前述したリニアヘッドに用いられる噴射材料としては、支持体層を形成する支持体用材料と、この支持体用材料噴射後に噴射する造形物用材料とがある。   As the injection material used for the linear head described above, there are a support material for forming a support layer, and a shaped article material to be injected after the support material injection.

支持体用材料としては、脂肪酸アミド、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、クマロン樹脂、脂肪酸エステル、グリセライド、ワックス等から選択された1ないし多成分を使用する。これら支持体用材料の融点は約70〜90℃のため、上記構成部品からなるリニアヘッドおよび図示しない支持体用材料用タンクは、ヒータ制御等により、少なくとも100℃以上の高温に安定維持させる必要がある。また、支持体用材料としては耐熱性に優れることが重要である。
これらの支持体用材料は、ノズルから噴射された後に記録媒体に付着すると即座に固化するため高速記録が可能である。さらに、記録後の乾燥が不要であるばかりでなく、溶剤の蒸発がなく環境上も優れている。
As the support material, one to multiple components selected from fatty acid amide, polyester, polyvinyl acetate, silicone resin, coumarone resin, fatty acid ester, glyceride, wax and the like are used. Since these support materials have a melting point of about 70 to 90 ° C., the linear head composed of the above components and the support material tank (not shown) need to be stably maintained at a high temperature of at least 100 ° C. or more by heater control or the like. There is. Further, it is important that the support material is excellent in heat resistance.
Since these support materials are solidified as soon as they adhere to the recording medium after being ejected from the nozzles, high-speed recording is possible. Furthermore, not only is drying after recording unnecessary, but the solvent is not evaporated and the environment is excellent.

脂肪酸アミドとしては、モノアミド、ビスアミド、テトラアミド、ポリアミド、エステルアミド等が挙げられる。モノアミドは、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、パルミチン酸アミド、ベヘン酸アミド、ブラシジン酸アミドなどから選ばれる少なくとも1種または2種以上を混合して用いることができる。N−置換脂肪酸アミドを用いてもよく、N,N’−2−ヒドロキステアリン酸アミド、N,N’−エチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−キシレンビスステアリン酸アミド、ステアリン酸モノメチロールアミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミド、2−ステアラミドエチルステアレートなどから選ばれる少なくとも1種または2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the fatty acid amide include monoamide, bisamide, tetraamide, polyamide, and ester amide. The monoamide is used by mixing at least one selected from lauric acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, ricinoleic acid amide, palmitic acid amide, behenic acid amide, brassic acid amide and the like. be able to. N-substituted fatty acid amides may be used, N, N′-2-hydroxtearic acid amide, N, N′-ethylenebisoleic acid amide, N, N′-xylene bisstearic acid amide, stearic acid monomethylolamide N-oleyl stearic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl erucic acid amide, N, N′-dioleyl adipic acid amide, N, N′-dioleyl sebacic acid amide , N, N'-distearylisophthalic acid amide, 2-stearamide ethyl stearate, or the like can be used in combination.

ビスアミドは、N,N’−エチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−キシレンビスステアリン酸アミドなどが選ばれる。テトラアミドはUNIREZ 2224、UNIREZ 2970(以上、ユニオンキャンプ製)等が使用できる。ポリアミドは、SYLVAMID E−5(アリゾナケミカル製)、DPX 335−10、DPX H−415、DPX 335−11、DPX 830、DPX 850、DPX 925、DPX 927、DPX 1160、DPX 1163、DPX 1175、DPX 1196、DPX 1358、バーサミド711、バーサミド725、バーサミド930、バーサミド940、バーサロン1117、バーサロン1138、バーサロン1300(以上、ヘンケル製)、トーマイド391、トーマイド393、トーマイド394、トーマイド395、トーマイド397、トーマイド509、トーマイド535、トーマイド558、トーマイド560、トーマイド1310、トーマイド1396、トーマイド90、トーマイド92(以上、富士化成工業製)等が使用できる。エステルアミドは、ステアリン酸エステルアミド等の脂肪酸エステルアミドが代表的であり、CPH−380N(CP Hall製)、カワスリップSA(川研ファインケミカル製)等が使用できる。   As the bisamide, N, N′-ethylenebisoleic acid amide, N, N′-xylene bisstearic acid amide, or the like is selected. As tetraamide, UNIREZ 2224, UNIREZ 2970 (manufactured by Union Camp) and the like can be used. Polyamide is SYLVAMID E-5 (manufactured by Arizona Chemical), DPX 335-10, DPX H-415, DPX 335-11, DPX 830, DPX 850, DPX 925, DPX 927, DPX 1160, DPX 1163, DPX 1175, DPX 1196, DPX 1358, Versamide 711, Versamide 725, Versamide 930, Versamide 940, Bar Salon 1117, Bar Salon 1138, Bar Salon 1300 (manufactured by Henkel), Tomide 391, Tomide 393, Tomide 394, Tomide 395, Tomide 397, Tomide 509, tomide 535, tomide 558, tomide 560, tomide 1310, tomide 1396, tomide 90, tomide 92 (above, wealth Chemical Industry Co., Ltd.), and the like can be used. The ester amide is typically a fatty acid ester amide such as stearic acid ester amide, and CPH-380N (manufactured by CP Hall), Kawaslip SA (manufactured by Kawaken Fine Chemical) and the like can be used.

また、ポリエステルとしてKTR2150(花王製)、ポリ酢酸ビニルとしてAC401、AC540、AC580(以上、アライドケミカル製)、シリコーン樹脂としてシリコーンSH6018(東レシリコーン製)、シリコーンKR215、シリコーンKR216、シリコーンKR220(以上、信越シリコーン製)、クマロン樹脂としてエスクロンG−90(新日鐵化学製)などが使用できる。   Moreover, KTR2150 (made by Kao) as polyester, AC401, AC540, AC580 (above, made by Allied Chemical) as polyvinyl acetate, silicone SH6018 (made by Toray Silicone) as silicone resin, silicone KR215, silicone KR216, silicone KR220 (above, Shinetsu) Silicone) and Escron G-90 (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) can be used as a coumarone resin.

脂肪酸エステルとしては、一価または多価アルコール脂肪酸エステルが望ましい。例えば、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノベヘネート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、プロピレングリコールモノステアレート、エチレングリコールジステアレート等が選ばれる。具体的には、レオドールSP−S10、レオドールSP−S30、レオドールSA10、エマゾールP−10、エマゾールS−10、エマゾールS−20、エマゾールB、レオドールスーパSP−S10、エマノーン3199、エマノーン3299、エキセパールPE−MS(以上、花王製)、ユニスターM9676、ユニスタ−M2222SL(以上、日本油脂製)等が使用できる。   As the fatty acid ester, a monohydric or polyhydric alcohol fatty acid ester is desirable. For example, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monobehenate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol distearate, propylene glycol monostearate, ethylene glycol distearate and the like are selected. Specifically, rheodol SP-S10, rheodol SP-S30, rheodol SA10, emazole P-10, emazole S-10, emazole S-20, emazole B, rheodol super SP-S10, emmanon 3299, emmanon 3299, exepar PE-MS (above, manufactured by Kao Corporation), UNISTAR M9766, UNISTA-M2222SL (above, made by NOF Corporation) and the like can be used.

さらにはセロチン酸ミリシル、セロチン酸セリル、モンタン酸セリル、パルミチン酸ミリシル、ステアリン酸ミリシル、パルミチン酸セチル、ステアリン酸セチル等の高級脂肪酸の高級アルコールエステル類等が選ばれる。   Furthermore, higher alcohol esters of higher fatty acids such as myricyl serotate, ceryl serotic acid, ceryl montanate, myricyl palmitate, myricyl stearate, cetyl palmitate, cetyl stearate and the like are selected.

グリセライドとしては、ステアリン酸モノグリセライド、パルミチンモノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド、ベヘニン酸モノグリセライドなどが選ばれる。具体的には、レオドールMS−50、レオドールMS−60、レオドールMS−165、レオドールMo−60、エキセパールG−MB(以上、花王製)が選ばれる。   As the glyceride, stearic acid monoglyceride, palmitic monoglyceride, oleic acid monoglyceride, behenic acid monoglyceride and the like are selected. Specifically, rheodol MS-50, rheodol MS-60, rheodol MS-165, rheodol Mo-60, and exepal G-MB (above, manufactured by Kao) are selected.

ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の石油系ワックス、キャンデリラワックス、カルナウバワックス等の植物系ワックス、特殊エステル系ワックス、ポリエチレンワックス等が選ばれる。具体的には、脱臭精製カルナバワックスNo.1、精製キャンデリラワックスNo.1(以上、セラリカ野田製)、シンクロワックス ERL−C、シンクロワックス HR−C(以上、クローダ製)が使用できる。特殊エステル系ワックスとして、エキセパールDS−C2(花王製)等も選ばれる。   As the wax, petroleum wax such as paraffin wax, microcrystalline wax and Fischer-Tropsch wax, plant wax such as candelilla wax and carnauba wax, special ester wax, polyethylene wax and the like are selected. Specifically, deodorized and purified carnauba wax No. 1 is used. 1. Refined candelilla wax No. 1 1 (above, made by Celerica Noda), synchrowax ERL-C, synchrowax HR-C (above, made by Croda) can be used. Exepearl DS-C2 (manufactured by Kao) is selected as the special ester wax.

さらに脂環族飽和炭化水素樹脂、ロジン系樹脂、炭化水素系樹脂、アミド系樹脂、アクリル酸系及びメタクリル酸系高分子、スチレン系高分子、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリケトン等の高分子量樹脂を添加することもできる。   High molecular weight resins such as alicyclic saturated hydrocarbon resins, rosin resins, hydrocarbon resins, amide resins, acrylic and methacrylic polymers, styrene polymers, ethylene vinyl acetate copolymers, polyketones, etc. Can also be added.

更に機能性を発現するため、各種の表面処理剤、界面活性剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤等を混合すると良い。   In order to further develop functionality, various surface treatment agents, surfactants, viscosity modifiers, adhesion promoters, antioxidants, anti-aging agents, crosslinking accelerators, ultraviolet absorbers, plasticizers, preservatives, dispersions It is good to mix agents.

着色剤としては、上記の支持体用材料に溶解、または安定分散し、さらに熱安定性に優れた染料および顔料が適している。溶解性染料(Solvent Dye)が望ましいが,特に限定されるものではない。また色の調整等で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。   As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the above-mentioned support material and are excellent in thermal stability are suitable. Soluble dyes are desirable, but are not particularly limited. Also, two or more kinds of colorants can be mixed in a timely manner by adjusting the color.

具体的には、染料として次に述べるようなものがある。
〈マゼンタ染料〉
MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta Hso−147(三井東圧)、AIZEN SOT Redシリーズ、SPIRON Red GEHSPECIAL(保土谷化学)、MACROLEX ROT 5B(バイエルジャパン)、KAYASET Red B、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(日本化薬)、ROSE BENGAL(ダイワ化成)、DIARESIN Red K(三菱化成)、Oil Red(BASFジャパン)、Oil Pink330(中央合成化学)。
〈シアン染料〉
MS Cyan HM−1238、MS Cyan VPG(三井東圧)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学)、MACROLEX Blue RR(バイエルジャパン)、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814(日本化薬)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(ダイワ化成)、DIARESINBlue P(三菱化成)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue 808、ZAPON Blue 806(BASFジャパン)。
〈ブラック染料〉
MS BLACK VPC(三井東圧)、AIZEN SOT BLACK−1、AIZEN SOT BLACK−5(保土谷化学)、RESOLIN BLACK BS(バイエルジャパン)、KAYASET BLACK A−N(日本化薬)、DAIWA BLACK MSC(ダイワ化成)、HSB−202(三菱化成)、NEPTUNE BLACK X60、NEOPEN BLACK X58(BASFジャパン),Oleosol Fast BLACK RL(田岡化学工業)、Chuo BLACK80、Chuo BLACK80−15(中央合成化学)。
Specifically, there are the following dyes.
<Magenta dye>
MS Magenta VP, MS Magenta HM-1450, MS Magenta Hso-147 (Mitsui Toatsu), AIZEN SOT Red series, SPIRON Red GEHSSPECIAL (Hodogaya Chemical), MACROLEX ROT 5B (Bayer Japan) REDASET KAYASET Red 802 (Nippon Kayaku), ROSE Bengal (Daiwa Kasei), DIARESIN Red K (Mitsubishi Kasei), Oil Red (BASF Japan), Oil Pink 330 (Central Synthetic Chemistry).
<Cyan dye>
MS Cyan HM-1238, MS Cyan VPG (Mitsui Toatsu), AIZEN SOT Blue-4 (Hodogaya Chemical), MACROLEX Blue RR (Bayer Japan), KAYASET Blue N, KAYASET Blue 814 (Nippon Kayaku), DAIWA 7000 , Oleosol Fast Blue GL (Daiwa Kasei), DIARESINBlue P (Mitsubishi Kasei), SUDAN Blue 670, NEOPEN Blue 808, ZAPON Blue 806 (BASF Japan).
<Black dye>
MS BLACK VPC (Mitsui Toatsu), AIZEN SOT BLACK-1, AIZEN SOT BLACK-5 (Hodogaya Chemical), RESOLIN BLACK BS (Bayer Japan), KAYASET BLACK A-N (Nippon Kayaku), DAIWA BLACK MSC (Daiwa) Kasei), HSB-202 (Mitsubishi Kasei), NEPTUNE BLACK X60, NEOPEN BLACK X58 (BASF Japan), Oleosol Fast BLACK RL (Taoka Chemical Industries), Chuo BLACK80, Chuo BLACK80-15 (Central Synthetic Chemistry).

また、顔料としては、各種の有機及び無機顔料を使用することができる。具体的に商品名を示すと、例えば、クロモファインマゼンタ6880、6891N、6790、6887、クロモファインレッド6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5197、5085N、SR−4937、4933GN−EP、5214、5221、5000P、クロモファインブラックA−1103、セイカファストレッド8040、CA120、LR−116、1531B、8060R、ZAW−262、1537B、4R−4016、ZA−215、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973(以上大日精化工業製)、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124(以上大日本インキ化学工業製)、Colortex Red115、116、D3B、H−1024、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、Colortex Black 702、U905(以上山陽色素製)、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、(以上東洋インキ製造製)、カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#44、CF9(以上三菱化学製)などが挙げられる。   As the pigment, various organic and inorganic pigments can be used. Specific product names include, for example, Chromo Fine Magenta 6880, 6891N, 6790, 6887, Chromo Fine Red 6830, Chromo Fine Blue HS-3, 5187, 5197, 5085N, SR-4937, 4933GN-EP, 5214, 5221, 5000P, Chromo Fine Black A-1103, Seika Fast Red 8040, CA120, LR-116, 1531B, 8060R, ZAW-262, 1537B, 4R-4016, ZA-215, Seikalite Violet B800, 7805, Seikalite Blue C718, A612, cyanine blue 4933M, 4933GN-EP, 4940, 4973 (manufactured by Dainichi Chemical Industries), KET Red 301, 302, 303, 304, 305, 306, 30 7, 308, 309, 310, 336, 337, 338, 346, KET Blue 101, 102, 103, 104, 105, 106, 111, 118, 124 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Colortex Red 115, 116, D3B, H-1024, Colortex Violet 600, Pigment Red 122, Colortex Blue 516, 517, 518, 519, A818, P-908, Colortex Black 702, U905 (manufactured by Sanyo Dye), Lionol Blue FG350F, G7530G, 05G (Manufactured by Toyo Ink), carbon black # 2600, # 2400, # 2350, # 2200, # 1000, # 990, # 980, # 970, # 960, # 950, # 850, MCF88, # 750, # 650, MA600, MA7, MA8, MA11, MA100, MA100R, MA77, # 52, # 50, # 47, # 45, # 45L, # 40, # 33, # 32, # 30, # 25, # 20, # 10, # 44, CF9 (manufactured by Mitsubishi Chemical) and the like.

造形物用材料としては、造形物用材料の融点=〔(支持体用材料の融点)−(5〜30)〕℃以下であれば、特に限定されるものではないが、活性エネルギー線照射、加熱等により硬化する活性エネルギー線硬化性または熱硬化性化合物が挙げられる。   The material for the modeled object is not particularly limited as long as the melting point of the modeled material = [(the melting point of the support material) − (5 to 30)] ° C. or less, but the active energy ray irradiation, Examples include active energy ray-curable or thermosetting compounds that are cured by heating or the like.

活性エネルギー線硬化性化合物とは、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合、またはカチオン重合する化合物であって、ラジカル重合する化合物としてはエチレン性不飽和基を有する化合物、カチオン重合する化合物としては脂環式エポキシ基、またはオキセタン環を有する化合物が好適に用いられる。   An active energy ray-curable compound is a compound that undergoes radical polymerization or cationic polymerization upon irradiation with active energy rays. As a compound that undergoes radical polymerization, a compound having an ethylenically unsaturated group, a compound that undergoes cationic polymerization, A compound having an alicyclic epoxy group or an oxetane ring is preferably used.

造形物用材料中の光硬化性樹脂モノマーとしては,分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度の樹脂モノマーで、例えば、単官能基の2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、カプロラクトン変成テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、二官能基のトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)およびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1,3‐ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、多官能基のトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)、トリアリルイソシアネート,ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールの(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステル等が好ましい。   The photo-curable resin monomer in the molding material is a resin monomer having a relatively low viscosity having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in the molecular structure, for example, a monofunctional 2-ethylhexyl (meth) Acrylate (EHA), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate (HPA), caprolactone modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl ( (Meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone ( Acrylate), ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate, bifunctional tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate , Neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (MANDA) and hydroxypivalate neopentyl glycol ester di (meth) acrylate (HPNDA), 1,3-butanediol di (meth) acrylate (BGDA), 1,4 -Butanediol di (meth) acrylate (BUDA), 1,6-hexanediol di (meth) acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di (meth) acrylate , Diethylene glycol di (meth) acrylate (DEGDA), neopentyl glycol di (meth) acrylate (NPGDA), tripropylene glycol di (meth) acrylate (TPGDA), caprolactone-modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di (meth) acrylate, Propoxylated opentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxy modified bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate, multifunctional trimethylolpropane tri (meth) Acrylate (TMPTA), pentaerythritol tri (meth) acrylate (PETA), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate ( DPHA), triallyl isocyanate, ε-caprolactone modified dipentaerythritol (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylol Propane tri (meth) acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) ) Acrylate, penta (meth) acrylate ester and the like are preferable.

具体的には、KAYARAD TC−110S、KAYARAD R−128H、KAYARAD R−526、KAYARAD NPGDA,KAYARAD PEG400DA、KAYARAD MANDA、KAYARAD R−167、KAYARAD HX−220、KAYARAD HX−620、KAYARAD R−551、KAYARAD R−712、KAYARAD R−604、KAYARAD R−684、KAYARAD GPO、KAYARAD TMPTA、KAYARAD THE−330、KAYARAD TPA−320、KAYARAD TPA−330、KAYARAD PET−30、KAYARAD RP−1040、KAYARAD T−1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA−2C、KAYARAD D−310、KAYARAD D−330、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、KAYARAD DN−0075、KAYARAD DN−2475、KAYAMER PM−2、KAYAMER PM−21、KSシリーズHDDA、TPGDA、TMPTA、SRシリーズ256,257,285,335,339A,395,440,495,504,111,212,213,230,259,268,272,344,349,601,602,610,9003,368,415,444,454,492,499,502,9020,9035,295,355,399E494,9041203,208,242,313,604,205,206,209,210,214,231E239,248,252,297,348,365C,480,9036,350(以上,日本化薬製)、ビームセット770(荒川化学工業製)等が使用できる。   Specifically, KAYARAD TC-110S, KAYARAD R-128H, KAYARAD R-526, KAYARAD NPGDA, KAYARAD PEG400DA, KAYARAD MANDA, KAYARAD R-167, KAYAARAD HX-220, AD R-712, KAYARAD R-604, KAYARAD R-684, KAYARAD GPO, KAYARAD TMPTA, KAYARAD THE-330, KAYARAD TPA-320, KAYARAD TPA-330, KAYARAD PET-30, KAYARAD RPAR-40, KAYARAD RPAR-40 KAYARAD DPHA, KAYARAD DPHA -2C, KAYARAD D-310, KAYARAD D-330, KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYAARAD DPCA-120, KAYARAD DN-0075, KAYARAMAD DN-2475, KAYAMER AM -21, KS series HDDA, TPGDA, TMPTA, SR series 256, 257, 285, 335, 339A, 395, 440, 495, 504, 111, 212, 213, 230, 259, 268, 272, 344, 349, 601 602,610,9003,368,415,444,454,492,499,502,9020,9035,295,355,399E494,9041203 208, 242, 313, 604, 205, 206, 209, 210, 214, 231E239, 248, 252, 297, 348, 365C, 480, 9036, 350 (above, manufactured by Nippon Kayaku), Beam set 770 (Arakawa Chemical) Can be used.

また、光重合性プレポリマーとしては、紫外線硬化樹脂の製造に使用される光重合性プレポリマーを使用することができる。プレポリマーとしてはポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド樹脂、エーテル系樹脂、多価アルコール等のアクリレート、メタアクリレート等が限定することなく使用できる。また、水溶性樹脂およびエマルジョンタイプの光硬化型樹脂についても使用できる。具体的には、ポリエステル(メタ)アクリレート、ビスフェノール系エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールA系エポキシ(メタ)アクリレート、アルカリ可溶エポキシ(メタ)アクリレート、アクリル変成エポキシ(メタ)アクリレート、リン酸変成エポキシ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレート、脂環式ウレタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリスチリル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。   Moreover, as a photopolymerizable prepolymer, the photopolymerizable prepolymer used for manufacture of an ultraviolet curable resin can be used. Examples of the prepolymer include polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, alkyd resins, ether resins, acrylates such as polyhydric alcohols, and methacrylates without limitation. Moreover, it can be used also about water-soluble resin and emulsion type photocurable resin. Specifically, polyester (meth) acrylate, bisphenol epoxy (meth) acrylate, bisphenol A epoxy (meth) acrylate, propylene oxide modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, alkali-soluble epoxy (meth) acrylate, acrylic Modified epoxy (meth) acrylate, phosphoric acid modified epoxy (meth) acrylate, polycarbonate urethane (meth) acrylate, polyester urethane (meth) acrylate, alicyclic urethane (meth) acrylate, aliphatic urethane (meth) acrylate, polybutadiene (Meth) acrylate, polystyryl (meth) acrylate, etc. can be mentioned.

例えば、ダイヤビームUK6105、ダイヤビームUK6038、ダイヤビームUK6055、ダイヤビームUK6063、ダイヤビームUK4203(三菱レイヨン製)、オレスターRa1574(三井化学製)、KAYARAD UXシリーズ2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101、KAYARAD R&EXシリーズ、011、300、130、190、2320、205、131、146、280、KAYARAD MAXシリーズ、1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661(以上、日本化薬製)、ビームセット700、710、720、750、502H、504H、505A−6、510、550B、551B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ−7、AQ−9、AQ−11、EM−90、EM−92(以上、荒川化学工業製)、0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR−305、1FC−507、1SM−012、1AN−202、1ST−307、1AP−201、1PA−202、1XV−003、1KW−430、1KW−501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA,717−1、856−5、QT701−45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724−65A、824−65、6540MA、6RI−350、6TH−419、6HB−601、6543MB、6AZ−162、6AZ−309、6AZ−215、6544MA、6AT−203B、6BF−203、6AT−113、6HY316、6RL−505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408−13、MT408−15、MT408−42、7CJ−601、7PN−302、7541MB、7RZ−011、7613MA、8DL−100、8AZ−103、5YD−420、9504MNS、アクリットWEM−202U、030U、321U、306U、162、WBR−183U、601U、401U、3DR−057、829、828(以上、大成化工製)がある。   For example, diamond beam UK6105, diamond beam UK6038, diamond beam UK6055, diamond beam UK6063, diamond beam UK4203 (manufactured by Mitsubishi Rayon), Olester Ra1574 (manufactured by Mitsui Chemicals), KAYARAD UX series 2201, 2301, 3204, 3301, 4101, 6101 , 7101, 8101, KAYARAD R & EX series, 011, 300, 130, 190, 2320, 205, 131, 146, 280, KAYARAD MAX series, 1100, 2100, 2101, 1022, 2203, 2104, 3100, 3101, 3510, 3661 (Nippon Kayaku), Beam Set 700, 710, 720, 750, 502H, 504H, 505A-6, 510, 550B, 551B, 75, 261, 265, 267, 259, 255, 271, 243, 101, 102, 115, 207TS, 575CB, AQ-7, AQ-9, AQ-11, EM-90, EM-92 (above, Arakawa Chemical) Manufactured by Kogyo), 0304TB, 0401TA, 0403KA, 0404EA, 0404TB, 0502TI0502TC, 102A, 103A, 103B, 104A, 1312MA, 1403EA, 1422TM, 1428TA, 1438MG, 1551MB, IBR-305, 1FC-507, 1SM-012, 1AN- 202, 1ST-307, 1AP-201, 1PA-202, 1XV-003, 1KW-430, 1KW-501, 4501TA, 4502MA, 4503MX, 4517MB, 4512MA, 4523TI, 4537M 4557MB, 6501MA, 6508MG, 6513MG, 6416MA, 6421MA, 6560MA, 6614MA, 717-1, 856-5, QT701-45, 6522MA, 6479MA, 6519MB, 6535MA, 724-65A, 824-65, 6540MA, 6RI-350 6TH-419, 6HB-601, 6543MB, 6AZ-162, 6AZ-309, 6AZ-215, 6544MA, 6AT-203B, 6BF-203, 6AT-113, 6HY316, 6RL-505, 7408MA, 7501TE, 7511MA, 7505TC , 7529MA, MT408-13, MT408-15, MT408-42, 7CJ-601, 7PN-302, 7541MB, 7RZ-011, 7613MA, 8DL -100, 8AZ-103, 5YD-420, 9504MNS, ACRITT WEM-202U, 030U, 321U, 306U, 162, WBR-183U, 601U, 401U, 3DR-057, 829, 828 (manufactured by Taisei Kako) .

さらに、光重合開始剤としては、光(特には、波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができ、具体的には、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド等を挙げることができる。これらの光重合開始剤を1種で、又は複数種を組合せて用いることができる。   Furthermore, as the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals upon irradiation with light (particularly, ultraviolet light having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used. Specifically, acetophenone, 2,2-diethoxy can be used. Acetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4′-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, Benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzylmethyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2-methyl- -Phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoyl formate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, Examples include di-tert-butyl peroxide. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination.

光(特には、紫外線)を照射する際に、本発明によるインク組成物中の顔料によって、光(特には、紫外光)が吸収又は隠蔽されることによる硬化速度の低下を防止する目的で増感剤を使用することもできる。増感剤としては、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、若しくはピペリジン等の環状アミン系化合物、o−トリルチオ尿素等の尿素系化合物、ナトリウムジエチルチオホスフェート若しくは芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物、N,N’−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物、トリ−n−ブチルホスフィン若しくはナトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン化合物、ミヒラーケトン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物等を挙げることができる。これらの増感剤を1種で、又は複数種を組合せて用いることができる。   When irradiating light (especially ultraviolet light), the pigment in the ink composition according to the present invention is increased for the purpose of preventing the curing rate from being lowered due to absorption or concealment of light (especially ultraviolet light). Sensitizers can also be used. Sensitizers include aliphatic amines, aromatic amines, or cyclic amine compounds such as piperidine, urea compounds such as o-tolylthiourea, soluble salts of sodium diethylthiophosphate or aromatic sulfinic acid, etc. Sulfur compounds, nitrile compounds such as N, N′-disubstituted-p-aminobenzonitrile, phosphorus compounds such as tri-n-butylphosphine or sodium diethyldithiophosphide, Michler's ketone, N-nitrosohydroxylamine derivatives, oxazolidine compounds, Examples include nitrogen compounds such as tetrahydro-1,3-oxazine compounds, formaldehyde or a condensate of acetaldehyde and diamine. These sensitizers can be used alone or in combination.

着色剤としては、上記の造形物用材料に溶解または安定分散する染料および顔料が適している。特に限定されるものではないが、支持体用材料に記載したものが使用できる。また色の調整等で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。   As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the material for shaped articles are suitable. Although it does not specifically limit, what was described in the material for supports can be used. Also, two or more kinds of colorants can be mixed in a timely manner by adjusting the color.

本発明による造形物用材料においては、乾燥速度を上げることを目的として、本発明のインク組成物に低沸点有機溶媒(特には低沸点アルコール)を含有するのが好ましい。低沸点アルコールとしては、炭素数1〜4の脂肪族アルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、又はイソブチルアルコール等を挙げることができる。   In the material for modeling objects according to the present invention, it is preferable that the ink composition of the present invention contains a low boiling point organic solvent (particularly a low boiling point alcohol) for the purpose of increasing the drying speed. Examples of the low boiling point alcohol include aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, or isobutyl alcohol. Etc.

これらの低沸点有機溶媒を1種で、又は複数種を組合せて用いることができる。この低沸点有機溶媒(特には低沸点アルコール)の含有量は、インク組成物の全重量に対して、好ましくは1〜30重量%、より好ましくは10〜20重量%である。30重量%を越えると吐出性に問題が生じることがあり、1重量%未満では乾燥速度が低下することがある。   These low boiling point organic solvents can be used alone or in combination. The content of the low-boiling organic solvent (particularly low-boiling alcohol) is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 10 to 20% by weight, based on the total weight of the ink composition. If it exceeds 30% by weight, there may be a problem in dischargeability, and if it is less than 1% by weight, the drying rate may be lowered.

造形用材料を硬化する手段としては、紫外線(UV)照射ランプ、電子線等が挙げられる。オゾンを除去する機構が具備されると好ましい。ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド等がある。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的である。Pb、Sn、Feなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に有効であるランプであれば、特に制限無く使用できる。例えば、FusionSystem社製のHランプ、Dランプ、又はVランプ等のような市販されているものも使用することができる。   Examples of means for curing the modeling material include an ultraviolet (UV) irradiation lamp and an electron beam. It is preferable that a mechanism for removing ozone is provided. Examples of the lamp include high pressure mercury lamp, ultra high pressure mercury lamp, and metal halide. The ultra-high pressure mercury lamp is a point light source, but the Deep UV type, which has high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region. Metal halide is effective for colored materials because of its wide wavelength range. Metal halides such as Pb, Sn, and Fe are used and can be selected according to the absorption spectrum of the photoinitiator. Any lamp that is effective for curing can be used without particular limitation. For example, a commercially available product such as an H lamp, D lamp, or V lamp manufactured by Fusion System can also be used.

次に、上記したリニアヘッドを多数配列して一体化させた例を図3にて説明する。先ず、各リニアヘッドの配列方法を説明すれば、ノズルプレート2に設けられた5個のノズル1間のピッチは、それぞれ所定解像度ピッチの4倍の設定となっている。15はノズルプレート2からなるリニアヘッド4個を矢印A、B方向の垂直方向に所定解像度ピッチ分だけそれぞれ階段状にずらして固定プレート16に固定したマルチヘッドユニットである。ここで、矢印A方向はノズルプレート2から構成されるリニアヘッド移動時の往路で、矢印B方向はその復路であり、図示されない一軸の駆動機構により動作される。また、17、18はマルチヘッドユニット15と同様な構成のマルチヘッドユニットで、矢印A、B方向の垂直方向の所定解像度ピッチがそれぞれ繋がるよう固定プレート16に固定されている。更に、19、20はマルチヘッドユニット15、17、18を固定した固定プレート16と同様なマルチヘッドユニット構成の固定プレートで、マルチヘッドユニット21、22、23およびマルチヘッドユニット24、25、26を有し、固定プレート16、19、20が一体化されるよう図示されないネジで固定されている。マルチヘッドユニット15、21、24間、マルチヘッドユニット17、22、25間、マルチヘッドユニット18、23、26間の矢印A、B方向の垂直方向におけるノズル配列高さはすべて同じである。   Next, an example in which a large number of the linear heads are arranged and integrated will be described with reference to FIG. First, the arrangement method of the linear heads will be described. The pitch between the five nozzles 1 provided on the nozzle plate 2 is set to four times the predetermined resolution pitch. Reference numeral 15 denotes a multi-head unit in which four linear heads composed of the nozzle plate 2 are fixed to the fixed plate 16 while being shifted stepwise by a predetermined resolution pitch in the vertical direction of the arrows A and B. Here, the direction of arrow A is the forward path when the linear head composed of the nozzle plate 2 is moved, and the direction of arrow B is the return path, which is operated by a uniaxial drive mechanism (not shown). Reference numerals 17 and 18 denote multi-head units having the same configuration as the multi-head unit 15 and are fixed to the fixed plate 16 so that predetermined resolution pitches in the vertical direction in the directions of arrows A and B are connected. Further, 19 and 20 are fixed plates having a multi-head unit configuration similar to the fixed plate 16 to which the multi-head units 15, 17 and 18 are fixed. The multi-head units 21, 22 and 23 and the multi-head units 24, 25 and 26 are The fixing plates 16, 19, and 20 are fixed with screws (not shown) so as to be integrated. The nozzle arrangement heights in the vertical direction in the directions of arrows A and B between the multi-head units 15, 21, 24, between the multi-head units 17, 22, 25, and between the multi-head units 18, 23, 26 are all the same.

各リニアヘッドからの噴射材料の噴射動作を説明すれば、固定プレート16のマルチヘッドユニット15、17、18、および固定プレート20のマルチヘッドユニット24、25、26からは支持体用材料である常温で固体のインクが、固定プレート19のマルチヘッドユニット21、22、23からは造形物用材料である光硬化性樹脂インクが噴射されるよう構成されている。ここで、一体化された固定プレート16、19、20が往路となる矢印A方向に移動するときはマルチヘッドユニット15、17、18から、また、復路となる矢印B方向に移動するときはマルチヘッドユニット24、25、26から支持体を形成するソリッドインクが噴射される。ここで、矢印A、B方向の移動時におけるマルチヘッドユニット15、17、18、およびマルチヘッドユニット24、25、26は所定位置に所定解像度となるようソリッドインクの噴射タイミングを制御している。   The injection operation of the injection material from each linear head will be described. The multi-head units 15, 17, and 18 of the fixed plate 16 and the multi-head units 24, 25, and 26 of the fixed plate 20 are room temperature that is a support material. Thus, the solid ink is configured to be ejected from the multi-head units 21, 22, and 23 of the fixed plate 19 by the photocurable resin ink that is the material for the modeled article. Here, when the integrated fixed plates 16, 19, 20 move in the direction of the arrow A as the forward path, the multi-head units 15, 17, 18 are used, and when they move in the direction of the arrow B as the return path, the multi-plates Solid ink that forms a support is ejected from the head units 24, 25, and 26. Here, when moving in the directions of arrows A and B, the multi-head units 15, 17, and 18 and the multi-head units 24, 25, and 26 control the ejection timing of the solid ink so that a predetermined resolution is obtained at a predetermined position.

以上の動作を繰り返しつつ、インクを噴射することにより支持体が積層される。こうしてできあがった支持体の溝や堰の中に、必要に応じてマルチヘッドユニット21、22、23から造形物用材料である光硬化性樹脂インクを噴射し、図示されない紫外線照射器によって重合硬化されるため、この光硬化性樹脂インクは常温において液体であっても「たれ」の心配が無くなる。また、一体化された固定プレート16、19、20の往路、復路の移動時の毎回ごとに光硬化性樹脂インクを噴射する必要があっても、光硬化性樹脂インクを噴射するマルチヘッドユニット21、22、23の両側の位置に、常温で固体のインクを噴射するマルチヘッドユニット15、17、18およびマルチヘッドユニット24、25、26が位置しているために、必ず常温で固体のインクが噴射された後に光硬化性樹脂インクを噴射することが可能となり、積層速度を高めることが可能となる。また、常温で固体のインクを噴射するマルチヘッドユニット15、17、18のいずれかのノズルに噴射つまりが発生したとしても、もう一方のマルチヘッドユニット24、25、26の噴射つまりノズルに対応する位置のノズルにて代替噴射させることも可能である。この場合、噴射つまりノズルを検出し、他のノズルで代替噴射させる制御装置が必要である。   The support is laminated by ejecting ink while repeating the above operations. Into the grooves and weirs of the support thus completed, the photocurable resin ink, which is the material for the molded article, is jetted from the multi-head units 21, 22, and 23 as necessary, and is polymerized and cured by an ultraviolet irradiator (not shown). Therefore, even if this photocurable resin ink is liquid at room temperature, there is no concern about “sagging”. Further, even if it is necessary to eject the photocurable resin ink every time when the integrated fixed plates 16, 19, and 20 are moved forward and backward, the multi-head unit 21 that ejects the photocurable resin ink is required. , 22, 23 are located at both sides of the multi-head units 15, 17, 18 and the multi-head units 24, 25, 26 that eject solid ink at room temperature. After the jetting, the photocurable resin ink can be jetted, and the lamination speed can be increased. Further, even if the nozzles of the multi-head units 15, 17, and 18 that eject solid ink at room temperature are ejected, that corresponds to the ejection of the other multi-head units 24, 25, and 26. It is also possible to perform alternative injection with the nozzle at the position. In this case, there is a need for a control device that detects injection, that is, nozzles, and performs alternative injection with other nozzles.

図4は、リニアヘッドの配列方法を変えた他の例を示す。27はリニアヘッド移動時の往路である矢印A方向、および復路である矢印B方向の垂直方向において、それぞれのノズル1間のピッチが所定解像度となるように、複数のノズルプレート2を傾斜させて固定した固定プレートである。28、29は、固定プレート27と同じノズルプレート2の配列構成の固定プレートで、固定プレート27、28、29間のそれぞれのノズルプレート2におけるノズル配列高さはすべて同じとなるよう固定プレート27と一体化されている。   FIG. 4 shows another example in which the arrangement method of the linear heads is changed. Reference numeral 27 denotes a plurality of nozzle plates 2 which are inclined so that the pitch between the nozzles 1 has a predetermined resolution in the vertical direction of the arrow A direction which is the forward path when moving the linear head and the arrow B direction which is the return path. It is a fixed plate. 28 and 29 are fixed plates having the same arrangement of the nozzle plates 2 as the fixed plate 27. The fixed plate 27 and the fixed plate 27 are arranged so that the nozzle arrangement heights of the nozzle plates 2 between the fixed plates 27, 28 and 29 are all the same. It is integrated.

固定プレート27、29からは支持体用材料である常温で固体のインクが、固定プレート28からは造形物用材料である光硬化性樹脂インクが噴射されるよう構成されている。なお、各リニアヘッドからの噴射動作については、図3での説明と同じであるため省略する。   The fixing plates 27 and 29 are configured to eject ink that is solid at room temperature, which is a support material, and the photocurable resin ink, which is a material for a model, from the fixing plate 28. In addition, about the injection operation | movement from each linear head, since it is the same as the description in FIG. 3, it abbreviate | omits.

このように、リニアヘッド移動時の矢印A、B方向に対して複数のノズルプレート2を傾斜させて配列した場合、固定プレートに対するノズルプレートの実装密度を高められるばかりでなく、ノズルプレートを追加した分だけ矢印A、B方向の垂直方向の噴射幅を増やせるため、最低限の個数のノズルプレートを用いて指定の噴射幅に効率良く設定できるといった利点がある。   As described above, when the plurality of nozzle plates 2 are arranged to be inclined with respect to the directions of the arrows A and B when the linear head is moved, not only the mounting density of the nozzle plate with respect to the fixed plate can be increased, but also the nozzle plate is added. Since the injection width in the vertical direction of the arrows A and B can be increased by that amount, there is an advantage that the specified injection width can be efficiently set using a minimum number of nozzle plates.

図5は、本発明による造形物製造工程の一例を示す概略図である。造形装置39は、図3ないし図4に記載のリニアヘッドを配列したマルチヘッドユニットを用いて、造形物用インク噴射ヘッドユニット30から造形物用材料を、支持体用インク噴射ヘッドユニット31、32から支持体用材料を噴射し、隣接した紫外線照射機33、34で造形物材料を硬化しながら積層していく。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a molded article manufacturing process according to the present invention. The modeling apparatus 39 uses the multi-head unit in which the linear heads shown in FIGS. 3 to 4 are arranged, and supplies the modeling object material from the modeling object ink ejection head unit 30, and the support ink ejection head units 31, 32. Then, the support material is sprayed and laminated while the molded material is cured by the adjacent ultraviolet irradiators 33 and 34.

マルチヘッドユニットが矢印A方向に移動する時は、基本的に支持体用インク噴射ヘッドユニット31、造形物用インク噴射ヘッドユニット30、紫外線照射機34を用いて、支持体36、造形物35を造形物支持基板37に形成する。支持体用インク噴射ヘッドユニット32、紫外線照射機33を補助的に用いても良い。この紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された支持体材料表面が平滑化され、結果として造形物の寸法安定性が向上できる。   When the multi-head unit moves in the direction of the arrow A, the support 36 and the model 35 are basically moved using the ink jet head unit 31 for the support, the ink jet head unit 30 for the model, and the ultraviolet irradiator 34. It forms on the molded article support substrate 37. The support ink jet head unit 32 and the ultraviolet irradiator 33 may be used supplementarily. The surface of the laminated support material is smoothed by the heat generated by the ultraviolet irradiation, and as a result, the dimensional stability of the shaped article can be improved.

また、本構成は造形物用インク(UV硬化インク)噴射ヘッドユニットとUV照射器の間に、支持体用インク噴射ヘッドユニットが配置されることにより、漏れ光や反射光が造形物用インク(UV硬化インク)噴射ヘッドユニットに当たり難く、ノズル部分のインクの増粘や硬化による目詰まりを起こし難い。   Moreover, this structure arrange | positions the ink jet head unit for support bodies between the ink jet head unit for model objects (UV curable ink) and a UV irradiator, so that leakage light and reflected light can be generated from ink for model objects ( UV curable ink) It is difficult to hit the ejection head unit, and it is difficult to cause clogging due to thickening or curing of ink in the nozzle portion.

また、マルチヘッドユニットが矢印B方向に移動する時は、基本的に支持体用インク噴射ヘッドユニット32、造形物用インク噴射ヘッドユニット30、紫外線照射機33を用いて、支持体36、造形物35を造形物支持基板37に形成する。支持体用インク噴射ヘッドユニット31、紫外線照射機34を補助的に用いても良い。この紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された支持体材料表面が平滑化され、結果として造形物の寸法安定性が向上できる。   When the multi-head unit moves in the direction of arrow B, the support 36, the modeled object is basically used by using the ink jet head unit 32 for the support, the ink jet head unit 30 for the modeled object, and the ultraviolet irradiator 33. 35 is formed on the molded article support substrate 37. The support ink jet head unit 31 and the ultraviolet irradiator 34 may be used supplementarily. The surface of the laminated support material is smoothed by the heat generated by the ultraviolet irradiation, and as a result, the dimensional stability of the shaped article can be improved.

さらに、インク噴射ヘッドユニット30、31、32および紫外線照射機33、34と、造形物35および支持体36とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ36を下げながら積層する。環境温度センサー41は、造形装置39全体の環境温度、あるいは造形物、支持体の積層面付近の環境温度を測定し、図示しない温度制御部にて、温度をコントロールする。環境温度センサー41は、図中に示すような高さに設置する。   Further, in order to keep the gap between the ink jet head units 30, 31, 32 and the ultraviolet irradiators 33, 34, the modeled object 35, and the support 36, the layers are stacked while lowering the stage 36 according to the number of times of stacking. The environmental temperature sensor 41 measures the environmental temperature of the modeling apparatus 39 as a whole, or the environmental temperature in the vicinity of the layered surface of the modeled object and the support, and controls the temperature by a temperature control unit (not shown). The environmental temperature sensor 41 is installed at a height as shown in the figure.

図6は、図5よりも各層の平滑性を向上できる構成とした造形物製造工程の一例を示す概略図である。基本的な工程は図5と同じであるが、紫外線照射機33、34を造形物用材料噴射ヘッド30と支持体用材料噴射ヘッド31、32との間に配置している点が異なる。また本方式の装置では、紫外線照射機33、34は矢印A、Bいずれの方向に移動する際も使用し、その紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された支持体材料表面が平滑化され、結果として造形物の寸法安定性が向上できる。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a molded article manufacturing process that can improve the smoothness of each layer as compared with FIG. 5. The basic steps are the same as those in FIG. 5 except that the ultraviolet irradiators 33 and 34 are arranged between the molded material injection head 30 and the support material injection heads 31 and 32. In the apparatus of this system, the ultraviolet irradiators 33 and 34 are used when moving in the directions of arrows A and B, and the surface of the laminated support material is smoothed by the heat generated by the ultraviolet irradiation. As a result, the dimensional stability of the shaped article can be improved.

環境温度センサー41は、造形装置39全体の環境温度、あるいは造形物、支持体の積層面付近の環境温度を測定し、図示しない温度制御部にて、温度をコントロールする。環境温度センサー41は、図中に示すような高さに設置すると良い。   The environmental temperature sensor 41 measures the environmental temperature of the modeling apparatus 39 as a whole, or the environmental temperature in the vicinity of the layered surface of the modeled object and the support, and controls the temperature by a temperature control unit (not shown). The environmental temperature sensor 41 is preferably installed at a height as shown in the figure.

また装置としては、インク回収、リサイクル機構等を付加することも可能である。ノズル面に付着したインクを除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していても良い。   As an apparatus, it is possible to add an ink recovery and recycling mechanism. A blade for removing ink adhering to the nozzle surface and a non-ejection nozzle detection mechanism may be provided.

図7は、図6の三次元積層造形装置構成を上方からみた概略図である。環境温度センサー41は、造形物用インク噴射ヘッドユニット30、支持体用インク噴射ヘッドユニット31、32、UV照射機33、34にぶつからないよう、造形物支持基板37、ステージ38から少し外れた位置に設置すると良い。   FIG. 7 is a schematic view of the three-dimensional additive manufacturing apparatus configuration of FIG. 6 as viewed from above. The environmental temperature sensor 41 is located slightly away from the model support substrate 37 and the stage 38 so as not to collide with the model ink jet head unit 30, the support ink jet head units 31 and 32, and the UV irradiators 33 and 34. It is good to install in.

次に本発明を実施例により具体的に説明するが、記載例に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, it is not limited to a description example.

造形用材料として、ウレタンアクリレート(三菱レイヨン製、商品名:ダイヤビームUK6038)を10重量部、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬製、商品名:KAYARAD MANDA)を90重量部および光重合開始剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名イルガキュア1700)を3重量部、着色剤として青顔料(東洋インキ製造製、商品名:Lionol Blue 7400G)2重量部の全300gをホモジナイザ(日立工機製HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な造形物用インク組成物を得た。インクの粘度は回転粘度計(トキメック製ELDモデル)、表面張力は自動表面張力計(協和界面科学製CVBP−Zモデル)にて測定した。いずれも測定温度は25℃である。粘度は9.5mPa・s、表面張力は32.5mN/mであった。   10 parts by weight of urethane acrylate (Mitsubishi Rayon, trade name: Diabeam UK6038) and 90 weights of neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate (Nippon Kayaku, trade name: KAYARAD MANDA) as materials for modeling Homogenizer (Hitachi) 3 parts by weight and photopolymerization initiator (product name: Irgacure 1700, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 2 parts by weight of blue pigment (product name: Lionol Blue 7400G, manufactured by Toyo Ink) as a colorant Using a machine tool HG30), dispersion was performed at a rotational speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture was obtained, followed by filtration to remove impurities and the like to obtain a uniform ink composition for a modeled article. The viscosity of the ink was measured with a rotational viscometer (ELD model manufactured by Tokimec), and the surface tension was measured with an automatic surface tension meter (CVBP-Z model manufactured by Kyowa Interface Science). In either case, the measurement temperature is 25 ° C. The viscosity was 9.5 mPa · s, and the surface tension was 32.5 mN / m.

支持体用材料としては、カルナウバワックス(セラリカ野田製、商品名:脱臭精製カルバウバワックスNo.1)を50重量部、エステルアミド(川研ファインケミカル製、カワスリップSA)50重量部、着色剤として黒顔料(三菱化学製、商品名: MA77)3重量部の全300gをホモジナイザ(日立工機製HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散し、続いてろ過を行い不純物等を除去し、均質な支持体用インク組成物を得た。インクの粘度は11.0mPa・s、表面張力は20.0mN/mであった。いずれも噴射温度の130℃での測定値である。また、融点は柳本製作所製の微量融点装置MP−S3にて測定した。試料台上にインク約3mgを乗せ、昇温速度約2℃/minで加熱した。一般には、インクの溶け始めから溶け終わりまでの温度を融点とするが、本発明での融点とは、インクの溶け始めの温度を指す。本実施例のインクの融点は75℃であった。   As the material for the support, 50 parts by weight of carnauba wax (manufactured by Celalica Noda, trade name: deodorized and purified carbauba wax No. 1), 50 parts by weight of ester amide (manufactured by Kawaken Fine Chemicals, Kawaslip SA), colorant As a black pigment (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., trade name: MA77) 3 parts by weight are dispersed using a homogenizer (Hitachi Koki HG30) at a rotational speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture is obtained, followed by filtration. Then, impurities and the like were removed to obtain a homogeneous ink composition for a support. The viscosity of the ink was 11.0 mPa · s, and the surface tension was 20.0 mN / m. All are measured values at 130 ° C. of the injection temperature. The melting point was measured with a micro melting point apparatus MP-S3 manufactured by Yanagimoto Seisakusho. About 3 mg of ink was placed on the sample stage and heated at a rate of temperature increase of about 2 ° C./min. In general, the melting point is the temperature from the beginning of the ink to the end of melting. The melting point in the present invention refers to the temperature at which the ink starts to melt. The melting point of the ink of this example was 75 ° C.

図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を50℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で350mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。 6, the environmental temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 50 ° C., and the molded article material is cured by irradiating a light amount of 350 mJ / cm 2 with an ultraviolet irradiation apparatus (USHIO, SP5-250DB). The model was formed while letting it go. The formed object had a smoother surface state without warping or partial deformation.

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を70℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で250mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。 Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 70 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 6, and an ultraviolet irradiation device (USHIO, SP5- The molded object was formed while irradiating a light amount of 250 mJ / cm 2 at 250 DB) to cure the molded object material. The formed object had a smoother surface state without warping or partial deformation.

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を45℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で350mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形はなかった。表面状態は若干滑らかさに欠けていた。 Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled at 45 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 6, and an ultraviolet irradiation device (USHIO, SP5- 250DB), a molded object was formed while irradiating a light quantity of 350 mJ / cm 2 to cure the molded object material. The formed object was not warped or partially deformed. The surface condition was slightly lacking in smoothness.

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を55℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で300mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。 Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 55 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 6, and an ultraviolet irradiation device (USHIO, SP5- 250DB), a molded object was formed while irradiating a light amount of 300 mJ / cm 2 to cure the molded object material. The formed object had a smoother surface state without warping or partial deformation.

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を60℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で300mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。 Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 60 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 250DB), a molded object was formed while irradiating a light amount of 300 mJ / cm 2 to cure the molded object material. The formed object had a smoother surface state without warping or partial deformation.

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を65℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で300mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、反りや部分的な変形もなく、さらに滑らかな表面状態であった。
<比較例1>
By using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 65 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 250DB), a molded object was formed while irradiating a light amount of 300 mJ / cm 2 to cure the molded object material. The formed object had a smoother surface state without warping or partial deformation.
<Comparative Example 1>

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を71℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で300mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、造形物の形状によっては支持体材料の部分的な変形が起きて造形物の寸法安定性が悪くなってしまう。
<比較例2>
Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 71 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 6, and an ultraviolet irradiation device (USHIO, SP5- 250DB), a molded object was formed while irradiating a light amount of 300 mJ / cm 2 to cure the molded object material. Depending on the shape of the modeled object, the formed model may partially deform the support material, resulting in poor dimensional stability of the modeled object.
<Comparative example 2>

実施例1と同様の造形用材料、支持体用材料を用いて、図6の構成の装置で、造形装置39内の環境温度を44℃に制御し、紫外線照射装置(ウシオ電機製、SP5−250DB)で300mJ/cmの光量を照射して造形物材料を硬化させながら、造形物の形成をおこなった。形成された造形物は、端の部分や細長い部分に、僅かに変形や寸法のズレが生じていた。表面状態は滑らかではなかった。 Using the same modeling material and support material as in Example 1, the environment temperature in the modeling apparatus 39 is controlled to 44 ° C. with the apparatus having the configuration shown in FIG. 250DB), a molded object was formed while irradiating a light amount of 300 mJ / cm 2 to cure the molded object material. The formed object was slightly deformed or misaligned at the end or elongated part. The surface condition was not smooth.

リニアヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a linear head. リニアヘッドの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a linear head. リニアヘッドのノズル配列状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nozzle arrangement state of a linear head. リニアヘッドのノズル配列状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nozzle arrangement state of a linear head. 本発明の一例となる三次元積層造形装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the three-dimensional layered modeling apparatus which becomes an example of this invention. 本発明の他の例となる三次元積層造形装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the three-dimensional layered modeling apparatus which becomes another example of this invention. 本発明の図6の三次元積層造形装置構成を上方からみた概略図である。It is the schematic which looked at the three-dimensional additive manufacturing apparatus structure of FIG. 6 of this invention from upper direction.

符号の説明Explanation of symbols

1はノズル、2はノズルプレート、3は加圧室、4は加圧室プレート、5はリストリクタ、6はリストリクタプレート、7は振動板、8はフィルタ部、9はダイヤフラムプレート、10は噴射材料供給路、11は取付けベース、12は圧電素子、13は接着剤、14は支持基板、15、17、18、21、22、23、24、25、26はマルチヘッドユニット、16、19、20、27、28、29は固定プレートである。さらに、30は造形物用インク噴射ヘッドユニット、31,32は支持体用インク噴射ヘッドユニット、33,34はUV照射機、35は造形物、36は支持体、37は造形物支持基板、38はステージ、39は造形装置、41は環境温度センサーである。
1 is a nozzle, 2 is a nozzle plate, 3 is a pressurizing chamber, 4 is a pressurizing chamber plate, 5 is a restrictor, 6 is a restrictor plate, 7 is a diaphragm, 8 is a filter section, 9 is a diaphragm plate, 10 is Injection material supply path, 11 is a mounting base, 12 is a piezoelectric element, 13 is an adhesive, 14 is a support substrate, 15, 17, 18, 21, 22, 23, 24, 25, 26 are multi-head units, 16, 19 , 20, 27, 28, 29 are fixed plates. Further, 30 is an ink jet head unit for a model, 31 and 32 are ink jet head units for a support, 33 and 34 are UV irradiators, 35 is a model, 36 is a support, 37 is a model support substrate, 38 Is a stage, 39 is a modeling apparatus, and 41 is an environmental temperature sensor.

Claims (7)

造形物が支持体層に埋設されるように造形物用材料および支持体用材料をインクジェット方式により噴射して造形を行う三次元積層造形方法において、造形時の環境温度を支持体材料の融点に対して(融点−30)℃から(融点−5)℃の範囲に制御することを特徴とする三次元積層造形方法In the three-dimensional layered manufacturing method of molded object to perform molding by injecting shaped object material and the support-body material so as to be embedded in the support layer by an inkjet method, shaping at environmental temperature of the support material of A three-dimensional additive manufacturing method characterized by controlling the melting point within a range from (melting point-30) ° C. to (melting point-5) ° C. 造形物用材料として活性エネルギー線硬化性化合物を用いることを特徴とする請求項1記載の三次元積層造形方法The three-dimensional additive manufacturing method according to claim 1, wherein an active energy ray-curable compound is used as the material for the modeled article. 支持体用材料は活性エネルギー線照射により溶融または変形可能であることを特徴とする請求項2記載の三次元積層造形方法3. The three-dimensional additive manufacturing method according to claim 2, wherein the support material is meltable or deformable by active energy ray irradiation. 支持体用材料を噴射するインクジェットヘッドに、活性エネルギー線照射機を隣接して配し、該活性エネルギー線照射機を照射して前記支持体用材料を硬化しつつ造形を行うことを特徴とする請求項3記載の三次元積層造形方法An active energy ray irradiator is arranged adjacent to an inkjet head that ejects a support material, and modeling is performed while the support material is cured by irradiating the active energy ray irradiator. The three-dimensional additive manufacturing method according to claim 3. 前記造形物材料と前記支持体材料が異なる色で造形されること特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の三次元積層造形方法Three dimensional laminate molding method according to claim 1, any one of 4, wherein the molded material and the support material is shaped in a different color. 前記支持体用材料が着色剤を含有することを特徴とする請求項5記載の三次元積層造形方法Three-dimensional layered manufacturing method of Motomeko 5 wherein you, characterized in that the support-body material comprises a colorant. 少なくとも一つ以上のブラック染料、ブラック顔料、濃厚色の染料または顔料のいずれかの着色剤を添加した支持体用材料を用いることを特徴とする請求項6記載の三次元積層造形方法7. The three-dimensional additive manufacturing method according to claim 6, wherein a support material to which at least one black dye, black pigment, dark dye or pigment is added is used.
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