WO2015063923A1 - 形成方法 - Google Patents

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WO2015063923A1
WO2015063923A1 PCT/JP2013/079555 JP2013079555W WO2015063923A1 WO 2015063923 A1 WO2015063923 A1 WO 2015063923A1 JP 2013079555 W JP2013079555 W JP 2013079555W WO 2015063923 A1 WO2015063923 A1 WO 2015063923A1
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curable resin
support material
modeling model
resin
modeling
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謙磁 塚田
雅登 鈴木
明宏 川尻
良崇 橋本
政利 藤田
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富士機械製造株式会社
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a forming method for forming a structure using a curable resin by using a discharge device that discharges the curable resin.
  • curable resins In recent years, various structures, that is, methods for forming so-called modeling models have been developed using curable resins. Specifically, the curable resin is discharged in a thin film shape, and the discharged curable resin is cured. Then, the curable resin is further discharged in a thin film shape on the cured resin to cure the curable resin. In this manner, the discharge of the curable resin and the curing of the resin are repeated, and a plurality of films of the curable resin are stacked, thereby forming a modeling model using the curable resin.
  • the modeling model to be formed includes a portion protruding outward, a so-called overhang portion or the like
  • a forming method using a support material is employed.
  • the support material and the modeling model are integrally formed by discharging and curing the curable resin along at least a part of the support material.
  • a modeling model is obtained by isolate
  • a forming method is a forming method for forming a structure using a curable resin by using a discharge device that discharges a curable resin, and is biodegradable.
  • the forming method according to claim 2 is the forming method according to claim 1, wherein the removing step is performed by using a microorganism to form a member formed of the biodegradable resin inside a container in which the microorganism is cultured. It is a process of decomposing and removing.
  • the forming method according to claim 3 is characterized in that, in the forming method according to claim 1 or 2, the member molded by the biodegradable resin is a support material.
  • a member that can be used as a support material is formed of a biodegradable resin. And the member which can be utilized as a support material is removed by biodegradable resin being decomposed
  • the biodegradable resin is decomposed inside the container in which the microorganisms are cultured, and a member that can be used as a support material is removed. Thereby, it becomes possible to quickly decompose the biodegradable resin and remove a member that can be used as a support material.
  • members usable as the support material are limited to the support material. Thereby, it becomes possible to form appropriately the modeling model which has an overhang part etc.
  • It is the figure which showed a mode that the integrated object with which the support material and the modeling model were integrated is accommodated in a culture container.
  • the modeling model formation apparatus 10 of the Example of this invention is shown.
  • the modeling model forming apparatus 10 is an apparatus for forming a modeling model using an ultraviolet curable resin.
  • the modeling model forming apparatus 10 includes a transport device 20, a head moving device 22, an inkjet head 24, and an ultraviolet irradiation device 26.
  • the conveying device 20 includes a pair of conveyor belts 30 extending in the X-axis direction and an electromagnetic motor (see FIG. 2) 32 that rotates the conveyor belt 30.
  • the pair of conveyor belts 30 supports a modeling stage plate 34 for forming a modeling model, and the modeling stage plate 34 is conveyed in the X-axis direction by driving an electromagnetic motor 32.
  • the transport device 20 includes a holding device (see FIG. 2) 36.
  • the holding device 36 fixedly holds the modeling stage plate 34 supported by the conveyor belt 30 at a predetermined position (a position where the modeling stage plate 34 in FIG. 1 is illustrated).
  • the head moving device 22 includes an X-axis direction slide mechanism 50 and a Y-axis direction slide mechanism 52.
  • the X-axis direction slide mechanism 50 has an X-axis slider 56 provided on the base 54 so as to be movable in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 56 is moved to an arbitrary position in the X-axis direction by driving an electromagnetic motor (see FIG. 2) 58.
  • the Y-axis direction slide mechanism 52 has a Y-axis slider 60 provided on the side surface of the X-axis slider 56 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the Y-axis slider 60 is moved to an arbitrary position in the Y-axis direction by driving an electromagnetic motor (see FIG. 2) 62.
  • An inkjet head 24 is attached to the Y-axis slider 60. With such a structure, the inkjet head 24 is moved to an arbitrary position on the base 54 by the head moving device 22.
  • the inkjet head 24 discharges an ultraviolet curable resin onto the modeling stage plate 34. Specifically, a plurality of nozzle holes (not shown) are formed on the lower surface of the inkjet head 24. Then, in accordance with the electrical signal, the ultraviolet curable resin is ejected from the plurality of nozzle holes of the inkjet head 24 using the piezoelectric element (see FIG. 2) 72 or steam bubbles caused by heat as a driving source. As a result, the ultraviolet curable resin is discharged onto the modeling stage plate 34.
  • the ultraviolet irradiation device 26 has an LED (see FIG. 2) 78 that irradiates ultraviolet rays, and is fixed to the lower surface of the Y-axis slider 60 so as to face downward. As a result, the Y-axis slider 60 is moved by the head moving device 22, so that an arbitrary position on the modeling stage plate 34 can be irradiated with ultraviolet rays.
  • the modeling model forming apparatus 10 includes a control device 80 as shown in FIG.
  • the control device 80 includes a controller 82, a plurality of drive circuits 84, and a control circuit 86.
  • the plurality of drive circuits 84 are connected to the electromagnetic motors 32, 58, 62, the holding device 36, and the piezoelectric element 72, and the control circuit 86 is connected to the LED 78.
  • the controller 82 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 84 and a control circuit 86. Thereby, the operation of the transport device 20, the head moving device 22, the inkjet head 24, and the ultraviolet irradiation device 26 is controlled by the controller 82.
  • the inkjet head 24 discharges an ultraviolet curable resin to the modeling stage plate 34 held by the transport device 20, and the discharged ultraviolet curable resin is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • a modeling model is formed.
  • the modeling stage plate 34 is transported to the work position in accordance with a command from the controller 82, and the modeling stage plate 34 is fixedly held by the holding device 36 at the position.
  • the inkjet head 24 is moved above a predetermined position of the modeling stage plate 34 according to a command from the controller 82.
  • the inkjet head 24 discharges an ultraviolet curable resin in a predetermined pattern on the upper surface of the modeling stage plate 34 to form a thin film of the ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet irradiation device 26 moves above the formed ultraviolet curable resin thin film according to a command from the controller 82, and the LED 78 irradiates the thin film with ultraviolet light. Thereby, the ultraviolet curable resin thin film formed on the modeling stage plate 34 is cured. Subsequently, the inkjet head 24 moves above the cured ultraviolet curable resin thin film according to a command from the controller 82, and forms an ultraviolet curable resin thin film by discharging the ultraviolet curable resin. Then, the ultraviolet irradiation device 26 is moved above the formed ultraviolet curable resin thin film in accordance with a command from the controller 82, and the thin film is irradiated with ultraviolet light by the LED 78. By repeating the discharge of the ultraviolet curable resin and the irradiation of the ultraviolet rays, a modeling model is formed by a plurality of layers of the ultraviolet curable resin thin film.
  • a modeling model is formed by a plurality of layers of ultraviolet curable resin thin films.
  • the modeling model has a portion protruding outward, a so-called overhang portion or the like.
  • it is necessary to form a modeling model using a support material Specifically, the case where the modeling model 100 having the shape shown in FIG. 3 is formed will be described.
  • the modeling model 100 to be formed is composed of a pair of leg portions 102 and 104 and a flat plate portion 106 overlaid on the pair of leg portions 102 and 104. Both end portions of the flat plate portion 106 protrude outward from the pair of leg portions 102 and 104 to form overhang portions 108 and 110.
  • a first support material (see FIG. 4) 112 having a shape corresponding to a space surrounded by the pair of leg portions 102 and 104 and the flat plate portion 106, and over A second support material (see FIG. 4) 114 having a shape corresponding to the space directly under the hang portion 108, and a third support material (see FIG. 4) 116 having a shape corresponding to the space directly under the overhang portion 110, It is necessary to prepare.
  • the three support members 112, 114, and 116 are placed on the modeling stage plate 34 as shown in FIG.
  • the leg part 102 is formed by repeating discharge of the ultraviolet curable resin between the 1st support material 112 and the 2nd support material 114, and irradiation of an ultraviolet-ray.
  • the leg part 104 is formed by repeating discharge of the ultraviolet curable resin between the 1st support material 112 and the 3rd support material 116, and irradiation of an ultraviolet-ray.
  • the formation of the modeling model 100 is completed by separating the three support materials 112, 114, and 116 from the integrated body 120, but there are various problems in separating the support material by the conventional method. Specifically, for example, when the support members 112, 114, and 116 are pulled to remove the support members 112, 114, and 116 from the integrated object 120, the modeling model 100 may be damaged. Moreover, when the shape of the modeling model is complicated, it may be difficult to pull the support material.
  • the support materials 112, 114, and 116 are integrated by immersing the integrated body 120 in the specific liquid. It can be separated from the object 120. However, there is a risk of causing environmental pollution with the disposal of the liquid in which the support material is dissolved. Further, when a support material molded from a material that can be melted by heat is used, the support materials 112, 114, and 116 can be separated from the integral material 120 by heating the integral material 120. However, when the integrated object 120 is heated, the modeling model 100 may be deformed.
  • each of the three support materials 112, 114, and 116 is formed of polycaprolactone.
  • Polycaprolactone is a biodegradable resin and is degraded by microorganisms. That is, the support materials 112, 114, and 116 are disassembled by being left in a natural environment and removed from the integrated object 120. However, since it takes time to disassemble the support materials 112, 114, and 116 when left in a natural environment, the integrated object 120 is accommodated in a culture vessel 122 in which microorganisms are cultured as shown in FIG.
  • microorganisms such as yeast, bacteria, fungi, and viruses can be adopted as microorganisms cultured in the culture vessel 122 as long as they are capable of degrading biodegradable resins such as polycaprolactone. It is.
  • the culture container 122 contains not only microorganisms but also nutrients of microorganisms.
  • the temperature and humidity at which the microorganisms can preferably act are maintained.
  • the support materials 112, 114, and 116 can be quickly disassembled, and the support materials 112, 114, and 116 can be removed from the integrated object 120.
  • the support material 112, 114, 116 molded from the biodegradable resin is used as the support material used when forming the modeling model, so that the modeling model 100 is damaged, environmental pollution, and the modeling model.
  • the modeling model 100 can be formed without causing thermal deformation of the 100 or the like.
  • the ink jet head 24 is an example of a discharge device.
  • the support materials 112, 114, and 116 are examples of support materials.
  • the culture container 122 is an example of a container.
  • the method of forming the modeling model 100 using the support materials 112, 114, and 116 is an example of a forming method.
  • the step of discharging the ultraviolet curable resin by the inkjet head 24 is an example of a discharge step.
  • the process of disassembling and removing the support materials 112, 114, and 116 in the culture vessel 122 is an example of a removal process.
  • the ultraviolet curable resin is an example of a curable resin.
  • Polycaprolactone is an example of a biodegradable resin.
  • this invention is not limited to the said Example, It is possible to implement in the various aspect which gave various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art.
  • the support materials 112, 114, 116 are placed on the modeling stage plate 34, and the resin of the ink jet head 24 between the support materials 112, 114, 116, etc.
  • the integrated object 120 is formed by discharging, the entire integrated object 120 can be formed by discharging resin by the inkjet head 24.
  • the inkjet head 24 has a structure capable of discharging not only the ultraviolet curable resin that is the raw material of the modeling model 100 but also the liquid biodegradable resin that is the raw material of the support materials 112, 114, and 116.
  • the inkjet head 24 discharges the ultraviolet curable resin and the biodegradable resin onto the modeling stage plate 34.
  • the ultraviolet curable resin thin film 130 and the biodegradable resin thin film 132 Is formed.
  • the thin films 130 and 132 are cured by irradiating the thin films 130 and 132 with ultraviolet rays.
  • the liquid biodegradable resin used as the raw material for the support materials 112, 114, and 116 also has a property of being cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the ultraviolet curable resin and the biodegradable resin are discharged onto the cured thin films 130 and 132 by the inkjet head 24, and the ultraviolet curable resin thin film and the biodegradable resin thin film are laminated. And the ultraviolet-ray is irradiated to the laminated
  • the ultraviolet curable resin is discharged onto the upper surface of the shaped article 134 by the inkjet head 24, and a thin film of the ultraviolet curable resin is formed. And the ultraviolet-ray is irradiated to the thin film of the ultraviolet curable resin.
  • the integrated object 120 shown in FIG. 5 is formed. In this way, the entire integrated body 120 can be formed by discharging resin with the inkjet head 24.
  • the support materials 112, 114, and 116 are decomposed early in the culture vessel 122, but can be decomposed in a natural environment. However, if the support materials 112, 114, and 116 are decomposed in a natural environment, the decomposition time becomes very long, and a new effect is produced. Specifically, for example, when the integrated object 120 is put in a water tank or the like, the support materials 112, 114, and 116 have a cubic shape before disassembly, and the support materials 112, 114, As 116 gradually decomposes, the cube shape changes into an arch shape. That is, there is an effect that the shape of the predetermined structure changes with time. By utilizing such an effect, it is possible to form an integral object as a toy or the like.
  • a plant pot for example, by forming a plant pot, a thing that can be submerged in a fishing reef, etc. as an integrated body of a support material and a modeling model, it is possible to use effects that change over time.
  • a flower pot is formed as an integrated object, a drainage hole or the like is formed with the passage of time, and the flower pot can be changed to a shape according to the growth of the plant.
  • a thing that sinks into a reef is formed as an integral object, it becomes possible to increase the hole for fish to enter over time, and it is possible to change the reef to a shape according to the growth of the fish Become.
  • the member molded from the biodegradable resin does not need to be used as a support material. What is necessary is just to form integrally with the member formed by hardening. In other words, regardless of the presence or absence of the overhang portion of the modeling model, it is possible to form an integral object by discharging and curing the ultraviolet curable resin along at least a part of the member molded by the biodegradable resin. Is possible. Thereby, the integrated object which deform
  • polycaprolactone is used as the biodegradable resin.
  • various types such as polylactic acid, polyhydroxyalkanoate, polyglycolic acid, modified polyvinyl alcohol, casein, modified starch, and PET copolymer. It is possible to adopt a biodegradable resin.
  • an ultraviolet curable resin is used as the curable resin.
  • a resin curable by light having a specific wavelength other than ultraviolet rays, a resin curable by heat, or the like can be used.
  • ABS resin or the like can be employed.
  • the apparatus for discharging the curable resin is not limited to the inkjet head 24, and a dispenser head or the like can be employed.
  • inkjet head discharge device
  • first support material 114: second support material 116: third support material 122 culture container (container)

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Abstract

　硬化性樹脂を吐出する吐出装置を用いて、硬化性樹脂による造形モデル１００を形成する形成方法において、生分解性樹脂により成形されたサポート材１１２，１１４，１１６と造形モデルとが一体化された一体物１２０を形成する。そして、 一体物を、微生物が培養されている培養容器１２２に収容することで、サポート材が微生物によって分解され、除去される。これにより、造形モデルの破損，環境汚染，造形モデルの熱変形等を生じさせることなく、造形モデルを形成することが可能となる。

Description

形成方法
　本発明は、硬化性樹脂を吐出する吐出装置を用いて、硬化性樹脂による構造物を形成する形成方法に関するものである。
　近年、硬化性樹脂を用いて、種々の構造物、所謂、造形モデルを形成する方法の開発が進められている。詳しくは、硬化性樹脂を薄膜状に吐出し、吐出された硬化性樹脂を硬化させる。そして、硬化した樹脂の上に、さらに、硬化性樹脂を薄膜状に吐出し、硬化性樹脂を硬化させる。このようにして、硬化性樹脂の吐出と樹脂の硬化とが繰り返され、硬化性樹脂の複数の膜が積層されることで、硬化性樹脂による造形モデルが形成される。
　また、形成予定の造形モデルに、外側に向かって突出する部分、所謂、オーバーハング部等が存在する場合には、サポート材を用いた形成方法が採用される。詳しくは、後に説明するため、簡単に説明すると、サポート材の少なくとも一部に沿って、硬化性樹脂を吐出し、硬化させることで、サポート材と造形モデルとを一体的に形成する。そして、その一体物からサポート材を分離することで、造形モデルが得られる。下記特許文献には、サポート材を用いた造形モデルの形成方法の一例が記載されている。
特開２０１１－５６６６号公報 特開２０１１－５６６７号公報 特開２０１１－５６６８号公報
　上記特許文献に記載されているように、サポート材と造形モデルとを一体的に形成し、その一体物からサポート材を分離することで、オーバーハング部を有する造形モデルを形成することが可能である。しかしながら、従来の手法でのサポート材の分離には、種々の問題があった。具体的には、例えば、サポート材を引っ張って、一体物から取り外す場合には、造形モデルが破損する虞がある。また、造形モデルの形状が複雑である場合には、サポート材を引っ張り難い場合もある。また、水，薬品等の特定の液体に溶解可能な材料により成形されたサポート材を用いた場合には、一体物を特定の液体に浸漬することで、サポート材を除去することが可能である。しかしながら、サポート材の溶解した液体の廃棄に伴って、環境汚染を引き起こす虞がある。また、熱により溶解可能な材料により成形されたサポート材を用いた場合には、一体物を加熱することで、サポート材を一体物から除去することが可能である。しかしながら、一体物を加熱する際に、造形モデルが熱変形する虞がある。このようにサポート材を用いた造形モデルの形成方法には、改良の余地が多分に残されており、種々の改良を施すことで、サポート材を用いた造形モデルの形成方法の実用性を向上させることが可能となる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いサポート材を用いた造形モデルの形成方法の提供を課題とする。
　上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の形成方法は、硬化性樹脂を吐出する吐出装置を用いて、硬化性樹脂による構造物を形成する形成方法であって、生分解性樹脂により成形された部材の少なくとも一部に沿って、前記吐出装置により硬化性樹脂を吐出する吐出工程と、前記吐出工程での前記吐出装置による硬化性樹脂の吐出が完了した後に、前記生分解性樹脂により成形された部材を微生物によって分解し、除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
　また、請求項２に記載の形成方法は、請求項１に記載の形成方法において、前記除去工程が、微生物が培養された容器の内部において、前記生分解性樹脂により成形された部材を微生物によって分解し、除去する工程であることを特徴とする。
　また、請求項３に記載の形成方法は、請求項１または請求項２に記載の形成方法において、前記生分解性樹脂により成形された部材が、サポート材であることを特徴とする。
　請求項１に記載の形成方法では、サポート材として利用可能な部材が、生分解性樹脂により成形されている。そして、その部材と造形モデルとが一体化された一体物から、生分解性樹脂が微生物によって分解されることで、サポート材として利用可能な部材が除去される。これにより、造形モデルの破損，環境汚染，造形モデルの熱変形等を生じさせることなく、造形モデルを形成することが可能となる。
　また、請求項２に記載の形成方法では、微生物が培養された容器の内部において、生分解性樹脂が分解され、サポート材として利用可能な部材が除去される。これにより、迅速に、生分解性樹脂を分解し、サポート材として利用可能な部材を除去することが可能となる。
　また、請求項３に記載の形成方法では、サポート材として利用可能な部材が、サポート材に限定されている。これにより、オーバーハング部等を有する造形モデルを適切に形成することが可能となる。
本発明の実施例である形成方法によって造形モデルを形成するための造形モデル形成装置を示す平面図である。 図１の造形モデル形成装置が備える制御装置を示すブロック図である。 図１の造形モデル形成装置によって形成される造形モデルを示す斜視図である。 サポート材を示す側面図である。 サポート材と造形モデルとが一体化された一体物を示す側面図である。 サポート材と造形モデルとが一体化された一体物を培養容器内に収容する様子を示した図である。 変形例の形成途中の一体物を示す側面図である。 変形例の形成途中の一体物を示す側面図である。
　以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
　＜造形モデル形成装置の構成＞
　図１に、本発明の実施例の造形モデル形成装置１０を示す。造形モデル形成装置１０は、紫外線硬化樹脂による造形モデルを形成するための装置である。造形モデル形成装置１０は、搬送装置２０と、ヘッド移動装置２２と、インクジェットヘッド２４と、紫外線照射装置２６とを備えている。
　搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びる１対のコンベアベルト３０と、コンベアベルト３０を周回させる電磁モータ（図２参照）３２とを有している。１対のコンベアベルト３０は、造形モデルを形成するための造形ステージ板３４を支持し、その造形ステージ板３４は、電磁モータ３２の駆動により、Ｘ軸方向に搬送される。また、搬送装置２０は、保持装置（図２参照）３６を有している。保持装置３６は、コンベアベルト３０によって支持された造形ステージ板３４を、所定の位置（図１での造形ステージ板３４が図示されている位置）において固定的に保持する。
　ヘッド移動装置２２は、Ｘ軸方向スライド機構５０とＹ軸方向スライド機構５２とによって構成されている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。そのＸ軸スライダ５６は、電磁モータ（図２参照）５８の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられたＹ軸スライダ６０を有している。そのＹ軸スライダ６０は、電磁モータ（図２参照）６２の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。そのＹ軸スライダ６０には、インクジェットヘッド２４が取り付けられている。このような構造により、インクジェットヘッド２４は、ヘッド移動装置２２によってベース５４上の任意の位置に移動する。
　インクジェットヘッド２４は、造形ステージ板３４の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。詳しくは、インクジェットヘッド２４の下面には、複数のノズル穴（図示省略）が形成されている。そして、電気信号に従って、圧電素子（図２参照）７２や熱による蒸気泡を駆動源として、紫外線硬化樹脂がインクジェットヘッド２４の複数のノズル穴から吐出される。これにより、造形ステージ板３４上に紫外線硬化樹脂が吐出される。
　紫外線照射装置２６は、紫外線を照射するＬＥＤ（図２参照）７８を有しており、下方を向いた状態でＹ軸スライダ６０の下面に固定されている。これにより、Ｙ軸スライダ６０が、ヘッド移動装置２２によって移動させられることで、造形ステージ板３４上の任意の位置に紫外線を照射することが可能である。
　また、造形モデル形成装置１０は、図２に示すように、制御装置８０を備えている。制御装置８０は、コントローラ８２と、複数の駆動回路８４と、制御回路８６とを備えている。複数の駆動回路８４は、上記電磁モータ３２，５８，６２、保持装置３６、圧電素子７２に接続されており、制御回路８６は、ＬＥＤ７８に接続されている。また、コントローラ８２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路８４および制御回路８６に接続されている。これにより、搬送装置２０、ヘッド移動装置２２、インクジェットヘッド２４、紫外線照射装置２６の作動が、コントローラ８２によって制御される。
　＜造形モデルの形成＞
　造形モデル形成装置１０では、上述した構成によって、インクジェットヘッド２４が搬送装置２０に保持された造形ステージ板３４に紫外線硬化樹脂を吐出し、吐出された紫外線硬化樹脂が、紫外線の照射により硬化することで、造形モデルが形成される。具体的には、コントローラ８２の指令により、造形ステージ板３４が作業位置まで搬送され、その位置において、造形ステージ板３４が、保持装置３６によって固定的に保持される。そして、インクジェットヘッド２４が、コントローラ８２の指令により、造形ステージ板３４の所定の位置の上方に移動する。続いて、インクジェットヘッド２４は、造形ステージ板３４の上面に所定のパターンで紫外線硬化樹脂を吐出し、紫外線硬化樹脂の薄膜を形成する。
　紫外線硬化樹脂の薄膜が形成されると、紫外線照射装置２６が、コントローラ８２の指令により、形成された紫外線硬化樹脂の薄膜の上方に移動し、ＬＥＤ７８によって紫外線が、薄膜に照射される。これにより、造形ステージ板３４の上に形成された紫外線硬化樹脂の薄膜が硬化する。続いて、インクジェットヘッド２４が、コントローラ８２の指令により、硬化した紫外線硬化樹脂の薄膜の上方に移動し、紫外線硬化樹脂の吐出により、紫外線硬化樹脂の薄膜を形成する。そして、紫外線照射装置２６が、コントローラ８２の指令により、形成された紫外線硬化樹脂の薄膜の上方に移動し、ＬＥＤ７８によって紫外線が、薄膜に照射される。この紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射が繰り返されることで、複数の層の紫外線硬化樹脂の薄膜によって造形モデルが形成される。
　このように、造形モデル形成装置１０では、複数の層の紫外線硬化樹脂の薄膜によって造形モデルが形成されるが、造形モデルに、外側に向かって突出する部分、所謂、オーバーハング部等が存在する場合には、サポート材を用いて、造形モデルを形成する必要がある。具体的に、図３に示す形状の造形モデル１００を形成する場合について説明する。
　形成予定の造形モデル１００は、１対の脚部１０２，１０４と、それら１対の脚部１０２，１０４に上架された平板部１０６とによって構成されている。平板部１０６の両端部は、１対の脚部１０２，１０４より外側に突出しており、オーバーハング部１０８，１１０となっている。このような形状の造形モデル１００を形成する際には、１対の脚部１０２，１０４と平板部１０６とによって囲まれる空間に相当する形状の第１サポート材（図４参照）１１２と、オーバーハング部１０８の真下を占める空間に相当する形状の第２サポート材（図４参照）１１４と、オーバーハング部１１０の真下を占める空間に相当する形状の第３サポート材（図４参照）１１６とを用意する必要がある。
　そして、３個のサポート材１１２，１１４，１１６が、図４に示すように、造形ステージ板３４の上に載置される。そして、第１サポート材１１２と第２サポート材１１４との間への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、脚部１０２が形成される。また、第１サポート材１１２と第３サポート材１１６との間への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、脚部１０４が形成される。１対の脚部１０２，１０４が形成されると、脚部１０２，１０４の上面および、３個のサポート材１１２，１１４，１１６の上面への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返されることで、平板部１０６が形成される。これにより、図５に示すように、造形モデル１００と３個のサポート材１１２，１１４，１１６とが一体化された一体物１２０が形成される。
　この一体物１２０から３個のサポート材１１２，１１４，１１６を分離させることで、造形モデル１００の形成が完了するが、従来の手法でのサポート材の分離には、種々の問題があった。具体的には、例えば、サポート材１１２，１１４，１１６を引っ張って、一体物１２０からサポート材１１２，１１４，１１６を取り外す場合には、造形モデル１００が破損する虞がある。また、造形モデルの形状が複雑である場合には、サポート材を引っ張り難い場合もある。
　また、水，薬品等の特定の液体に溶解可能な材料により成形されたサポート材を用いた場合には、一体物１２０を特定の液体に浸漬することで、サポート材１１２，１１４，１１６を一体物１２０から分離することが可能である。しかしながら、サポート材の溶解した液体の廃棄に伴って、環境汚染を引き起こす虞がある。また、熱により溶解可能な材料により成形されたサポート材を用いた場合には、一体物１２０を加熱することで、サポート材１１２，１１４，１１６を一体物１２０から分離することが可能である。しかしながら、一体物１２０を加熱する際に、造形モデル１００が変形する虞がある。
　このようなことに鑑みて、３個のサポート材１１２，１１４，１１６の各々は、ポリカプロラクトンにより成形されている。ポリカプロラクトンは、生分解性樹脂であり、微生物によって分解される。つまり、サポート材１１２，１１４，１１６は、自然環境下で放置されることで、分解され、一体物１２０から除去されるのである。ただし、自然環境下での放置では、サポート材１１２，１１４，１１６の分解に時間を要するため、一体物１２０は、図６に示すように、微生物が培養された培養容器１２２の中に収容される。
　培養容器１２２内で培養される微生物としては、ポリカプロラクトン等の生分解性樹脂を分解可能な微生物であれば、酵母菌、バクテリア、菌類、ウィルス等、種々の種類のものを採用することが可能である。また、培養容器１２２には、微生物だけでなく、微生物の養分等が入れられている。さらに、一体物１２０が培養容器１２２内に収容される際には、微生物が好適に活動可能な温度および湿度に維持される。これにより、迅速に、サポート材１１２，１１４，１１６を分解し、一体物１２０からサポート材１１２，１１４，１１６を除去することが可能となる。
　このように、本実施例では、造形モデル形成時に用いられるサポート材として、生分解性樹脂により成形されたサポート材１１２，１１４，１１６を用いることで、造形モデル１００の破損，環境汚染，造形モデル１００の熱変形等を生じさせることなく、造形モデル１００を形成することが可能となる。
　ちなみに、上記実施例において、インクジェットヘッド２４は、吐出装置の一例である。サポート材１１２，１１４，１１６は、サポート材の一例である。培養容器１２２は、容器の一例である。また、サポート材１１２，１１４，１１６を用いて造形モデル１００を形成する方法は、形成方法の一例である。インクジェットヘッド２４によって紫外線硬化樹脂を吐出する工程は、吐出工程の一例である。培養容器１２２内においてサポート材１１２，１１４，１１６を分解し、除去する工程は、除去工程の一例である。紫外線硬化樹脂は、硬化性樹脂の一例である。ポリカプロラクトンは、生分解性樹脂の一例である。
　なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、造形ステージ板３４の上にサポート材１１２，１１４，１１６が載置され、各サポート材１１２，１１４，１１６の間等へのインクジェットヘッド２４による樹脂の吐出により、一体物１２０が形成されているが、一体物１２０全体をインクジェットヘッド２４による樹脂の吐出により形成することが可能である。
　具体的には、インクジェットヘッド２４を、造形モデル１００の原料となる紫外線硬化樹脂だけでなく、サポート材１１２，１１４，１１６の原料となる液状の生分解性樹脂も吐出可能な構造とする。そのインクジェットヘッド２４によって、造形ステージ板３４の上に、紫外線硬化樹脂と生分解性樹脂とが吐出され、図７に示すように、紫外線硬化樹脂の薄膜１３０と、生分解性樹脂の薄膜１３２とが形成される。そして、各薄膜１３０，１３２に紫外線が照射されることで、各薄膜１３０，１３２が硬化する。なお、サポート材１１２，１１４，１１６の原料となる液状の生分解性樹脂も、紫外線の照射により硬化する性質を備えている。
　続いて、硬化した薄膜１３０，１３２の上に、インクジェットヘッド２４によって紫外線硬化樹脂と生分解性樹脂とが吐出され、紫外線硬化樹脂の薄膜と生分解性樹脂の薄膜とが積層される。そして、紫外線が積層された薄膜に照射される。このインクジェットヘッド２４による紫外線硬化樹脂および生分解性樹脂の吐出と、紫外線の照射が繰り返されることで、図８に示す形状の造形物１３４が形成される。
　造形物１３４が形成されると、その造形物１３４の上面に、インクジェットヘッド２４によって紫外線硬化樹脂が吐出され、紫外線硬化樹脂の薄膜が形成される。そして、その紫外線硬化樹脂の薄膜に、紫外線が照射される。このインクジェットヘッド２４による紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射が繰り返されることで、図５に示す一体物１２０が形成される。このように、一体物１２０全体をインクジェットヘッド２４による樹脂の吐出により形成することが可能である。
　また、例えば、上記実施例では、サポート材１１２，１１４，１１６を培養容器１２２内において、早期に分解させているが、自然環境下で分解させることが可能である。ただし、サポート材１１２，１１４，１１６を自然環境下で分解させると、分解時間が非常に長くなるため、新たな効果が生じる。具体的には、例えば、一体物１２０を水槽等に入れた場合には、サポート材１１２，１１４，１１６は分解前において、立方体形状をなし、時間の経過に伴って、サポート材１１２，１１４，１１６が徐々に分解していくことで、立方体形状がアーチ状に変化していく。つまり、所定の構造物の形状が、時間の経過とともに、変化するという効果が生じるのである。このような効果を利用して、玩具等として、一体物を形成することも可能である。
　また、例えば、サポート材と造形モデルとの一体物として、植木鉢，漁礁に沈められるもの等を形成することで、時間の経過とともに変化する効果を利用できる。詳しくは、例えば、一体物として植木鉢を形成した場合には、時間の経過とともに、排水用の穴等が形成され、植物の成長に応じた形状に植木鉢を変化させることが可能となる。また、一体物として漁礁に沈めるものを形成した場合には、時間の経過とともに、魚が入り込むための穴を大きくすることが可能となり、魚の成長に応じた形状に漁礁を変化させることが可能となる。
　なお、一体物をこのような方法で利用する際には、生分解性樹脂により成形される部材は、サポート材として用いる必要はなく、生分解性樹脂により成形される部材と、紫外線硬化樹脂の硬化により形成される部材とが一体的に形成されればよい。つまり、造形モデルのオーバーハング部の有無に関わらず、生分解性樹脂により成形される部材の少なくとも一部に沿って、紫外線硬化樹脂を吐出し、硬化させることで、一体物を形成することが可能である。これにより、時間の経過に伴って変形する一体物が形成される。
　また、上記実施例では、生分解性樹脂として、ポリカプロラクトンが採用されているが、ポリ乳酸，ポリヒドロキシアルカノエート，ポリグリコール酸，変性ポリビニルアルコール，カゼイン，変性澱粉，ＰＥＴ共重合体等、種々の生分解性樹脂を採用することが可能である。
　また、上記実施例では、硬化性樹脂として、紫外線硬化樹脂が採用されているが、紫外線以外の特定の波長の光によって硬化する樹脂、熱によって硬化する樹脂等を採用することが可能である。また、加熱により溶解した樹脂を、吐出装置により吐出し、常温で硬化する樹脂を、硬化性樹脂として採用することが可能である。具体的には、例えば、ＡＢＳ樹脂等を採用することが可能である。また、硬化性樹脂を吐出する装置としては、インクジェットヘッド２４に限られず、ディスペンサヘッド等を採用することが可能である。
　２４：インクジェットヘッド（吐出装置）　　１１２：第１サポート材　　１１４：第２サポート材　　１１６：第３サポート材　　１２２　培養容器（容器）

Claims (3)

  1. 　硬化性樹脂を吐出する吐出装置を用いて、硬化性樹脂による構造物を形成する形成方法において、
    　前記形成方法が、
    　生分解性樹脂により成形された部材の少なくとも一部に沿って、前記吐出装置により硬化性樹脂を吐出する吐出工程と、
    　前記吐出工程での前記吐出装置による硬化性樹脂の吐出が完了した後に、前記生分解性樹脂により成形された部材を微生物によって分解し、除去する除去工程と
    　を含むことを特徴とする形成方法。
  2. 　前記除去工程が、
    　微生物が培養された容器の内部において、前記生分解性樹脂により成形された部材を微生物によって分解し、除去する工程であることを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
  3. 　前記生分解性樹脂により成形された部材が、サポート材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形成方法。
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