JP7617551B2 - ３次元印刷装置および３次元印刷方法 - Google Patents

Description

本開示は、３次元印刷装置および３次元印刷方法に関する。

３次元印刷（３Ｄ印刷）とは、一般的に、層ごとに材料を堆積するプロセスを通じて、３次元の造形物を製造する技法を指す。３次元印刷技法では、多くの態様において、ステージ上に、２次元（２Ｄ）印刷画像を形成するための既知のプロセスと同様に考えられる、１つまたは複数のプロセスを利用する。

３次元印刷技法に２次元印刷プロセスと同様のプロセスが利用されている場合があるにもかかわらず、３次元印刷技法と２次元印刷プロセスとには、以下のような２つの顕著な差がある。１つ目は、造形物の形成に使用される堆積材料の組成である。２つ目は、堆積材料の多数の層を堆積する際に、ステージの上方で堆積材料を吐出するノズルを多数回移動させることである。

いくつかの３次元印刷技法では、例えば、選択的レーザ溶融または焼結のような技法を使用することによって、堆積材料を溶融または軟化させて層を生成する。他の３次元印刷技法では、ステレオリソグラフィのような液体材料を堆積するための技術を使用して、液体材料を硬化させる。これらとは別の３次元印刷技法では、例えば、薄膜積層法においては、紙、ポリマーまたは金属の薄層を切断して層状に接合することによって、造形物を形成する。

３次元印刷装置は、概して、広範囲を異なる堆積材料で印刷することができる。これらの堆積材料として、高濃度の固形成分を溶液中に含有する紫外線（ＵＶ）光硬化可能インクを用いた技法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、３次元印刷装置に適用できる堆積材料として、例えば、押出プラスチック、サーモプラスチック、高密度ポリエチレン、特定の金属（焼結金属、金属粉末および／または金属合金を含む）、接着粉末混合物、セラミック材料、セラミック基複合材、モデリング粘土、石膏、ならびに、高濃度の固形成分を溶液中に含有する光硬化可能インクを含む特定のインク状材料が挙げられる。３次元印刷装置は、さらには、食料品を生成するための可食材料の組成物の層を堆積するのにも使用することができる。

特開２０１６－１５９６２９号公報

通常の２次元印刷では、塗布層と印刷対象物との密着性が重要となる。３次元印刷においては、層状に材料を堆積するため、各層間の密着性が重要となる。しかし、各層の界面の密着強度は、層内の材料のバルク強度に比較して弱くなる。そのため、一般的な３次元印刷装置を用いて製作した構造物は、通常、材料の堆積方向と比較して、堆積方向に直交する方向の衝撃強度が低くなる。そのため、全方位からの衝撃に対して一定の強度が必要となる一般的な用途においては、使用不可となり、３次元印刷の用途拡大を阻む一因となっている。

本開示はこのような状況に鑑み、造形物を構成する層間の強度を高くすることができる３次元印刷装置および３次元印刷方法を提供することを目的とする。

本開示の３次元印刷装置は、光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、前記複数の層を堆積させる塗布部と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、前記光が照射される前の前記層の表面に凹凸を形成する凹凸形成部と、を備える。
また、本開示の３次元印刷装置は、光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、前記複数の層を堆積させる塗布部と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、照射制御部と、を備え、前記光照射部は、複数の光源を備え、前記照射制御部は、前記複数の光源を２つ以上のグループに分け、当該２つ以上のグループごとに異なる光強度の光を照射させることによって、前記表層領域における前記異なる光強度の光が照射された領域の半硬化状態を異ならせ、前記半硬化状態が異なる第１の表層分割領域と第２の表層分割領域とを前記複数の層の堆積方向に直交する方向に沿って交互に形成する。
また、本開示の３次元印刷装置は、光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、前記複数の層を堆積させる塗布部と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、を備え、前記光照射部は、水平方向に交互に第１のインクと第２のインクが吐出されて前記複数の層が堆積されるごとに、前記第１のインクからなる第１の領域に光を照射して前記第１の領域の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の前記第１の領域の内部領域を完全硬化させ、前記第２のインクからなる第２の領域に光を照射して、前記第２の領域全体を完全硬化させる。
また、本開示の３次元印刷装置は、光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、前記複数の層を堆積させる塗布部と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、を備え、前記光照射部は、造形物の外枠、前記外枠の内部の製品部、および前記外枠と前記製品部とを接続する接続部を形成する際、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の前記外枠と前記製品部とに対応する表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させて前記外枠および前記製品部を形成し、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の前記接続部に対応する領域を完全硬化させて前記接続部を形成する。

本開示の３次元印刷方法は、造形物を形成する３次元印刷方法であって、光硬化型インクの複数の層を堆積させる工程と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する工程と、前記光が照射される前の前記層の表面に凹凸を形成する工程と、を含む。

本開示の３次元印刷装置および３次元印刷方法によれば、造形物を構成する層間の強度を高くすることができる。

本開示の第１の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第２の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの照射光の波長と強度分布との関係を示すグラフ 本開示の第３の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第４の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第５の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第６の実施の形態に係る３次元印刷装置の要部の平面図 本開示の第７の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第８の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図 本開示の第９の実施の形態に係る造形物の造形後の状態を示す側面図 本開示の第１０の実施の形態に係る造形物の側面図

以下、本開示の一実施の形態について説明する。なお、以下に示す第１～第１０の実施の形態の構成は、実現可能な範囲で組み合わせることができる。

［第１の実施の形態］
まず、本開示の第１の実施の形態について説明する。図１は、本開示の第１の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。

＜３次元印刷装置の構成＞
図１に示すように、３次元印刷装置１は、塗布部１０１と、光照射部１０２と、ステージ１０３と、温度制御部１０４と、を備える。塗布部１０１、光照射部１０２、ステージ１０３、および、温度制御部１０４は、印刷室１００の内部に配置されている。

塗布部１０１は、光硬化型インク（以下、「インク」という場合がある）１５０を塗布するノズル１０１Ａを備える。塗布部１０１としては、インクジェットヘッド、ディスペンサ、静電塗布機、スプレー、ダイコーターを適用することができる。なお、本第１の実施の形態および後述する第２～第１０の実施の形態において使用するインクは、ＵＶ光および熱により硬化するが、第５の実施の形態以外の実施の形態で用いるインクは、ＵＶ光のみで硬化するものであってもよい。

光照射部１０２は、光の一例であるＵＶ光（紫外線）Ｌ１として出射する光源１０２Ａを備える。光源１０２Ａとしては、水銀ランプ、メタルハライドランプなどのＵＶランプを適用することができる。

ステージ１０３は、塗布部１０１および光照射部１０２の下方に配置されている。ステージ１０３は、図示しないステージ駆動部の駆動によって、水平方向および上下方向に移動する。ステージ１０３は、塗布部１０１から吐出されたインク１５０をステージ１０３または造形物１７０の所定の位置に着弾させるために、塗布部１０１の吐出タイミングに同期させて、水平方向に移動する。ステージ１０３は、造形物１７０の形成の進捗に応じて、造形物１７０と塗布部１０１との隙間を調整するために、塗布部１０１から離れるように移動する。なお、ステージ１０３およびステージ駆動部は、ベルトコンベアやロボットハンドなどで代用されてもよい。また、３次元印刷装置１を、ステージ１０３を固定して塗布部１０１を移動させるように構成してもよいし、ステージ１０３と塗布部１０１の両方を移動させるように構成してもよい。

温度制御部１０４は、ステージ１０３上に堆積されたインク１５０の層の表層領域１５１の硬化状態と、表層領域１５１以外の領域（内部領域）１５２の硬化状態とが、印刷室１００内部の温度によって再現性を失わないように、印刷室１００内部の温度、特にインク１５０の層の周囲の温度をコントロールする。温度制御部１０４は、温度センサ１０４Ａにおいて検出された印刷室１００内部の温度と設定温度との差が、閾値以上の場合、当該温度差をなくすように、冷風または温風を印刷室１００内に供給する。

＜３次元印刷方法＞
まず、一般的な３次元印刷方法について説明する。塗布部１０１にインク１５０をステージ１０３上に連続的にあるいは断続的に吐出させるとともに、ステージ駆動部をステージ１０３を矢印Ｙ１に示す方向に移動させることによって、ステージ１０３上に未硬化のインク１５０の層を堆積させる。このインク１５０の層を堆積しているときに、光照射部１０２は、当該層にＵＶ光Ｌ１を照射し、未硬化のインク１５０を完全硬化させる。なお、完全硬化とは、硬化率が１００％の状態のことである。インク１５０としては、例えば、アクリル系の紫外線硬化型の樹脂を選択することができる。このような未硬化のインク１５０の層の形成、未硬化のインク１５０の完全硬化を繰り返すことによって、３次元の造形物１７０が形成される。しかし、このような３次元印刷方法では、上述したように、各層の密着性が不十分となる。

そこで、第１の実施の形態では、光照射部１０２は、インク１５０の流動性がなくなり、かつ、タック性が残る程度の硬化状態になるように、ＵＶ光Ｌ１の光強度を制御する。このような光強度のＵＶ光Ｌ１が照射されたときのインク１５０の硬化率は、インク１５０の特性によって異なるが、４０％以上９５％以下であることが望ましく、５０％以上７０％以下であることがさらに望ましい。

インク１５０は、周囲の空気Ａに含まれる酸素によって硬化が阻害される。そのため、インク１５０の層（インク層）１６０の表層領域１５１の硬化率を、内部領域１５２の硬化率よりも低くすることができる。ここで、表層領域１５１は、図１に示すインク１５０の層（インク層）１６０の上面と側面に形成される。硬化率が低い表層領域１５１は、故意に外力を加えなければ流動しない状態になっており、重力加速度程度の力では流動しない。表層領域１５１は、触れたときに粘着を感じるタック性が残った状態になっている。このような状態は、半硬化と呼ばれることもある。この半硬化の状態の表層領域１５１上に未硬化のインク１５０を堆積させると、硬化率が低い表層領域１５１の官能基と未硬化のインク１５０の官能基が強固に結合された界面１５３を形成することができる。この界面１５３に、表層領域１５１を半硬化させるＵＶ光Ｌ１が照射された場合、周囲の空気Ａの中の酸素に触れずに界面の反応が進むため、界面が完全硬化する。

次に、第１実施の形態における３次元印刷方法について説明する。上記一般的な３次元印刷方法と同様に、図１に示すように、塗布部１０１およびステージ駆動部は、ステージ１０３にインク１５０のインク層１６０を堆積させる。この堆積時において、光照射部１０２は、未硬化のインク層１６０に、当該インク層１６０の表層領域１５１を半硬化させるとともに、内部領域１５２を完全硬化させるＵＶ光Ｌ１を照射する。

次に、塗布部１０１およびステージ駆動部は、半硬化の表層領域１５１の上に、未硬化のインク１５０のインク層１６１を堆積させる。この堆積時において、半硬化の表層領域１５１の官能基と未硬化のインク層１６１の官能基が強固に結合された界面１５３が形成される。また、光照射部１０２は、未硬化のインク層１６１に、当該インク層１６１の表層領域１５１を半硬化させるとともに、内部領域１５２を完全硬化させるＵＶ光Ｌ１を照射する。このＵＶ光Ｌ１の照射によって、最表層の未硬化のインク層１６１に、半硬化の表層領域１５１と、完全硬化の内部領域１５２とが形成される。さらに、当該完全硬化の内部領域１５２の形成に伴い、当該内部領域１５２に接するインク層１６０の半硬化の表層領域１５１も完全硬化し、上述の官能基が強固に結合された界面１５３も完全硬化する。その結果、造形物１７０を構成する層間の強度が高くなる。その後、未硬化のインク１５０の層の堆積と、当該インク１５０の表層領域１５１を半硬化させるＵＶ光Ｌ１の照射とを繰り返すことによって、所定形状の造形物１７０が形成される。なお、第１～第１０の実施の形態ではインクジェットによるインクの塗布方法について説明するが、インクの塗布方法はインクジェット以外の方法も使用可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。図２は、本開示の第２の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。第２の実施の形態の３次元印刷装置２は、光照射部１０２の代わりに光照射部２０２を備えること以外は、第１の実施の形態の３次元印刷装置１と同じ構成を有している。光照射部２０２は、ＵＶ光を照射するＬＥＤを備える点で、第１の実施の形態の光照射部１０２と相違する。

従来、一般的に、３次元印刷装置における堆積材料の硬化用の光源として、ＵＶランプが用いられている。中でも、メタルハライドランプは、広帯域光を照射することができる。一般的なメタルハライドランプの照射する光の波長を図３に示す。メタルハライドランプでは、主となるピークが３６５ｎｍであったとしても３００ｎｍ以下や５００ｎｍ以上にもピークがあり、波長分布が広範囲となる。このように波長分布が広範囲な光が照射されると、未硬化のインク１５０の層は、表層領域１５１も含めて全体が硬化率が高い状態になる。このような波長分布が広範囲な光の光強度を制御して、インク１５０の硬化率をコントロールしようとした場合、ＵＶランプの立ち上がり時の温度や劣化などの出力バラツキの影響によって硬化率を所望の状態にコントロールできないおそれがある。

そこで、第２の実施の形態では、未硬化のインク１５０を効率よく完全硬化させるためには幅広い波長の光が必要であることに鑑み、限られた波長の光によって安定して表層領域１５１を半硬化状態にコントロールする。具体的には、例えば光照射部２０２の光源として、それぞれＵＶ－ＬＥＤで構成された複数の光源２０２Ａを用いることによってＵＶ光Ｌ２の波長の幅を限定することができる。複数の光源２０２Ａは、図２の紙面の直交方向に並んで配置されており、紙面の直交方向に延びる線状の領域にＵＶ光Ｌ２を照射できるように構成されている。光源２０２Ａは、ピーク強度が異なる発光素子を複数備える。発光素子は、ＵＶ－ＬＥＤ素子で構成されている。発光素子のピーク波長は、３６５ｎｍ、３７５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍ、４０５ｎｍなどのように、素子毎に決まっている。光源２０２Ａでは、これらの発光素子の出力をそれぞれ調整することができる。例えば、光源２０２Ａは、ＵＶ光Ｌ２の波長を、３００ｎｍから４５０ｎｍの範囲にし、光強度のピークを３８５ｎｍにし、光強度が半減する範囲をピークの±１０ｎｍにすることができる。このような波長範囲の狭いＵＶ光Ｌ２を未硬化のインク１５０のインク層１６１に照射することで、表層領域１５１を均一な半硬化状態にコントロールすることができる。

ＵＶ光Ｌ２の波長の範囲は、インクに依存するが、１５０ｎｍ（＝４５０ｎｍ－３００ｎｍ）以下の範囲であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、光源２０２Ａは、堆積材料の光硬化特性に合わせて、光強度のピークを所定の値、例えば３６５ｎｍまたは３９５ｎｍから選択し、かつ、光強度分布を適切に調整することができる。また、光源２０２ＡにＵＶ－ＬＥＤを使用することで、ＵＶランプを用いる方法と比較して、装置のサイズを小型化することもできる。

［第３の実施の形態］
次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。図４は、本開示の第３の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。

＜３次元印刷装置の構成＞
図４に示すように、３次元印刷装置３は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、追硬化処理部３０５と、を備える。塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ１０３は、図示しない印刷室の内部に配置されている。印刷室の内部には、第１の実施の形態の温度制御部１０４も配置されている。追硬化処理部３０５は、メタルハライドランプ３０５Ａを備える。なお、以下の第３～第１０の実施の形態においても、図示はしていないが、各３次元印刷装置には、温度制御部１０４と印刷室とが設けられている。

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。この造形完了時において、造形物１７０の内部領域１７２は、完全硬化した光硬化型インク（インク）で構成されているが、内部領域１７２の上面および側面に位置する表層領域１７１は、ＵＶ光Ｌ２の照射時に酸素による硬化の阻害を受けるため、半硬化の状態になっている。そこで、第３の実施の形態では、造形完了後に、追硬化工程を行う。追硬化工程では、ステージ駆動部がステージ１０３を矢印Ｙ１に示す方向に移動させ、造形物１７０が追硬化処理部３０５の下を通過するタイミングで、追硬化処理部３０５がメタルハライドランプ３０５ＡからのＵＶ光Ｌ３を造形物１７０に照射する。

メタルハライドランプ３０５ＡからのＵＶ光Ｌ３は、第２の実施の形態で述べた通り波長が広帯域であるため、半硬化の表層領域１７１の反応していない官能基を反応させることができる。その結果、表層領域１７１が完全硬化し、造形物１７０の上面と側面に残ったタック性がなくなる。なお、工程上の理由で、３次元印刷装置３とは別の装置として、追硬化処理部３０５を有する追硬化装置を設けることもできる。

［第４の実施の形態］
次に、本開示の第４の実施の形態について説明する。図５は、本開示の第４の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。

＜３次元印刷装置の構成＞
図５に示すように、３次元印刷装置４は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、酸素濃度制御部４０５と、を備える。

酸素濃度制御部４０５は、ガス供給部４０５Ａと、酸素濃度計４０５Ｂと、混合ガス組成決定部４０５Ｃと、を備える。

ガス供給部４０５Ａは、混合器４０５Ｄと、酸素発生器４０５Ｅと、窒素発生器４０５Ｆと、ガスノズル４０５Ｇと、を備える。混合器４０５Ｄの導入部には、酸素発生器４０５Ｅと窒素発生器４０５Ｆとが並列に接続されている。混合器４０５Ｄの導出部には、ガスノズル４０５Ｇが接続されている。混合器４０５Ｄは、酸素発生器４０５Ｅから導入される酸素と、窒素発生器４０５Ｆから導入される窒素とを混合した混合ガスＧ４を、塗布部１０１と光照射部２０２との間に配置されたガスノズル４０５Ｇから排出する。混合器４０５Ｄは、酸素と窒素の比率が０：１００から１００：０までの任意の状態の混合ガスＧ４を生成することができる。

酸素濃度計４０５Ｂは、光照射部２０２の近傍に配置され、計測した酸素濃度のデータを混合ガス組成決定部４０５Ｃに送信する。

混合ガス組成決定部４０５Ｃは、酸素濃度計４０５Ｂから光照射部２０２の周辺における空気の酸素濃度データを取得する。混合ガス組成決定部４０５Ｃは、取得した酸素濃度データに基づいて、酸素発生器４０５Ｅと窒素発生器４０５Ｆを制御して、光照射部２０２周辺における空気の酸素濃度を所望の濃度にコントロールするような組成の混合ガスＧ４を、印刷室に供給する。

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。第４の実施の形態の３次元印刷方法は、造形物１７０の形状精度を向上させるために内部領域１５２の硬化速度を上げるなどの理由で、ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くする必要がある場合に特に有用である。ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くし、かつ、表層領域１５１を半硬化状態にしておきたい場合、酸素濃度制御部４０５は、酸素濃度を高めた混合比の混合ガスＧ４を供給し、表層領域１５１周囲の空気の酸素濃度を積極的に高める。このように表層領域１５１周囲の酸素濃度を高めることによって、表層領域１５１の硬化が酸素により阻害（抑制）されるため、ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くしても表層領域１５１の半硬化状態が維持される。また、最終的に、造形物１７０における半硬化状態の表層領域を完全硬化させる工程では、表層領域１５１を半硬化させたときの光強度のＵＶ光Ｌ２を照射しつつ、酸素濃度を低下させた混合比の混合ガスＧ４を供給する。これにより、造形物１７０の表層領域が硬化するときの酸素による阻害を低減させることができ、表層領域を完全硬化させることができる。第４の実施の形態の３次元印刷方法を実施する場合、３次元印刷装置４の外部の酸素濃度が低くなる可能性があるので、３次元印刷装置４自体をブースで囲い密閉することが好ましい。

［第５の実施の形態］
次に、本開示の第５の実施の形態について説明する。図６は、本開示の第５の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。

＜３次元印刷装置の構成＞
図６に示すように、３次元印刷装置５は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、塗布ステージ５０３と、硬化ステージ５０４と、ステージ駆動部５０５と、移載部５０６と、追硬化処理部５０７と、を備える。

塗布ステージ５０３上には、プレート５０８が載置される。このプレート５０８上に、造形物１７０が形成される。硬化ステージ５０４上には、プレート５０８を介して造形物１７０が載置される。硬化ステージ５０４は、追硬化処理部３０５における追硬化工程に利用される。ステージ駆動部５０５は、塗布ステージ５０３を、塗布部１０１および光照射部２０２の下方において移動させる。ステージ駆動部５０５は、硬化ステージ５０４を、追硬化処理部５０７の熱硬化炉で構成された加熱部５０７Ａの内部で水平方向に移動させる。移載部５０６は、吸着パッド５０６Ａを有し、真空吸着等の方法で、塗布ステージ５０３上のプレート５０８を介して造形物１７０を保持し、硬化ステージ５０４上に移載する。

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部５０５は、第２の実施の形態と同様の動作によって、塗布ステージ５０３上に載置されたプレート５０８上に、所定形状の造形物１７０を形成する。造形完了後、３次元印刷装置５は、追硬化工程を行う。

まず、造形物１７０の造形完了後、ステージ駆動部５０５が塗布ステージ５０３を移載部５０６の下方に移動させると、移載部５０６は、塗布ステージ５０３上のプレート５０８を保持して持ち上げる。加熱部５０７Ａの入口シャッタ５０７Ｂが開くと、ステージ駆動部５０５は、塗布ステージ５０３を加熱部５０７Ａから離れる方向に移動させるとともに、加熱部５０７Ａ内の硬化ステージ５０４を移載部５０６の下方に移動させる。移載部５０６は、プレート５０８を硬化ステージ５０４に載置することにより、造形物１７０を硬化ステージ５０４に移載する。

ステージ駆動部５０５が硬化ステージ５０４を加熱部５０７Ａ内に移動させると、加熱部５０７Ａの入口シャッタ５０７Ｂが閉じられる。加熱部５０７Ａは、造形物１７０を加熱する。この加熱によって、半硬化の表層領域１７１の反応していない官能基が反応し、表層領域１７１が完全硬化する。表層領域１７１が完全硬化すると、加熱部５０７Ａの出口シャッタ５０７Ｃが開かれ、ロボットや作業者によって、造形物１７０が取り出される。以上のように、追硬化工程に加熱を用いることによって、ＵＶ光を使用する方法と比較して、設備の初期コストを低減することができる。

なお、加熱部５０７Ａに、窒素を導入することによって、表層領域１７１の完全硬化をより促進することができ、造形物１７０全体を均一に硬化させることができる。また、造形物１７０を形成する印刷室と加熱部５０７Ａとの間に、複数の造形物１７０を保管できるストッカを配置して、加熱部５０７Ａを複数の造形物１７０を一度に熱処理できる構成にすることによって、造形物１７０の生産性を向上させることができる。

［第６の実施の形態］
次に、本開示の第６の実施の形態について説明する。図７は、本開示の第６の実施の形態に係る３次元印刷装置の要部の平面図である。

＜３次元印刷装置の構成＞
図７に示す３次元印刷装置６は、光照射部２０２の代わりに光照射部６０２と、照射制御部６０３とを設けたこと以外は、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成を有する。光照射部６０２は、それぞれＵＶ－ＬＥＤで構成された複数の光源６０２Ａを備える。複数の光源６０２Ａは、ステージ１０３の矢印Ｙ１で示す移動方向に対して直交する方向に一列に並んでいる。複数の光源６０２Ａは、同じ波長のＵＶ光を照射する。照射制御部６０３は、光源６０２Ａのオンオフ、ＵＶ光の光強度を個別に制御する。照射制御部６０３は、複数の光源６０２Ａを２つ以上のグループに分け、当該２つ以上のグループ毎に異なる光強度のＵＶ光を照射させる。なお、第６の実施の形態では、照射制御部６０３は、後述するように、複数の光源６０２Ａを２つのグループ（第１の光強度のＵＶ光を照射するグループと、第２の光強度のＵＶ光を照射するグループ）に分ける構成を例示するが、３つ以上のグループに分けてもよい。

＜３次元印刷方法＞
塗布部、照射制御部６０３、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、ステージ１０３上に、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク１５０の層を半硬化させるとき、照射制御部６０３は、図７に示すように、ＵＶ光の光強度が第１の光強度の光源６０２Ａ（以下、「第１の光源６０２Ｂ」という場合がある）と、ＵＶ光の光強度が第１の光強度よりも強い第２の光強度の光源６０２Ａ（以下、「第２の光源６０２Ｃ」という場合がある）とが交互に並ぶように、複数の光源６０２Ａの照射状態を制御する。また、照射制御部６０３は、複数の光源６０２ＡのＵＶ光の光強度を同じタイミングで、第１の光強度から第２の光強度に、または、第２の光強度から第１の光強度に切り替える。なお、図７では、第１の光源６０２Ｂを丸で表し、第２の光源６０２Ｃを二重丸で表している。

以上のように光照射部６０２を制御しつつ、ステージ１０３が矢印Ｙ１に示す方向に移動することによって、造形物１７０に半硬化状態の表層領域１５１が形成される。このとき、表層領域１５１のうち、第１の光源６０２ＢからのＵＶ光が照射された領域１５１Ａ（以下、「第１の表層分割領域１５１Ａ」という場合がある）は、第１の硬化率になり、第２の光源６０２ＣからのＵＶ光が照射された領域１５１Ｂ（以下、「第２の表層分割領域１５１Ｂ」という場合がある）は、第１の硬化率よりも高い第２の硬化率になる。第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂは、矢印Ｙ１に示す方向と、矢印Ｙ１に示す方向に直交する方向とに沿って、交互に形成される。つまり、第１の表層分割領域１５１Ａと第２の表層分割領域１５１Ｂとが千鳥状に形成される。なお、図７では、第１の表層分割領域１５１Ａを塗りつぶされた四角で表し、第２の表層分割領域１５１Ｂを塗りつぶされていない四角で表している。

以上の方法によって完成した造形物１７０は、硬化率が異なる第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂの上に、未硬化のインク層を堆積させるため、半硬化状態の表層領域１５１とその上に形成される未硬化のインク層との界面が、さらに明確でなくなり、インク層の堆積方向に直交する方向からの力に対し、破壊起点が形成されにくくなる。そのため、造形物１７０におけるインク層の堆積方向に直交する方向からの力に対する耐久性を向上させることができる。

なお、光源６０２ＡからのＵＶ光の強弱は、光源６０２Ａを明滅させることでも作り出すことができる。また、光源６０２Ａの強弱をランダムに切り替えてもよい。

また、造形物１７０に加わる力の方向が予め決定しているという理由のために、または、生産上の理由のために、第１の表層分割領域１５１Ａと第２の表層分割領域１５１Ｂとを縞状（図７における縦縞状または横縞状）に、形成してもよい。この場合、第１の光源６０２Ｂとして機能する光源６０２Ａと、第２の光源６０２Ｃとして機能する光源６０２Ａとを固定して、第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂをステージ１０３の移動方向に平行な縞状（横縞状）に形成する方法や、全ての光源６０２ＡからのＵＶ光の光強度を同じタイミングで、第１の光強度と第２の光強度とに繰り返し切り替えることにより、第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂをステージ１０３の移動方向に直交する縞状（縦縞状）に形成する方法が例示できる。

［第７の実施の形態］
次に、本開示の第７の実施の形態について説明する。図８は、本開示の第７の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。

＜３次元印刷装置の構成＞
図８に示すように、３次元印刷装置７は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、凹凸形成部７０４と、を備える。凹凸形成部７０４は、凹凸形成ローラ７０４Ａと、スクレーパ７０４Ｂと、を備える。凹凸形成ローラ７０４Ａは、塗布部１０１と光照射部２０２との間に配置されている。凹凸形成ローラ７０４Ａの表面には、複数の突起７０４Ｃが設けられている。突起７０４Ｃは、例えば点状に形成されている。なお、突起７０４Ｃは、線状であってもよい。突起７０４Ｃは、例えば１μｍ以上５０μｍ以下の高さに形成されている。スクレーパ７０４Ｂは、凹凸形成ローラ７０４Ａと光照射部２０２との間に配置されている。スクレーパ７０４Ｂは、突起７０４Ｃに接触するため、例えばゴムのような弾性素材で形成されることが望ましい。

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク層１６１が形成されると、凹凸形成ローラ７０４Ａは、矢印Ｙ２に示す方向に回転しながら当該インク層１６１の表面に接触し、当該表面に突起７０４Ｃの形状に対応する微細な凹部１５１Ｃを形成する。なお、このとき、凹凸形成ローラ７０４Ａの回転速度は、ステージ１０３の移動速度よりも十分速くなっている。また、このとき、凹凸形成ローラ７０４Ａは、当該凹凸形成ローラ７０４Ａの表面における突起７０４Ｃ以外の部分において、余分な未硬化のインクを除去して、当該インク層１６１の表面における凹部１５１Ｃ以外の部分を平坦化する。スクレーパ７０４Ｂは、凹凸形成ローラ７０４Ａが除去した余分な未硬化のインクをかき取る。

光照射部２０２は、凹部１５１Ｃが形成されたインク層１６１に、ＵＶ光Ｌ２を照射する。これにより、インク層１６１には、表面に微細な凹部１５１Ｃが形成された半硬化状態の表層領域１５１と、完全硬化状態の内部領域１５２とが形成される。その後、凹部１５１Ｃが形成された半硬化状態の表層領域１５１の上に、未硬化のインクの層が形成されると、未硬化のインクが表層領域１５１の凹部１５１Ｃ内に入り込む。表層領域１５１の表面全体が平坦な場合と比べて、表層領域１５１の凹部１５１Ｃを含む表面と未硬化のインクとの接触面積、つまり界面が大きくなる。その結果、界面において強固に結合する官能基を多くすることができ、造形物１７０を構成する層間の強度をより高くすることができる。

［第８の実施の形態］
次に、本開示の第８の実施の形態について説明する。図９は、本開示の第８の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第７の実施の形態の３次元印刷装置７と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。

＜３次元印刷装置の構成＞
図９に示すように、３次元印刷装置８は、塗布部１０１と、光照射部８０２と、ステージ１０３と、凹凸形成部８０４と、を備える。

凹凸形成部８０４は、凹凸形成ローラ７０４Ａの代わりに凹凸形成ローラ８０４Ａを有すること以外は、凹凸形成部７０４と同様の構成を有している。凹凸形成ローラ８０４Ａは、ＵＶ光を透過させることができる材料、例えば透明な材料により構成されている。凹凸形成ローラ８０４Ａの表面には、複数の突起７０４Ｃが設けられている。凹凸形成ローラ８０４Ａは、筒状に形成されている。凹凸形成ローラ８０４Ａの筒状の内部には、回転しない筒状部材８０５Ｄが挿通されている。凹凸形成ローラ８０４Ａは、図示しない回転力付与部により回転力が加えられることにより、矢印Ｙ２の方向に回転するように構成されている。筒状部材８０５Ｄの外周面には、図９の紙面の直交方向に延びるスリット８０５Ｅが形成されている。スクレーパ７０４Ｂは、スリット８０５Ｅよりも凹凸形成ローラ８０４Ａの回転方向の前方側に設けられている。

光照射部８０２は、光照射部２０２と同様の複数の光源２０２Ａを備える。複数の光源２０２Ａは、筒状部材８０５Ｄの内部において、図９の紙面の直交方向に並んで配置されている。光源２０２Ａは、スリット８０５Ｅを介して、筒状部材８０５Ｄの外部にＵＶ光を照射する。光源２０２ＡからのＵＶ光は、凹凸形成ローラ８０４Ａを透過して、表層領域１５１に照射される。

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部８０２、凹凸形成部８０４、および、ステージ駆動部は、第７の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク層１６１が形成されると、凹凸形成ローラ８０４Ａは、当該インク層１６１の表面に微細な凹部１５１Ｃを形成するとともに、凹部１５１Ｃ以外の部分を平坦化する。なお、このとき、凹凸形成ローラ８０４Ａの回転速度は、ステージ１０３の移動速度よりも十分速くなっている。凹凸形成ローラ８０４Ａが除去した余分な未硬化のインクは、スクレーパ７０４Ｂによりかき取られる。このとき、凹凸形成ローラ８０４Ａにおけるスリット８０５Ｅに対向する部分は、常時、インクが除去された状態になる。その結果、光源２０２ＡからのＵＶ光は、当該ＵＶ光の光強度が低くなることなく、表層領域１５１に照射される。

光照射部８０２は、凹部１５１Ｃが形成されたインク層１６１に、ＵＶ光を照射する。このように、凹凸形成ローラ８０４Ａによる表面の平坦化と、凹部１５１Ｃの形成とが行われた直後に、表層領域１５１を半硬化させることができるため、凹部１５１Ｃの形状のコントロールを正確に行うことができる。さらに、光照射部８０２を凹凸形成ローラ８０４Ａの内部に配置したため、設備の小型化を図ることができる。

［第９の実施の形態］
次に、本開示の第９の実施の形態について説明する。図１０は、本開示の第９の実施の形態に係る造形物の造形後の状態を示す側面図である。

図１０に示すように、ステージ１０３上に造形された造形物９００は、３次元印刷法により形成され、堆積方向Ｙ３に沿って堆積された複数のインク層により構成されている。造形物９００は、第１の光硬化型インク（第１のインク）で形成された第１の構造部９０１と、第１のインクと異なる色の第２の光硬化型インク（第２のインク）で形成された第２の構造部９０２とを備える。第１の構造部９０１と第２の構造部９０２とは、水平方向に交互に並んで接続されている。また、造形物９００の水平方向の両端は、第２の構造部９０２で構成されている。

ここで、第１～第８の実施の形態の３次元印刷方法により、小さな底面積で造形された柱状の造形物９０３における側面視の形状は、上底が下底より短い台形になる傾向がある。その理由は、造形物９０３の側面の硬化率が低く柔らかい状態である、つまり側面が半硬化の状態であるため、当該側面を構成するインクが垂れやすくなるからである。第１の構造部９０１と第２の構造部９０２とが隣接する造形物９００においても、第１の構造部９０１における半硬化状態の表層領域と、第２の構造部９０２における半硬化状態の表層領域とが接触するため、第１の構造部９０１と第２の構造部９０２との境界があいまいになる。その結果、完成した造形物９００は、形状精度が低くなってしまう。

そこで、第９の実施の形態では、まず、塗布部から第１のインクと第２のインクとを交互に吐出することにより１つのインク層を形成し、この形成処理を複数回行うことにより、複数のインク層を堆積させる。

各インク層の堆積時において、光照射部は、第１のインクからなる領域に対して、第１～第８の実施の形態のいずれかの３次元印刷方法を適用し、表層領域を半硬化させるとともに、内部領域を完全硬化させるＵＶ光を照射する。これにより、第１の構造部９０１を構成するインク層の層間の強度が高くなり、造形物９００全体の強度を高くすることができる。この第１の構造部９０１によって、造形物９００全体の強度が決定される。

また、各インク層の堆積時において、光照射部は、第２のインクからなる領域に対して、当該領域全体を完全硬化させるＵＶ光を照射する。このように第２のインクからなる領域全体を完全硬化させる方法として、未硬化のインク層に照射するＵＶ光の光強度を、当該インク層全体を完全硬化させる光強度に設定する方法や、未硬化のインク層にＵＶ光を照射するときに、一時的に酸素濃度を低くする方法や、第１のインクを半硬化させる光強度のＵＶ光で完全硬化するインクを第２のインクとして用い、第２のインクに第１のインクと同じＵＶ光を照射する方法を採用する。これにより、第２の構造部９０２を構成するインク層の層間の強度が第１の構造部９０１と比べて弱くなるが、第１の構造部９０１と比べて形状精度が高い第２の構造部９０２を形成することができる。また、第１の構造部９０１と第２の構造部９０２の境界が明確になり、造形物９００全体の形状精度を高めることができる。

なお、第９の実施の形態の方法で造形される造形物は、３種類以上の異なるインクでそれぞれ構成された複数の構造部で構成されてもよく、この場合、多色の造形物を形成することができる。また、第２の構造部９０２の一つを水または溶媒に溶解するインクで形成して、造形終了後に、当該第２の構造部９０２を溶解することにより、造形物９００を２個以上に分離するようにしてもよい。

［第１０の実施の形態］
次に、本開示の第１０の実施の形態について説明する。図１１は、本開示の第１０の実施の形態に係る造形物の側面図である。

図１１に示すように、造形物１０００は、３次元印刷法により形成され、堆積方向Ｙ３に沿って堆積された複数のインク層により構成されている。造形物１０００は、外枠１００１と、接続部１００２と、製品部１００３とを備える。外枠１００１には、位置決め穴１００１Ａが形成されている。接続部１００２は、製品部１００３が外枠１００１の内部で固定されるように、外枠１００１と製品部１００３とを接続する。外枠１００１および製品部１００３は、第１～第９の実施の形態のいずれかの３次元印刷方法により、複数のインク層の層間の強度が高くなっており、強度が高い構造体になっている。一方、接続部１００２は、複数のインク層の層間の強度が外枠１００１および製品部１００３と比べて弱くなっており、強度が低い構造体になっている。つまり、造形物１０００は、強度が高い部位（外枠１００１および製品部１００３）と、強度が低い部位（接続部１００２）とで構成されている。なお、上述の強度を有する接続部１００２を形成する方法としては、第９の実施の形態で例示した第２の構造部９０２の形成方法を採用することができる。

この造形物１０００は、以下のように使用される。例えば外枠１００１の位置決め穴１００１Ａ内に位置決めされた図示しない位置決め治具を介して、造形物１０００を図示しない固定構造体に固定する。そして、固定が完了した後、接続部１００２に外力を加えて破壊し、製品部１００３を外枠１００１から取り外す。このときに加える外力の方向は、堆積方向Ｙ３に対して直交する方向である。このような方向の外力を接続部１００２に加えることにより、接続部１００２を容易に破壊できる。なお、接続部１００２に加える外力の方向を外枠１００１に図示すれば、作業者は、接続部１００２に加える外力の方向を、容易に認識することができる。このような使用方法は、建設現場などで応用することができる。

なお、製品部１００３を、強度が高い部位と、強度が低い部位とで構成してもよい。例えば、製品部１００３に、強度が低い部位として破壊起点を故意に作り、製品部１００３の故障モードを限定してもよい。このようにすれば、製品部１００３が故障する場合に、事前に意図したとおりに、つまり安全に故障させることができる。

本開示に係る３次元印刷装置および３次元印刷方法は、高強度が必要な造形物を造形するときに広く使用される。

１，２，３，４，５，６，７，８ ３次元印刷装置
１００ 印刷室
１０１ 塗布部
１０１Ａ ノズル
１０２，２０２，６０２，８０２ 光照射部
１０２Ａ，２０２Ａ，６０２Ａ 光源
１０３ ステージ
１０４ 温度制御部
１０４Ａ 温度センサ
１５０，３０３ 光硬化型インク
１５１，１７１ 表層領域
１５１Ａ 第１の表層分割領域
１５１Ｂ 第２の表層分割領域
１５１Ｃ 凹部
１５２，１７２ 内部領域
１５３ 界面
１６０，１６１ インク層
１７０，９００，９０３，１０００ 造形物
３０５，５０７ 追硬化処理部
３０５Ａ メタルハライドランプ
４０５ 酸素濃度制御部
４０５Ａ ガス供給部
４０５Ｂ 酸素濃度計
４０５Ｃ 混合ガス組成決定部
４０５Ｄ 混合器
４０５Ｅ 酸素発生器
４０５Ｆ 窒素発生器
４０５Ｇ ガスノズル
５０３ 塗布ステージ
５０４ 硬化ステージ
５０５ ステージ駆動部
５０６ 移載部
５０６Ａ 吸着パッド
５０７Ａ 加熱部
５０７Ｂ 入口シャッタ
５０７Ｃ 出口シャッタ
５０８ プレート
６０２Ｂ 第１の光源
６０２Ｃ 第２の光源
６０３ 照射制御部
７０４，８０４ 凹凸形成部
７０４Ａ，８０４Ａ 凹凸形成ローラ
７０４Ｂ スクレーパ
７０４Ｃ 突起
８０５Ｄ 筒状部材
８０５Ｅ スリット
９０１ 第１の構造部
９０２ 第２の構造部
１００１ 外枠
１００１Ａ 位置決め穴
１００２ 接続部
１００３ 製品部
Ａ 空気
Ｇ４ 混合ガス
Ｌ１ ＵＶ光
Ｌ２ ＵＶ光
Ｌ３ ＵＶ光

Claims (16)

1. 光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、
   前記複数の層を堆積させる塗布部と、
   前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、
   前記光が照射される前の前記層の表面に凹凸を形成する凹凸形成部と、を備える３次元印刷装置。
2. 前記表層領域の周囲の酸素濃度を制御する酸素濃度制御部をさらに備える、請求項１に記載の３次元印刷装置。
3. 前記酸素濃度制御部は、前記光が照射された前記表層領域が所定の半硬化状態になるように、前記表層領域の周囲の酸素濃度を制御する、請求項２に記載の３次元印刷装置。
4. 前記酸素濃度制御部は、前記造形物の形成が終了した後に、前記造形物の表層領域が完全硬化状態になるように、前記表層領域の周囲の酸素濃度を制御する、請求項２または３に記載の３次元印刷装置。
5. 前記造形物の形成が終了した後に、前記造形物の表層領域を完全硬化させる追硬化処理部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の３次元印刷装置。
6. 前記追硬化処理部は、前記造形物を加熱する加熱部を備える、請求項５に記載の３次元印刷装置。
7. 前記光が照射された前記表層領域が所定の半硬化状態になるとともに、前記内部領域が所定の完全硬化状態になるように、前記堆積された層の周囲の温度を制御する温度制御部をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の３次元印刷装置。
8. 前記光照射部が照射する前記光の波長の範囲は、１５０ｎｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の３次元印刷装置。
9. 前記光照射部は、出力される光の波長が異なる複数の発光素子を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の３次元印刷装置。
10. 照射制御部をさらに備え、
    前記光照射部は、複数の光源を備え、
    前記照射制御部は、前記複数の光源を２つ以上のグループに分け、当該２つ以上のグループごとに異なる光強度の光を照射させることによって、前記表層領域における前記異なる光強度の光が照射された領域の半硬化状態を異ならせる、請求項１から９のいずれか一項に記載の３次元印刷装置。
11. 前記凹凸形成部は、前記光を透過する材料により筒状に形成され、前記筒状の表面に前記凹凸を形成するための突起が配置された凹凸形成ローラを備え、
    前記光照射部は、前記凹凸形成ローラの筒状の内部に配置されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
12. 光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、
    前記複数の層を堆積させる塗布部と、
    前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、
    照射制御部と、を備え、
    前記光照射部は、複数の光源を備え、
    前記照射制御部は、前記複数の光源を２つ以上のグループに分け、当該２つ以上のグループごとに異なる光強度の光を照射させることによって、前記表層領域における前記異なる光強度の光が照射された領域の半硬化状態を異ならせ、前記半硬化状態が異なる第１の表層分割領域と第２の表層分割領域とを前記複数の層の堆積方向に直交する方向に沿って交互に形成する、３次元印刷装置。
13. 光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、
    前記複数の層を堆積させる塗布部と、
    前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、を備え、
    前記光照射部は、水平方向に交互に第１のインクと第２のインクが吐出されて前記複数の層が堆積されるごとに、前記第１のインクからなる第１の領域に光を照射して前記第１の領域の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の前記第１の領域の内部領域を完全硬化させ、前記第２のインクからなる第２の領域に光を照射して、前記第２の領域全体を完全硬化させる、３次元印刷装置。
14. 光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、
    前記複数の層を堆積させる塗布部と、
    前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、を備え、
    前記光照射部は、造形物の外枠、前記外枠の内部の製品部、および前記外枠と前記製品部とを接続する接続部を形成する際、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の前記外枠と前記製品部とに対応する表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させて前記外枠および前記製品部を形成し、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の前記接続部に対応する領域を完全硬化させて前記接続部を形成する３次元印刷装置。
15. 造形物を形成する３次元印刷方法であって、
    光硬化型インクの複数の層を堆積させる工程と、
    前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する工程と、
    前記光が照射される前の前記層の表面に凹凸を形成する工程と、を含む、３次元印刷方法。
16. 前記造形物は、第１の光硬化型インクで形成された第１の構造部と、当該第１の構造部に接続され、第２の光硬化型インクで形成された第２の構造部と、を含み、
    １つの前記層を堆積させる工程は、前記第１の光硬化型インクと前記第２の光硬化型インクとを異なるタイミングで吐出して前記１つの層を形成する工程を含み、
    前記光を照射する工程は、前記堆積された層のうち、前記第１の光硬化型インクからなる領域に、当該領域の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する工程と、前記堆積された層のうち、前記第２の光硬化型インクからなる領域全体を完全硬化させる光を照射する工程と、を含む、請求項１５に記載の３次元印刷方法。