特許 6472885 三次元物体の生成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472885

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】三次元物体の生成

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20190207BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20190207BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20190207BHJP

   B29C 64/218 20170101ALI20190207BHJP

   B29C 64/40 20170101ALI20190207BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20190207BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20190207BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20190207BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20190207BHJP

   C22C 13/00 20060101ALN20190207BHJP

   C22C 11/06 20060101ALN20190207BHJP

   C22C 11/00 20060101ALN20190207BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/209

   B29C64/153

   B29C64/264

   B29C64/218

   B29C64/40

   B33Y30/00

   B33Y10/00

   B22F3/105

   B22F3/16

   !C22C13/00

   !C22C11/06

   !C22C11/00

【請求項の数】16

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-535599(P2017-535599)

(86)(22)【出願日】2014年9月30日

(65)【公表番号】特表2017-534496(P2017-534496A)

(43)【公表日】2017年11月24日

(86)【国際出願番号】US2014058380

(87)【国際公開番号】WO2016053312

(87)【国際公開日】20160407

【審査請求日】2017年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】511076424

【氏名又は名称】ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100087642

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100082946

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 昭広

(74)【代理人】

【識別番号】100121061

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 清春

(74)【代理人】

【識別番号】100195693

【弁理士】

【氏名又は名称】細井 玲

(72)【発明者】

【氏名】ライト，ヤコブ，タイラー

(72)【発明者】

【氏名】ハディック，グレン，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ドノヴァン，デイヴィッド，エイチ

【審査官】 今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５２９３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０６４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２８８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５８９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００ − ６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００ − ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元物体を生成するための装置であって、
造形領域プラットフォームと、
造形材料供給器と、
補助材料噴射装置と、
エネルギー源と、
合体剤噴射装置と、
前記補助材料噴射装置を制御することにより、前記造形領域プラットフォームの上に所定のパターンを成すように補助材料を噴射し、前記造形材料供給器を制御することにより、前記噴射された補助材料の周りに造形材料の層を供給し、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の層の上に合体剤を噴射し、前記エネルギー源を制御することにより、前記供給された造形材料及び前記噴射された合体剤に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された合体剤に接触している前記供給された造形材料を合体させ、固化させるためのコントローラと
を含む装置。

【請求項2】

前記補助材料は、導電性材料を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記導電性材料は、導電性の粉から形成され、
前記コントローラはさらに、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記補助材料の上に前記合体剤を噴射し、前記エネルギー源を制御することにより、前記補助材料、及び前記合体剤に対してエネルギーを印加し、それによって前記導電性の粉の粒子を融解させ、一つに融合させるためのものであり、
前記補助材料は、前記造形材料の融点から約２０℃以内の融点を有している、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記コントローラはさらに、前記補助材料を噴射するための前記補助材料噴射装置の制御よりも前に、
前記造形材料供給器を制御することにより、前記造形領域プラットフォームの上を覆う前記造形材料の層を形成し、
前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の層の上に前記合体剤を噴射し、
前記エネルギー源を制御することにより、前記噴射された合体剤、及び前記造形材料の層に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された合体剤に接触している前記造形材料を合体させ、固化させ、さらに
前記コントローラは、前記補助材料噴射装置を制御することにより、前記造形材料の前記固化された部分の上に前記補助材料を噴射する、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記造形領域プラットフォームに対して移動可能な可動式キャリッジをさらに含み、前記合体剤噴射装置は、前記可動式キャリッジの上に取り付けられている、請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記噴射された補助材料の上に合体剤を噴射し、
前記エネルギー源は、前記可動式キャリッジの上に取り付けられており、前記噴射された補助材料、及び前記噴射された補助材料上の前記合体剤に対してもエネルギーを印加し、それによって前記噴射された補助材料中の粒子を融解させ、一つに融合させる、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

合体変性剤噴射装置をさらに含み、
前記コントローラはさらに、前記合体変性剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の種々の選択された領域上に合体変性剤を選択的に噴射する、請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記造形領域プラットフォーム、及び前記補助材料噴射装置のうちの一方を前記造形領域プラットフォーム、及び前記補助材料噴射装置のうちの他方に対して移動させ、それによって前記造形領域プラットフォームと前記補助材料噴射装置との間の間隔が変更され、前記三次元物体の複数の層を形成することが可能となるようにするアクチュエータ
をさらに含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。

【請求項9】

三次元物体を生成するための方法であって、
所定の構成を成すように補助材料を付与し、
前記付与された補助材料の周りに造形材料の層を供給し、
前記造形材料の層の上に合体剤を選択的に堆積させ、
前記供給された造形材料、及び前記堆積された合体剤に対してエネルギーを印加することにより、前記堆積された合体剤に接触する位置にある前記供給された造形材料を合体させ、固化させること
を含む方法。

【請求項10】

前記造形材料は、プラスチックの粉を含み、前記補助材料は、導電性の粉を含み、前記エネルギーを印加することは、前記補助材料に対してエネルギーを印加し、それによって前記導電性の粉を融解させ、一つに融合させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記付与された補助材料の上に前記合体剤を堆積させ、
前記堆積された合体剤、及び前記付与された補助材料に対してエネルギーを印加し、それによって前記付与された補助材料中の粒子を一つに融合させること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記所定の構成を成すように前記補助材料を付与するよりも前に、
前記造形材料の最初の層を形成し、
前記造形材料の前記最初の層の上に前記合体剤を堆積させ、
前記合体剤、及び前記造形材料の最初の層に対してエネルギーを印加し、それによって前記合体剤に接触している前記造形材料を合体させ、固化させること
をさらに含み、
前記補助材料を付与することは、前記造形材料の融合された部分の上に前記補助材料を付与することをさらに含む、請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記造形材料の層の上に合体変性剤を選択的に堆積させること
をさらに含む、請求項９〜１２の何れか一項に記載の方法。

【請求項14】

三次元物体を生成するための装置であって、
造形領域プラットフォームと、
造形材料供給器と、
導電性材料噴射装置と、
合体剤噴射装置と、
エネルギー源と、
前記導電性材料噴射装置を制御することにより、所定のパターンを成すように導電性材料を噴射し、前記造形材料供給器を制御することにより、前記噴射された導電性材料の周りに造形材料の層を供給し、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の層、及び前記噴射された導電性材料の上に合体剤を噴射し、前記エネルギー源を制御することにより、前記導電性材料に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された導電性材料を融解させ、導電性トレースを成すように融合させるとともに、前記供給された造形材料及び前記噴射された合体剤に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された合体剤に接触している前記供給された造形材料を合体させ、固化させるためのコントローラと
を含む装置。

【請求項15】

三次元物体を生成するための装置であって、
造形領域プラットフォームと、
造形材料供給器と、
導電性材料噴射装置と、
合体剤噴射装置と、
エネルギー源と、
前記導電性材料噴射装置を制御することにより、所定のパターンを成すように導電性材料を噴射し、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記噴射された導電性材料の上に合体剤を噴射し、前記エネルギー源を制御することにより、前記導電性材料に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された導電性材料を融解させ、導電性トレースを成すように融合させ、前記造形材料供給器を制御することにより、前記導電性トレースの周りに造形材料の層を供給し、前記合体剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の層の上に合体剤を噴射し、前記エネルギー源を制御することにより、前記供給された造形材料及び前記噴射された合体剤に対してエネルギーを印加し、それによって前記噴射された合体剤に接触している前記供給された造形材料を合体させ、固化させるためのコントローラと
を含む装置。

【請求項16】

合体変性剤噴射装置をさらに含み、
前記コントローラはさらに、前記合体変性剤噴射装置を制御することにより、前記造形材料の種々の選択された領域上に合体変性剤を選択的に噴射する、請求項１４または請求項１５に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

粉末システムのような積層造形システムは、三次元物体を層ごとの製造プロセスの実施により生成する。三次元物体を形成するために、例えば、各層において粉末造形材料の種々の部分が固化される場合がある。こうしたタイプのシステムは、比較的複雑な内部的特徴、及び外部的特徴を有する三次元物体の作成に使用されている。

【図面の簡単な説明】

【0002】

本開示の種々の特徴は、例として示され、下記の図面において限定されることはない。図面において、類似の参照符号は、類似の要素を示している。

【0003】

【図1】本開示の一例による、三次元物体を生成するための装置を示す略等角図である。

【図2】本開示の一例による、図１に示したコントローラの略ブロック図である。

【図3】本開示の一例による、三次元物体を生成するための方法を示すフロー図である。

【図4A】本開示の一例による、装置を使用して三次元物体を生成する際のプロセスの一工程を示す図である。

【図4B】本開示の一例による、装置を使用して三次元物体を生成する際のプロセスの一工程を示す図である。

【図4C】本開示の一例による、装置を使用して三次元物体を生成する際のプロセスの一工程を示す図である。

【図4D】本開示の一例による、装置を使用して三次元物体を生成する際のプロセスの一工程を示す図である。

【図5A】本開示の種々の例による、付与された補助材料の周りに造形材料を付与することが可能なプロセスの一工程を示す図である。

【図5B】本開示の種々の例による、付与された補助材料の周りに造形材料を付与することが可能なプロセスの一工程を示す図である。

【図5C】本開示の種々の例による、付与された補助材料の周りに造形材料を付与することが可能なプロセスの一工程を示す図である。

【図5D】本開示の種々の例による、付与された補助材料の周りに造形材料を付与することが可能なプロセスの一工程を示す図である。

【図6】本開示の他の例による、三次元物体を生成するための方法を示すフロー図である。

【図7】本開示の一例による、図１及び図２に示したコントローラの種々の機能を実施するために使用することができる計算装置を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

詳細な説明
単純化及び例示の目的で、本開示は主として例を参照して説明される。下記の説明では、本開示を完全に理解してもらうために、多数の具体的詳細が説明される。ただし、直ぐに明らかになるように、本開示は、そうした具体的詳細なしに実施されることもできる。事例によっては、本開示を不必要に曖昧にしないために、一部の方法及び構造は、詳細には説明されていない。本明細書において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という語は、含むがそれに限定されないことを意味し、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語は、含んでいるがそれに限定されないことを意味し、「基づく（ｂａｓｅｄ ｏｎ）」という語は、少なくも部分的に基づくことを意味することを意図している。

【0005】

本明細書には、複数タイプの材料を含むように三次元物体を生成するための装置が開示される。例えば、この装置は、造形材料を供給するための造形材料供給器と、補助材料を付与するための補助材料噴射装置とを含む。一例によれば、補助材料が付与される場合があり、造形材料の層は、付与された補助材料の周りに供給される場合がある。造形材料は、付与された補助材料の周りに、付与された補助材料と同じ、又は実質的に同じ高さとなるように供給される場合がある。さらに、造形材料並びに補助材料の種々の選択された部分の上に、合体剤（合体助剤とも呼ばれる。以下同じ。）が噴射される場合がある。さらに、単一パス又は複数パスの間に、噴射された合体剤、付与された補助材料、及び造形材料の上にエネルギーが印加される場合がある。印加されたエネルギーは、補助材料を一つに融合させる場合があり、造形材料を一つに合体及び融合させる場合がある。したがって、この点に関し、補助材料と造形材料は、単一の融合処理の間に、融合される場合がある。後で詳細に説明されるように、エネルギーの印加中に、合体剤は、造形材料を合体させるとともに、補助材料を合体させるのに十分なだけ加熱される場合があり、したがって、これらの材料の合体を強化することができる。

【0006】

一つの具体例によれば、造形材料は、熱可塑性プラスチック材料であり、補助材料は、はんだ材のような導電性材料である。この例では、導電性トレース（すなわち、導電性ワイヤー）のような三次元物体の一部を形成するために、融合処理を実施することにより、補助材料を融解させる場合がある。さらに、熱可塑性プラスック粉末材料の中に導電性トレースを埋め込むために、融合処理は、熱可塑性プラスチック粉末材料の種々の部分を固化させる場合がある。このようにして、非導電性材料である熱可塑性プラスチック材料の中に、導電性トレースを埋め込むことができる。

【0007】

図１をまず参照すると、一例による、三次元物体を生成するための装置１００の略等角図が示されている。図１に示した装置１００はさらに別の構成要素を含む場合があり、また、本明細書に開示される装置の範囲から外れることなく、本明細書において説明される構成要素の一部は取り除かれ、及び／又は変更される場合があるものと理解すべきである。また、図１に示した装置１００は、実寸どおりに示されていない場合があり、したがって、装置１００は、図示されたものとは異なるサイズ、及び／又は構成を有する場合があるものと理解すべきである。例えば、装置１００は、３以上の異なるタイプの材料を用いて三次元物体を生成するために、さらに別の材料噴射装置を有する場合がある。

【0008】

図１に示されるように、装置１００は、その上で造形材料１０４から三次元物体が生成されることになる造形領域表面を有する造形領域プラットフォーム１０２を含む。造形材料１０４は、ホッパー、すなわち造形材料保管手段（図示せず）に格納されている場合があり、造形材料供給器１０６によって、要望にしたがって造形領域プラットフォーム１０２の上に付与される場合がある。例えば、造形材料１０４は、造形領域プラットフォーム１０２に比べて僅かに高い場所に保管されている場合があり、造形材料供給器１０６は、矢印１０８で示されるようにｙ方向に動くことができ、造形材料１０４の層を造形領域プラットフォーム１０２の上に付与し、又は形成することができる。一例によれば、造形領域プラットフォーム１０２は、矢印１１０で示されるように下方向に動かされる場合があり、三次元物体の種々の層が生成されるにしたがって、造形材料１０４のさらに別の層が形成される場合がある。

【0009】

一例によれば、造形材料１０４は、粉末造形材料である。本明細書において、粉末造形材料という語は、乾燥した粉末材料、濡れた粉末材料、粒子材料、粒状体材料などを包含することを意図している。他の例において、造形材料１０４は、もし適当であれば適当な変更を加えて、他の適当な造形材料とともに使用される場合がある。さらに別の例において、造形材料１０４は、任意の他の適当な形態の造形材料である場合がある。具体例として、造形材料１０４は、平均約５０マイクロメートル（ミクロン）の粒子サイズを有するナイロンプラスチックである。

【0010】

一つの具体例によれば、造形材料１０４は、粉状の熱可塑性プラスチック材料である。一つの適当な材料としては、例えば、Sigma-Aldrich CO, LLCから市販されているナイロン１２がある。別の適当な材料としては、Electro Optical Systems (EOS) から市販されているＰＡ２２００がある。他の例として、造形材料１０４には、例えば、粉末金属材料、粉末複合材料、粉末セラミック材料、粉末ガラス材料、粉末樹脂材料、及び粉末ポリマー材料などが含まれ得る。

【0011】

さらに別の例として、造形材料１０４は、液体、ペースト、又はゲルであってもよい。造形材料１０４の例には、５℃よりも大きい広い処理ウィンドウ（すなわち、融点と再結晶温度との間の温度範囲）を有する種々の半結晶ポリマープラスチック材料が含まれる。一例として、処理ウィンドウは、１５℃から約３０℃までの範囲を有する。

【0012】

適当な造形材料１０４の例としては、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びそれらの材料の非晶質変化物が挙げられる。適当な造形材料のさらに他の例としては、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、他のエンジニアリングプラスチック、及び、ここに列挙したポリマーの任意の２以上の混合物が挙げられる。これらの材料のコアシェルポリマー粒子も、使用される場合がある。

【0013】

造形材料１０４は、約５５℃から約４５０℃までの範囲の融点を有する場合がある。この範囲内の融点を有する造形材料１０４の幾つかの具体例としては、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン８、ナイロン９、ナイロン６６、ナイロン６１２、ナイロン８１２、ナイロン９１２等のようなポリアミドが挙げられる。例えば、ポリアミド１２は約１８０℃の融点を有し、ポリアミド６は約２２０℃の融点を有し、ポリアミド１１は約２００℃の融点を有している。

【0014】

造形材料１０４は、変性ポリアミドであってもよい。一例において、変性ポリアミド材料は、ナイロン１２よりも低い温度で融解する弾性変性ポリアミドである。

【0015】

造形材料１０４が粉末形態である場合、造形材料１０４は、似たようなサイズの粒子から構成されていてもよいし、異なるサイズの粒子から構成されていてもよい。一例において、造形材料１０４は、３つの異なるサイズの粒子を含む。この例では、第１の粒子の平均サイズは、第２の粒子の平均サイズよりも大きく、第２のポリマー粒子の平均サイズは、第３のポリマー粒子のサイズよりも大きい場合がある。本明細書において、「サイズ」という語は、球形粒子の直径、又は非球形粒子の平均径（すなわち、複数の非球形粒子を横切る複数の径の平均）を意味している。一般に、造形材料１０４の粒子の平均サイズは、約１０μｍから約１００μｍまでの範囲内である場合がある。一部の例において、造形材料１０４の粒子の平均サイズは、約４０μｍから約５０μｍまでの範囲内である場合がある。粒子の各々についての異なるサイズの一例として、第１の粒子の平均サイズは、５０μｍよりも大きい場合があり、第２の粒子の平均サイズは、１０μｍから３０μｍまでの間にある場合があり、第３の粒子の平均サイズは、１０μｍ以下である場合がある。一例において、第１のポリアミド粒子は、約７０重量％から約９５重量％までの範囲の量だけ存在し、第２のポリアミド粒子は、約０．５重量％から約２１重量％までの範囲の量だけ存在し、第３のポリアミド粒子は、０よりも大きい重量％から最大で約２１重量％までの範囲の量だけ存在する。

【0016】

図１に示されるように、造形材料供給器１０６は、ドクターブレードである場合がある。ただし、造形材料供給器１０６は、造形材料１０４を造形領域プラットフォーム１０２の上に塗布するための任意の適当な他の装置であってよい。例えば、造形材料供給器１０６は、逆回転ローラーである場合がある。

【0017】

装置１００は、矢印１１４で示されるようなｘ方向及びｙ方向のうちの何れか一方、又は両方に移動可能なキャリッジ１１２をさらに含む場合がある。図示されていないが、キャリッジ１１２は、棒、又は他の構造物の上に支持されている場合があり、それによってキャリッジ１１２は、矢印１１４で示される方向に動かされることが可能である場合がある。

【0018】

図示のように、キャリッジ１１２は、補助材料噴射装置１２０、合体剤噴射装置１２２、合体変性剤噴射装置１２４、及びエネルギー源１２６を支持している場合がある。したがって、キャリッジ１１２は、これらの要素の位置を変化させ、造形領域プラットフォーム１０２に対する補助材料、合体剤、及び事例によっては合体変性剤の配置の選択的制御を可能にする。これらの要素１２０〜１２６については、以下で詳しく説明される。また、図１に示した種々の構成要素の動作を制御するためのコントローラ１３０についても、以下で詳しく説明される。明確にするために図示されていないが、コントローラ１３０は、造形材料供給器１０６、キャリッジ１１２、補助材料噴射装置１２０、合体剤噴射装置１２２、合体変性剤噴射装置１２４、及びエネルギー源１２６の各々と通信可能である場合がある。他の例では、要素１２０〜１２６は、ｘ方向及びｙ方向において、造形領域プラットフォーム１０２に対して相対的に静止した状態に維持される場合があり、造形領域プラットフォーム１０２は、ｘ方向及びｙ方向に移動可能である場合がある。

【0019】

他の例によれば、要素１２０〜１２６の一部は、キャリッジ１１２上に配置されない場合がある。例えば、装置１００は、もう一つのキャリッジ（図示せず）を含む場合があり、補助材料噴射装置１２０は、他方のキャリッジ上に配置される場合がある。さらに、エネルギー源１２６は、他方のキャリッジ、すなわち別個のキャリッジ（図示せず）上に配置されてもよいし、造形材料供給器１０６と一緒に動くように結合されてもよい。このように、エネルギー源１２６は、補助材料噴射装置１２０、及び／又は合体剤供給装置１２２とは別々に移動可能であってもよい。

【0020】

さらに別の例として、キャリッジ１１２は、ページ幅アレイである場合があり、合体剤噴射装置１２２、及び合体変性剤噴射装置１２４は各々、造形領域プラットフォーム１０２の実質的に全幅にわたって延在している場合がある。この例では、キャリッジ１１２は、一つの次元（例えば、ｙ軸）に沿って移動可能である場合があり、キャリッジ１１２をもう一つの次元（例えば、ｘ軸）に沿って走査させることなく、合体剤噴射装置１２２、及び合体変性剤噴射装置１２４を選択的に駆動することにより、合体剤、及び／又は合体変性剤を、造形領域プラットフォーム１０２の幅を実質的に横切る種々の所望の場所に付与する場合がある。さらに、補助材料噴射装置１２０は、複数の次元に沿って移動可能な別のキャリッジ上に配置される場合があり、それによって、補助材料の選択的配置が可能である場合がある。また、この例では、エネルギー源１２６は、上で説明した種々の要素の何れの上に配置されてもよく、したがって、キャリッジ１１２上に配置されることに限定されない。

【0021】

次に図２に移ると、一例による、図１に示したコントローラ１３０の略ブロック図が示されている。図２に示したコントローラ１３０は、さらに別の要素を含む場合があり、事例によっては、図２に示された要素の一部は、コントローラ１３０の範囲を外れることなく取り除かれ、及び／又は変更される場合があるものと理解すべきである。コントローラ１３０は、図１に示した装置１００の一部であってもよいし、装置１００のために計算サービスを提供するエンティティのような図１に示した装置１００とは別個の他のエンティティの一部であってもよい。

【0022】

コントローラ１３０は、制御装置２００、プロセッサ２０２、インタフェース２０４、及びデータ記憶装置２０６を含むものとして示されている。さらに、制御装置２００は、データアクセスモジュール２１０、補助材料噴射装置制御モジュール２１２、造形材料供給器制御モジュール２１４、合体剤噴射装置制御モジュール２１６、合体変性剤噴射装置制御モジュール２１８、エネルギー源制御モジュール２２０、キャリッジ制御モジュール２２２、及び造形領域プラットフォーム制御モジュール２２４を含むものとして示されている。

【0023】

プロセッサ２０２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等であってよく、コントローラ１３０の種々の処理機能を実施する。処理機能としては、例えば、後で詳しく説明されるように、制御装置２００に含まれるモジュール２１０〜２２４を呼び出し、又は実施することが挙げられる。一例によれば、制御装置２００は、機械読み取り可能命令の種々の組が記憶されたハードウェアデバイスである。制御装置２００は、例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、電気的消去可能なプログラマブル・リードオンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）、メモリスタ、フラッシュ・メモリ、フロッピー（登録商標）・ディスク、コンパクト・ディスク・リード・オンリー・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル・ビデオ・ディスク・リード・オンリー・メモリ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、又はその上にソフトウェアを記憶することができる他の光学的媒体若しくは磁気的媒体等のような揮発性メモリ、又は不揮発性メモリであってよい。この例では、モジュール２１０〜２２４は、制御装置２００に記憶された、例えば機械読み取り可能命令の種々の組のような、ソフトウェア・モジュールである場合がある。

【0024】

他の例において、制御装置２００は、チップ、集積回路等のようなハードウェア構成要素であってもよく、モジュール２１０〜２２４は、ハードウェア構成要素上のハードウェア・モジュールであってもよい。さらに別の例において、モジュール２１０〜２２４は、ソフトウェア・モジュールとハードウェア・モジュールの組み合わせを含む場合がある。さらに別の例において、プロセッサ２０２は、モジュール２１０〜２２４の種々の機能を実施するＡＳＩＣである場合がある。この例では、プロセッサ２０２及び制御装置２００は、単一の処理装置である場合がある。

【0025】

プロセッサ２０２は、データをデータ記憶装置２０６に記憶する場合があり、当該データを使用して、モジュール２１０〜２２４を実施する場合がある。例えばプロセッサ２０２は、装置１００によって生成されるべき三次元物体に関する三次元モデルのようなデータを受け取る場合がある。例として、プロセッサ２０２は、三次元モデルを処理することにより、三次元モデルの平行平面の種々のスライスを生成する場合がある。各スライスは、積層造形処理の間に固化されるべき造形材料１０４の各層の部分、並びに、補助材料を各層に提供すべきか否か、及び補助材料を各層のどこに提供すべきかを定義している場合がある。三次元モデルから生成されるスライスの数は、装置１００によって生成、又は処理される各層の厚みに関連する場合がある。この例では、プロセッサ２０２は、各スライスに関連する情報をデータ記憶装置２０６に記憶する場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、データ記憶装置２０６に格納された情報を取得し、モジュール２１０〜２２４の各々をどのように制御すべきかを決定する場合がある。他の例では、スライスは、他の計算装置によって生成される場合があり、プロセッサ２０２は、生成されたスライスを受け取る場合がある。

【0026】

いずれにしても、データ記憶装置２０６は、ＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＭＲＡＭ、相変化ＲＡＭ（ＰＣＲＡＭ）、メモリスタ、及びフラッシュ・メモリ等のような、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリであってよい。追加又は代替として、データ記憶装置２０６は、フロッピー・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、又は他の光学的媒体若しくは磁気的媒体のようなリムーバブルメディアに対する読み出し及び書き込みが可能な装置であってもよい。

【0027】

インタフェース２０４は、プロセッサ２０２が種々の制御命令２３０を装置１００の種々の構成要素に伝送することを可能にするハードウェア及び／又はソフトウェアを含む場合がある。インタフェース２０４は、種々の装置構成要素との有線又は無線による接続を可能にする場合がある。

【0028】

一般的にプロセッサ２０２を、及び具体的にモジュール２１０〜２２４を実施することができる種々の態様について、図３及び図６にそれぞれ示された方法３００及び６００に関連して、さらに詳しく説明する。具体的には、図３及び図６は、２つの例による、三次元物体を生成するための方法３００及び６００を示すフロー図である。当業者には明らかなはずであるが、方法３００及び６００は、一般化された例を示している場合があり、方法３００及び６００の範囲を外れることなく、他の処理が追加される場合もあれば、既存の処理が取り除かれ、変更され、又は再配置される場合がある。一般的に言えば、図２に示したプロセッサ２０２は、モジュール２１０〜２２４の少なくとも一部を実施することにより、方法３００及び６００を実施することができる。

【0029】

方法３００及び６００の説明は、例示のために図１に示した装置１００を参照して行われる。ただし、当然ながら、方法３００及び６００の範囲を外れることなく、他の構成を有する装置もまた、方法３００及び６００を実施するために実施される場合があるものと理解すべきである。方法３００及び６００は、例示のために図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５Ａ〜図５Ｄに示される図に関しても説明されるが、それらは、開示した例をそれらの図面に示された特徴に限定するものではない。

【0030】

まず、図３に示した方法３００を参照すると、ブロック３０２では、補助材料が、所定の構成を成すように付与される場合がある。具体的には、例えば、プロセッサ２０２は、データ・アクセス・モジュール２１０を実施することにより、装置１００によって生成される三次元物体に関するデータを取得する場合がある。データ・アクセス・モジュール２１０は、三次元物体の三次元モデルを取得し、三次元モデルの種々の平行平面のスライスを生成することができる。生成されたスライスの一つは、補助材料配置の所定の構成に関する情報を含む場合がある。さらに、補助材料が三次元物体の複数の層にわたって付与される事例では、生成されたスライスのうちの別のものが、補助材料配置の所定の構成に関する情報を含む場合がある。

【0031】

さらに、ブロック３０２において、プロセッサ２０２は、補助材料配置の所定の構成に関する情報を含む生成されたスライスに示された形で補助材料を付与するために、補助材料噴射装置制御モジュール２１２を実施することにより、補助材料噴射装置１２０をどのように動作させるべきかに関する種々の命令を生成する場合がある。また、プロセッサ２０２は、補助材料噴射装置１２０によって補助材料を所定の種々の場所に付与するために、補助材料噴射装置１２０だけでなくキャリッジ１１２に対しても種々の制御命令１１２を出力する場合がある。プロセッサ２０２は、キャリッジ制御モジュール２２２を実施することにより、キャリッジ１１２に対する制御命令２３０を決定する場合がある。

【0032】

補助材料噴射装置１２０は、内蔵消耗品の補助材料又は外部消耗品の補助材料の何れかから補助材料を堆積させるための任意の適当なタイプの装置であってよい。例えば、補助材料噴射装置１２０は、補助材料を比較的高い精度で堆積させるための注射器のような装置である場合があり、例えば、制御された量の補助材料の供給を可能にする比較的小さな開口部を有する装置である場合がある。別の例として、補助材料噴射装置１２０は、補助材料を補助材料噴射装置１２０から制御された態様で流出させるための振動ピストンを含む場合がある。

【0033】

さらに別の例として、補助材料は、熱を加えている間は液体又はゲルの形態に維持され、十分に冷えると固化する場合がある。この例では、補助材料噴射装置１２０は、補助材料を液体又はゲルの形態に維持するための発熱素子を含み、補助材料を液体又はゲルとして堆積させる場合がある。さらに、堆積された補助材料は、冷えると固化する場合がある。

【0034】

装置１００を使用して補助材料及び造形材料を含むように三次元物体４００を生成する際のプロセスの一例が、図４Ａ〜図４Ｄに示されている。図４Ａを参照すると、補助材料４０４は、基板４０２上に所定の構成を成すように付与されるものとして示されている。基板４０２は、その上に補助材料４０４を付与することができる任意の適当な構造を表している場合がある。例えば、基板４０２は、造形領域プラットフォーム１０２である場合があり、あるいは、その上に補助材料４０２を付与することができる他のベース部材である場合もある。別の例として、基板４０２は、先に形成され、その種々の部分が固化された造形材料１０４の層である場合がある。当然ながら、図４Ａ〜図４Ｄは、三次元物体４００の簡略化された種々の例を示すものであり、したがって、三次元物体４００は、種々の他の形状を有する場合があるものと理解すべきである。例えば、付与された補助材料４０４は、矩形断面を有するように示されているが、補助材料４０４は、他の形状、例えば、本明細書で説明される補助材料噴射装置１２０を利用した補助材料４０４の堆積によってより高い確率で発生し得る種々の形状を有する場合がある。そのような形状の例が、図５Ａ〜図５Ｄに示されている。

【0035】

補助材料４０４は、造形材料１０４とは異なる任意の適当な材料であってよい。例えば、補助材料４０４は、造形材料１０４とは異なる乾燥した粉末材料、濡れた粉末材料、粒子材料、又は粒状体材料などである場合がある。具体例として、造形材料１０４は、粉状の熱可塑性プラスチック材料であり、補助材料４０４は、導電性金属のような粉状の導電性材料である。この例では、補助材料４０４は、例えば導電性ワイヤのような導電性トレースを形成するように付与される場合があり、造形材料１０４は、導電性トレースの周りに保護的な電気的に絶縁性のカバーを形成するように付与される場合がある。さらに、粉状の導電性材料は、例えば約２０マイクロメートル（ミクロン）の平均粒子サイズを有するはんだ粒子を含む場合がある。例えば、補助材料は、粉状の金属はんだを含むはんだペーストである場合がある。さらに、補助材料には、錫、銀、銅、アンチモン等の金属、及びそれらの金属から形成された種々の合金が含まれ得る。上で述べたように、補助材料は、液体、ゲル、又はペースト材料である場合がある。

【0036】

ブロック３０４において、造形材料１０４の層は、付与された補助材料の周りに付与される場合がある。プロセッサ２０２は、造形材料供給器制御モジュール２１４を実施することにより、造形材料供給器１０６の動作を制御するための種々の命令を生成する場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、種々の制御命令２３０を造形材料供給器１０６に出力することにより、造形材料供給器１０６によって造形材料１０６を付与された補助材料の周りに供給する場合がある。例えば、造形材料供給器１０６は、造形材料１０４の層を造形領域プラットフォーム１０２、又は先に形成された造形材料１０４の層の上にかき落とし、形成されるべき造形材料１０４の次の層を生成する場合がある。

【0037】

造形材料１０４を補助材料４０４の周りに付与することができる種々の態様の例は、図５Ａ〜図５Ｄに示されている。具体的には、図５Ａ〜図５Ｃは、造形材料１０４を補助材料４０４の周りに付与する際の単純化されたプロセスの種々の部分を示しており、図５Ｄは、補助材料４０４の周りへの造形材料１０４の付与の代替例を示している。当然ながら、図５Ａ〜図５Ｄに示した例は、実寸通りに示されていない場合があり、むしろ例示のためのものと理解すべきである。

【0038】

始めに図５Ａを参照すると、基板４０２上への補助材料４０４の付与の後、造形材料１０４の層が、基板４０２の一部の上に堆積される場合がある。造形材料１０４の層は、付与された補助材料４０４の高さよりも実質的に高い高さを有するように堆積される場合がある。さらに、造形材料１０４の層を所望の高さに形成するために、造形材料供給器１０６は、基板４０４上の所定の高さに配置される場合がある。具体的には、例えば、造形材料供給器１０６が矢印５０２で示されるように前進すると、造形材料１０４は、付与された補助材料４０４の周りの場所に流れ込む。この時点で、造形材料１０４は、重力と、造形材料供給器１０６の上向き／横向きの運動（矢印５０４）の力との拮抗によって、雪崩のような動きをする場合がある。造形材料１０４がこの種の動きをすることから、補助材料４０４と造形材料１０４の境界には、比較的小さな力しか存在しない場合がある。例えば、造形材料１０４と補助材料４０４は両方とも、造形材料供給器１０６によって無圧縮状態にされる場合がある。

【0039】

次に図５Ｂに移ると、造形材料１０４の一部が、付与された補助材料４０４を超えて雪崩れ込む際のプロセスの一部が示されている。この時点で、造形材料供給器１０６と補助材料４０４との間の相対運動は、ほぼ純粋に横方向である場合があり、これによって、造形材料供給器１０６の下にある造形材料１０４及び付与された補助材料４０４は、両方とも圧縮される場合がある。図５Ｃにおいて、付与された補助材料４０４を通り過ぎる造形材料供給器１０６の運動の後、造形材料供給器１０６は、付与された補助材料４０４の上部を除去する場合がある。さらに、付与された補助材料４０４を通り越す造形材料供給器１０６の運動の間、付与された補助材料４０４は、付与された補助材料１０４に接触している造形材料１０４の種々の部分によって支持されている場合がある。したがって、付与された補助材料４０４に接触している造形材料１０４の種々の部分は、付与された補助材料４０４の著しい変形を防止することができる。

【0040】

一例によれば、三次元物体４００の種々の特性を変化させるために、付与された補助材料４０４の厚みは、調節される場合がある。例えば、図５Ｃにおいて、付与された補助材料４０４を通り越す造形材料供給器１０６の運動の後、付与された補助材料４０４は、付与された補助材料４０４の上部を露出させる高さを有する場合がある。図５Ｄに示されるように、他の例において、付与された補助材料４０４は、付与された補助材料４０４が造形材料１０４に包み込まれるような比較的低い高さを有する場合がある。したがって、例えば導電性トレースは、三次元物体４００の複数の層に形成される場合があり、導電性トレースは、互いに電気的に連絡した状態にある場合もあれば、互いに電気的に絶縁されている場合もある。三次元物体４００の特性は、他の処理によって変更されてもよい。例えば、補助材料４０４の周りに付与される造形材料１０４の高さは、造形材料供給器１０６と付与される補助材料４０４との間の相対距離を変化させることによって変更される場合がある。

【0041】

他の例によれば、付与された補助材料の周りへの造形材料１０４の付与よりも前に、付与された補助材料は、部分的又は完全に固化される場合がある。例えば、付与された補助材料の上に合体剤が堆積され、合体剤に対してエネルギーを印加することによって、付与された補助材料は固化される場合がある。補助材料が液体又はゲルであって、例えば室温又はその付近のような特定温度に維持されたときに固化されるような他の例においては、造形材料１０４の付与よりも前に、付与された補助材料を冷却することが可能である場合がある。

【0042】

図４Ｂに示されるように、造形材料１０４は、造形材料１０４の種々の部分が補助材料４０４と接触するような形で、補助材料４０４の周りに供給される。さらに、一例によれば、造形材料供給器１０６は、造形材料１０４が補助材料４０４と同じ又は略同じ高さを有するものとなるように、造形材料１０４を補助材料４０４の周りに塗布する場合がある。

【0043】

一例によれば、造形材料とともに付与すべき補助材料は、造形材料及び補助材料の融解温度に基づいて選択される場合がある。例えば、選択される補助材料は、造形材料の融解温度を約２０℃を超えて上回らない融解温度を有する場合がある。造形材料と補助材料の適当な組み合わせの種々の例を、次の表１に示す。

【0044】

【表1】

【0045】

表１において、Arkema Rilsan Invent PA-11^TMは、フランス国コロンブのArkemaから市販されているポリアミド１１材料を指している。Evonik X1556PA-12^TMは、ドイツ国エッセンのEvonik Industriesから市販されているポリアミド１２を指している。SAC305は、カナダ国ケベック州モントリオールのAIM Solderから市販されている９５．５％の錫、３％の銀、及び０．５％の銅を含む合金を指している。Sn91Zn09は、９１％の錫、及び９％の亜鉛を含む合金を指している。Pb88Sn10Ag02は、８８％の鉛、１０％の錫、及び２％の銀を含む合金を指している。Pb94.5Ag5.5は、９４．５％の鉛、及び５．５％の銀を含む合金を指している。

【0046】

ブロック３０６において、合体剤は、造形材料１０４の層の上に選択的に堆積される場合がある。プロセッサ２０２は、生成されたスライスに示された形で合体剤を付与するために、合体剤噴射装置制御モジュール２１６を実施することにより、合体剤噴射装置１２２をどのように動作させるべきかに関する種々の命令を生成する場合がある。例えば、生成されたスライスは、合体剤を選択的に堆積させるべき付与された造形材料１０４の層上の種々の場所を特定する情報を含む場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２によって合体剤を所定の種々の場所に付与するために、合体剤噴射装置１２２だけでなくキャリッジ１１２に対しても、種々の制御命令２３０を出力する場合がある。

【0047】

図４Ｃに示されるように、合体剤噴射装置１２２は、造形材料１０４を横切って走査される場合があり、合体剤を造形材料１０４の選択された種々の部分の上に選択的に堆積させる場合がある。例えば、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２を制御することにより、補助材料４０４に隣接している造形材料１０４の種々の部分の全ての上に、合体剤４１０を堆積させる場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２を制御することにより、合体剤４１０が補助材料４０４の上に堆積されることを実質的に防止する場合がある。

【0048】

一例によれば、合体剤は、液体材料であり、合体剤噴射装置１２２は、例えばサーマル・インクジェット・プリントヘッド又は圧電インクジェット・プリントヘッドのようなプリントヘッドである。いずれに関しても、合体剤噴射装置１２２は、消耗品の合体剤を含む場合があり、又は独立した消耗品の合体剤に接続される場合がある。

【0049】

一般的に言えば、合体剤４１０は、造形材料１０４に完全に又は部分的に浸透し、十分なエネルギーが合体剤４１０及び造形材料１０４に対して印加されたときに、合体剤４１０と接触している造形材料１０４の種々の部分を固化させるためのものである。例えば、合体剤４１０は、例えば合体剤４１０に対して放射される電磁放射線の形で十分なエネルギーが印加されたときに加熱され、粉末形態である場合がある造形材料１０４をその融点に到達させ、一つに融合させる電磁放射線吸収体である場合があり、造形材料１０４は、その後冷却される。この点に関し、合体剤４１０の選択的付与によれば、造形材料１０４の種々の部分を選択的に固化させることができ、それによって造形材料１０４は、所望の形状を獲得する。

【0050】

ブロック３０６において、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置制御モジュール２１６をさらに実施することにより、合体剤噴射装置１２２を制御し、付与された補助材料の上に合体剤を付与する場合がある。造形材料１０４と同様に、合体剤は、十分なエネルギーが印加されたときに加熱され、補助材料をその融点に到達させ、一つに融合させる場合があり、補助材料は、その後冷却される。

【0051】

一つの非限定的例によれば、適当な合体剤は、例えば、Hewlett-Packard Companyから市販されている商業的にCM991Aと呼ばれているインク組成物のような、カーボンブラックを含むインク組成物である場合がある。一例において、そのようなインクは、赤外光吸収体をさらに含む場合がある。他の例において、そのようなインクは、近赤外光吸収体をさらに含む場合がある。さらに別の例において、そのようなインクは、可視光吸収体をさらに含む場合がある。可視電磁放射線増強体を含むインクの例としては、染料系カラーインク、及び顔料系カラーインクが挙げられる。

【0052】

ブロック３０８では、供給された造形材料１０４、及び堆積された合体剤に対してエネルギーが印加される場合があり、それによって、合体剤が供給され、又は浸透した造形材料１０４の種々の部分は、造形材料１０４の融点を超えて加熱され、合体される。さらに、補助材料、及び合体剤に対してエネルギーが印加される場合があり、それによって、合体剤が供給され、又は合体剤が浸透した補助材料の種々の部分は、補助材料の融点を超えて加熱され、合体される。冷却されると、合体された造形材料の種々の部分、及び補助材料の種々の部分は固体になり、生成中の三次元物体の一部を形成する場合がある。プロセッサ２０２は、エネルギー源制御モジュール２２０を実施することにより、エネルギー源１２６の動作を制御するための種々の命令を生成する場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、種々の制御命令をエネルギー源１２６に出力することにより、エネルギー源１２６によって、供給された造形材料１０４及び堆積された合体剤に対してエネルギーを印加する場合がある。エネルギー源１２６が、供給された造形材料１０４、及び堆積された合体剤に対してエネルギーを印加する際、エネルギー源１２６は、付与された補助材料に対してもエネルギーを印加する場合がある。この点に関し、エネルギー源１２６はさらに、粉末金属材料である場合がある付与された補助材料の粒子を融解させ、冷却時に一つに融合させる場合がある。この融合の結果、付与された補助材料の導電性は向上される場合があり、それによって、付与された補助材料を導電性トレースとして実施することが可能になる場合がある。

【0053】

一例によれば、エネルギー源１２６は、赤外線（ＩＲ）光源、又は近赤外線光源である。他の例において、エネルギー源１２６は、約８００ｎｍから１０マイクロメートル（ミクロン）までの波長の光を放射する。エネルギー源１２６は、堆積された造形材料に対してエネルギーを均一に印加するための単一のエネルギー源である場合がある。他の例において、エネルギー源１２６は、エネルギー源のアレイを含む場合がある。一部の例において、エネルギー源１２６は、造形材料１０４の層の表面全体に対して実質的に均一な形でエネルギーを印加する。これらの例において、エネルギー源１２６は、非集束エネルギー源であると言われることがあり、造形材料１０４の層全体に対して同時にエネルギーを印加する場合があり、このことは、三次元物体を生成することができる速度を向上させるのに役立つ場合がある。

【0054】

他の例において、エネルギー源１２６は、造形材料１０４の層の表面全体の一部に対して実質的に均一な形でエネルギーを印加する。例えば、エネルギー源１２６は、造形材料１０４の層のストリップ（細長い一片）に対してエネルギーを印加する場合がある。こうした例では、造形材料の層の表面全体にわたって実質的に等量のエネルギーが最終的に印加されるように、エネルギー源１２６は、造形材料の層を横切って移動、すなわち走査される場合がある。

【0055】

他の例において、例えば図１に示されるように、エネルギー源１２６は、可動式キャリッジ１１２の上に取り付けられる。この例では、エネルギー源１２６は、造形材料１０４及び補助材料４０４の種々の部分上への合体剤の付与の直後に、造形材料１０４及び補助材料４０４のそれらの部分に対してエネルギーを印加する場合がある。他の例では、エネルギー源１２６は、独立したキャリッジ（図示せず）の上に取り付けられ、造形材料供給器１０６と共に移動し、あるいは、可動式キャリッジ１１２とは別個に移動可能になっている。

【0056】

さらに別の例において、エネルギー源１２６は、造形材料１０４の層を横切って移動する際に、例えば所定のエネルギー印加処理にしたがって、可変量のエネルギーを印加する場合がある。例えば、プロセッサ２０２は、エネルギー源１２６を制御することにより、合体剤が付与された造形材料１０４の種々の部分に対してのみエネルギーを印加する場合がある。他の例において、プロセッサ２０２は、エネルギー源１２６を制御することにより、堆積された補助材料に対してもエネルギーを印加する場合がある。

【0057】

さらに別の例において、エネルギー源１２６は、レーザービームのような集束エネルギー源である場合がある。この例では、レーザービームは、造形材料１０４の層の全部又は一部を横切って走査するように制御される場合がある。さらに、レーザービームは、所定のパターンにしたがって、造形材料１０４の層を横切って走査するように制御される場合がある。例えば、レーザービームは、合体剤が供給された造形材料１０４の層の種々の部分に対してエネルギーを印加するように制御される場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、エネルギー源１２６を制御することにより、堆積された補助材料に対してエネルギーを印加する場合がある。

【0058】

他の例によれば、装置１００は、第２のエネルギー源（図示せず）を含む場合がある。この例では、コントローラ１３０は、第２のエネルギー源を制御することにより、補助材料に対してエネルギーを印加する場合がある。例えばエネルギー源１２６によって補助材料を融解させるだけの十分なエネルギーを印加することができないほど補助材料が造形材料とは十分に異なる融点を有している種々の例においては、第２エネルギー源を使用して、より高レベルのエネルギーを補助材料に印加することにより、補助材料を融解させる場合がある。あるいは、第２のエネルギー源は、エネルギー源１２６と同じか、又はそれよりも少量のエネルギーを印加する場合がある。いずれにしても、第２のエネルギー源は、キャリッジ１１２上に設けられる場合があり、又はキャリッジ１１２とは独立に移動可能である場合がある。

【0059】

図４Ｃに示されるように、エネルギー源１２６は、造形材料１０４、及び補助材料４０４に対してエネルギー４２０を印加する場合がある。例えば、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２による合体剤４１０の付与の後、エネルギー源１２６を制御することにより、エネルギー４２０を印加する場合がある。一例によれば、プロセッサ２０２は、キャリッジ１１２を造形材料１０４を横切って走査するように制御する場合がある。キャリッジ１１２が走査されている間に、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２を制御することにより、造形材料１０４の上に合体剤４１０を選択的に堆積させる場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、エネルギー源１２６を制御することにより、合体剤４１０を受け取った造形材料１０４の種々の部分に対してエネルギー４２０を印加する場合がある。プロセッサ２０２はさらに、補助材料４０４上への合体剤４１０の付与の後、エネルギー源１２６を制御することにより、補助材料４０４に対してエネルギー４２０を印加する場合がある。さらに、エネルギーを印加する時間の長さ、すなわち、エネルギー露出時間は、例えば、エネルギー源の特性、造形材料の特性、合体剤の特性等のうちの何れかに応じて決まる場合がある。

【0060】

図４Ｃに示した例によれば、プロセッサ２０２は、合体剤噴射装置１２２を制御することにより、露出された造形材料４０４の全体の上に合体剤４１０を堆積させる場合がある。したがって、三次元物体４００の種々の部分に対するエネルギー４２０の印加の後、図４Ｄに示されるように、造形材料１０４の層の大半又は全部は合体され、固化される場合がある。さらに、補助材料４０４上の合体剤に対するエネルギー４２０の印加によって、補助材料４０４の粒子は融解され、一つに融合され、導電性トレースのような三次元物体４００の一部を形成する場合がある。したがって、一例において、三次元物体４００は、プラスチック構造に埋め込まれた導電性トレースを含む場合がある。図示されてはいないが、合体剤４１０が付与されなかった造形材料１０４の種々の部分は、固化されない場合がある。固化されなかった造形材料１０４のそうした部分は、固化された部分から分離され、その後、再使用され、又は破棄される場合がある。

【0061】

図示されてはいないが、補助材料４０４及び造形材料１０４の種々の層を構築するために、方法３００は、任意の適当な回数だけ繰り返される場合がある。方法３００の反復の間に、三次元物体４００の新たなレベルを作成することができるように、造形領域プラットフォーム１０２が降下され、及び／又はキャリッジ１１２が上昇される場合がある。造形領域プラットフォーム１０２、及び／又はキャリッジ１１２は、アクチュエータ（図示せず）の動作によって移動される場合があり、アクチュエータは、プロセッサ２０２によって制御される場合がある。

【0062】

次に図６に移ると、方法６００は、図３の方法３００に関して上で説明したものと同じ特徴の多くを含んでいる。したがって、方法６００に関して、それらの同じ特徴は再度説明されない。例えば、方法６００は、ブロック３０２〜３０６を含んでいる。

【0063】

図６において、ブロック３０６の後、ブロック６０２において、合体変性剤が、造形材料１０４の層の上に選択的に堆積される場合がある。プロセッサ２０２は、合体変性剤を、生成されたスライスに示されるような形で付与するために、合体変性剤噴射装置制御モジュール２１８を実施することにより、合体変性剤噴射装置１２４をどのように動作させるべきかに関する種々の命令を生成する場合がある。例えば、生成されたスライスは、合体変性剤を選択的に堆積させるべき付与された造形材料１０４の層上の種々の場所を特定する情報を含む場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、合体変性剤噴射装置１２４によって合体変性剤を所定の種々の場所に付与するために、合体変性剤噴射装置１２４だけでなくキャリッジ１１２に対しても、制御命令２３０を出力する場合がある。

【0064】

一例によれば、合体変性剤噴射装置１２４は、造形材料１０４を横切って走査される場合があり、合体変性剤を造形材料１０４の種々の選択された部分の上に選択的に堆積させる場合がある。例えば、プロセッサ２０２は、合体変性剤噴射装置１２４を制御することにより、補助材料に隣接している造形材料１０４の種々の部分の全ての上に合体変性剤を堆積させる場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、合体変性剤噴射装置１２４を制御することにより、合体変性剤が補助材料の上に堆積されることを実質的に防止する場合がある。具体例として、プロセッサ２０２は、合体変性剤噴射装置１２４を制御することにより、先に堆積された合体剤の種々の部分、又は全体の上に合体変性剤を付与する場合がある。

【0065】

一例によれば、合体変性剤は液体材料であり、合体変性剤噴射装置１２４は、プリントヘッドであり、例えばサーマル・インクジェット・プリントヘッド又は圧電インクジェット・プリントヘッドである。いずれにしても、合体変性剤噴射装置１２４は、消耗品の合体変性剤を含む場合があり、又は独立した消耗品の合体変性剤に接続される場合がある。

【0066】

一般的に言えば、合体変性剤（合体調整剤、又は合体改質剤とも呼ばれる。）は、造形材料１０４に浸透し、合体剤の作用を変化させる働きをする。例えば、合体変性剤は、合体剤に対し、異なる物理的及び／又は化学的作用を与える場合がある。例えば、如何なる理論によっても束縛されることなく、一例において、合体変性剤は、造形材料の個々の粒子の間の物理的分離を生成する働きをする場合があり、これによって、例えば、それらの粒子が一つに結合することを防止し、したがって、それらの粒子が固化し、生成される三次元物体の一部を形成することを防止する。合体変性剤の一例は、固形物を含む液体である。そのような薬剤は、例えば、コロイド状インク、染料系インク、又はポリマー系インクである場合がある。

【0067】

合体変性剤は、造形材料の層に供給された後、例えば何らかのキャリア液体の蒸発の後に、造形材料を覆う、又は部分的に覆う固形物の薄層を生成するため、本明細書に記載されるような合体変性剤としての働きをする場合がある。一例によれば、合体変性剤は、合体変性剤がその上に供給されることになる造形材料の粒子の平均サイズよりも小さい平均サイズの固体粒子を含む場合がある。さらに、合体変性剤の分子量、及びその表面張力は、その分子量において、合体変性剤が造形材料に十分に浸透することが可能となるような大きさである場合がある。一例において、合体変性剤は、高い溶解度を有する場合があり、したがって、合体変性剤の各液滴は高い割合で固形物を含む場合がある。

【0068】

一例において、食塩水が、合体変性剤として使用される場合がある。他の例において、Hewlett-Packard Companyから市販されている商業的にＣＭ９９６Ａインクと呼ばれているインクが、合体変性剤として使用される場合がある。さらに別の例において、Hewlett-Packard Companyから市販されている商業的にＣＮ６７３Ａインクと呼ばれているインクが、合体変性剤として使用される場合がある。

【0069】

別の例においては、如何なる理論によっても束縛されることなく、合体変性剤は、造形材料が当該造形材料の融点を上回る温度に達することを防止することによって、合体剤の作用を変化させる働きをする場合がある。例えば、合体変性剤は、造形材料１０４に対する適当な冷却作用を示す流体である場合がある。例えば、そのような薬剤が造形材料に供給されると、造形材料に印加されたエネルギーは、合体変性剤によって吸収される場合があり、それによって、合体変性剤の蒸発が発生する。合体変性剤の蒸発は、合体変性剤が供給され、又は浸透した造形材料が、その造形材料の融点に到達することを防止することに役立つ場合がある。

【0070】

一例において、合体変性剤は、高い気化熱を有する溶媒であって、造形材料の融点よりも低い沸点、及び／又は特定の高い熱容量を有する溶媒を高い割合で含む場合がある。合体の度合いを向上させることができる合体変性剤の例としては、例えば、可塑剤が挙げられる。合体の度合いを向上させることができる合体変性剤の他の例としては、例えば、造形材料の粒子の濡れ性（親水性）を向上させるための界面活性剤が挙げられる。

【0071】

別の例として、ブロック６０８において、合体変性剤は、付与された補助材料の上に選択的に堆積される場合がある。この例では、合体変性剤は、補助材料の粒子間の導電性を向上させる種々の粒子を含む場合がある。例えば、合体変性剤は、補助材料の粒子に比べて相対的に小さいサイズを有し、補助材料の粒子間に配置されることが可能な、金属粒子を含む場合がある。さらに、この合体変性剤は、造形材料の上に選択的に堆積された合体変性剤と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0072】

合体剤と合体変性剤の両方が供給され、又は浸透した造形材料１０４及び／又は補助材料の種々の部分は、変更された度合いで合体される場合がある。変更の度合いは、例えば、造形材料及び／又は補助材料の任意の部分における合体剤と合体変性剤の割合；合体剤が造形材料及び／又は補助材料に供給される際のパターン；合体変性剤が造形材料及び／又は補助材料に供給される際のパターン；合体剤の化学的性質；合体変性剤の化学的特性；造形材料及び／又は補助材料の化学的性質；造形材料及び／又は補助材料と、それらの薬剤との間の化学相互作用；並びに、エネルギーが印加されている間における造形材料及び／又は補助材料と、薬剤との間の化学相互作用、のうちの任意の一以上のものによって決まる場合がある。

【0073】

合体剤及び合体変性剤の選択的供給は、本明細書においては、合体剤及び合体変性剤が、造形材料及び／又は補助材料の表面層の選択された種々の部分に、それぞれ独立したパターンを成すように供給されることを意味するものとして定義される場合がある。パターンは、作成すべき三次元物体のモデルから導出されたデータによって定義される場合がある。一部の例において、合体剤は、第１のパターンにしたがって造形材料１０４の一部に選択的に供給される場合があり、合体変性剤は、第２のパターンにしたがって造形材料１０４の一部に選択的に供給される場合がある。この点に関し、生成される三次元物体の一部の物体的性質は、合体剤及び合体変性剤が造形材料１０４に供給される際のパターンに応じて変更制御可能である場合がある。

【0074】

図６に戻ると、ブロック６１０において、供給された造形材料１０４、堆積された合体剤、堆積された合体変性剤、及び補助材料に対し、エネルギーが印加される場合がある。プロセッサ２０２は、エネルギー源制御モジュール２２０を実施することにより、エネルギー源１２６を制御するための種々の命令を生成する場合がある。さらに、プロセッサ２０２は、種々の制御命令２３０をエネルギー源１２６に出力することにより、供給された造形材料１０４、堆積された合体剤、堆積された合体変性剤、及び補助材料に対し、エネルギー源１２６によってエネルギーを印加する場合がある。エネルギー源１２６が、供給された造形材料１０４、堆積された合体剤、及び堆積された合体変性剤に対してエネルギーを印加する際に、エネルギー源１２６は、付与された補助材料に対してもエネルギーを印加する場合がある。この点に関し、エネルギー源１２６はさらに、粉末導電性材料である場合がある付与された補助材料の粒子を融解させ、一つに融合させる場合がある。融合の結果、付与された補助材料の導電性は向上される場合があり、したがって、付与された補助材料を導電性トレースとして実施することが可能になる場合がある。

【0075】

合体変性剤よりも先に合体剤が堆積される方法６００を具体的に参照したが、本開示の範囲を外れることなく、合体剤よりも先に合体変性剤が堆積される場合もあるものと理解すべきである。

【0076】

方法３００に関する上記の説明と同様に、補助材料及び造形材料１０４の種々の層を構築するために、方法６００は、任意の適当な回数だけ繰り返される場合がある。方法６００の反復の間に、三次元物体の新たなレベルを作成することができるように、造形領域プラットフォーム１０２が降下され、及び／又はキャリッジ１１２が上昇される場合がある。

【0077】

方法３００及び６００において説明した処理の一部又は全部は、任意の所望のコンピュータアクセス可能媒体に、ユーティリティ、プログラム、又はサブプログラムとして格納される場合がある。さらに、方法３００及び６００は、種々のコンピュータ・プログラムによって具現化される場合があり、コンピュータ・プログラムは、アクティブと非アクティブの両方を含む様々な形態で存在する場合がある。例えば、コンピュータ・プログラムは、ソース・コード、オブジェクト・コード、実行可能コード、又は他のフォーマットを含む種々の機械読み取り可能命令として存在する場合がある。上記はいずれも、非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体上に具現化される場合がある。

【0078】

非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体の例としては、コンピュータシステムＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及び、磁気的又は光学的ディスク又はテープが挙げられる。したがって、上記の機能を実行することが可能な如何なる電子装置が、上に列挙した機能を実施してもよいものと理解すべきである。

【0079】

次に図７に移ると、図１及び図２に示したコンピュータ１３０の様々な機能を実施するために使用されることがある、一例による計算装置７００の概略図が示されている。計算装置７００は、プロセッサ７０２；モニタのような表示装置７０４；ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ ８０２．１１ｘ、３ＧモバイルＷＡＮ、若しくはＷｉＭａｘ ＷＡＮのようなネットワーク・インタフェース７０８；及びコンピュータ読み取り可能媒体７１０を含む場合がある。これらの構成要素は各々、バス７１２に動作可能に結合されている場合がある。バス７１２は、例えば、ＥＩＳＡ、ＰＣＩ、ＵＳＢ、ファイヤーワイヤー（FireWire）、ニューバス（NuBus）、又はＰＤＳである場合がある。

【0080】

コンピュータ読み取り可能媒体７１０は、実行のために種々の命令をプロセッサ７０２に提供することに関与する任意の適当な媒体であってよい。例えば、コンピュータ読み取り可能媒体７１０は、光学ディスクや磁気ディスクのような不揮発性媒体である場合があり、メモリのような揮発性媒体である場合がある。また、コンピュータ読み取り可能媒体７１０は、種々の表処理マシン読み取り可能命令（table processing machine readable instructions）７１４を記憶している場合がある。表処理マシン読み取り可能命令７１４は、方法３００及び／又は６００を実施することができ、図２に示した制御装置２００のモジュール２１０〜２２４を含む場合がある。この点に関し、マシン読み取り可能命令７１４は、データ・アクセス・モジュール２１０、補助材料噴射装置制御モジュール２１２、造形材料供給器制御モジュール２１４、合体剤噴射装置制御モジュール２１６、合体変性剤噴射装置制御モジュール２１８、エネルギー源制御モジュール２２０、キャリッジ制御モジュール２２２、及び造形領域プラットフォーム制御モジュール２２４を含む場合がある。

【0081】

本開示の全体を通じて具体的に説明をしたが、本開示の種々の代表的な例は、広範囲の応用形態を上回る有用性を有しており、上記の説明は、制限を意図するものでもなければ、制限として解釈されるべきものでもなく、むしろ、本開示の種々の態様の例示的説明として提供されている。

【0082】

本明細書に記載され、例示されているものは、多少の変形を伴う開示の例である。本明細書で使用される用語、説明、及び図は、例示のためにのみ説明されたものであり、それらに制限の意味はない。本開示の範囲内で多数の変形が可能であり、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲及びそれらの均等によって定義されることが意図されている。特許請求の範囲において、全ての用語は、特に断りがない限り、その最も広い妥当な意味を有することが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】