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(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】
(24)【登録日】2022-09-12
(45)【発行日】2022-09-21
(54)【発明の名称】造形物の製造方法、及び造形物の製造装置
(51)【国際特許分類】
B29C 64/165 20170101AFI20220913BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20220913BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20220913BHJP
B29C 64/291 20170101ALI20220913BHJP
B22F 10/16 20210101ALI20220913BHJP
B22F 10/85 20210101ALI20220913BHJP
B28B 1/30 20060101ALI20220913BHJP
B22F 12/40 20210101ALI20220913BHJP
【ＦＩ】
B29C64/165
B33Y10/00
B33Y30/00
B29C64/291
B22F10/16
B22F10/85
B28B1/30
B22F12/40
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018121479
(22)【出願日】2018-06-27
(65)【公開番号】P2020001231
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-02-08
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】朴 素暎
【審査官】▲高▼橋 理絵
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１４－５２７４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５０２７５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０
Ｂ２２Ｆ １０／００－１２／９０
Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００
Ｂ２８Ｂ １／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ｉ）粉体層を形成する工程と、（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、前記特定分画領域以外の他の分画領域に付与される放射強度より高くなるように、放射エネルギーを付与し、
前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域であることを特徴とする造形物の製造方法。
【請求項2】
前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数より多い、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項3】
前記（ｉｉ）の工程において、前記液滴を前記粉体層に滴下することにより前記液滴を前記粉体層に塗布する場合、前記粉体層の厚みをｈとし、前記液滴を滴下する際の隣接する液滴間の距離をＬとしたとき、ｈ＜Ｌとなるように前記液滴を前記粉体層に滴下する、請求項１から２のいずれかに記載の造形物の製造方法。
【請求項4】
前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の液量が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の液量より多い、請求項１から３のいずれかに記載の造形物の製造方法。
【請求項5】
前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度より高い、請求項１から４のいずれかに記載の造形物の製造方法。
【請求項6】
前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤と、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の種類が異なる場合、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率より高い、請求項１から５のいずれかに記載の造形物の製造方法。
【請求項7】
前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域である場合に、
前記（ｉｉ）の工程において、前記縁部領域のうち、分画された区画の中で２側面以上隣接する区画のない区画に対応する最縁部領域において、前記最縁部領域に前記液滴を塗布する条件が、前記最縁部領域以外の他の前記縁部領域に前記液滴を塗布する条件より、さらに放射線吸収効率が高くなるように、前記液滴が塗布される、請求項４から６のいずれかに記載の造形物の製造方法。
【請求項8】
（ｉ）粉体層を形成する手段と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する手段と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する手段と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の手段を繰り返す手段と、を有し、
前記（ｉｉ）の手段において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の手段において、前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、前記特定分画領域以外の他の分画領域に付与される放射強度より高くなるように、放射エネルギーを付与し、
前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域であることを特徴とする造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、造形物の製造方法、及び造形物の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
粉体積層による三次元造形方式(粉体積層造形方式ともいう)において、粉体層の面上の造形領域に放射線吸収剤を含んだインクを塗布し、放射エネルギーを加えて粉体を凝固させることで、造形を行う方式（ＨＳＳ方式）が知られている。
【0003】
非造形領域に隣接する造形領域の縁部では、放射エネルギーを加えた際、熱が非造形領域に逃げるため、粉体の結合が十分に行われず、層状造形物である造形層の精度や強度の低下に繋がるという問題があった。
かかる問題を解決するため、造形領域の縁部のインク量を増やすという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、造形領域の縁部の精度や強度を向上する目的で、ヘッドから放射線吸収材料を含んだ液滴の塗布量を変更することで、放射線吸収量を変えることが記載されている。
かかる問題を解決するため、造形領域の縁部のインク量を増やすという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、造形領域の縁部の精度や強度を向上する目的で、ヘッドから放射線吸収材料を含んだ液滴の塗布量を変更することで、放射線吸収量を変えることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度を向上することができる造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するための手段としての本発明の造形物の製造方法は、
（ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
（ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によると、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度を向上することができる造形物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明者は、造形物の製造方法において、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度を向上させる方法について検討した。
その結果、上記特許文献１に記載の方法では、造形物の強度は確保できるが、インクが造形層を積層する際の積層面に平行な方向（ＸＹ方向）に広がるため、造形物の精度を向上させることはできないことがわかった。特許文献１に記載の方法は、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度の両方を満足させるには十分とはいえなかった。
そこで、本発明者は、研究を重ねた結果、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度の両方を向上させることができる方法として、以下の構成の造形物の製造方法が有効であることを見出した。
その結果、上記特許文献１に記載の方法では、造形物の強度は確保できるが、インクが造形層を積層する際の積層面に平行な方向（ＸＹ方向）に広がるため、造形物の精度を向上させることはできないことがわかった。特許文献１に記載の方法は、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度の両方を満足させるには十分とはいえなかった。
そこで、本発明者は、研究を重ねた結果、造形領域の縁部における造形層の精度及び強度の両方を向上させることができる方法として、以下の構成の造形物の製造方法が有効であることを見出した。
【0009】
（造形物の製造方法及び造形物の製造装置）
本発明は、粉体層の面上の造形領域に放射線吸収剤を含んだインクを塗布し、放射エネルギーを加えて粉体を凝固させることで、造形を行う方式（ＨＳＳ方式）において、以下の特徴を有する。
本発明の造形物の製造方法は、
（ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
本発明は、粉体層の面上の造形領域に放射線吸収剤を含んだインクを塗布し、放射エネルギーを加えて粉体を凝固させることで、造形を行う方式（ＨＳＳ方式）において、以下の特徴を有する。
本発明の造形物の製造方法は、
（ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の造形物の製造装置は、
（ｉ）粉体層を形成する手段と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する手段と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する手段と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の手段を繰り返す手段と、を有し、
前記（ｉｉ）の手段において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の手段において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
本発明の造形物の製造方法は、本発明の造形物の製造装置を用い実施することと、一方、本発明の造形物の製造装置は、本発明の造形物の製造方法を実施することと、同義である。したがって、本発明の造形物の製造方法の説明を通じて本発明の造形物の製造装置の詳細についても明らかにする。
（ｉ）粉体層を形成する手段と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する手段と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する手段と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の手段を繰り返す手段と、を有し、
前記（ｉｉ）の手段において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の手段において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする。
本発明の造形物の製造方法は、本発明の造形物の製造装置を用い実施することと、一方、本発明の造形物の製造装置は、本発明の造形物の製造方法を実施することと、同義である。したがって、本発明の造形物の製造方法の説明を通じて本発明の造形物の製造装置の詳細についても明らかにする。
【0011】
本発明の造形物の製造方法及び造形物の製造装置の一実施形態を図１～図３を参照して説明する。図１は本実施形態の造形物の製造装置を模式的に説明するための平面図であり、図２は同装置を模式的に説明するための側面図である。また、図３は同装置を模式的に説明するための断面図であり、本実施形態の造形物の製造方法を模式的に説明するための図である。なお、図３は造形時の一時点を示している。
【0012】
本実施形態の造形物の製造装置は粉体積層造形装置であり、粉体（粉末）が結合された層状造形物である造形層３０が形成される造形部１と、造形部１の層状に敷き詰められた粉体層３１に対して造形用液体（造形液などとも称する）の液滴１０を吐出して、液滴１０を粉体層に塗布することにより、立体造形物を造形する造形ユニット５とを備えている。
【0013】
造形部１は、粉体槽１１と、平坦化部材（リコータ）である回転体としての平坦化ローラ１２などを備えている。なお、平坦化部材は、回転体に代えて、例えば板状部材（ブレード）とすることもできる。
【0014】
粉体槽１１は、粉体２０を供給する供給槽２１と、造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形槽２２とを有している。造形前に供給槽２１に粉体を供給する。
供給槽２１の底部は供給ステージ２３として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。同様に、造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。
供給ステージ２３と造形ステージ２４は、モータによって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降される。
供給槽２１の底部は供給ステージ２３として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。同様に、造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。
供給ステージ２３と造形ステージ２４は、モータによって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降される。
【0015】
平坦化ローラ１２は、供給槽２１の供給ステージ２３上に供給された粉体２０を造形槽２２に供給し、平坦化手段である平坦化ローラ１２によって供給した粉体の層の表面を均して平坦化して、粉体層３１を形成する。この平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４のステージ面（粉体２０が積載される面）に沿って矢印Ｙ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構によって移動される。また、平坦化ローラ１２は、モータ２６（図４参照）によって回転駆動される。
【0016】
一方、造形ユニット５は、造形ステージ２４上の粉体層３１に液滴１０を吐出する液体吐出ユニット５０を備えている。液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された吐出手段である２つ（１又は３つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
【0017】
キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に移動可能に保持されている。ガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０に昇降可能に保持されている。このキャリッジ５１は、Ｘ方向走査機構５５０を構成するＸ方向走査モータによってプーリ及びベルトを介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他のＹ、Ｚについても同様とする。）に往復移動される。
【0018】
２つのヘッド５２ａ、５２ｂ（以下、区別しないときは「ヘッド５２」という。）は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ複数列配置されている。ヘッド５２ノズル列は、放射線吸収剤を含んだ造形液（インク）を吐出する。ヘッド５２ａやヘッド５２ｂのノズル列は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど色がついた造形液（放射線吸収剤含む造形液）をそれぞれ吐出することもできる。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。
これらの造形液の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。
これらの造形液の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。
【0019】
また、Ｘ方向の一方側には、液体吐出ユニット５０のヘッド５２の維持回復を行うメンテナンス機構６１が配置されている。
【0020】
ヘッドの左右には放射エネルギー源８０が備わる。なお、どちらか片方のみの設置でも可能である。ヘッド５２から造形液（放射線吸収剤を含むインク）が吐出された領域上を放射エネルギー源８０が駆動する。放射エネルギー源８０はキャリッジ５１内に備えることで、ヘッド５２と駆動を共有することも可能だが、個別に駆動源を用意することで単体でのＸ方向間の駆動を可能とすることができる。
【0021】
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。キャップ６２をヘッド５２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着させ、ノズルから造形液を吸引する。ノズルに詰まった粉体の排出や高粘度化した造形液を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイパ６３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構６１は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面をキャップ６２で覆い、粉体２０がノズルに混入することや液滴１０が乾燥することを防止する。
【0022】
造形ユニット５は、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されたスライダ部７２を有し、造形ユニット５全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。この造形ユニット５は、Ｙ方向走査機構５５２を構成するＹ方向走査モータによって全体がＹ方向に往復移動される。
また、液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、Ｚ方向昇降機構５５１（図４参照）を構成するＺ方向走査モータによってＺ方向に昇降される。
また、液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、Ｚ方向昇降機構５５１（図４参照）を構成するＺ方向走査モータによってＺ方向に昇降される。
【0023】
次に、造形部１の詳細について説明する。
造形部１は粉体槽１１を有しており、粉体槽１１は箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２と、余剰粉体受け槽２５の３つの上面が開放された槽とを備えている。供給槽２１内部には供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
造形部１は粉体槽１１を有しており、粉体槽１１は箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２と、余剰粉体受け槽２５の３つの上面が開放された槽とを備えている。供給槽２１内部には供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
【0024】
供給ステージ２３の側面は供給槽２１の内側面に接するように配置されている。造形ステージ２４の側面は造形槽２２の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
【0025】
平坦化ローラ１２は、供給槽２１から粉体２０を造形槽２２へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粉体である粉体層３１を形成する。
この平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の内寸（即ち、粉体が供される部分又は仕込まれている部分の幅）よりも長い棒状部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってＹ方向（副走査方向）に往復移動される。
この平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の内寸（即ち、粉体が供される部分又は仕込まれている部分の幅）よりも長い棒状部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってＹ方向（副走査方向）に往復移動される。
【0026】
また、平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転されながら、供給槽２１の外側から供給槽２１及び造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉体２０が造形槽２２上へと移送供給され、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら粉体２０を平坦化することで粉体層３１が形成される。
【0027】
また、図３にも示すように、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ１２に付着した粉体２０を除去するための粉体除去部材である粉体除去板１３が配置されている。粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２とともに移動する。また、粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２が平坦化を行うときの回転方向に回転するときのカウンタ方向でも、順方向でも配置可能である。
【0028】
なお、本実施形態では、造形部１の粉体槽１１が供給槽２１と造形槽２２の二つの槽を有する構成としているが、造形槽２２のみとして、造形槽２２に粉体供給装置から粉体を供給して、平坦化手段で平坦化する構成とすることもできる。
【0029】
【0030】
制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本実施形態の製造方法に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
【0031】
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
【0032】
制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。
【0033】
なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物（立体造形物）を各造形層ごとにスライスしたスライスデータ等の造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。
【0034】
制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
【0035】
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。
【0036】
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。
なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
【0037】
制御部５００は、供給ステージ２３を昇降させるモータ２７を駆動するモータ駆動部５１３と、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動するモータ駆動部５１４を備えている。
【0038】
制御部５００は、平坦化ローラ１２を移動させる往復移動機構２５のモータ５５３を駆動するモータ駆動部５１５と、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータ２６を駆動するモータ駆動部５１６を備えている。
【0039】
制御部５００は、供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置を駆動する供給系駆動部と、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。
【0040】
制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
【0041】
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
【0042】
制御部５００は、造形データ作成装置６００から造形データを受領する。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各造形層３０の形状データ（造形データ）を含む。
【0043】
そして、主制御部５００Ａは、造形層３０の造形データに基づいてヘッド５２からの造形液の吐出を行わせる制御をする。
【0044】
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置（粉体積層造形装置）６０１によって造形装置が構成される。
【0045】
次に、本実施形態の造形物の製造方法について、より詳細に説明する。
【0046】
本実施形態の造形物の製造方法における造形の流れについて図５を参照して説明する。
図５は造形の流れの説明に供する模式的説明図である。ここでは、造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図５Ａに示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ方向に下降させる。
図５は造形の流れの説明に供する模式的説明図である。ここでは、造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図５Ａに示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ方向に下降させる。
【0047】
このとき、造形槽２２の上面（粉体層表面）と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔとなるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。この間隔Δｔが次に形成する粉体層３１の厚さに相当する。間隔Δｔは、数十μｍ～１００μｍ程度であることが好ましい。
【0048】
次いで、図５Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
【0049】
さらに、図５Ｃに示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させ、図５Ｄに示すように、造形ステージ２４の造形層３０上で所定の厚さΔｔになる粉体層３１を形成する（平坦化）。粉体層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図５Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置に戻される。
【0050】
ここで、平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ１２で粉体２０を造形槽２２の上へと搬送させつつ、造形槽２２上又は既に形成された造形層３０の上に均一厚さｈ（積層ピッチΔｔに相当）の粉体層３１を形成できる。
【0051】
なお、以下、粉体層３１の厚みｈと積層ピッチΔｔ１とを区別せずに説明することがあるが、特に断りのない限り、同じ厚みを意味する。また、粉体層３１の厚みｈを実際に測定して求めてもよく、この場合、複数箇所の平均値とすることが好ましい。
【0052】
その後、図５Ｅに示すように、液体吐出ユニット５０のヘッド５２から造形用液体（造形液）の液滴を吐出する。
【0053】
図５Ｆに示すように、放射エネルギー源を造形槽上で駆動させることで、粉体内の放射線吸収剤によって熱が上がり、粉体が溶解・結合し、１層分の造形物（造形層３０）を得る。
【0054】
次いで、上述した粉体供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程、放射エネルギー照射の工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。
以後、粉体の供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程、放射エネルギー照射の工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
以後、粉体の供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程、放射エネルギー照射の工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
【0055】
＜造形用粉末及び造形用液体＞
次に、本発明に用いる造形用粉末、造形用液体の一実施形態について説明する。
造形用粉末としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
例えば、基材からなるものが挙げられる。
次に、本発明に用いる造形用粉末、造形用液体の一実施形態について説明する。
造形用粉末としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
例えば、基材からなるものが挙げられる。
【0056】
＜＜基材＞＞
基材としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材の材質としては、例えば、金属、セラミックス、ガラス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂、磁性材料、樹脂などが挙げられる。
これらの基材としては、市販されているものを使用することができる。
基材としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材の材質としては、例えば、金属、セラミックス、ガラス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂、磁性材料、樹脂などが挙げられる。
これらの基材としては、市販されているものを使用することができる。
【0057】
基材の平均粒子径としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。例えば、２μｍ～１００μｍのものが好ましく、８μｍ～５０μｍがより好ましい。
【0058】
基材の粒度分布としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、粒度分布はよりシャープである方が好ましい。基材の平均粒子径は、公知の粒径測定装置を用いて測定することが可能であり、一例としては粒子径分布測定装置マイクロトラックＭＴ３０００IIシリーズ（マイクロトラックベル製）などが挙げられる。
【0059】
基材は、従来公知の方法を用いて製造することができる。粉末乃至粒子状の基材を製造する方法としては、例えば固体に圧縮、衝撃、摩擦等を加えて細分化する粉砕法、溶湯を噴霧させて急冷粉体を得るアトマイズ法、液体に溶解した成分を沈殿させる析出法、気化させて晶出させる気相反応法等が挙げられる。
【0060】
基材としては、製造方法に制限されないが、より好ましい方法としては球状の形状が得られ、粒径のバラツキが少ないアトマイズ法が挙げられる。アトマイズ法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法、プラズマアトマイズ法などが挙げられるが、いずれも好適に用いられる。
【0061】
＜＜造形用粉末のその他の成分＞＞
造形用粉末は、その他の成分を加えることも可能である。その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、フィラー、レベリング剤、焼結助剤などが挙げられる。
造形用粉末は、その他の成分を加えることも可能である。その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、フィラー、レベリング剤、焼結助剤などが挙げられる。
【0062】
＜＜＜フィラー＞＞＞
フィラーは、主に造形用粉末の表面に付着させたり、粉末材料間の空隙に充填させたりするのに有効な材料である。効果としては、例えば、造形用粉末の流動性の向上や、粉末材料同士の接点が増え、空隙を低減できることから、造形物の強度や寸法精度を高める効果が得られる場合があり有効である。
フィラーは、主に造形用粉末の表面に付着させたり、粉末材料間の空隙に充填させたりするのに有効な材料である。効果としては、例えば、造形用粉末の流動性の向上や、粉末材料同士の接点が増え、空隙を低減できることから、造形物の強度や寸法精度を高める効果が得られる場合があり有効である。
【0063】
＜＜＜レベリング剤＞＞＞
レベリング剤は、主に造形用粉末の表面の濡れ性を制御するのに有効な材料である。効果としては、例えば、粉体層への造形用液体の浸透性が高まり、造形物の強度アップやその速度を高めることができ、形状を安定に維持させる上で有効な場合がある。
レベリング剤は、主に造形用粉末の表面の濡れ性を制御するのに有効な材料である。効果としては、例えば、粉体層への造形用液体の浸透性が高まり、造形物の強度アップやその速度を高めることができ、形状を安定に維持させる上で有効な場合がある。
【0064】
＜＜＜焼結助剤＞＞＞
焼結助剤は、得られた造形物を焼結させる際、焼結効率を高める上で有効な材料である。効果としては、例えば、造形物の強度を向上でき、焼結温度を低温化できたり、焼結時間を短縮できる場合がある。
焼結助剤は、得られた造形物を焼結させる際、焼結効率を高める上で有効な材料である。効果としては、例えば、造形物の強度を向上でき、焼結温度を低温化できたり、焼結時間を短縮できる場合がある。
【0065】
＜＜造形用液体の液体成分＞＞
本実施形態の造形用液体は、常温において液状であることから液体成分が含まれる。液体成分としては、適宜変更することが可能であり、水や水溶性溶剤が好適に用いられ、特に水が主成分として用いられる。
また、本実施形態の造形用液体には、放射線吸収剤が含有されている。
本実施形態の造形用液体は、常温において液状であることから液体成分が含まれる。液体成分としては、適宜変更することが可能であり、水や水溶性溶剤が好適に用いられ、特に水が主成分として用いられる。
また、本実施形態の造形用液体には、放射線吸収剤が含有されている。
【0066】
造形用液体全体に占める水の割合は、４０質量％以上８５質量％以下が好ましく、５０質量％以上８０質量％以下がより好ましい。上記範囲であると、待機時にインクジェットノズルが乾燥することを防ぎ、液詰まりやノズル抜けを抑制できる。
【0067】
水溶性溶剤は、特にインクジェットノズルを用いて造形用液体を吐出させる際、水分保持力や吐出安定性を高める上で有効である。これらが低下すると、ノズルが乾燥して、吐出が不安定になったり、液詰まりが発生し、造形物の強度や寸法精度の低下を引き起こす場合がある。これらの水溶性溶剤は、水よりも粘度や沸点が高いものが多く、これらは特に造形用液体の湿潤剤や乾燥防止剤、粘度調整剤としても機能させることができ、有効である。
【0068】
水溶性溶剤としては、水溶性を示す液体材料であれば、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール、エーテル、ケトンなどが挙げられる。具体的には、１，２，６－ヘキサントリオール、１，２－ブタンジオール、１，２－ヘキサンジオール、２－ペンタンジオール、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、１，３－ブタンジオール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、２，３－ブタンジオール、２，４－ペンタンジオール、２，５－ヘキサンジオール、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール、２－ピロリドン、２－メチル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、３－メチル－１，３－ブタンジオール、３－メチル－１，３－ヘキサンジオール、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ－メチルピロリジノン、β－ブトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド、β－メトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド、γ－ブチロラクトン、ε－カプロラクタム、エチレングリコール、エチレングリコール－ｎ－ブチルエーテル、エチレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ジエチレングリコール、ジエチレングリコール－ｎ－ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジグリセリン、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールｎ－プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジグリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、プロピルプロピレンジグリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコール-ｎ-ブチルエーテル、プロピレングリコール-t-ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを用いることができる。ただし、これは一例であって、これらに限定されるものではない。
【0069】
造形用液体全体に占める水溶性溶剤の割合は、５質量％～６０質量％が好ましく、１０質量％～５０質量％がより好ましく、１５質量％～４０質量％がさらに好ましい。
５質量％以上であると、造形用液体の水分保持力を良好にすることができ、待機時にインクジェットヘッドの乾燥が進んで吐出不良となることを抑制することができる。また、事前に行うチェック時と実際の吐出時の吐出量が異なることを防ぎ、所望の強度や形状を有する造形物が得られやすくなる。６０質量％以下であると、造形用液体の粘度が高くなり過ぎることを防ぎ、吐出安定性を向上させることができる。また、造形用粉末中の樹脂の溶解性が低下することを防ぎ、造形物の強度が低下することを防ぐことができる。また、造形物の乾燥に時間がかかることを防ぐことができ、製造効率の低下や造形物の変形を防ぐことができる。
５質量％以上であると、造形用液体の水分保持力を良好にすることができ、待機時にインクジェットヘッドの乾燥が進んで吐出不良となることを抑制することができる。また、事前に行うチェック時と実際の吐出時の吐出量が異なることを防ぎ、所望の強度や形状を有する造形物が得られやすくなる。６０質量％以下であると、造形用液体の粘度が高くなり過ぎることを防ぎ、吐出安定性を向上させることができる。また、造形用粉末中の樹脂の溶解性が低下することを防ぎ、造形物の強度が低下することを防ぐことができる。また、造形物の乾燥に時間がかかることを防ぐことができ、製造効率の低下や造形物の変形を防ぐことができる。
【0070】
＜＜放射線吸収剤＞＞
放射線吸収剤としては、例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＣＭ９９７Ａとして知られるインク配合物のような、カーボンブラックを含むインク型配合物とすることができる。また、ＫＨＰ、骨炭、黒鉛、炭素繊維、白亜または干渉顔料を有することもできる。
さらに、赤外線吸収体、近赤外線吸収体、可視光吸収体、ＵＶ光吸収体などを含むことができる。例えば、可視光促進剤を含むインクの例としては、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＣＭ９９３Ａ及びＣＥ０４２Ａとして知られるインクのような、染料ベースの有色インク及び顔料ベースの有色インクが挙げられる。
放射線吸収剤としては、例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＣＭ９９７Ａとして知られるインク配合物のような、カーボンブラックを含むインク型配合物とすることができる。また、ＫＨＰ、骨炭、黒鉛、炭素繊維、白亜または干渉顔料を有することもできる。
さらに、赤外線吸収体、近赤外線吸収体、可視光吸収体、ＵＶ光吸収体などを含むことができる。例えば、可視光促進剤を含むインクの例としては、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＣＭ９９３Ａ及びＣＥ０４２Ａとして知られるインクのような、染料ベースの有色インク及び顔料ベースの有色インクが挙げられる。
【0071】
＜＜造形用液体のその他の成分＞＞
造形用液体は、その他の成分として、例えば、湿潤剤、乾燥防止剤、粘度調整剤、界面活性剤、浸透剤、架橋剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、着色剤、保存剤、安定化剤など、従来公知の材料を制限なく添加することができる。
造形用液体は、その他の成分として、例えば、湿潤剤、乾燥防止剤、粘度調整剤、界面活性剤、浸透剤、架橋剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、着色剤、保存剤、安定化剤など、従来公知の材料を制限なく添加することができる。
【0072】
＜＜＜界面活性剤＞＞＞
界面活性剤は、主に造形用液体の造形用粉末への濡れ性や浸透性、表面張力を制御する目的で使用される。界面活性剤は、従来公知の材料を使用することが可能であるが、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤が好適に用いられる。
界面活性剤は、主に造形用液体の造形用粉末への濡れ性や浸透性、表面張力を制御する目的で使用される。界面活性剤は、従来公知の材料を使用することが可能であるが、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤が好適に用いられる。
【0073】
アニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、琥珀酸エステルスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
【0074】
具体例としては、以下に挙げるものが好適に使用されるが、これらに限定されるわけではない。例えば、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキシド、ポリオキシエチレンヤシ油アルキルジメチルアミンオキシド、ジメチルアルキル（ヤシ）ベタイン、ジメチルラウリルベタイン等が挙げられる。
【0075】
これらの界面活性剤は、日光ケミカルズ社、日本エマルジョン社、日本触媒社、東邦化学社、花王社、アデカ社、ライオン社、青木油脂社、三洋化成社などの界面活性剤メーカーより入手することができる。また、アセチレングリコール系界面活性剤は、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、３，６－ジメチル－４－オクチン－３，６－ジオール、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オールなどのアセチレングリコール系（例えばエアープロダクツ社（米国）のサーフィノール１０４、８２、４６５、４８５あるいはＴＧなど）を用いることができるが、特にサーフィノール４６５、１０４やＴＧが好ましい。
【0076】
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー及びこの硫酸エステル塩、フッ素系脂肪族系ポリマーエステルが挙げられる。
このようなフッ素系界面活性剤として市販されているものを挙げると、サーフロンＳ－１１１、Ｓ－１１２、Ｓ－１１３、Ｓ１２１、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ－１４１、Ｓ－１４５（旭硝子社製）、フルラードＦＣ－９３、ＦＣ－９５、ＦＣ－９８、ＦＣ－１２９、ＦＣ－１３５、ＦＣ－１７０Ｃ、ＦＣ－４３０、ＦＣ－４３１、ＦＣ－４４３０（住友スリーエム社製）、ＦＴ－１１０、２５０、２５１、４００Ｓ（ネオス社製）、ゾニールＦＳ－６２、ＦＳＡ、ＦＳＥ、ＦＳＪ、ＦＳＰ、ＴＢＳ、ＵＲ、ＦＳＯ、ＦＳＯ－１００、ＦＳＮ Ｎ、ＦＳＮ－１００、ＦＳ－３００、ＦＳＫ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）、ポリフォックスＰＦ－１３６Ａ、ＰＦ－１５６Ａ、ＰＦ－１５１Ｎ（ＯＭＮＯＶＡ社製）などがあり、メーカーより入手することができる。
このようなフッ素系界面活性剤として市販されているものを挙げると、サーフロンＳ－１１１、Ｓ－１１２、Ｓ－１１３、Ｓ１２１、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ－１４１、Ｓ－１４５（旭硝子社製）、フルラードＦＣ－９３、ＦＣ－９５、ＦＣ－９８、ＦＣ－１２９、ＦＣ－１３５、ＦＣ－１７０Ｃ、ＦＣ－４３０、ＦＣ－４３１、ＦＣ－４４３０（住友スリーエム社製）、ＦＴ－１１０、２５０、２５１、４００Ｓ（ネオス社製）、ゾニールＦＳ－６２、ＦＳＡ、ＦＳＥ、ＦＳＪ、ＦＳＰ、ＴＢＳ、ＵＲ、ＦＳＯ、ＦＳＯ－１００、ＦＳＮ Ｎ、ＦＳＮ－１００、ＦＳ－３００、ＦＳＫ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）、ポリフォックスＰＦ－１３６Ａ、ＰＦ－１５６Ａ、ＰＦ－１５１Ｎ（ＯＭＮＯＶＡ社製）などがあり、メーカーより入手することができる。
【0077】
界面活性剤は、これらに限定されるものではなく、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。単独では造形用液体の中で容易に溶解しない場合であっても、混合することで可溶化され、安定した液体材料が得られる場合がある。
【0078】
造形用液体に対する界面活性剤の含有量は、界面活性剤総量として、０．０１質量％～１０質量％が好ましく、０．１質量％～５質量％がより好ましく、０．５質量％～３質量％がさらに好ましい。０．０１質量％以上であると、造形用液体の造形用粉末への浸透性が低下することを防ぐことができ、造形物の強度が低下することを防ぐことができる。１０質量％以下であると、造形用液体の浸透性を適切に制御することができ、得られる造形物の寸法精度を向上させることができる。
【0079】
＜＜＜消泡剤＞＞＞
消泡剤は、造形用液体の泡立ちを防止することを主目的として使用される。消泡剤としては、一般的に利用されている消泡剤を使用することが可能である。例えば、シリコーン消泡剤、ポリエーテル消泡剤、脂肪酸エステル消泡剤などが挙げられ、１種と併用しても、２種以上と併用してもよい。
消泡剤は、造形用液体の泡立ちを防止することを主目的として使用される。消泡剤としては、一般的に利用されている消泡剤を使用することが可能である。例えば、シリコーン消泡剤、ポリエーテル消泡剤、脂肪酸エステル消泡剤などが挙げられ、１種と併用しても、２種以上と併用してもよい。
【0080】
消泡剤としては、市販品を使用してもよく、例えば信越化学工業社製のシリコーン消泡剤（ＫＳ５０８、ＫＳ５３１、ＫＭ７２、ＫＭ８５等）、東レ・ダウ・コーニング社製のシリコーン消泡剤（Ｑ２－３１８３Ａ、ＳＨ５５１０等）、日本ユニカー社製のシリコーン消泡剤（ＳＡＧ３０等）、旭電化工業社製の消泡剤（アデカネートシリーズ等）、などが挙げられる。
消泡剤の造形用液体に対する好ましい含有量としては、３質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下である。消泡剤の添加量がこれより多いと、溶解性が低下し、分離析出する場合がある。
消泡剤の造形用液体に対する好ましい含有量としては、３質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下である。消泡剤の添加量がこれより多いと、溶解性が低下し、分離析出する場合がある。
【0081】
＜＜＜ｐＨ調整剤＞＞＞
ｐＨ調整剤は、造形用液体を所望のｐＨに調整することを主目的として使用される。ｐＨ調整剤としては、造形用液体のｐＨを制御できるものであれば、如何なる材料をも使用することができる。
ｐＨ調整剤は、造形用液体を所望のｐＨに調整することを主目的として使用される。ｐＨ調整剤としては、造形用液体のｐＨを制御できるものであれば、如何なる材料をも使用することができる。
【0082】
造形物の製造装置の吐出手段にインクジェット方式を用いる場合、ノズルヘッド部分の腐食や目詰り防止の観点から、５（弱酸性）～１２（塩基性）が好ましく、８～１０（弱塩基性）がより好ましい。ｐＨ調整剤の添加により、造形用液体のｐＨを任意に調整することができる。なお、架橋剤の中には、ｐＨ調整剤としても機能し得るものもある。
【0083】
ｐＨ調整剤の一例としては、塩基性に調整するときにはアミン類、アルカリ金属水酸化物、第四級化合物水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、酸性に調整するときは無機酸、有機酸が挙げられる。具体的には、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
【0084】
また、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸などの無機酸及び硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウなどの一価の弱カチオンと形成する塩、酢酸、蓚酸、乳酸、サリチル酸、安息香酸、グルクロン酸、アスコルビン酸、アルギニン酸、システイン、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、マロン酸、リシン、リンゴ酸、クエン酸、グリシン、グルタミン酸、コハク酸、酒石酸、フタル酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ビリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、カルボラン酸、若しくはこれらの化合物の誘導体などの有機酸が挙げられる。これらのｐＨ調整剤は、上記の化合物に限定されるものではない。
【0085】
これらは造形用液体のｐＨ変動に応じた特性に合わせて、最適の一時解離定数ｐＫａのものを適時利用し、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用しても、Ｂｕｆｆｅｒ剤を併用しても構わない。
【0086】
＜＜＜防腐防黴剤＞＞＞
防腐防黴剤は、造形用液体の防腐防黴を主目的として使用される。造形用液体を保存しておくと、微生物が増殖し、ｐＨの低下や成分の沈降などが発生する場合があり、防腐防黴剤はそれを防止することが可能である。
防腐防黴剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビタン酸カリウム、ソルビン酸ナトリウム、チアベンダゾール、ベンズイミダゾール、２－ピリジンチオール１－オキサイドナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が挙げられる。
防腐防黴剤は、造形用液体の防腐防黴を主目的として使用される。造形用液体を保存しておくと、微生物が増殖し、ｐＨの低下や成分の沈降などが発生する場合があり、防腐防黴剤はそれを防止することが可能である。
防腐防黴剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビタン酸カリウム、ソルビン酸ナトリウム、チアベンダゾール、ベンズイミダゾール、２－ピリジンチオール１－オキサイドナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が挙げられる。
【0087】
＜＜造形用液体の調整方法＞＞
造形用液体の調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、水や水溶性溶剤などの液体成分に、放射線吸収剤、及び必要に応じてその他の成分を添加し、混合撹拌する方法が挙げられる。
造形用液体の調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、水や水溶性溶剤などの液体成分に、放射線吸収剤、及び必要に応じてその他の成分を添加し、混合撹拌する方法が挙げられる。
【0088】
＜＜造形用粉末と造形用液体の作用の一例＞＞
例えば、上記のような造形用粉末及び造形用液体を用いることにより、造形用粉末を用いて薄層（粉体層）を形成し、放射線吸収剤を含有している造形用液体を粉体層に付与した後、放射エネルギーを粉体層に付与すると、粉体が溶融・結合し、造形層が形成される。
例えば、上記のような造形用粉末及び造形用液体を用いることにより、造形用粉末を用いて薄層（粉体層）を形成し、放射線吸収剤を含有している造形用液体を粉体層に付与した後、放射エネルギーを粉体層に付与すると、粉体が溶融・結合し、造形層が形成される。
【0089】
＜造形用液体の浸透挙動＞
次に、造形用液体の浸透挙動について、図６を用いて説明する。図６は、造形用液体の液滴１０と造形用粉末の粉体２０を拡大して模式的に示したものである。
供給槽２１から平坦化ローラ１２によって造形槽２２へと移送供給された粉体２０は、その材質や粒度分布にもよるが、かさ密度に近い密度で造形槽２２に堆積される。造形槽２２に堆積された粉体２０は、ヘッド５２から吐出された液滴１０がＸＹ方向及びＺ方向に浸透していく際に、液架橋力が粒子間に働き、粉体間に存在していた空気を押し出すようにして粉体間距離が縮まり、造形液塗布部の粉体密度を大きくする。
次に、造形用液体の浸透挙動について、図６を用いて説明する。図６は、造形用液体の液滴１０と造形用粉末の粉体２０を拡大して模式的に示したものである。
供給槽２１から平坦化ローラ１２によって造形槽２２へと移送供給された粉体２０は、その材質や粒度分布にもよるが、かさ密度に近い密度で造形槽２２に堆積される。造形槽２２に堆積された粉体２０は、ヘッド５２から吐出された液滴１０がＸＹ方向及びＺ方向に浸透していく際に、液架橋力が粒子間に働き、粉体間に存在していた空気を押し出すようにして粉体間距離が縮まり、造形液塗布部の粉体密度を大きくする。
【0090】
上記のことが図６に模式的に示されている。図６（ｉ）は造形用液体の液滴１０が粉体層における粉体２０に対して吐出されたときの図であり、図６（ｉｉ）は液滴１０が粉体層に着弾したときの図である。図示されるように、液体が持つ表面張力により、造形用液体は理想的に半球ないし楕円半球に近くなるように浸透する。例えば、インクジェットによる造形用液体の吐出を考えた際に、造形用液体の表面張力は例えば２０ｍＮ／ｍ～４０ｍＮ／ｍとなる場合、表面張力が低いほど濡れ広がりやすく、したがって半球や横長の楕円半球になりやすい。
そして、図６（ｉｉｉ）に示されるように、液滴１０が浸透していく際に、液架橋により粉体２０間距離が縮まり、粉体２０が凝集する。
なお、ＸＹ方向は粉体層の面方向を示し、Ｚ方向は面方向と垂直の方向を示す。
そして、図６（ｉｉｉ）に示されるように、液滴１０が浸透していく際に、液架橋により粉体２０間距離が縮まり、粉体２０が凝集する。
なお、ＸＹ方向は粉体層の面方向を示し、Ｚ方向は面方向と垂直の方向を示す。
【0091】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の造形物の製造方法の第１実施形態について説明する。
本発明の造形物の製造方法の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の造形物の製造方法による効果を明確にするため、まず従来技術における課題について説明する。
以下、本発明の造形物の製造方法の第１実施形態について説明する。
本発明の造形物の製造方法の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の造形物の製造方法による効果を明確にするため、まず従来技術における課題について説明する。
【0092】
＜＜従来の課題＞＞
図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９は、従来の課題を説明するための模式図である。図７Ａ、図７Ｂ、及び図８は、造形層の１層のうち造形領域を含む一部を切り出したイメージ図の一例を示す模式図である。図７Ａ、図７Ｂ、及び図８は、非造形領域と造形領域との違いが明確になるよう、造形された造形層の１層のうち、非造形領域と接する造形領域の一部だけをイメージ図として切りとり、作成したものである。
図９は、造形用液体の浸透挙動の一例を説明するための模式図である。
図７Ａは、粉体層の上面からみた平面図を示す。図７Ａ中、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｂは、粉体層に液滴を塗布することにより形成された造形領域において、符号ｃで表され造形領域の縁部領域を除いた、造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは、粉体層における非造形領域に隣接した造形領域の縁部領域を示す。
図７Ｂは、（ｉ）平坦化（リコート）工程後、（ｉｉ）放射エネルギー付与工程後、及び（ｉｉｉ）時間が経過したときの、造形領域と非造形領域の境界部における温度状態を示す概略図である。図７Ｂにおける符号ａ１は粉体層を示す。符号ｂ及びｃは、図７Ａにおける符号と対応している。また、図７Ｂにおける符号ｄは、粉体層の各領域の温度を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。
図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９は、従来の課題を説明するための模式図である。図７Ａ、図７Ｂ、及び図８は、造形層の１層のうち造形領域を含む一部を切り出したイメージ図の一例を示す模式図である。図７Ａ、図７Ｂ、及び図８は、非造形領域と造形領域との違いが明確になるよう、造形された造形層の１層のうち、非造形領域と接する造形領域の一部だけをイメージ図として切りとり、作成したものである。
図９は、造形用液体の浸透挙動の一例を説明するための模式図である。
図７Ａは、粉体層の上面からみた平面図を示す。図７Ａ中、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｂは、粉体層に液滴を塗布することにより形成された造形領域において、符号ｃで表され造形領域の縁部領域を除いた、造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは、粉体層における非造形領域に隣接した造形領域の縁部領域を示す。
図７Ｂは、（ｉ）平坦化（リコート）工程後、（ｉｉ）放射エネルギー付与工程後、及び（ｉｉｉ）時間が経過したときの、造形領域と非造形領域の境界部における温度状態を示す概略図である。図７Ｂにおける符号ａ１は粉体層を示す。符号ｂ及びｃは、図７Ａにおける符号と対応している。また、図７Ｂにおける符号ｄは、粉体層の各領域の温度を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。
【0093】
リコート工程後、放射吸収剤入り液滴を粉体層に吐出し、液滴が塗布された領域に放射エネルギーを付与し、造形領域を形成したとき、造形領域における温度は、非造形領域に比べ、（ｉｉ）で示すように、上昇する。しかし、放射エネルギーを付与した後、時間が経つと、非造形領域に接する造形領域の縁部領域においては、放射エネルギーを吸収し上昇した熱が非造形領域に伝わり、温度が低下する。これにより、本来粉体の結合に必要な熱温度までに達せず、結合が弱まるため、造形物としての強度や精度が低下してしまう。
図７で示すような場合、造形領域の縁部領域においては、精度や強度の低下が起こる。
図７で示すような場合、造形領域の縁部領域においては、精度や強度の低下が起こる。
【0094】
次に、上記特許文献１に記載の方法のように、造形領域の縁部領域で液滴量を増やし（液滴サイズを大きくし）、放射エネルギーを付与し、時間が経過したときの造形領域と非造形領域の境界部における温度状態を測定した結果を図８に示す。また、上記特許文献１に記載の方法における造形用液体の浸透挙動を図９に示す。
本発明者が確認した上記特許文献１に記載の方法による問題について、図８及び図９を用いて説明する。
図８において、符号ｄは粉体層の各領域の温度を、符号ｅは非造形領域を、符号ｆは造形領域を、符号ｇは放射エネルギー源を、符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を、符号ｊは放射エネルギーを照射する領域を、符号ｔは結合温度を示す。
本発明者が確認した上記特許文献１に記載の方法による問題について、図８及び図９を用いて説明する。
図８において、符号ｄは粉体層の各領域の温度を、符号ｅは非造形領域を、符号ｆは造形領域を、符号ｇは放射エネルギー源を、符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を、符号ｊは放射エネルギーを照射する領域を、符号ｔは結合温度を示す。
【0095】
図８には、第ｋ層目の粉体層において、造形の様子を断面図で模式的に示した図が示されている。粉体層の上部から、放射線エネルギー源は、造形領域（造形液滴下領域）のみエネルギー照射を行う。
放射線吸収剤を含んだ液滴が滴下された造形領域においては、放射エネルギーを吸収し、温度が上昇する。粉体の材料種類によって異なるが、各材料の結合温度に達すると、粉体の結合が行われ、造形物となる。
上記特許文献１に記載の方法のように、造形領域の縁部の液滴量を増加させると、放射線吸収剤を含んだ液滴量が増加するため、放射エネルギー照射の際に造形領域の縁部領域では、熱上昇が中央部より高くなる。そのため、非造形領域に多少熱が逃げたとしても、縁部領域の粉体結合には十分な熱を保つことができ、造形物の強度は確保される。
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、造形物の強度は確保できるが、インクが造形層を積層する際の積層面に平行な方向（ＸＹ方向）に広がるため、造形物の精度を向上させることはできないことがわかった。
放射線吸収剤を含んだ液滴が滴下された造形領域においては、放射エネルギーを吸収し、温度が上昇する。粉体の材料種類によって異なるが、各材料の結合温度に達すると、粉体の結合が行われ、造形物となる。
上記特許文献１に記載の方法のように、造形領域の縁部の液滴量を増加させると、放射線吸収剤を含んだ液滴量が増加するため、放射エネルギー照射の際に造形領域の縁部領域では、熱上昇が中央部より高くなる。そのため、非造形領域に多少熱が逃げたとしても、縁部領域の粉体結合には十分な熱を保つことができ、造形物の強度は確保される。
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、造形物の強度は確保できるが、インクが造形層を積層する際の積層面に平行な方向（ＸＹ方向）に広がるため、造形物の精度を向上させることはできないことがわかった。
【0096】
上記特許文献１に記載の方法における造形用液体の浸透挙動は図９に示すようになる。
図９において、（ｉ）は造形液の液滴の滴下する様子、（ｉｉ）は粉体層に液滴が浸透する様子、（ｉｉｉ）は粉体層に液滴が浸透した後の様子を示している。
図９の第ｋ層で示すインク浸透挙動のように、上記特許文献１に記載の方法では、造形領域の縁部領域における液滴量を増加させるため、液滴が粉体層の積層方向（Ｚ方向）に浸透する前に、液滴の隣接液同士で結合が行われ、積層方向への浸透距離が短くなる。また、液滴量が大きいため、ＸＹ方向に非造形領域へ液が濡れ広がる。その結果、ＸＹ方向への造形物の精度が低下する。
また、図８における結果を、図１３に示す本発明の結果と比較すると明らかなように、図８では、造形領域の縁部領域が非造形領域にも及んでおり、その領域における層温度が結合温度以下となっている。つまり、図８の結果は、狙いの寸法より造形領域が大きくなっており、造形領域の縁部領域における造形層の精度が悪いことがわかる。
図９において、（ｉ）は造形液の液滴の滴下する様子、（ｉｉ）は粉体層に液滴が浸透する様子、（ｉｉｉ）は粉体層に液滴が浸透した後の様子を示している。
図９の第ｋ層で示すインク浸透挙動のように、上記特許文献１に記載の方法では、造形領域の縁部領域における液滴量を増加させるため、液滴が粉体層の積層方向（Ｚ方向）に浸透する前に、液滴の隣接液同士で結合が行われ、積層方向への浸透距離が短くなる。また、液滴量が大きいため、ＸＹ方向に非造形領域へ液が濡れ広がる。その結果、ＸＹ方向への造形物の精度が低下する。
また、図８における結果を、図１３に示す本発明の結果と比較すると明らかなように、図８では、造形領域の縁部領域が非造形領域にも及んでおり、その領域における層温度が結合温度以下となっている。つまり、図８の結果は、狙いの寸法より造形領域が大きくなっており、造形領域の縁部領域における造形層の精度が悪いことがわかる。
【0097】
＜＜本発明の具体的実施形態＞＞
本発明では、造形領域を複数の区画に分画するため、例えば、粉体層の１層分の造形画像において、画像を分割したパターンを用意することができる。分割の大きさとしては、例えば、最小解像度間隔とすることができる。但し、最小解像度間隔に限られるものではない。
図１０は、粉体層の表面の造形領域を分割するパターンの一例を説明するための概略図である。なお、図１０は、分割画像の一部を示す。
図１０において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１０において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。
本発明では、造形領域を複数の区画に分画するため、例えば、粉体層の１層分の造形画像において、画像を分割したパターンを用意することができる。分割の大きさとしては、例えば、最小解像度間隔とすることができる。但し、最小解像度間隔に限られるものではない。
図１０は、粉体層の表面の造形領域を分割するパターンの一例を説明するための概略図である。なお、図１０は、分割画像の一部を示す。
図１０において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１０において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。
【0098】
本発明では、造形領域を複数の区画に分画した際、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、液滴を複数回塗布する。
本発明では、非造形領域に隣接した造形領域の縁部領域において、液滴を複数回塗布することが好ましい。本発明において、造形領域の縁部領域とは、造形領域の中の非造形領域の境界部付近の領域をいう。
また、本発明では、特定分画領域に塗布する液滴の塗布回数が、他の分画領域に塗布する液滴の塗布回数より多いことが好ましい。
本発明では、非造形領域に隣接した造形領域の縁部領域において、液滴を複数回塗布することが好ましい。本発明において、造形領域の縁部領域とは、造形領域の中の非造形領域の境界部付近の領域をいう。
また、本発明では、特定分画領域に塗布する液滴の塗布回数が、他の分画領域に塗布する液滴の塗布回数より多いことが好ましい。
【0099】
液滴を粉体層の表面の同一箇所に複数回塗布することについて説明する。
本実施形態における造形用液体の浸透挙動について、図１１Ａを用いて説明する。図１１Ａは、第ｋ層目に造形用液体の液滴を塗布（吐出）した際の造形用液体の浸透挙動の様子を断面で模式的に示した図である。
図１１Ａは粉体層３１に液滴１０を滴下して液滴１０が浸透していく様子を示した図である。
本実施形態における造形用液体の浸透挙動について、図１１Ａを用いて説明する。図１１Ａは、第ｋ層目に造形用液体の液滴を塗布（吐出）した際の造形用液体の浸透挙動の様子を断面で模式的に示した図である。
図１１Ａは粉体層３１に液滴１０を滴下して液滴１０が浸透していく様子を示した図である。
【0100】
図１１Ａに示されるように、第ｋ層目の粉体２０に造形用液体の液滴１０を所定の解像度で吐出する。すると、液滴１０は粉体を液架橋力により凝集させながら、ＸＹ方向及びＺ方向に浸透する。
【0101】
本実施形態では、図１１Ｂで示すように、粉体層３１の厚みをｈとし、最隣接する液滴１０における粉体層３１に着弾する中心間距離（最隣接するドット間の距離）をＬとしたとき、ｈ＜Ｌとなるように吐出するとよい。
【0102】
本実施形態では、吐出された液滴１０が第ｋ層目をＸＹ方向及びＺ方向に浸透していくが、ｈ＜Ｌとすることにより、液滴１０は積層方向であるＺ方向に十分浸透する。
造形物の積層間強度を確保するためには、粉体層厚みｈ間に液滴がしっかり浸透する必要がある。液滴をＺ方向に厚みｈ分浸透させるためには、Ｚ方向に浸透するまでに隣接する液滴と結合しないようにする必要があるので、ｈ＜Ｌであることが好ましい。
造形物の積層間強度を確保するためには、粉体層厚みｈ間に液滴がしっかり浸透する必要がある。液滴をＺ方向に厚みｈ分浸透させるためには、Ｚ方向に浸透するまでに隣接する液滴と結合しないようにする必要があるので、ｈ＜Ｌであることが好ましい。
【0103】
なお、Ｌの上限としては、造形用粉末、造形用液体等によって異なるため、一概にはいえないが、例えば、８ｈ以下であることが好ましく、４ｈ以下であることがより好ましい。
【0104】
本実施形態では、造形領域の一部の特定分画領域に対し、液滴を複数回塗布するが、１滴吐出の場合に比べ、複数回に分けて同量の液滴を吐出する場合においては、ＸＹ方向よりＺ方向に浸透しやすくなる。これは、ＸＹ方向に隣接する液滴と結合してＸＹ方向に造形用液体が濡れ広がる前に、Ｚ方向に浸透するためと考えられる。ＸＹ方向への液滴の濡れ広がりを抑制することができ、造形物の精度をより向上させる効果を有する。
【0105】
本実施形態では、液滴の複数回塗布（吐出）は、非造形領域に隣接した造形領域の縁部領域で実施することが好ましい。
縁部領域について図１２を用いて説明する。
図１２において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１２において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。符号ｂは造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは造形領域の縁部領域を示す。符号ｍは造形領域の縁部領域における縁部の太さを示す。
なお、造形領域の縁部の太さｍは、粉体の材料によって非造形領域へ逃げる熱量が異なるため、造形モードや、造形用粉末や造形用液体等の各材料の種類に応じて設定するのが望ましい。
縁部領域について図１２を用いて説明する。
図１２において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１２において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。符号ｂは造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは造形領域の縁部領域を示す。符号ｍは造形領域の縁部領域における縁部の太さを示す。
なお、造形領域の縁部の太さｍは、粉体の材料によって非造形領域へ逃げる熱量が異なるため、造形モードや、造形用粉末や造形用液体等の各材料の種類に応じて設定するのが望ましい。
【0106】
次に、本実施形態における粉体層への放射エネルギー付与について説明する。
本実施形態では、少なくとも特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能であるとよい。少なくとも特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、特定分画領域以外の他の分画領域に付与される放射強度より高くなるように、造形領域に放射エネルギーを付与するとより好ましい。
特に、液滴を複数回吐出する造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて照射することが望ましい。液滴を複数回吐出したことで、粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に液滴が浸透しているので、放射エネルギー強度を強め、厚みｈ分に存在する粉体の結合を行うためである。液滴を複数回吐出する造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて照射することで、粉体層のｋ層とｋ－１層との結合も進み、造形物の強度をより確保することができる。
本実施形態では、少なくとも特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能であるとよい。少なくとも特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、特定分画領域以外の他の分画領域に付与される放射強度より高くなるように、造形領域に放射エネルギーを付与するとより好ましい。
特に、液滴を複数回吐出する造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて照射することが望ましい。液滴を複数回吐出したことで、粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に液滴が浸透しているので、放射エネルギー強度を強め、厚みｈ分に存在する粉体の結合を行うためである。液滴を複数回吐出する造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて照射することで、粉体層のｋ層とｋ－１層との結合も進み、造形物の強度をより確保することができる。
【0107】
液滴を複数回吐出した造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて放射エネルギーを付与し、時間が経過したときの造形領域と非造形領域の境界部における温度状態を測定した。結果を図１３に示す。
なお、図１３（下記図１５及び図１７も同様）は、非造形領域と造形領域との違いが明確になるよう、造形された造形層の１層のうち、非造形領域と接する造形領域の一部だけをイメージ図として切りとり、作成したものである。
図１３において、符号ｄは粉体層の各領域の温度を、符号ｅは非造形領域を、符号ｆは造形領域を示す。符号ｇは放射エネルギー源を示す。符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を示す。符号ｊ１は放射エネルギーの強度を強くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ２は放射エネルギーの強度を中程度にして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ３は放射エネルギーの強度を弱くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｔは結合温度を示す。
なお、図１３（下記図１５及び図１７も同様）は、非造形領域と造形領域との違いが明確になるよう、造形された造形層の１層のうち、非造形領域と接する造形領域の一部だけをイメージ図として切りとり、作成したものである。
図１３において、符号ｄは粉体層の各領域の温度を、符号ｅは非造形領域を、符号ｆは造形領域を示す。符号ｇは放射エネルギー源を示す。符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を示す。符号ｊ１は放射エネルギーの強度を強くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ２は放射エネルギーの強度を中程度にして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ３は放射エネルギーの強度を弱くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｔは結合温度を示す。
【0108】
図１３には、第ｋ層目の粉体層において、造形の様子を断面図で模式的に示した図が示されている。粉体層の上部から、放射線エネルギー源は、造形領域（造形液滴下領域）のみエネルギー照射を行う。但し、造形領域、非造形領域に関わらず、粉体層の面上全体に対して放射エネルギーを照射する方式を採用してもよい。
【0109】
液滴を複数回吐出した造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて放射エネルギーを付与する本実施形態が示す効果を、図１４を用いて説明する。
図１４中、符号ｏは縁部領域に対して液滴を１回吐出したときに液滴が粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に浸透する深さを示す。符号ｐは縁部領域に対して液滴を複数回吐出したときに液滴が粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に浸透する深さを示す。
粉体層に放射エネルギーを付与するとき、粉体層の深さｘでの光量は、下記式（１）で示される。
図１４中、符号ｏは縁部領域に対して液滴を１回吐出したときに液滴が粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に浸透する深さを示す。符号ｐは縁部領域に対して液滴を複数回吐出したときに液滴が粉体層の厚み方向（Ｚ方向）に浸透する深さを示す。
粉体層に放射エネルギーを付与するとき、粉体層の深さｘでの光量は、下記式（１）で示される。
【0110】
【数1】
例えば、縁部領域も縁部領域以外の造形領域も、放射エネルギーの強度を変えず、中程度の強さの放射エネルギーを付与した場合（光量一定の場合）には、図１４（ｉ）のｑ１で示すように、液滴が浸透した深さまで光は届かず、縁部領域の造形は不十分となる。
一方、縁部領域と縁部領域以外の造形領域とで、放射エネルギーの強度を変え、縁部領域を強い強度で放射エネルギーを付与した場合（縁部の光量を上げた場合）には、図１４（ｉｉ）のｑ２で示すようになる。つまり、液滴が浸透した深さまで光が届き、縁部領域の粉体結合が十分行われ、強度の強い造形層が形成される。
このように、液滴を複数回吐出した造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて放射エネルギーを付与すると、縁部領域における強度が向上した造形層を形成することができる。
【0111】
さらに、本実施形態のように、液滴を複数回吐出した造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて放射エネルギーを付与すると、液滴の積層面に平行な方向（ＸＹ方向）への広がりを抑えた状態で縁部領域の粉体を結合させることができる。図８と比較する図１３の縁部領域が示す温度ｄの結果から、本実施形態によれば、図１３で示すように造形領域の縁部における造形層の精度及び強度を向上させることがわかる。
【0112】
本実施形態において、液滴を複数回吐出した造形領域の縁部領域に対して、放射エネルギーの強度を強めて放射エネルギーを付与する一連の工程を、図１５Ａから図１５Ｇを用いて説明する。
図１５Ａから図１５Ｇ中、符号５２はヘッド、符号８０ａは放射エネルギー源（強）、符号８０ｂは放射エネルギー源（弱）、符号ｅは非造形領域、符号ｆは造形領域を示す。
また、図１５Ａから図１５Ｇ中、符号ｓの矢印は主走査方向を示す。
図１５Ａから図１５Ｇ中、符号５２はヘッド、符号８０ａは放射エネルギー源（強）、符号８０ｂは放射エネルギー源（弱）、符号ｅは非造形領域、符号ｆは造形領域を示す。
また、図１５Ａから図１５Ｇ中、符号ｓの矢印は主走査方向を示す。
【0113】
まずは造形領域の縁部に複数回に分けて液滴を滴下する（図１５Ａから図１５Ｄ参照）。次に、強い強度の放射エネルギーを付与する（図１５Ｅ参照）。その後、造形領域の中央部に液滴を滴下する（図１５Ｆ参照）。その後、弱い強度の放射エネルギーを付与する（図１５Ｇ参照）。なお、放射エネルギーを付与する際は、液滴滴下領域のみの付与でも可能であるが、非造形領域を含む粉体層の表面全体に放射エネルギーを付与することも可能である。
また、図１５Ａから図１５Ｇでは縁部領域への滴下を最初に実施しているが、その限りではない。例えば、粉体層の造形領域に必要な液滴量をすべて滴下（１滴滴下の領域、複数回に分けた滴下の両方を含む）後、放射エネルギーを付与する工程を実施することもできる。また、図１５Ａから図１５Ｇでの放射エネルギー源は、主走査方向に駆動する構成としたが、粉体層の表面全領域と同等のサイズの放射エネルギー源を備えることもできる。
また、図１５Ａから図１５Ｇでは縁部領域への滴下を最初に実施しているが、その限りではない。例えば、粉体層の造形領域に必要な液滴量をすべて滴下（１滴滴下の領域、複数回に分けた滴下の両方を含む）後、放射エネルギーを付与する工程を実施することもできる。また、図１５Ａから図１５Ｇでの放射エネルギー源は、主走査方向に駆動する構成としたが、粉体層の表面全領域と同等のサイズの放射エネルギー源を備えることもできる。
【0114】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴の液量を、他の分画領域に塗布する液滴の液量より多くすることができる。
例えば、液滴に含まれる放射線吸収剤の濃度が同一の場合において、縁部領域に滴下する液滴の量を造形領域の中央部と比較し、多く設定することができる。液滴量を多く設定することで、Ｚ方向への液滴の浸透が進み、ｋ層とｋ－１層との結合がより進むため、造形物のＺ方向の強度の確保が容易となる。また、縁部領域における放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
なお、ｋ層液滴時において、ｋ－１層の同領域が非造形領域の場合には、液滴量を増加しない方が好ましい。液滴のＺ方向への浸透が進み、Ｚ方向の精度低下が発生するおそれがあるからである。
本発明の第２の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴の液量を、他の分画領域に塗布する液滴の液量より多くすることができる。
例えば、液滴に含まれる放射線吸収剤の濃度が同一の場合において、縁部領域に滴下する液滴の量を造形領域の中央部と比較し、多く設定することができる。液滴量を多く設定することで、Ｚ方向への液滴の浸透が進み、ｋ層とｋ－１層との結合がより進むため、造形物のＺ方向の強度の確保が容易となる。また、縁部領域における放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
なお、ｋ層液滴時において、ｋ－１層の同領域が非造形領域の場合には、液滴量を増加しない方が好ましい。液滴のＺ方向への浸透が進み、Ｚ方向の精度低下が発生するおそれがあるからである。
【0115】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の濃度を、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の濃度より高くすることができる。
例えば、液滴に含まれる放射線吸収剤の濃度が異なる複数種類の造形用液体を使用して造形を行う場合において、造形領域の縁部領域に放射線吸収剤の濃度が高い造形用液体の液滴を滴下することができる。
放射線吸収剤の濃度が高い造形用液体の液滴を滴下することで、放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
本発明の第３の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の濃度を、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の濃度より高くすることができる。
例えば、液滴に含まれる放射線吸収剤の濃度が異なる複数種類の造形用液体を使用して造形を行う場合において、造形領域の縁部領域に放射線吸収剤の濃度が高い造形用液体の液滴を滴下することができる。
放射線吸収剤の濃度が高い造形用液体の液滴を滴下することで、放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
【0116】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤と、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の種類が異なる場合、以下のようにすることができる。特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率が、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率より高くすることができる。
例えば、放射線吸収剤を複数種類用意し、それぞれの放射線吸収剤を含んだ造形用液体を使用して造形を行う場合において、造形領域の縁部領域に放射線吸収性能の高い造形用液体の液滴を滴下することができる。
放射線吸収性能が高い造形用液体の液滴を滴下することで、放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
本発明の第４の実施形態として、特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤と、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の種類が異なる場合、以下のようにすることができる。特定分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率が、他の分画領域に塗布する液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率より高くすることができる。
例えば、放射線吸収剤を複数種類用意し、それぞれの放射線吸収剤を含んだ造形用液体を使用して造形を行う場合において、造形領域の縁部領域に放射線吸収性能の高い造形用液体の液滴を滴下することができる。
放射線吸収性能が高い造形用液体の液滴を滴下することで、放射エネルギーの吸収度合いも高くなるため、非造形領域に熱が多少逃げても、縁部領域における粉体の結合温度を確保することができるので、造形物の精度と強度を確保することができる。
【0117】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態として、縁部領域のうち、分画された区画の中で２側面以上隣接する区画のない区画に対応する最縁部領域において、以下のようにすることができる。最縁部領域に液滴を塗布する条件が、最縁部領域以外の他の縁部領域に液滴を塗布する条件より、さらに放射線吸収効率が高くなるように、最縁部領域に液滴を塗布することができる。
例えば、造形領域の縁部領域において、該領域を最小解像度間隔で分割したとき、２側面以上隣接する造形領域がない個所（最縁部領域ともいう）においては、縁部領域よりさらに放射線吸収性を高めるようにすることができる。２側面以上隣接する造形領域がない最縁部領域では、非造形領域と接する面積が広くなるため、熱の逃げ量も多くなる。熱が逃げることで造形物の精度と強度低下を防止するために、最縁部領域においては、放射線吸収性を高める条件で造形を行うのがよい。例えば、液滴量を増やし液滴を複数回滴下させたり、放射線吸収剤の濃度が高い液滴を複数回滴下する、などが挙げられる。
最縁部領域について、図１６を用いて説明する。
図１６において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１６において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。符号ｂは造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは造形領域の縁部領域を示す。符号ｒは縁部領域のうち、２側面以上隣接する造形領域がない最縁部領域を示す。符号ｖは、縁部領域のうち、最縁部領域と最縁部領域でない縁部領域とを区別するために、最縁部領域に付した囲みを示す。
本発明の第５の実施形態として、縁部領域のうち、分画された区画の中で２側面以上隣接する区画のない区画に対応する最縁部領域において、以下のようにすることができる。最縁部領域に液滴を塗布する条件が、最縁部領域以外の他の縁部領域に液滴を塗布する条件より、さらに放射線吸収効率が高くなるように、最縁部領域に液滴を塗布することができる。
例えば、造形領域の縁部領域において、該領域を最小解像度間隔で分割したとき、２側面以上隣接する造形領域がない個所（最縁部領域ともいう）においては、縁部領域よりさらに放射線吸収性を高めるようにすることができる。２側面以上隣接する造形領域がない最縁部領域では、非造形領域と接する面積が広くなるため、熱の逃げ量も多くなる。熱が逃げることで造形物の精度と強度低下を防止するために、最縁部領域においては、放射線吸収性を高める条件で造形を行うのがよい。例えば、液滴量を増やし液滴を複数回滴下させたり、放射線吸収剤の濃度が高い液滴を複数回滴下する、などが挙げられる。
最縁部領域について、図１６を用いて説明する。
図１６において、（ｉ）は粉体層の上からみた面（平面図）を示す。また、（ｉｉ）は分割された造形画像の模式図を示す。
図１６において、符号ａは粉体層の上から見た面を示す。符号ｅは非造形領域を示す。符号ｆは造形領域を示す。符号ｕは最小解像度を示す。符号ｂは造形領域の中央部領域を示す。符号ｃは造形領域の縁部領域を示す。符号ｒは縁部領域のうち、２側面以上隣接する造形領域がない最縁部領域を示す。符号ｖは、縁部領域のうち、最縁部領域と最縁部領域でない縁部領域とを区別するために、最縁部領域に付した囲みを示す。
【0118】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態として、各種放射エネルギーの照射方法の具体的態様について説明する。
図１７Ａから図１７Ｄは、放射エネルギーの照射工程を示す概略図である。
図１７Ａから図１７Ｄ中、符号（ｉ）は粉体層の断面図の概略図を、符号（ｉｉ）は粉体層の上方からみた平面図の概略図を示す。図１７Ａから図１７Ｄ中、符号ｅは非造形領域、符号ｆは造形領域、符号ｓは主走査方向、符号ｇは放射エネルギー源、符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を示す。符号ｊ１は放射エネルギーの強度を強くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ２は放射エネルギーの強度を中程度にして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ３は放射エネルギーの強度を弱くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。
図１７Ａから図１７Ｄは、放射エネルギー源を主走査方向（Ｘ方向）に走査しながら、放射エネルギーを強度を制御しつつ粉体層に付与している様子を示している。造形領域の中央部においては放射エネルギーの強度を弱く、造形領域の縁部領域においては放射エネルギーの強度を強く調整して、放射エネルギーを粉体層に付与する。造形領域の縁部領域において放射エネルギーの強度を強めることで、結合に必要な温度を確保することができ、粉体が十分結合し、造形物の精度と強度の向上をはかることができる。
本発明の第６の実施形態として、各種放射エネルギーの照射方法の具体的態様について説明する。
図１７Ａから図１７Ｄは、放射エネルギーの照射工程を示す概略図である。
図１７Ａから図１７Ｄ中、符号（ｉ）は粉体層の断面図の概略図を、符号（ｉｉ）は粉体層の上方からみた平面図の概略図を示す。図１７Ａから図１７Ｄ中、符号ｅは非造形領域、符号ｆは造形領域、符号ｓは主走査方向、符号ｇは放射エネルギー源、符号ｈは放射エネルギーを照射しない領域を示す。符号ｊ１は放射エネルギーの強度を強くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ２は放射エネルギーの強度を中程度にして、放射エネルギーを照射する領域を示す。符号ｊ３は放射エネルギーの強度を弱くして、放射エネルギーを照射する領域を示す。
図１７Ａから図１７Ｄは、放射エネルギー源を主走査方向（Ｘ方向）に走査しながら、放射エネルギーを強度を制御しつつ粉体層に付与している様子を示している。造形領域の中央部においては放射エネルギーの強度を弱く、造形領域の縁部領域においては放射エネルギーの強度を強く調整して、放射エネルギーを粉体層に付与する。造形領域の縁部領域において放射エネルギーの強度を強めることで、結合に必要な温度を確保することができ、粉体が十分結合し、造形物の精度と強度の向上をはかることができる。
【0119】
図１７Ａから図１７Ｄでは、放射エネルギー源は１つとしたが、本実施態様においては、個別の放射エネルギー源を複数アレイ化した構成でも構わない。使用する放射エネルギー源の種類にもよるが、個別放射エネルギー源のアレイの方が、副走査方向（Ｙ方向）での個別制御や、主走査方向に走査しながらの放射エネルギーの強度を調整しやすい場合がある。
造形領域の縁部領域にて狙いの結合温度に達するまで、放射エネルギー付与を複数回繰り返し実施する態様も可能である。放射エネルギー付与の繰り返しは、放射エネルギー源を主走査方向に複数回操作させ、粉体層の面上を通過させることで実現する。
また、放射エネルギー源の主走査方向の移動速度を調整することにより、造形領域の縁部領域における放射エネルギーの付与量を増加させることも可能である。
さらに、図１７Ａから図１７Ｄでは副走査方向に長さのある放射エネルギー源を用いているが、粉体層サイズと同じ大きさの放射エネルギー源を用いることもできる。この場合、主走査方向の駆動は不要となる。
造形領域の縁部領域にて狙いの結合温度に達するまで、放射エネルギー付与を複数回繰り返し実施する態様も可能である。放射エネルギー付与の繰り返しは、放射エネルギー源を主走査方向に複数回操作させ、粉体層の面上を通過させることで実現する。
また、放射エネルギー源の主走査方向の移動速度を調整することにより、造形領域の縁部領域における放射エネルギーの付与量を増加させることも可能である。
さらに、図１７Ａから図１７Ｄでは副走査方向に長さのある放射エネルギー源を用いているが、粉体層サイズと同じ大きさの放射エネルギー源を用いることもできる。この場合、主走査方向の駆動は不要となる。
【0120】
粉体層の温度を計測し、その結果をもとに、付与する放射エネルギーの強度を制御してもよい。例えば、造形領域の縁部領域の温度を計測し、結合温度に上昇するまで、放射エネルギーの強度を強め、縁部領域に放射エネルギーを付与するよう調整してもよい。これにより、精度と強度が向上した造形物を得ることができる。
また、本発明の造形物の製造装置では、使用する各種粉体材料の種類に応じて、液滴塗布条件やエネルギー照射条件を適宜好ましい条件に設定することができる。
例えば、複数種類の粉体材料で造形が行えるように、各材料に合わせて、以下の各項目に対し、好ましい条件を設定することができる。放射線吸収剤の種類や濃度を選定し、造形領域の縁部領域の太さを設定し、造形用液体の液滴吐出回数を設定し、放射エネルギーの強度を設定したりすることができる。
また、本発明の造形物の製造装置では、使用する各種粉体材料の種類に応じて、液滴塗布条件やエネルギー照射条件を適宜好ましい条件に設定することができる。
例えば、複数種類の粉体材料で造形が行えるように、各材料に合わせて、以下の各項目に対し、好ましい条件を設定することができる。放射線吸収剤の種類や濃度を選定し、造形領域の縁部領域の太さを設定し、造形用液体の液滴吐出回数を設定し、放射エネルギーの強度を設定したりすることができる。
【0121】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ （ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする造形物の製造方法である。
＜２＞ 前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域である、前記＜１＞に記載の造形物の製造方法である。
＜３＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数より多い、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜４＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記液滴を前記粉体層に滴下することにより前記液滴を前記粉体層に塗布する場合、前記粉体層の厚みをｈとし、前記液滴を滴下する際の隣接する液滴間の距離をＬとしたとき、ｈ＜Ｌとなるように前記液滴を前記粉体層に滴下する、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜５＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の液量が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の液量より多い、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜６＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度より高い、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜７＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤と、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の種類が異なる場合、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率より高い、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜８＞ 前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域である場合に、前記（ｉｉ）の工程において、前記縁部領域のうち、分画された区画の中で２側面以上隣接する区画のない区画に対応する最縁部領域において、前記最縁部領域に前記液滴を塗布する条件が、前記最縁部領域以外の他の前記縁部領域に前記液滴を塗布する条件より、さらに放射線吸収効率が高くなるように、前記液滴が塗布される、前記＜５＞から＜７＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜９＞ （ｉ）粉体層を形成する手段と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する手段と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する手段と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の手段を繰り返す手段と、を有し、
前記（ｉｉ）の手段において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の手段において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする造形物の製造装置である。
＜１＞ （ｉ）粉体層を形成する工程と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する工程と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する工程と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の工程を繰り返す工程と、を含み、
前記（ｉｉ）の工程において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の工程において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする造形物の製造方法である。
＜２＞ 前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域である、前記＜１＞に記載の造形物の製造方法である。
＜３＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の塗布回数より多い、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜４＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記液滴を前記粉体層に滴下することにより前記液滴を前記粉体層に塗布する場合、前記粉体層の厚みをｈとし、前記液滴を滴下する際の隣接する液滴間の距離をＬとしたとき、ｈ＜Ｌとなるように前記液滴を前記粉体層に滴下する、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜５＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴の液量が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴の液量より多い、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜６＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の濃度より高い、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜７＞ 前記（ｉｉ）の工程において、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤と、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の種類が異なる場合、前記特定分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率が、前記他の分画領域に塗布する前記液滴中の放射線吸収剤の放射線吸収効率より高い、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜８＞ 前記特定分画領域が、前記粉体層の表面における非造形領域に隣接した前記造形領域の縁部領域である場合に、前記（ｉｉ）の工程において、前記縁部領域のうち、分画された区画の中で２側面以上隣接する区画のない区画に対応する最縁部領域において、前記最縁部領域に前記液滴を塗布する条件が、前記最縁部領域以外の他の前記縁部領域に前記液滴を塗布する条件より、さらに放射線吸収効率が高くなるように、前記液滴が塗布される、前記＜５＞から＜７＞のいずれかに記載の造形物の製造方法である。
＜９＞ （ｉ）粉体層を形成する手段と、
（ｉｉ）放射線吸収剤を含んだ液滴を前記粉体層に塗布する手段と、
（ｉｉｉ）前記粉体層に放射エネルギーを付与する手段と、
（ｉｖ）前記（ｉ）から（ｉｉｉ）の手段を繰り返す手段と、を有し、
前記（ｉｉ）の手段において、前記粉体層の表面に前記液滴を塗布することにより形成される造形領域を複数の区画に分画し、その分画した分画領域のうち一部の特定分画領域に対し、前記液滴を複数回塗布し、
前記（ｉｉｉ）の手段において、少なくとも前記特定分画領域が含まれる範囲に付与される放射強度が、変更可能である
ことを特徴とする造形物の製造装置である。
【0122】
前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の造形物の製造方法、及び前記＜９＞に記載の造形物の製造装置によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0123】
【文献】特許第４６９１６８０号公報
【符号の説明】
【0124】
１ 造形部
５ 造形ユニット
７ ベース部材
１０ 液滴
１１ 粉体槽
１２ 平坦化ローラ
１３ 粉体除去板
２０ 粉体
２１ 供給槽
２２ 造形槽
２３ 供給ステージ
２４ 造形ステージ
２５ 余剰粉体受け槽
２６、２８ モータ
３０ 造形層
３１ 粉体層
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２、５２ａ、５２ｂ 液体吐出ヘッド
５４、５５ ガイド部材
５６ タンク装着部
６０ タンク
６１ メンテナンス機構
６２ キャップ
６３ ワイパ
７１ ガイド部材
７２ スライダ部
８０ 放射エネルギー源
５ 造形ユニット
７ ベース部材
１０ 液滴
１１ 粉体槽
１２ 平坦化ローラ
１３ 粉体除去板
２０ 粉体
２１ 供給槽
２２ 造形槽
２３ 供給ステージ
２４ 造形ステージ
２５ 余剰粉体受け槽
２６、２８ モータ
３０ 造形層
３１ 粉体層
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２、５２ａ、５２ｂ 液体吐出ヘッド
５４、５５ ガイド部材
５６ タンク装着部
６０ タンク
６１ メンテナンス機構
６２ キャップ
６３ ワイパ
７１ ガイド部材
７２ スライダ部
８０ 放射エネルギー源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図15E】
【図15F】
【図15G】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
