特許 7180078 三次元造形物の製造方法および造形装置

(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】2022-11-21

(45)【発行日】2022-11-30

(54)【発明の名称】三次元造形物の製造方法および造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/40 20170101AFI20221122BHJP

   B22F 10/18 20210101ALI20221122BHJP

   B22F 10/38 20210101ALI20221122BHJP

   B22F 10/47 20210101ALI20221122BHJP

   B22F 10/85 20210101ALI20221122BHJP

   B22F 12/50 20210101ALI20221122BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20221122BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20221122BHJP

   B29C 64/209 20170101ALI20221122BHJP

   B29C 64/232 20170101ALI20221122BHJP

   B29C 64/236 20170101ALI20221122BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20221122BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221122BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221122BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

B29C64/40

B22F10/18

B22F10/38

B22F10/47

B22F10/85

B22F12/50

B28B1/30

B29C64/118

B29C64/209

B29C64/232

B29C64/236

B29C64/393

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018028531

(22)【出願日】2018-02-21

(65)【公開番号】P2019142105

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2020-12-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水上 俊介

(72)【発明者】

【氏名】中村 和英

(72)【発明者】

【氏名】湯脇 康平

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 功一

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０９４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０４０７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２３９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９５９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８３３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２１７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１８６５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３３１１９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３０８８０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－３５８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０５１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０３８９８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２４２２０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２２Ｆ １／００－１２／９０

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元造形物の製造方法であって、
造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成する第１工程と、
前記造形テーブルから離間した状態で複数の前記構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する第２工程と、
を備え、
前記第１工程は、ノズルからの前記造形テーブルに対する前記第１の造形材料を断続的に吐出して、複数の点状の前記構造物を形成する工程を含み、
前記第１工程は、前記ノズルから前記造形テーブルに前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記第１の造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記造形テーブルに対して上方に離間させることによって、上方に向かって細くなる形状を有する前記構造物を形成する工程を含む、製造方法。

【請求項2】

三次元造形物の製造方法であって、
造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成する第１工程と、
前記造形テーブルから離間した状態で複数の前記構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する第２工程と、
を備え、
前記第１工程は、ノズルからの前記造形テーブルに対する前記第１の造形材料を断続的に吐出して、複数の点状の前記構造物を形成する工程を含み、
前記第１工程は、前記ノズルから前記造形テーブルの上面に前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記第１の造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記上面に沿った方向に移動させることによって、前記上面に沿った前記構造物の上端面を形成する工程を含む、製造方法。

【請求項3】

三次元造形物の製造方法であって、
造形テーブル上に、ノズルの吐出口から第１の造形材料を吐出して、互いに離間した複数の構造物を形成する第１工程と、
複数の前記構造物を積み重ねて、内部に空隙を有する多層構造体を形成する多層構造体形成工程と、
前記造形テーブルから離間した状態で前記多層構造体に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する第２工程と、
を備え、
前記多層構造体形成工程では、下層において隣り合っている複数の前記構造物の上に跨がるように、上層の前記構造物が形成されることによって前記多層構造体が形成され、
前記第１工程では、前記吐出口よりも上流の流路に配置され、前記吐出口からの前記第１の造形材料の流出を制御する開閉機構、及び、前記開閉機構と前記吐出口との間の前記流路に配置された吸引機構を制御して、前記構造物を形成し、
前記第１工程において、前記開閉機構によって前記吐出口からの前記第１の造形材料の流出を停止した後に、前記吸引機構によって前記流路内の前記第１の造形材料を吸引する、製造方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１の造形材料と前記第２の造形材料とは、造形材料生成部に供給された材料の少なくとも一部を溶融させることによって生成され、
前記造形材料生成部は、
溝が形成された溝形成面を有し、回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向するスクリュー対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたスクリュー対面部と、を有し、
前記フラットスクリューの回転軸に沿った方向における前記フラットスクリューの長さは、前記回転軸に垂直な方向における前記フラットスクリューの長さよりも短い、製造方法。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１の造形材料は、前記第２の造形材料と同じ材料から生成される、製造方法。

【請求項6】

三次元造形物を造形する造形装置であって、
造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成し、前記造形テーブルから離間した状態で前記複数の構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する造形部を備え、
前記造形部は、ノズルからの前記造形テーブルに対する前記第１の造形材料を断続的に吐出して、複数の点状の前記構造物を形成し、
前記造形部は、前記ノズルから前記造形テーブルに前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記第１の造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記造形テーブルに対して上方に離間させることによって、上方に向かって細くなる形状を有する前記構造物を形成する、造形装置。

【請求項7】

三次元造形物を造形する造形装置であって、
造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成し、前記造形テーブルから離間した状態で前記複数の構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する造形部を備え、
前記造形部は、ノズルからの前記造形テーブルに対する前記第１の造形材料を断続的に吐出して、複数の点状の前記構造物を形成し、
前記造形部は、前記ノズルから前記造形テーブルの上面に前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記第１の造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記上面に沿った方向に移動させることによって、前記上面に沿った前記構造物の上端面を形成する、造形装置。

【請求項8】

三次元造形物を造形する造形装置であって、
造形テーブル上に、ノズルの吐出口から第１の造形材料を吐出して、互いに離間した複数の構造物を形成し、複数の前記構造物を積み重ねて、内部に空隙を有する多層構造体を形成し、前記造形テーブルから離間した状態で前記多層構造体に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する造形部を備え、
前記造形部は、下層において隣り合っている複数の前記構造物の上に跨がるように、上層の前記構造物を形成することによって前記多層構造体を形成し、
前記造形部は、前記吐出口よりも上流の流路に配置され前記吐出口からの前記第１の造形材料の流出を制御する開閉機構、及び、前記開閉機構と前記吐出口との間の前記流路に配置された吸引機構を制御して、前記構造物を形成し、
前記造形部は、前記開閉機構によって前記吐出口からの前記第１の造形材料の流出を停止した後に、前記吸引機構によって前記流路内の前記第１の造形材料を吸引する、造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂等の熱可塑性を有する材料を可塑化して溶融させた材料を造形テーブル上の所望の位置に配置して硬化させることによって、三次元造形物を造形する立体物造形装置が知られている。こうした造形装置においては、造形途中の三次元造形物が造形テーブルに対して固定されるようにする一方で、造形完了後の三次元造形物を造形テーブルから分離しやすくするために、ラフトとも呼ばれる土台を、予め、造形テーブルに形成する場合がある。例えば、下記の特許文献１には、造形テーブルに、樹脂材料を、一筆書きで網目状に塗布することによって、三次元造形物の土台を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１６５８１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、特許文献１の土台は、三次元造形物の底面を覆うように網目状に一体的に連結された構成を有している。そのため、土台自体の強度が高くなるとともに、造形テーブルや三次元造形物に対する土台の接触面積が大きくなり、造形テーブルからの三次元造形物の分離や、三次元造形物からの土台の除去が困難になってしまう場合がある。また、特許文献１の土台は、ジグザグに折れ曲がる複雑なノズルの走査によって形成されており、効率的ではない。このように、三次元造形物を造形する際の土台については、依然として改良の余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一形態は、三次元造形物の製造方法として提供される。この形態の製造方法は、前記造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成する第１工程と；前記造形テーブルから離間した状態で、複数の前記構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する第２工程と；を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】三次元造形装置の構成を示す概略図。

【図2】フラットスクリューの構成を示す概略斜視図。

【図3】スクリュー対面部の構成を示す概略平面図。

【図4】造形処理のフローを示す説明図。

【図5】造形装置における造形中の様子を模式的に示す概略図。

【図6】第１実施形態における基盤層の一部を拡大して示す概略斜視図。

【図7A】第１実施形態における構造物の形成工程を示す第１の概略図。

【図7B】第１実施形態における構造物の形成工程を示す第２の概略図。

【図8】第２実施形態における基盤層の一部を拡大して示す概略斜視図。

【図9】第２実施形態における構造物の形成工程を示す概略図。

【図10A】第１の多層構造体の構成を示す概略図。

【図10B】第２の多層構造体の構成を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形物の製造方法の実行に適した三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。第１実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向（鉛直方向）とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の参照図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。

【0008】

三次元造形装置１００は、造形材料を積層するように配置することによって三次元造形物を造形する。以下では、「三次元造形装置」を単に「造形装置」とも呼び、三次元造形物を単に「造形物」とも呼ぶ。造形装置１００は、制御部１０１と、造形部１１０と、造形テーブル２１０と、移動機構２３０と、を備える。

【0009】

制御部１０１は、造形装置１００全体の動作を制御して、造形物を造形する造形処理を実行する。第１実施形態では、制御部１０１は、１つ、または、複数のプロセッサーと、主記憶装置と、を備えるコンピューターによって構成される。制御部１０１は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。なお、制御部１０１は、そうしたコンピューターによって構成される代わりに、各機能を実現するための複数の回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。

【0010】

造形部１１０は、材料の少なくとも一部を溶融させてペースト状にした造形材料を造形テーブル２１０上に配置する。造形部１１０は、材料供給部２０と、造形材料生成部３０と、吐出部６０と、を備える。

【0011】

材料供給部２０は、造形材料生成部３０に材料を供給する。材料供給部２０は、例えば、材料を収容するホッパーによって構成される。材料供給部２０は、下方に排出口を有し、当該排出口は、連通路２２を介して、造形材料生成部３０に接続されている。材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入される。材料供給部２０に投入される材料については後述する。

【0012】

造形材料生成部３０は、材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を溶融させた流動性を有するペースト状の造形材料を生成し、吐出部６０へと導く。造形材料生成部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、スクリュー対面部５０と、を有する。

【0013】

フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。フラットスクリュー４０は、その軸線方向がＺ方向に平行になるように配置され、円周方向に沿って回転する。第１実施形態では、フラットスクリュー４０の中心軸は、その回転軸ＲＸと一致する。図１には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。

【0014】

フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０は上面４７側が駆動モーター３２に連結されており、駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内において回転する。駆動モーター３２は、制御部１０１の制御下において駆動する。

【0015】

フラットスクリュー４０は、回転軸ＲＸと交差する面である下面４８に、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、当該溝部４２に接続されている。

【0016】

フラットスクリュー４０の下面４８は、スクリュー対面部５０の上面５２に面しており、フラットスクリュー４０の下面４８の溝部４２と、スクリュー対面部５０の上面５２との間には空間が形成される。造形部１１０では、フラットスクリュー４０とスクリュー対面部５０との間のこの空間に、材料供給部２０から材料が供給される。フラットスクリュー４０およびその溝部４２の具体的な構成については後述する。

【0017】

スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、少なくとも一部が溶融されつつ、溝部４２に沿って流動し、フラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入したペースト状の材料は、スクリュー対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、造形材料として吐出部６０に供給される。

【0018】

吐出部６０は、ノズル６１と、流路６５と、吐出制御機構７０と、を有する。ノズル６１は、流路６５を通じて、スクリュー対面部５０の連通孔５６に接続されている。流路６５は、フラットスクリュー４０とノズル６１との間の造形材料の流路である。ノズル６１は、造形材料生成部３０において生成された造形材料を、先端の吐出口６２から造形テーブル２１０に向かって吐出する。第１実施形態では、ノズル６１の吐出口６２は、略円形の開口形状を有しており、孔径Ｄｎを有する。

【0019】

吐出制御機構７０は、ノズル６１からの造形材料の流出を制御する。第１実施形態では、吐出制御機構７０は、流路６５を開閉する開閉機構７１と、ノズル６１内の造形材料を吸引する吸引機構７５と、を含む。

【0020】

開閉機構７１は、流路６５を開閉して、流路６５からノズル６１への造形材料の流入を制御する。第１実施形態では、開閉機構７１は、バタフライバルブによって構成されている。開閉機構７１は、駆動軸７２と、弁体７３と、バルブ駆動部７４と、を備える。

【0021】

駆動軸７２は、一方向に延びる軸状部材である。駆動軸７２は、流路６５の出口において、造形材料の流れ方向に交差するように取り付けられている。第１実施形態では、駆動軸７２は流路６５に対して垂直に取り付けられている。図１では、駆動軸７２は、紙面に対して垂直である。駆動軸７２は、その中心軸を中心に回転可能に取り付けられている。

【0022】

弁体７３は、流路６５内において回転する板状部材である。第１実施形態では、弁体７３は、駆動軸７２の流路６５内に配置されている部位を板状に加工することによって形成されている。弁体７３を、その板面に垂直な方向に見たときの形状は、弁体７３が配置されている部位における流路６５の開口形状とほぼ一致する。

【0023】

バルブ駆動部７４は、制御部１０１の制御下において、駆動軸７２を回転させる回転駆動力を発生する。バルブ駆動部７４は、例えば、ステッピングモータによって構成される。駆動軸７２の回転によって弁体７３が流路６５内において回転する。

【0024】

弁体７３の板面が、図１に示されているように、流路６５における造形材料の流れ方向に沿っている状態が、流路６５が開かれている状態である。この状態では、流路６５からノズル６１への造形材料の流入が許容される。弁体７３の板面が、流路６５における造形材料の流れ方向に対して垂直にされた状態が、流路６５が閉じられた状態である。この状態では、流路６５からノズル６１への造形材料の流入が遮断される。

【0025】

吸引機構７５は、分岐流路７６と、吸引ポンプ７７と、を有する。分岐流路７６は、開閉機構７１の弁体７３より下流側において、ノズル６１内の造形材料の流路に接続されている。吸引ポンプ７７は、分岐流路７６に設けられている。吸引ポンプ７７は、制御部１０１の制御下において駆動し、ノズル６１内の造形材料を分岐流路７６へと吸引する。制御部１０１は、開閉機構７１によって流路６５を閉じて、ノズル６１からの造形材料の吐出を停止している間に、ノズル６１から造形材料が流出しないように、吸引機構７５によってノズル６１内の造形材料を吸引して、ノズル６１内に負圧を発生させる。なお、吐出部６０には、吸引機構７５によって吸引された造形材料を開閉機構７１より上流側の流路６５へと戻す循環経路が設けられていてもよい。

【0026】

造形テーブル２１０は、ノズル６１の吐出口６２に対向する位置に配置されている。造形テーブル２１０は、Ｘ，Ｙ方向に平行に配置される上面２１１を有している。後述するように、造形装置１００では、造形テーブル２１０の上面２１１において造形材料を硬化させることによって造形物が造形される。

【0027】

造形テーブル２１０は、移動機構２３０によって、造形部１１０のノズル６１に対して移動する。移動機構２３０は、３つのモーターＭの駆動力によって、造形テーブル２１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。移動機構２３０は、制御部１０１の制御下において、ノズル６１と造形テーブル２１０との相対的な位置関係を変更する。なお、造形装置１００では、移動機構２３０によって造形テーブル２１０を移動させる構成の代わりに、造形テーブル２１０の位置が固定された状態で、移動機構２３０が造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を移動させる構成が採用されてもよい。こうした構成であっても、ノズル６１と造形テーブル２１０との相対的な位置関係が変更可能である。

【0028】

図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２には、造形材料生成部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。図１を参照して説明したように、スクリュー対面部５０に対向するフラットスクリュー４０の下面４８には、溝部４２が設けられている。以下、下面４８を、「溝形成面４８」とも呼ぶ。

【0029】

フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、溝部４２の一端が接続されている凹部として構成されている。中央部４６は、図１に図示されているスクリュー対面部５０の連通孔５６に対向する。第１実施形態では、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。

【0030】

フラットスクリュー４０の溝部４２は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４２は、中央部４６から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４２は、螺旋状に延びるように構成されているとしてもよい。溝形成面４８には、溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている凸条部４３が設けられている。

【0031】

溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。この材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

【0032】

フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から供給された材料の少なくとも一部が、溝部４２内において加熱されながら溶融し、流動性が高まっていく。そして、その材料は、溝部４２を通じて中央部４６へと流動し、中央部４６に集まり、そこで生じる内圧により、ノズル６１へと導かれ、吐出口６２から吐出される。

【0033】

図２には、３つの溝部４２と、３つの凸条部４３を有するフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４２や凸条部４３の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４２のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４２が設けられていてもよい。また、溝部４２の数に合わせて任意の数の凸条部４３が設けられてもよい。

【0034】

図２には、材料流入口４４が３箇所に形成されているフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料流入口４４の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料流入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

【0035】

図３は、スクリュー対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。スクリュー対面部５０の上面５２は、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する。以下、この上面５２を、「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対向面５２の中心には、造形材料をノズル６１に供給するための上述した連通孔５６が形成されている。

【0036】

スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。複数の案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有する。図１を参照して説明したように、スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。造形材料生成部３０における材料の溶融は、ヒーター５８による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。

【0037】

図１を参照する。造形部１１０では、Ｚ方向に小型なサイズを有するフラットスクリュー４０を利用していることによって、材料の少なくとも一部を溶融してノズル６１まで導くための経路がＺ方向において占める範囲が小さくなっている。このように、造形装置１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、造形材料の生成機構が小型化されている。

【0038】

また、造形装置１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、流動性を有する状態にされた造形材料を流路６５へと圧送する構成が簡易に実現されている。そして、流路６５の下流に設けられた簡易な構成の吐出制御機構７０による造形材料の吐出制御が可能になっている。そのため、ノズル６１からの造形材料の吐出制御の精度が高められている。

【0039】

造形装置１００において用いられる材料について説明する。造形装置１００では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

【0040】

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、造形材料生成部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。

【0041】

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック

【0042】

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、造形材料生成部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、造形テーブル２１０に配置された後、温度の低下によって硬化する。

【0043】

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル６１から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。

【0044】

造形装置１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、造形材料生成部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金
＜前記合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金

【0045】

造形装置１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、造形テーブル２１０に配置された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。

【0046】

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、造形材料生成部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

【0047】

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等

【0048】

その他に、材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。

【0049】

図４、図５を参照して造形装置１００が実行する造形処理を説明する。図４は、造形装置１００が実行する造形処理のフローを示す説明図である。図５は、造形装置１００における造形処理の様子を模式的に示す概略図である。

【0050】

第１工程では、制御部１０１は、造形テーブル２１０上に、造形物ＯＢの土台となる基盤層１０を形成する。基盤層１０は、造形部１１０によって造形テーブル２１０の上面２１１に第１の造形材料を配置し、硬化させることによって形成された互いに離間した複数の構造物１１によって構成される。図５では、基盤層１０を構成している複数の構造物１１の個々の図示は、便宜上、省略されている。基盤層１０は、造形テーブル２１０の上面２１１における造形物ＯＢが造形される領域に形成される。基盤層１０は、少なくとも、造形処理において造形される造形物ＯＢの底面をカバーできる程度の面積で形成されることが望ましい。「造形物ＯＢの底面」とは、造形物ＯＢにおいて造形テーブル２１０に支持される面を意味する。基盤層１０を構成する構造物１１の詳細な構造および形成方法については後述する。

【0051】

第２工程では、基盤層１０を構成する複数の構造物１１の上に支持されるように、第２の造形材料を配置して造形物ＯＢを造形する。より詳細には、第２工程では、造形物ＯＢを、複数の構造物１１の上に支持され、造形テーブル２１０の上面２１１から離間した状態で造形する。第１実施形態第１実施形態では、制御部１０１は、造形部１１０によって基盤層１０の上に、材料層ＭＬを、Ｚ方向に積み重ねていくことによって造形物ＯＢを造形する。材料層ＭＬは、造形テーブル２１０上に配置された第２の造形材料が硬化することにより形成される層である。第１実施形態では、造形部１１０のノズル６１から、基盤層１０の上に造形材料が吐出され、硬化することにより材料層ＭＬが形成される。なお、基盤層１０を構成する第１の造形材料と、造形物ＯＢを構成する第２の造形材料とは、同じ材料から生成されてもよい。これによって、基盤層１０を形成するための材料を、造形物ＯＢの材料とは別に準備する手間を省くことができ効率的である。

【0052】

第１工程および第２工程では、フラットスクリュー４０を利用した造形部１１０によって、造形テーブル２１０上に造形材料が配置されている。つまり、上記の２つの工程は、フラットスクリュー４０を回転させることによって、溝部４２に供給された材料を、溝部４２において溶融させつつノズル６１へと導き、ノズル６１から造形テーブル２１０に向かって造形材料を吐出させる工程を含んでいると解釈できる。

【0053】

上述したように、造形装置１００では、フラットスクリュー４０の利用によって、造形材料の生成機構が小型化され、造形材料の吐出制御の精度を高められている。そうしたフラットスクリュー４０を利用した造形装置１００であれば、第１工程および第２工程において、基盤層１０の形成および造形物ＯＢの造形を容易かつ効率的におこなうことが可能である。

【0054】

ところで、材料層ＭＬを形成する際には、ノズル６１の先端の吐出口６２と、造形中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔとの間に、下記のギャップＧが保持されていることが望ましい。ここで、「三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔ」とは、ノズル６１の吐出により造形材料が配置される下層における上面を意味しており、ノズル６１の直下の位置の近傍においてノズル６１から吐出された造形材料が堆積される予定部位を意味する。

【0055】

ギャップＧの大きさは、ノズル６１の吐出口６２における孔径Ｄｎ（図１に図示）以上とすることが望ましく、孔径Ｄｎの１．１倍以上とすることがより好ましい。こうすれば、ノズル６１の吐出口６２から吐出される造形材料が、製造中の造形物ＯＢの上面ＯＢｔに押しつけられない自由な状態で造形物ＯＢの上面ＯＢｔに堆積される。この結果、ノズル６１から吐出された造形材料の横断面形状が潰れてしまうことを抑制でき、造形物ＯＢの面粗さを低減することが可能である。また、ノズル６１の周囲にヒーターが設けられた構成においては、ギャップＧを形成することにより、当該ヒーターによる材料の過熱を防止でき、造形物ＯＢに堆積された材料の過熱による変色や劣化が抑制される。一方、ギャップＧの大きさは、孔径Ｄｎの１．５倍以下とすることが好ましく、１．３倍以下とすることが特に好ましい。これによって、造形材料が配置される予定部位に対する精度の低下や、製造中の造形物ＯＢの上面ＯＢｔに対する造形材料の密着性の低下が抑制される。

【0056】

造形処理が完了した後、造形物ＯＢは、基盤層１０の全部または一部が底面に付着した状態で、造形テーブル２１０から分離される。その後、造形物ＯＢに付着している基盤層１０は、サンドペーパーなどによる研磨加工や、コテや切削工具を用いた切削加工などによって除去される。

【0057】

図６は、第１実施形態における基盤層１０の一部を拡大して示す概略斜視図である。基盤層１０は、上述したように、造形テーブル２１０上において互いに離間して配列された複数の微小な構造物１１によって構成されている。構造物１１は、上に積層される造形物ＯＢの最下層の材料層ＭＬを支持できるように、造形物ＯＢの材料層ＭＬを構成する材料が構造物１１の間に入り込まないような間隔で配列されていることが望ましい。構造物１１は、例えば、水平方向における幅の最大値が５～１００μｍ程度のサイズで構成されてよい。また、構造物１１は、例えば、０．１～数ｍｍ程度の間隔をあけて配列されてよい。構造物１１は、自身の水平方向における幅の最大値よりも狭い間隔をあけて配列されてもよい。

【0058】

基盤層１０によって、造形テーブル２１０の上面２１１は、微小な凹凸構造が形成された状態となる。そのため、造形処理において、造形物ＯＢの造形のために吐出された直後の造形材料が、予定された配置位置から、造形テーブル２１０の上面２１１に沿った方向に流動してしまうことが抑制される。また、造形材料が配置された位置から移動することが抑制されるため、当該造形材料が硬化するときのＸ方向やＹ方向への材料層ＭＬの収縮が抑制され、材料層ＭＬが撓んでしまうような変形が抑制される。よって、造形物ＯＢの造形精度が高められる。

【0059】

基盤層１０が互いに離間して配列されている構造物１１によって構成されていると、各構造物１１が連結されているような構成に較べて、基盤層１０の強度は低くなる。そのため、大きな外力を加えなくとも、造形テーブル２１０から造形物ＯＢを容易に分離することが可能になる。また、造形テーブル２１０から分離させた後の造形物ＯＢから、造形物ＯＢに付着している基盤層１０を簡易に除去にすることが可能である。

【0060】

基盤層１０であれば、基盤層１０と造形テーブル２１０との接触面積や、基盤層１０と造形物ＯＢの底面との接触面積を、構造物１１のサイズを小さくすることによって低減することができる。基盤層１０と造形テーブル２１０との接触面積が小さければ、造形物ＯＢを基盤層１０とともに造形テーブル２１０から分離することが容易化される。また、基盤層１０と造形物ＯＢの底面との接触面積が小さければ、造形テーブル２１０から分離した後の造形物ＯＢからの基盤層１０の除去が容易化される。

【0061】

基盤層１０であれば、各構造物１１が連結されていないため、造形物ＯＢの造形を開始する前に、全ての構造物１１が一度に造形テーブル２１０から脱落してしまうことが抑制される。よって、基盤層１０を最初から作り直さなければならないような不具合が生じることが抑制される。

【0062】

第１実施形態では、各構造物１１は、ほぼ同じ高さを有している。これによって、基盤層１０の上に形成される造形物ＯＢが造形中に傾いてしまうことが抑制され、造形物ＯＢの造形精度の低下が抑制される。各構造物１１は、分布密度が一様な配列パターンで緊密に配列されていることが望ましい。これによって、造形物ＯＢを、より安定した姿勢で支持することができる。

【0063】

第１実施形態では、各構造物１１は、ほぼ同じ形状を有している。そのため、単一のノズル６１からの造形材料の吐出動作の繰り返しによって、各構造物１１を形成することができる。そのため、基盤層１０を効率的かつ簡易に形成することができる。構造物１１を形成するための造形材料の吐出動作については後述する。

【0064】

第１実施形態では、各構造物１１は、上方に向かって細くなる形状を有している。より詳しくは、各構造物１１は、造形テーブル２１０の上面２１１に沿った切断面における断面積が上方に向かって次第に減少する形状を有している。この構成によって、造形物ＯＢに近い位置ほど各構造物１１の強度が小さくなっている。また、各構造物１１の造形物ＯＢの底面に対する接触面積がより低減されている。そのため、造形処理の後の造形物ＯＢからの基盤層１０の除去が、さらに容易化されている。

【0065】

特に、第１実施形態では、各構造物１１は、上端が尖っている形状を有している。そのため、造形物ＯＢと基盤層１０との連結部の強度が、より一層、低くなっており、造形物ＯＢと基盤層１０との接触面積も、より一層、小さくなっている。従って、造形処理の後の造形物ＯＢからの基盤層１０の除去が、さらに容易である。

【0066】

図７Ａおよび図７Ｂを参照して、基盤層１０を構成する構造物１１の形成方法を説明する。第１実施形態では、ノズル６１からの造形テーブル２１０に対する造形材料の吐出を断続的に繰り返して、造形テーブル２１０に構造物１１を点在させる工程によって形成される。「構造物１１を点在させる」とは、複数の点状の構造物１１を互いに離間した状態で配列することを意味する。ここでの「点状」には、略円形状の形状のみならず、長尺状ではない形状が含まれる。制御部１０１は、予め決められた各構造物１１の形成位置において、吐出部６０に、以下の造形材料の吐出動作を繰り返させる。

【0067】

図７Ａを参照する。まず、制御部１０１は、構造物１１の形成位置において、造形材料の先端が造形テーブル２１０の上面２１１に接するまで、ノズル６１から造形材料を吐出させる。そして、その後、開閉機構７１を駆動させて、流路６５を弁体７３によって閉塞し、ノズル６１からの造形材料の吐出を停止させる。

【0068】

図７Ｂを参照する。次に、制御部１０１は、ノズル６１からの造形材料の吐出を停止させた状態で、ノズル６１が造形テーブル２１０の上面２１１に対して上方に離間するように、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を変更する。より具体的には、制御部１０１は、移動機構２３０によって、造形テーブル２１０を下方に移動させて、ノズル６１と造形テーブル２１０との間のＺ方向における距離を増大させる。このとき、制御部１０１は、ノズル６１内の造形材料が吐出口６２から流出することが抑制されるように、吸引機構７５によって、ノズル６１内に負圧を発生させることが望ましい。この工程によって、造形テーブル２１０に付着した造形材料が、ノズル６１の方に引っ張られつつ、ノズル６１内の造形材料から分断されるため、上端に向かって先細りとなる形状の構造物１１が形成される。

【0069】

制御部１０１は、移動機構２３０を制御して、造形テーブル２１０上の次の構造物１１の形成位置に、ノズル６１を位置させ、上記の吐出動作を再び実行する。以上の動作を繰り返すことによって、基盤層１０を構成する各構造物１１が形成される。この方法により、基盤層１０が、点在する構造物１１によって構成されるため、基盤層１０の強度を、より低くすることができ、造形物ＯＢの底面や造形テーブル２１０に対する基盤層１０の接触面積を、より小さくすることができる。また、各構造物１１を、ノズル６１の吐出口６２における孔径Ｄｎに応じた微小なサイズで形成できるため、よりきめの細かい基盤層１０を形成することができる。

【0070】

なお、制御部１０１は、基盤層１０を形成する際に、基盤層１０を構成する構造物１１同士の間隔を、基盤層１０の上に造形される造形物ＯＢのサイズや重量に応じて変化させてもよい。より具体的には、制御部１０１は、造形物ＯＢのサイズや重量が大きいほど、構造物１１同士の間隔が狭くなるように制御してもよい。これによって、サイズや重量が大きい造形物ＯＢを、基盤層１０によってより安定して支持することができ、造形物ＯＢの造形精度を高めることができる。

【0071】

以上のように、第１実施形態の造形物ＯＢの製造方法およびそれを実行する造形装置１００によれば、造形テーブル２１０の上面２１１に微細な凹凸構造を形成する基盤層１０を土台として造形物ＯＢを造形するため、造形中における造形物ＯＢの変形を抑制できる。よって、造形物ＯＢの造形精度が高められる。また、強度が低く、造形物ＯＢの底面や造形テーブル２１０に対する接触面積が小さい基盤層１０を形成できるため、造形テーブル２１０からの造形物ＯＢの分離や、造形物ＯＢからの基盤層１０の除去を容易化することができる。その他に、第１実施形態の造形物ＯＢの製造方法およびそれを実行する造形装置１００によれば、第１実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。

【0072】

２．第２実施形態：
図８、図９を参照して、第２実施形態における造形物の製造方法を説明する。第２実施形態における造形物の製造方法は、基盤層１０ａを構成する構造物１１ａの形状と、その形成方法が異なっている点以外は、第１実施形態で説明したのとほぼ同じである。なお、第２実施形態の製造方法は、第１実施形態で説明した造形装置１００において実行される。

【0073】

図８は、第２実施形態における基盤層１０ａの一部を拡大して示す概略斜視図である。第２実施形態の基盤層１０ａでは、各構造物１１ａが、造形テーブル２１０の上面２１１に沿った上端面１２を有するように構成されている。第２実施形態の各構造物１１ａは、そのサイズや配列間隔は、第１実施形態で説明した構造物１１のサイズや配列間隔と同様であってよい。

【0074】

図９は、第２実施形態の構造物１１ａの形成工程を示す概略図である。制御部１０１は、まず、第１実施形態において図７Ａを参照して説明したのと同様に、構造物１１ａの形成位置において、造形材料の先端が造形テーブル２１０の上面２１１に接するまで、ノズル６１から造形材料を吐出させた後、その吐出を停止させる。そして、図９に示すように、ノズル６１からの造形材料の吐出を停止させた状態で、ノズル６１と造形テーブル２１０の上面２１１との間の距離を維持させたまま、ノズル６１を、造形テーブル２１０に対して上面２１１に沿った方向に移動させる。より具体的には、移動機構２３０によって、造形テーブル２１０を水平方向に変位させて、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を水平方向に変位させる。なお、このノズル６１の走査は、ノズル６１から吐出された造形材料が造形テーブル２１０上である程度硬化したタイミングで実行されることが望ましい。

【0075】

このノズル６１の走査によって、造形テーブル２１０に付着した造形材料と、ノズル６１内の造形材料と、が分断される。また、造形テーブル２１０に付着した造形材料の上端部が、ノズル６１の先端によって削られて、造形テーブル２１０の上面２１１に沿った平坦な上端面１２が形成される。制御部１０１は、移動機構２３０を制御して、造形テーブル２１０上の次の構造物１１の形成位置に、ノズル６１を移動させ、上記の吐出動作を再び実行する。以上の動作を繰り返すことによって、基盤層１０ａを構成する各構造物１１ａが形成される。なお、第２実施形態では、ノズル６１における吐出口６２の開口形状が略円形であるため、構造物１１ａは円柱状に形成される。上記の構造物１１ａの形成工程では、造形材料の吐出の際に、構造物１１ａの高さを調整するために、ノズル６１をＺ方向に変位させてもよい。

【0076】

第２実施形態の基盤層１０ａであれば、各構造物１１ａの上端面１２によって、造形物ＯＢを構成する材料層ＭＬの安定した支持が可能になる。よって、造形中の造形物ＯＢを、より安定した姿勢で支持することができ、造形物ＯＢの造形精度が高められる。その他に、第２実施形態の造形物の製造方法およびそれを実行する造形装置１００によれば、第２実施形態中で説明した種々の作用効果に加え、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0077】

３．第３実施形態：
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、第３実施形態における造形物の製造方法を説明する。第３実施形態における造形物の製造方法は、第１実施形態や第２実施形態で説明した基盤層１０，１０ａを構成する複数の構造物１１，１１ａを積み重ねて、内部に空隙を有する多層構造体１５，１５ａを形成する工程を備えている点以外は、第１実施形態や第２実施形態で説明した製造方法と同じである。なお、第３実施形態の製造方法は、第１実施形態で説明した造形装置１００において実行される。

【0078】

図１０Ａは、第１実施形態で説明した基盤層１０を複数、積み重ねることによって形成された第１の多層構造体１５の構成を示す概略図である。図１０Ｂは、第２実施形態で説明した基盤層１０ａを複数、積み重ねることによって形成された第２の多層構造体１５ａの構成を示す概略図である。基盤層１０，１０ａを積層する工程では、下層の基盤層１０，１０ａにおいて隣り合っている複数の構造物１１，１１ａの上に跨がるように、上層の基盤層１０，１０ａを構成する構造物１１，１１ａが形成される。そのため、第３実施形態では、隣り合う構造物１１，１１ａ同士の間の間隔は、上に積み重ねられる構造物１１，１１ａの底面の幅より小さくされる。

【0079】

多層構造体１５，１５ａは、上面および下面に微細な凹凸構造を有するとともに、内部に空隙を含むポーラスな構成を有する。多層構造体１５，１５ａによれば、その上面および下面の凹凸構造により、造形物ＯＢや造形テーブル２１０との接触部位が小さくなる。また、内部に存在する空隙により、その強度が低くなる。よって、造形物ＯＢの造形テーブル２１０からの分離や、造形物ＯＢからの土台の除去が容易化される。その他に、第３実施形態の造形物の製造方法およびそれを実行する造形装置１００によれば、第３実施形態中で説明した種々の作用効果に加え、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0080】

４．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。

【0081】

４－１．他の実施形態１：
基盤層を構成する構造物の構成は、上記の各実施形態において説明した基盤層１０，１０ａを構成する構造物１１，１１ａの構成に限定されることはない。構造物のサイズや配列間隔、形状は、上に造形される造形物ＯＢの形状や重さに応じて、変更されてもよい。基盤層は、例えば、造形テーブル２１０の上面２１１に沿って延びる線状の長尺形状を有する構造物を含む構成を有していてもよい。基盤層は、例えば、造形テーブル２１０の上面２１１に不均一なパターンで配列された構造物によって構成されてもよい。基盤層は、造形物ＯＢとは異なる種類の熱可塑性を有する材料によって構成されてもよい。ノズル６１の開口形状を円形以外の形状にすることにより、上記の各実施形態で説明した構造物１１，１１ａの形状とは異なる形状を有する点状の構造物が形成されてもよい。

【0082】

４－２．他の実施形態２：
造形部１１０は、フラットスクリュー４０を利用している構成の代わりに、例えば、Ｚ方向の長さが直径よりも長いスクリューを回転させてノズル６１から造形材料を押し出す構成を有していてもよい。あるいは、造形部１１０は、造形材料を造形テーブル２１０に向かって吐出する構成の代わりに、フィラメント状の熱可塑性を有する樹脂材料を熱で溶かしながらノズル６１から押し出して、造形テーブル２１０に付着させる構成を有していてもよい。

【0083】

４－３．他の実施形態３：
造形装置１００の開閉機構７１は、流路６５内において造形材料が流れる方向に交差するように移動するシャッターによって構成されてもよい。また、開閉機構７１は、ピストンが流路６５内に突出して流路６５を閉塞するプランジャーによって構成されてもよい。開閉機構７１は、バタフライバルブや、シャッターを用いたシャッター機構、プランジャーのうちの２つ以上を組み合わせて構成されてもよい。造形装置１００において、吸引機構７５は省略されてもよい。

【0084】

４－４．他の実施形態４：
材料供給部２０には、粉体やペレット状の材料の代わりに、フィラメント状の材料が投入されてもよい。材料供給部２０に投入される材料は、上記実施形態において説明したものに限らず、他の樹脂材料や金属材料、セラミック材料が用いられてもよい。造形装置１００では、例えば、金属粉末射出成形（ＭＩＭ）に用いられるような材料によって造形物が造形されてもよい。

【0085】

４－５．他の実施形態５：
複数の構造物１１，１１ａを形成する第１の造形材料は、造形物ＯＢを形成する第２の造形材料と異なる材料から生成されてもよい。例えば、第１の造形材料は、例えば、水溶性のサポート材を構成する材料から生成されてもよい。

【0086】

４－６．他の実施形態６：
上記実施形態において、材料供給部２０は、複数のホッパーを備える構成を有していてもよい。この場合には、各ホッパーからフラットスクリュー４０へと異なる材料が供給され、フラットスクリュー４０の溝部４２内において混合されて、造形材料が生成されてもよい。例えば、上記実施形態で説明した主材料となる粉末材料と、それに添加される溶媒やバインダーなどが別々のホッパーから並行してフラットスクリュー４０に供給されてもよい。

【0087】

４－７．他の実施形態７：
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。

【0088】

５．他の形態：
本発明は、上述の各実施形態や実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態（aspect）によって実現することができる。例えば、本発明は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中において必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0089】

（１）第１の形態は、三次元造形物の製造方法として提供される。この形態の製造方法は、造形テーブル上に第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成する第１工程と；前記造形テーブルから離間した状態で複数の構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する工程と；を備える。
この形態の製造方法によれば、土台として機能する複数の構造物によって形成される凹凸構造によって三次元造形物を造形するための造形材料の流動や収縮変形に伴う移動を抑制することができるため、三次元造形物の造形精度を高めることができる。また、互いに離間している複数の構造物によって土台が構成されているため、土台の強度を低くすることができる。よって、造形テーブルからの三次元造形物の分離や、三次元造形物からの土台の除去を容易化することができる。

【0090】

（２）上記形態の製造方法において、前記第１工程は、ノズルからの前記造形テーブルに対する前記第１の造形材料を断続的に吐出して、複数の点状の前記構造物を形成する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、長尺状の構造物が配列されたような構成ではなく、点在する構造物によって土台が構成されるため、土台自体の強度を、より低くすることができる。また、ノズルからの造形材料の断続的な吐出によって、土台を構成する構造物を簡易に形成することができ、効率的である。

【0091】

（３）上記形態の製造方法において、前記第１工程は、前記ノズルから前記造形テーブルの上面に前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記造形テーブルに対して上方に離間させることによって、上方に向かって細くなる形状を有する前記構造物を形成する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、三次元造形物に近い位置ほど各構造物の強度を小さくすることができる。よって、三次元造形物からの土台の除去が容易化される。

【0092】

（４）上記形態の製造方法において、前記第１工程は、前記ノズルから前記造形テーブルの上面に前記第１の造形材料を吐出させた後、前記ノズルからの前記第１の造形材料の吐出を停止させた状態で、前記ノズルを前記上面に沿った方向に移動させることによって、前記上面に沿った上端面を有する前記構造物を形成する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、土台を構成する各構造物が上端面を有することによって、造形中の三次元造形物の配置姿勢が安定する。そのため、三次元造形物の造形精度が高められる。

【0093】

（５）上記形態の製造方法は、第１の造形材料と前記第２の造形材料とは、回転しているフラットスクリューに供給された材料の少なくとも一部を溶融させることによって生成されてよい。
この形態の製造方法によれば、フラットスクリューの利用によって、造形材料を生成する機構を小型化できる。また、フラットスクリューの利用によって、ノズルからの第１の造形材料および第２の造形材料の吐出制御の精度が高められ、土台の形成および三次元造形物の造形を、容易かつ効率的におこなえる。

【0094】

（６）上記形態の製造方法は、複数の前記構造物を積み重ねて、内部に空隙を有し、前記第２の造形材料を支持する多層構造体を形成する工程を備えてよい。
この形態の製造方法によれば、内部に空隙を有することにより強度が低くなっている多層構造体によって三次元造形物の土台を構成することができる。

【0095】

（７）上記形態の製造方法において、前記第１の造形材料は、前記第２の造形材料と同じ材料から生成されてよい。
この形態の製造方法によれば、土台を構成する複数の構造物を形成した後に、材料を変えることなく同じ材料で三次元造形物を造形することができるため効率的である。

【0096】

（８）第２の形態は、三次元造形物を造形する造形装置として提供される。この形態の造形装置は、造形テーブル上に、第１の造形材料を配置して、互いに離間した複数の構造物を形成し、前記造形テーブルから離間した状態で前記複数の構造物に支持されるように、前記三次元造形物を造形するための第２の造形材料を配置する造形部を備える。
この形態の造形装置によれば、複数の構造物によって構成される土台によって支持された状態で三次元造形物が造形されるため、三次元造形物の造形精度が高められる。また、複数の構造物によって強度が低い土台を構成できるため、造形テーブルからの三次元造形物の分離や、三次元造形物からの土台の除去が容易化される。

【0097】

本発明は、三次元造形物の製造方法や造形装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、造形テーブルに配置される三次元造形物の土台の形成方法、土台やその構造などの形態で実現することができる。また、前述の装置の制御方法や、前述の方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態で実現することができる。

【符号の説明】

【0098】

１０…基盤層、１０ａ…基盤層、１１…構造物、１１ａ…構造物、１２…上端面、１５…第１の多層構造体、１５ａ…第２の多層構造体、２０…材料供給部、２２…連通路、３０…造形材料生成部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４６…中央部、４８…下面／溝形成面、５０…スクリュー対面部、５２…上面／スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…吐出口、６５…流路、７０…吐出制御機構、７１…開閉機構、７２…駆動軸、７３…弁体、７４…バルブ駆動部、７５…吸引機構、７６…分岐流路、７７…吸引ポンプ、１００…造形装置、１０１…制御部、１１０…造形部、２１０…造形テーブル、２１１…上面、２３０…移動機構、Ｄｎ…孔径、Ｇ…ギャップ、Ｍ…モーター、ＭＬ…材料層、ＯＢ…三次元造形物、ＯＢｔ…上面、ＲＸ…回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】