特許 7395894 三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置

(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】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/106 20170101AFI20231205BHJP

   B29C 64/194 20170101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

B29C64/106

B29C64/194

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019166990

(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公開番号】P2021041661

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-08-05

(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】姉川 賢太

(72)【発明者】

【氏名】青▲柳▼ 大蔵

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 裕輔

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１５０１８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００４８９７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６２２６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１３６９９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステージ又は先に形成された層に向けて吐出部から樹脂を含む造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記吐出部の先端面で押し付けることにより、三次元造形物の第１部分を形成する第１工程と、
前記第１部分を、前記樹脂のガラス転移温度未満の温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された前記第１部分に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記先端面で押し付けて前記三次元造形物の第２部分を形成する第２工程と、を有し、
前記第２工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いは、前記第１工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いよりも大きい、
三次元造形物の製造方法。

【請求項2】

ステージ又は先に形成された層に向けて吐出部から樹脂を含む造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記吐出部の先端面で押し付けることにより、三次元造形物の第１部分を形成する第１工程と、
前記第１部分を、前記樹脂のガラス転移温度未満の温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された前記第１部分に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記先端面で押し付けて前記三次元造形物の第２部分を形成する第２工程と、を有し、
前記加熱工程において、前記吐出部の移動方向の前方に位置し、前記吐出部とともに前記移動方向に移動する加熱部によって前記第１部分を加熱し、
前記第２工程において、前記加熱部の前記移動方向の後方に位置する前記吐出部によって、前記加熱部で加熱した前記第１部分の上に前記第２部分を形成し、
前記加熱工程は、前記加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定する測定工程を有し、前記測定工程で測定された温度に基づいて、前記加熱部の出力を調整し、
前記加熱部は、第１加熱部および第２加熱部を備え、
前記吐出部から近い順に、前記第２加熱部と、前記第１加熱部とが配置され、
前記測定工程において、前記第１加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定し、前記測定工程で測定された温度に基づいて前記第２加熱部の出力を調整し、前記第２加熱部によって前記第１部分を再加熱する、
三次元造形物の製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記加熱工程において、前記吐出部の移動方向の前方に位置し、前記吐出部とともに前記移動方向に移動する加熱部によって前記第１部分を加熱し、
前記第２工程において、前記加熱部の前記移動方向の後方に位置する前記吐出部によって、前記加熱部で加熱した前記第１部分の上に前記第２部分を形成する、三次元造形物の製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記加熱工程は、前記加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定する測定工程を有し、前記測定工程で測定された温度に基づいて、前記加熱部の出力を調整する、三次元造形物の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記加熱部は、第１加熱部および第２加熱部を備え、
前記吐出部から近い順に、前記第２加熱部と、前記第１加熱部とが配置され、
前記測定工程において、前記第１加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定し、前記測定工程で測定された温度に基づいて前記第２加熱部の出力を調整し、前記第２加熱部によって前記第１部分を再加熱する、三次元造形物の製造方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記加熱工程に先立って、前記第１工程で形成された前記第１部分に対して切削を行う切削工程を有する、三次元造形物の製造方法。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記加熱工程において、前記第１部分を、前記ガラス転移温度［℃］の８０％以上となる温度であって、かつ、前記ガラス転移温度未満の温度まで加熱する、三次元造形物の製造方法。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
下記式（１）を満たすように前記三次元造形物を造形する、三次元造形物の製造方法。
（Ｓｑ×Ｇｐ）／Ｖｔ＞１．０ …（１）
（Ｓｑは前記先端面の面積であり、Ｇｐは前記先端面と前記造形材料が吐出される領域の上面との距離であり、Ｖｔは前記吐出部が単位移動量ごとに吐出する前記造形材料の体積である。）

【請求項9】

樹脂を含む材料を溶融して造形材料とする溶融部と、
前記造形材料をステージに向かって吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させる駆動部と、
前記ステージ上に吐出された前記造形材料を加熱する加熱部と、
前記溶融部および前記駆動部および前記加熱部を制御することによって、前記ステージ上に三次元造形物を造形する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記溶融部および前記駆動部を制御することによって、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させながら、前記ステージ又は先に形成された層に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出させ、吐出された前記造形材料を前記吐出部の先端面で押し付けて前記三次元造形物の第１部分を形成する第１工程と、
前記溶融部および前記駆動部および前記加熱部を制御することによって、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させながら、前記第１部分を、前記樹脂のガラス転移温度未満の温度まで加熱する工程と、
前記溶融部および前記駆動部を制御することによって、加熱された前記第１部分に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出させ、吐出された前記造形材料を前記先端面で押しつけて前記三次元造形物の第２部分を形成する第２工程と、を実行し、
前記第２工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いは、前記第１工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いよりも大きい、
三次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元造形物の製造方法に関し、例えば、特許文献１に記載された装置では、溶融した熱可塑性の材料を、予め設定された形状データにしたがって走査する押出ノズルから基台上に押し出し、その基台上で硬化した材料の上に更に溶融した材料を積層して三次元造形物を造形する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１９２７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、層を積層して造形された三次元造形物の積層方向における強度は、射出成形によって造形された造形物の強度よりも低い。これは層と層との密着強度が低いためであり、特許文献１に記載の装置では、先に形成された層の上面を溶剤によって溶解させ、その上に後続層を積層することで、先に形成された層と後続層との密着強度を向上させている。しかしながら、溶剤を用いる場合、溶剤自体のコストや、溶剤を供給する機構、溶剤の貯留スペース等が必要となるため、溶剤を用いることなく層間の密着強度を向上させることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。三次元造形物の製造方法は、ステージ又は先に形成された層に向けて吐出部から樹脂を含む造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記吐出部の先端面で押し付けることにより、三次元造形物の第１部分を形成する第１工程と、前記第１部分を、前記樹脂のガラス転移温度未満の温度まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された前記第１部分に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記先端面で押し付けて前記三次元造形物の第２部分を形成する第２工程と、を有することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】第１実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図である。

【図3】フラットスクリューの下面側の構成を示す概略斜視図である。

【図4】バレルの上面側の構成を示す概略平面図である。

【図5】第１実施形態における三次元造形物の造形処理の工程図である。

【図6】第１部分の造形工程を示す説明図である。

【図7】第２部分の造形工程を示す説明図である。

【図8】密着強度を縦軸、第１層温度を横軸とするグラフである。

【図9】第２実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図である。

【図10】第２実施形態における三次元造形物の造形処理の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１０の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

【0008】

本実施形態における三次元造形装置１０は、吐出ユニット１００と、切削ユニット２００と、ステージ３００と、駆動部４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１０は、制御部５００の制御下で、吐出ユニット１００に設けられた吐出部６０から、ステージ３００上の造形面３１０に向かって造形材料を吐出させつつ、駆動部４００を駆動して、吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００上に造形材料を積層する。尚、吐出ユニット１００およびステージ３００の詳細な構成は、図２を用いて後述する。

【0009】

また、本実施形態における三次元造形装置１０は、制御部５００の制御下で、切削ユニット２００に取り付けられた切削工具２１０を回転させつつ、駆動部４００を駆動して、切削工具２１０とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００上に積層された造形材料を切削する。すなわち、三次元造形装置１０は、上記の造形材料の積層と造形材料の切削とを行うことによって、所望の形状の三次元造形物ＯＢを作成する。なお、図１には、三次元造形物ＯＢが模式的に表されている。

【0010】

切削ユニット２００は、ヘッド先端の軸に取り付けられた切削工具２１０を回転させて、ステージ３００上に積層された造形材料の切削を行う切削装置である。切削工具２１０として、例えば、フラットエンドミルや、ボールエンドミルを用いることができる。切削ユニット２００は、一般的な位置検出センサーによって切削工具２１０の先端の位置を検出し、検出結果を制御部５００に送信する。制御部５００は、この検出結果を用いて、後述する駆動部４００によって、切削工具２１０と積層された造形材料との相対的な位置関係を制御して切削を行う。尚、切削ユニット２００は、イオナイザー等の除電器を備えてもよい。

【0011】

駆動部４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００と、ステージ３００との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、駆動部４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００に対して、ステージ３００を移動させる。なお、造形面３１０に対するノズル６１の相対的な位置の変化を、ノズル６１の移動と呼ぶこともある。また、造形面３１０に対するノズル６１の相対位置の変化の方向を、ノズル６１の移動方向と呼ぶこともある。本実施形態では、例えば、ステージ３００を＋Ｘ方向に移動させたことを、ノズル６１を－Ｘ方向に移動させたと言い換えることもできる。また、このときのノズル６１の移動方向は、－Ｘ方向である。

【0012】

本実施形態における駆動部４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００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。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、駆動部４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに、吐出ユニット１００および切削ユニット２００を移動させる構成であってもよい。駆動部４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００と、ステージ３００との両方を移動させる構成であってもよい。

【0013】

制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００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。尚、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

【0014】

図２は、本実施形態における吐出ユニット１００の概略構成を示す説明図である。吐出ユニット１００は、材料供給部２０と、溶融部３０と、吐出部６０と、加熱部７０とを備えている。材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が投入される。本実施形態における材料は、ペレット状のＡＢＳ樹脂である。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０と溶融部３０との間は、材料供給部２０の下方に設けられた連通路２２によって接続されている。材料供給部２０に投入された材料は、連通路２２を介して、溶融部３０に供給される。

【0015】

溶融部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、バレル５０とを備えている。溶融部３０は、材料供給部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融して流動性を有するペースト状の造形材料にして、ノズル６１に供給する。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現する「可塑化」をも意味する。なお、フラットスクリュー４０のことを、単にスクリューと呼ぶこともある。

【0016】

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容している。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２の回転軸は、フラットスクリュー４０の上面４１に接続されている。

【0017】

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。駆動モーター３２の回転によって生じるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。

【0018】

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に溝形成面４８を有している。溝形成面４８には、溝部４２が形成されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４８の詳細な形状は、図３を用いて後述する。

【0019】

バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に設けられている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４２に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。

【0020】

スクリュー対向面５２の中心には、連通孔５６が設けられている。連通孔５６は、ノズル６１に連通している。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２の詳細な形状については、図４を用いて後述する。

【0021】

吐出部６０はノズル６１を備えている。ノズル６１には、ノズル流路６５と、吐出口６３とが設けられている。ノズル流路６５は、溶融部３０の連通孔５６に連通する。吐出口６３は、ノズル６１の先端面６２に設けられた開口部であり、ノズル流路６５の連通孔５６に接続されていない一端に設けられている。先端面６２は、ノズル６１の造形面３１０に向かって突出した先端部分を構成する面である。溶融部３０からノズル６１に供給された造形材料は、吐出口６３から吐出される。本実施形態では、先端面６２は、直径Ｄｔを有する略円形状であり、吐出口６３は、開口径Ｄｎを有する略円形状である。なお、先端面６２および吐出口６３の形状は略円形状に限られず、例えば、正方形や、正方形以外の多角形であってもよい。また、先端面６２と吐出口６３とが別々の形状であってもよい。

【0022】

加熱部７０は、ステージ３００上に積層された造形材料を加熱する。本実施形態では、加熱部７０は、造形面３１０に向かって赤外線を照射する赤外線ヒーターによって構成されている。加熱部７０の出力は、制御部５００によって制御される。

【0023】

加熱部７０は、回動機構８０によって支持されており、回動機構８０によって回動して位置を変化させる。回動機構８０は、回動駆動部８１と、回動部８２と、支持部８３とを、有する。回動駆動部８１は、吐出部６０に隣接して設けられたステッピングモーターを有し、制御部５００によって制御される。回動部８２は、吐出部６０の側面を囲むように配置された円環状のギアを有する略円筒形状の部材であり、回動駆動部８１のトルクを受けて回動する。支持部８３は、棒状の形状を有しており、一端を回動部８２に固定され、水平方向に沿って配置されている。加熱部７０は、支持部８３の回動駆動部８１に固定されていない他端に固定されている。

【0024】

図３は、フラットスクリュー４０の下面側の構成を示す概略斜視図である。図３には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。バレル５０に対向するフラットスクリュー４０の下面には、溝部４２が設けられている。以下、フラットスクリュー４０の下面のことを、「溝形成面４８」と呼ぶ。

【0025】

フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４５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４５は、バレル５０の連通孔５６に対向する。第１実施形態では、中央部４５は、中心軸ＲＸと交差する。

【0026】

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４５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。

【0027】

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。

【0028】

図３には、３つの溝部４２と、３つの凸条部４３と、を有するフラットスクリュー４０の例が示されている。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。

【0029】

図３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。

【0030】

図４は、バレル５０の上面側の構成を示す概略平面図である。バレル５０の上面は、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、バレル５０の上面を、「スクリュー対向面５２」と呼ぶ。スクリュー対向面は、略円形状を有する。スクリュー対向面５２の中心には、造形材料をノズル６１に供給するための連通孔５６が形成されている。

【0031】

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、フラットスクリュー４０の中央部４５に流入した造形材料を連通孔５６に導く機能を有する。

【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が、溝部４２に誘導されて、溝部４２内において加熱されながら中央部４５に向かって移動する。材料は、中央部４５に近づくほど、溶融し、流動性が高まっていき、造形材料へと転化する。中央部４５に集められた造形材料は、中央部４５で生じる内圧により連通孔５６からノズル６１に流出する。

【0033】

図５は、第１実施形態における三次元造形物ＯＢの造形処理の工程図である。制御部５００は、三次元造形物ＯＢを作成するための造形用プログラムを実行して、三次元造形物ＯＢの造形を行う。

【0034】

ステップＳ１１０のデータ取得工程にて、制御部５００は、造形用データおよび切削用データを取得する。造形用データは、造形材料を吐出しながら移動するノズル６１のステージ３００に対する走査経路である造形パスが表されたデータである。造形用データには、造形パスの他に、ノズル６１から吐出される造形材料の流量である吐出量の目標値や、フラットスクリュー４０を回転させる駆動モーター３２の回転数の目標値や、バレル５０のヒーター５８の温度の目標値等が表されている。切削用データは、造形された造形材料を切削しながら移動する切削工具２１０のステージ３００に対する走査経路である切削パスが表されたデータである。切削パスデータには、切削パスの他に、切削工具２１０の回転数の目標値や、切削工具２１０の送り速度の目標値等も表されている。なお、制御部５００は、作成する造形物の三次元形状データから、造形パスデータおよび切削パスデータを生成してもよい。その場合、三次元造形装置１０は、制御部５００とは別に、造形パスデータや切削パスデータを生成するコンピューター等を備えていてもよい。

【0035】

ステップＳ１２０の材料生成工程にて、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転、および、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の出力を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。なお、ステップＳ１３０以降の工程が実行されている間も、造形材料は溶融部３０によって継続して生成される。

【0036】

ステップＳ１３０の第１造形工程にて、制御部５００は三次元造形物ＯＢの第１部分８００を造形する。本実施形態では、第１部分８００とは、第１層のことを指す。第１層とは、造形面３１０又は既設層の上に、造形材料を積層することによって形成される単層または複数の層である。本実施形態では、造形面３１０上に第１層を造形する。なお、既設層とは、ノズル６１から吐出された造形材料が積層されることによって、この造形処理の実行前に既に形成された層のことを指す。ステップＳ１３０における第１層を造形する工程のことを、第１工程と呼ぶこともある。

【0037】

図６は、ステップＳ１３０における、第１部分８００の造形工程を示す説明図である。図６では、造形面３１０上に第１部分８００を造形する途中の状態が示されている。ステップＳ１３０では、制御部５００は、駆動部４００を制御することによって、ノズル６１を移動させながらノズル６１から造形材料を吐出させつつ、吐出された造形材料を吐出部６０の先端面６２で押し付けることによって、第１層を造形する。なお、「押し付ける」とは、ノズル６１から造形材料を吐出させながら、先端面６２と造形材料が吐出される造形領域の上面との間の距離Ｇｐを、吐出される造形材料の高さＨｔよりも小さくすることを指す。図６では、造形領域は造形面３１０の上面の一部であり、先端面６２と造形面３１０との間の距離Ｇｐ１を、高さＨｔよりも小さくする。高さＨｔは、造形材料を先端面６２によって押し付けずに吐出させた時の造形材料の高さであり、本実施形態では開口径Ｄｎと略等しい。すなわち、距離Ｇｐを開口径Ｄｎより小さくすることを、「押し付ける」と言うこともできる。なお、既設層の上に第１層を造形する場合、距離Ｇｐは先端面６２と既設層の上面との間の距離となる。

【0038】

なお、制御部５００は、駆動部４００を制御して、ノズル６１から造形材料を吐出させているときの距離Ｇｐを調整することによって、造形材料を先端面６２で押し付ける度合いを調整することができる。なお、この「押し付ける度合い」を、潰し量と呼ぶこともある。潰し量は、距離Ｇｐを小さくするほど大きくなる。また、第１造形工程における潰し量を第１潰し量と呼ぶこともある。潰し量の詳細については後述する。

【0039】

図５を参照して、ステップＳ１４０の第１切削工程にて、制御部５００は、切削ユニット２００を制御して、ステップＳ１３０で造形した第１層を切削する第１切削工程を行う。なお、本実施形態では、第１層の一部である、第１層の側面を切削する。また、第１切削工程の前に、第１層を冷却する工程が実行されてもよい。本実施形態では、第１層は時間経過によって冷えて固化する。また、第１層を切削することを要しない場合、第１切削工程を省略してもよい。

【0040】

ステップＳ１５０の加熱工程にて、制御部５００は、加熱部７０を制御して、第１層を加熱する。なお、この加熱工程は、後述するステップＳ１６０における第２部分の造形中も並行して行われる。本実施形態では、制御部５００は、回動機構８０を制御して加熱部７０をノズル６１の移動方向前方に位置させながら、加熱部７０から第１層に向かって赤外線を照射することによって、第１層を加熱する。なお、第１層の加熱とは、第１層の一部を加熱することも含む。

【0041】

ステップＳ１５０では、第１層は、第１層を構成する造形材料に含まれる樹脂のガラス転移点Ｔｇの、摂氏温度において８０％以上、かつ、ガラス転移点Ｔｇ未満の温度まで加熱する。なお、加熱工程で第１層を加熱する温度の詳細については、後述する。なお、ガラス転移点のことを、ガラス転移温度と呼ぶこともある。

【0042】

ステップＳ１６０の第２造形工程にて、制御部５００は、三次元造形物ＯＢの第２部分８１０を造形する。第２部分８１０とは、第２層の最下層のことを指す。第２層とは、ステップＳ１５０までに造形された単層の上に、造形材料が積層されることによって形成される１層または複数の層である。すなわち、第２部分８１０とは、第１層の直上に、第１層に接して形成される単層である。なお、第２部分８１０は、第１層の一部の上に造形されてもよい。また、第２造形工程のことを、第２工程と呼ぶこともある。

【0043】

図７は、ステップＳ１６０における、第２部分の造形工程を示す説明図である。図７では、第２部分８１０を第１部分８００の上面に造形する途中の状態が示されている。ステップＳ１６０では、制御部５００は、加熱部７０と駆動部４００とを制御して、ノズル６１の移動方向前方に位置する加熱部７０によって第１層を加熱しながら、加熱部７０の移動方向後方に位置するノズル６１から造形材料を吐出させつつ、吐出された造形材料を先端面６２で押し付けることによって、第２部分８１０を造形する。第２部分８１０の造形工程では、第１部分８００の造形工程よりも潰し量を大きくする。すなわち先端面６２と第１部分８００の上面との間の距離Ｇｐ２は、距離Ｇｐ１よりも小さい。なお、第２造形工程における潰し量を、第２潰し量と呼ぶこともある。

【0044】

図５を参照して、ステップＳ１７０の第３造形工程にて、制御部５００は三次元造形物ＯＢの第３部分を造形する。第３部分とは、第２層のうち、第２部分８１０より上の、単層または複数の層である。ステップＳ１３０では、制御部５００は、駆動部４００を制御することによって、ノズル６１を移動させながらノズル６１から造形材料を吐出させつつ、吐出された造形材料を吐出部６０の先端面６２で押し付けることによって、第３部分を造形する。本実施形態では、第３造形工程における第３潰し量は、第１潰し量と同じである。なお、第３潰し量が第１潰し量と異なっていてもよい。例えば、第３潰し量が第２潰し量と同じであってもよい。また、第２層が第２部分８１０のみによって構成される場合、ステップＳ１７０を省略してもよい。

【0045】

ステップＳ１８０の第２切削工程にて、制御部５００は、切削ユニット２００を制御して、ステップＳ１６０およびＳ１７０で造形した第２層を切削する第２切削工程を行う。なお、本実施形態では、第２層の一部である、第２層の積層方向の側面を切削する。また、第２切削工程の前に、第２層を冷却する工程が実行されてもよい。本実施形態では、第２層は時間経過によって冷えて固化する。なお、第２層の切削を要しない場合、ステップＳ１８０を省略してもよい。

【0046】

ステップＳ１９０にて、制御部５００は、三次元造形物ＯＢが完成したか否か判定を行う。三次元造形物ＯＢが完成した場合、制御部５００は、造形用プログラムを終了させる。三次元造形物ＯＢが完成していない場合、制御部５００は、第２層よりも上層を造形するために、ステップＳ１５０からステップＳ１８０までを繰り返し実行し、三次元造形物ＯＢを完成させる。

【0047】

図５に示した造形処理においてノズル６１から造形材料を吐出させている間、制御部５００は、以下の式（１）を満たすように、駆動部４００を制御して距離Ｇｐを調整する。
（Ｓｑ×Ｇｐ）／Ｖｔ＞１．０ …（１）
ここで面積Ｓｑは先端面６２の面積であり、体積Ｖｔはノズル６１の単位移動量ごとにノズル６１から吐出される造形材料の体積である。上記の式（１）を満たす場合、先端面６２と造形領域との間に形成される略円柱状の空間の体積より、体積Ｖｔが大きい。そのため、ノズル６１から吐出された造形材料は、水平方向において先端面６２からはみ出さない。すなわち、本実施形態では、ノズル６１から吐出された造形材料が先端面６２によって押し付けられ、かつ、押し付けられた造形材料が水平方向において先端面６２からはみ出さない状態を保ちながら、三次元造形物ＯＢを造形する。なお、面積Ｓｑは先端面６２の直径Ｄｔから算出される。また、体積Ｖｔは、例えば、造形材料の高さＨｔと、吐出口６３の開口面積から算出される。吐出口６３の開口面積は吐出口６３の開口径Ｄｎから算出される。

【0048】

図８は、第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を縦軸、第１層温度を横軸とするグラフである。図８のデータは、三次元造形装置１０によって作成したサンプルについて、引っ張り試験を実施することによって得られた。

【0049】

図８のデータを得るために、まず、ＡＢＳ樹脂ペレットを材料としてサンプルを作成した。具体的には、図５に示した造形処理を実行することによって、第１層として、１０ｍｍ×４ｍｍの略矩形状の単層を５層積層させた層を作成し、更に、第２層として第１層の上に１０ｍｍ×４ｍｍの略矩形状の単層を５層積層させた層を作成した。サンプルの高さは４９ｍｍであった。この略矩形状の単層は、開口径１ｍｍのノズル６１から、ヒーター５８によって２３０℃に加熱した造形材料を吐出させながら、ノズル６１をＸ方向に沿って１０ｍｍ移動させた後に、＋Ｙ方向に１ｍｍ移動させる動作を繰り返すことによって作成された。すなわち、ノズル６１はＸ方向に沿って２往復する間、＋Ｙ方向に３ｍｍ移動した。また、ステップＳ１５０の加熱工程において、第１層を加熱する温度を変化させることによって、加熱温度の異なる複数のサンプルを作成した。第１層温度とは、ステップＳ１５０の加熱工程で加熱された後、ステップＳ１６０の第２造形工程で第２部分を形成される前の、第１層の温度である。なお、サンプルを作成する際には、図５に示すステップＳ１４０の第１切削工程及びステップＳ１８０の第２切削工程を省略した。

【0050】

また、第２潰し量の異なるサンプルも作成した。潰し量をＰとすると、潰し量Ｐは以下の式（２）で表される。
Ｐ＝（Ｄｎ－Ｇｐ）／Ｄｎ …（２）
例えば、開口径Ｄｎが１ｍｍであり、距離Ｇｐが０．７ｍｍである場合、潰し量Ｐは０．３となる。今回、第２潰し量が０．３と０．７の２種類のサンプルを作成した。第１潰し量および第３潰し量は、全てのサンプルで同じ０．３とした。

【0051】

作成した各サンプルの積層方向における両端を、３ｍｍの距離を空けて配置した治具で把持し、積層方向に沿って２ｍｍ／ｍｉｎの速度で、サンプルが破断するまで引っ張ることによって、引っ張り試験を行った。なお、この引っ張り試験では、いずれのサンプルにおいても、第１層と第２層との間で破断が生じた。また、図８に示す第１部分８００と第２部分８１０との密着強度とは、上記の引っ張り試験においてサンプルが破断した際に、サンプルに付加されていた引っ張り応力のことを指す。

【0052】

図８を参照して、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点Ｔｇである１１１℃を閾値として、密着強度と第１層温度との関係が異なっている。すなわち、第１層温度がガラス転移点Ｔｇ未満のサンプルでは、第１層温度を高めるほど、密着強度は向上した。これに対して、第１層温度がガラス転移点Ｔｇ以上である場合、第１層温度を高めても、密着強度は向上しなかった。また、第１層温度がガラス転移点Ｔｇ未満である場合、第２部分８１０を造形する際の潰し量を大きくしたサンプルは、第２潰し量を大きくしていないサンプルよりも大きな密着強度を示した。なお、ガラス転移点Ｔｇは、フローテスターを用いて測定された。例えば、造形に用いる材料のガラス転移点が既知である場合、その既知の値をガラス転移点として用いてもよい。

【0053】

上記の結果より、加熱工程において、１５ＭＰａ以上の密着強度を得るために、第１部分８００をガラス転移点の８０％以上となる温度まで加熱することが望ましい。１５ＭＰａという値は、三次元造形物ＯＢの造形中や完成後に、三次元造形物ＯＢの収縮による層と層との剥離を発生させない強度である。この三次元造形物ＯＢの収縮は、加熱された造形材料を積層させることによって造形された三次元造形物ＯＢの全体や一部が、時間経過等によって冷えて固化する際に収縮することによって生じる。

【0054】

第１層の上に第２層を造形する場合、第１層と第２部分８１０との密着強度が第２層の収縮によって生じる応力よりも小さい場合、第１層と第２部分８１０とが剥離する。第２層の収縮によって生じる応力は第２層の体積収縮量に比例する。第２層の体積収縮量は第２層の体積に比例する。そのため、第２層の体積を、第２層の収縮によって生じる応力が第１層と第２部分８１０との密着強度よりも小さくなる値として定めることによっても、三次元造形物ＯＢの収縮によって層間の剥離を発生させないことができる。なお、例えば、第２層の上に第３層を造形する場合であっても、上記の、第１層の上に第２層を造形する場合と同様である。

【0055】

以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、第１工程にてノズル６１から造形材料を吐出しつつ、造形材料をノズル６１の先端面６２で押し付けて第１部分８００を造形し、第２工程にて、加熱された第１部分８００に向けて造形材料を吐出しつつ、造形材料をノズル６１の先端面６２で押し付けて第２部分８１０を造形する。そのため、溶剤を用いることなく、第１部分８００を構成する単層同士の密着強度および第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を高め、三次元造形物ＯＢの積層方向の強度を高めることができる。

【0056】

また、本実施形態では、加熱工程に先立って、第１工程で形成された第１部分を切削する切削工程を有する。そのため、第１部分８００を切削した後に、第１部分８００の上に第２部分８１０を造形する場合であっても、第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を高めることができる。

【0057】

また、本実施形態では、第２潰し量は、第１潰し量よりも大きい。これによって、第１部分８００の上に第２部分８１０を造形する際に第１部分８００と第２部分８１０との密着性が向上する。そのため、第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を高めることができる。

【0058】

また、本実施形態では、第１部分をガラス転移温度Ｔｇの８０％以上となる温度であって、ガラス転移温度Ｔｇ未満の温度まで加熱する。そのため、第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を、より効果的に高めることができる。

【0059】

また、本実施形態では、加熱工程において、ノズル６１の移動方向前方に位置し、ノズル６１とともに移動方向に移動する加熱部７０によって第１部分８００を加熱し、第２工程において、加熱部７０の移動方向後方に位置するノズル６１によって、加熱部７０で加熱した第１部分８００の上に第２部分８１０を形成する。そのため、第１部分８００のうち、その上に第２部分８１０を形成する部分以外に熱的影響を及ぼすことを抑制し、三次元造形物ＯＢの強度を高めることができる。

【0060】

また、本実施形態では、式（１）を満たすように三次元造形物を造形する。これによって、造形中にノズル６１から吐出された造形材料が、水平方向においてノズル６１の先端面６２からはみ出すことを抑制できる。そのため、三次元造形物の造形精度を高めることができる。

【0061】

ここで、上述した吐出ユニット１００において用いられる三次元造形物の材料について説明する。吐出ユニット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三次元造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において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。

【0062】

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部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。

【0063】

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。

【0064】

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、溶融部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。熱可塑性を有する材料の溶融によって生成された造形材料は、ノズル６１から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

【0065】

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樹脂を用いる場合、ノズル６１からの吐出時には約２００℃であることが望ましい。

【0066】

吐出ユニット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、材料ＭＲとして溶融部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。

【0067】

吐出ユニット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、造形面３１０に吐出された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。

【0068】

材料供給部２０に材料ＭＲとして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、溶融部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。

【0069】

材料供給部２０に材料ＭＲとして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。

【0070】

その他に、材料供給部２０に材料ＭＲとして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、セルロース系樹脂ある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）あるいはその他の熱可塑性樹脂。

【0071】

Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態における吐出ユニット１００ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態における三次元造形装置１０ｂの、吐出ユニット１００ｂ以外の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、吐出ユニット１００ｂの特に説明しない部分についても、第１実施形態の吐出ユニット１００と同様の構成である。

【0072】

本実施形態の吐出ユニット１００ｂは、加熱部７０ｂと、測定部７３とを、備える。第１実施形態の加熱部７０は１つの赤外線ヒーターで構成されているのに対し、加熱部７０ｂは、第１加熱部７１および第２加熱部７２を有している。第１加熱部７１および第２加熱部７２は、ともに赤外線ヒーターである。測定部７３は、放射温度計で構成されている。なお、本実施形態のように測定部７３として放射温度計を用いる場合、放射温度計で検出した値を、造形に用いる造形材料の放射率に応じて補正して、温度を測定することが好ましい。

【0073】

加熱部７０ｂは、回動機構８０の支持部８３によって支持されている。また、測定部７３も支持部８３によって支持されている。上記の各部は、ノズル６１の近くから、第２加熱部７２、測定部７３、第１加熱部７１、の順に配置されている。なお、回動機構８０の回動によって各部の位置は変化するが、ノズル６１と上記の各部との間の距離は変化しない。

【0074】

図１０は、第２実施形態における三次元造形物ＯＢの造形処理の工程図である。ステップＳ２１０からステップＳ２４０までは、図５示した造形処理のステップＳ１１０からステップＳ１４０までと同様であるため、説明を省略する。

【0075】

ステップＳ２５０の加熱工程にて、制御部５００は、回動機構８０を制御して加熱部７０ｂをノズル６１の移動方向前方に位置させながら、第１加熱部７１を制御して、第１層を加熱する。なお、加熱部７０ｂをノズル６１の移動方向前方に位置させたとき、測定部７３もノズル６１の移動方向前方に位置する。

【0076】

ステップＳ２６０の測定工程にて、制御部５００は、測定部７３を制御して、第１層のうち、ステップＳ２５０において第１加熱部７１によって加熱された部分の温度を測定する。

【0077】

ステップＳ２７０の再加熱工程にて、制御部５００は、第２加熱部７２を制御して、ステップＳ２６０の測定工程において測定された温度に基づいて第２加熱部７２の出力を調節し、第２加熱部７２によって第１層を加熱する。

【0078】

ステップＳ２５０からステップＳ２７０は、ステップＳ２８０における第２部分８１０の造形中も並行して行われる。これによって、ステップＳ２８０の第２造形工程において、ノズル６１の移動に伴って、第１加熱部７１によって第１層を加熱し、加熱された第１層の温度を測定部７３によって測定し、測定部７３によって測定された温度に基づいて第２加熱部７２の出力を調整し、第２加熱部７２によって第１部分８００を再加熱することができる。なおステップＳ２９０からステップＳ３１０までは、図５に示した造形処理のステップＳ１７０からステップＳ１９０までと同様であるため、説明を省略する。

【0079】

以上で説明した第２実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によっても、溶剤を用いることなく、第１部分８００を構成する単層同士の密着強度および第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を高め、三次元造形物ＯＢの積層方向の強度を高めることができる。特に、本実施形態では、三次元造形物ＯＢの造形中に、ノズル６１を移動させながら第１部分８００の加熱と、温度測定と、測定された温度に基づく出力調整とを、並行して行うことができる。そのため、第１部分８００と第２部分８１０との密着強度を高められる温度に第１部分８００を加熱した状態を保ちながら、第２部分８１０を造形することができる。

【0080】

なお、上記ステップＳ２７０の再加熱工程にて、制御部５００は、第２加熱部７２ではなく、第１加熱部７１を制御して、ステップＳ２６０の測定工程において測定された温度に基づいて第１加熱部７１の出力を調節し、第１加熱部７１によって第１層を加熱してもよい。この場合、加熱部７０ｂは、第２加熱部７２を有することなく、第１加熱部７１のみを有していてもよい。更に、この場合、測定部７３が、ノズル６１から見て第１加熱部７１よりも前方に配置されていてもよいし、吐出部６０に隣接する位置に固定されていてもよい。

【0081】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ－１）上記実施形態では、第２潰し量は第１潰し量よりも大きい。これに対して、第２潰し量が第１潰し量と同じであってもよい。また、第２潰し量が第１潰し量よりも小さくてもよい。

【0082】

（Ｃ－２）上記実施形態では、吐出部６０の移動方向前方に位置し、吐出部６０とともに移動方向に移動する加熱部７０によって第１部分８００を加熱している。これに対して、吐出部６０の移動方向後方に位置する加熱部によって第１部分８００を加熱してもよい。また、加熱部が吐出部６０とともに移動しなくてもよい。例えば、ステージ３００に固定された温風送風機の角度を変化させることによって、吐出部６０の移動に応じて温風の送風方向を変化させてもよい。また、第１部分８００の一部ではなく、全体を加熱してもよい。

【0083】

（Ｃ－３）上記実施形態では、式（１）を満たしながら、すなわち、ノズル６１から吐出した造形材料が、水平方向において先端面６２からはみ出さない状態を保ちながら三次元造形物ＯＢを造形する。これに対して、三次元造形物ＯＢの造形中、式（１）を満たしていなくてもよい。例えば、造形材料を先端面６２からはみ出させながら、三次元造形物ＯＢを目標の寸法よりも大きく作成した後、三次元造形物ＯＢを目標の寸法まで切削してもよい。

【0084】

Ｄ．他の形態：
本開示は、上述の各実施形態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によって実現することができる。例えば、本開示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、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示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。

【0085】

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元製造方法は、ステージ又は先に形成された層に向けて吐出部から樹脂を含む造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記吐出部の先端面で押し付けることにより、三次元造形物の第１部分を形成する第１工程と、前記第１部分を、前記樹脂のガラス転移温度未満の温度まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された前記第１部分に向けて前記吐出部から前記造形材料を吐出し、吐出された前記造形材料を前記先端面で押し付けて前記三次元造形物の第２部分を形成する第２工程と、を有する。
このような形態によれば、溶剤を用いることなく、第１部分を構成する単層同士の密着強度および第１部分と第２部分との密着強度を高め、三次元造形物の積層方向の強度を高めることができる。

【0086】

（２）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記加熱工程に先立って、前記第１工程で形成された前記第１部分に対して切削を行う切削工程を有していてもよい。このような形態によれば、第１部分を切削した後に、第１部分の上に第２部分を造形する場合であっても、第１部分と第２部分との密着強度を高めることができる。

【0087】

（３）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いは、前記第１工程における前記造形材料を前記先端面で押し付ける度合いよりも大きくてもよい。このような形態によれば、第１部分の上に第２部分を造形する際に第１部分と第２部分との密着性が向上する。そのため、第１部分と第２部分との密着強度を高めることができる。

【0088】

（４）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記加熱工程において、前記第１部分を、前記ガラス転移温度［℃］の８０％以上となる温度であって、かつ、前記ガラス転移温度未満の温度まで加熱してもよい。このような形態によれば、第１部分と第２部分との密着強度を、より効果的に高めることができる。

【0089】

（５）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記加熱工程において、前記吐出部の移動方向前方に位置し、前記吐出部とともに前記移動方向に移動する加熱部によって前記第１部分を加熱し、前記第２工程において、前記加熱部の前記移動方向後方に位置する前記吐出部によって、前記加熱部で加熱した前記第１部分の上に前記第２部分を形成してもよい。このような形態によれば、第１部分のうち、その上に第２部分を形成する部分以外に熱的影響を及ぼすことを抑制し、三次元造形物の強度を高めることができる。

【0090】

（６）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記加熱工程は、前記加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定する測定工程を有し、前記測定工程で測定された温度に基づいて、前記加熱部の出力を調整してもよい。このような形態によれば、第１部分と第２部分との密着強度を高められる温度に第１部分を加熱した状態を保ちながら、第２部分を造形することができる。

【0091】

（７）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記加熱部は、第１加熱部および第２加熱部を備え、前記吐出部から近い順に、前記第１加熱部と、前記第２加熱部とが配置され、前記測定工程において、前記第１加熱部で加熱された前記第１部分の温度を測定し、前記測定工程で測定された温度に基づいて前記第２加熱部の出力を調整し、前記第２加熱部によって前記第１部分を再加熱してもよい。このような形態によれば、三次元造形物の造形中に、ノズルを移動させながら第１部分の加熱と、温度測定と、測定された温度に基づく出力調整とを、並行して行うことができる。そのため、第１部分と第２部分との密着強度を高められる温度に第１部分を加熱した状態を保ちながら、第２部分を造形することができる。

【0092】

（８）請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、下記式（１）を満たすように前記三次元造形物を造形してもよい。
（Ｓｑ×Ｇｐ）／Ｖｔ＞１．０ …（１）
（Ｓｑは前記先端面の面積であり、Ｇｐは前記先端面と前記造形材料が吐出される領域の上面との距離であり、Ｖｔは前記吐出部が単位移動量ごとに吐出する前記造形材料の体積である。）
このような形態によれば、造形中にノズルから吐出された造形材料が、水平方向においてノズルの先端面からはみ出すことを抑制できる。そのため、三次元造形物の造形精度を高めることができる。

【0093】

本開示は、上述した三次元造形物の製造方法に限らず、種々の態様で実現可能である。例えば、三次元造形装置や、三次元造形装置の制御方法、三次元造形物を造形するためのコンピュータープログラム、コンピュータープログラムを記録した一時的でない有形な記録媒体等の形態で実現することができる。

【符号の説明】

【0094】

１０，１０ｂ…三次元造形装置、２０…材料供給部、２２…連通路、３０…溶融部、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、４１…上面、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４５…中央部、４８…溝形成面、５０…バレル、５２…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…先端面、６３…吐出口、６５…ノズル流路、７０，７０ｂ…加熱部、７１…第１加熱部、７２…第２加熱部、７３…測定部、８０…回動機構、８１…回動駆動部、８２…回動部、８３…支持部、１００，１００ｂ…吐出ユニット、２００…切削ユニット、２１０…切削工具、３００…ステージ、３１０…造形面、４００…駆動部、５００…制御部、８００…第１部分、８１０…第２部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】