(57)【要約】【課題】ノズルから液体を吐出して造形される三次元造形物の強度低下を抑制する。【解決手段】三次元造形装置は、第１方向に沿って複数のノズルが配置され、ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、第１方向と交差する第２方向に、吐出部とステージとの相対位置を変化させる主移動部と、吐出部と主移動部とを制御することによって吐出部とステージとの相対位置を第２方向に沿って変化させながらノズルから液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、造形層が積層された積層体を造形する制御部とを備える。制御部は、一の造形層を形成する場合と、他の造形層を形成する場合とで、第１方向におけるステージと液体を吐出するノズルとの相対位置を変化させる。【選択図】図２
2020121491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形装置であって、
第１方向に沿って複数のノズルが配置され、前記ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、
前記第１方向と交差する第２方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる主移動部と、
前記吐出部と前記主移動部と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位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、前記造形層が積層された積層体を造形する制御部と、
を備え、
前記制御部は、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる、
三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記第１方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる副移動部を備え、
前記制御部は、前記副移動部を制御して、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記吐出部と前記ステージとの相対位置を第１距離変化させることによって、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記副移動部は、前記吐出部を移動させることによって、前記第１方向における前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させ、
前記制御部は、
前記副移動部を制御することによって、前記吐出部を前記第１方向に前記第１距離移動させ、
複数の前記ノズルの内、前記液体を吐出する前記ノズルを、前記吐出部の移動方向とは反対方向に前記第１距離に応じた第２距離離れて配置された前記ノズルに変更する、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記吐出部は、
複数の前記ノズルが配置された、第１ヘッド部および第２ヘッド部を有し、
前記第１ヘッド部および前記第２ヘッド部は、前記第２方向に相互の一部が重なって前記第１方向に沿って配置されており、
前記制御部は、
一の前記造形層を形成する場合には、前記第１ヘッド部および前記第２ヘッド部の相互の一部が前記第２方向に重なった重複領域における前記第１ヘッド部の前記ノズルから前記液体を吐出し、他の前記造形層を形成する場合には、前記重複領域における前記第２ヘッド部の前記ノズルから前記液体を吐出することによって、
一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる、三次元造形装置。
【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三次元造形装置であって、
前記ステージ上に粉体を供給して粉体層を形成する粉体層形成部を備え、
前記吐出部は、前記粉体同士を結合する結合剤を含む前記液体を吐出し、
前記制御部は、前記処理において、前記粉体層形成部と前記吐出部と前記主移動部とを制御することによって、前記ステージ上に前記粉体層を形成し、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記粉体層に前記結合剤を含む前記液体を吐出して前記造形層を形成する、三次元造形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の三次元造形装置であって、
前記結合剤を硬化させるための硬化エネルギーを前記結合剤に供給する硬化エネルギー供給部を備え、
前記粉体層形成部は、前記粉体層を平坦化するローラーを有する、三次元造形装置。
【請求項７】
請求項５から請求項６のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記粉体には、金属粉とセラミック粉とのうち少なくともいずれか一方が含まれる、三次元造形装置。
【請求項８】
三次元造形装置であって、
第１方向に沿って複数のノズルが配置され、前記ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、
前記第１方向と交差する第２方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる主移動部と、
前記第１方向に、前記吐出部を移動させる副移動部と、
前記吐出部と前記主移動部と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位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、前記造形層が積層された積層体を造形する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記副移動部を制御することによって、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記吐出部を前記第１方向に、隣接する前記ノズル同士の間隔の倍数と同じ距離移動させ、
複数の前記ノズルの内、前記液体を吐出する前記ノズルを、前記吐出部の移動方向とは反対方向に前記距離離れて配置された前記ノズルに変更する、三次元造形装置。
【請求項９】
三次元造形物の造形方法であって、
第１方向に沿って配置された複数のノズルとステージとの相対位置を前記第１方向と交差する第２方向に沿って変化させながら、前記ノズルから液体を前記ステージに向かって吐出することによって、造形層を形成する工程を有し、
前記工程を繰り返し行うことによって、前記造形層が積層された積層体を造形し、
一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる、三次元造形物の造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元造形装置および三次元造形物の造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、粉体を敷き詰めて粉体層を形成した後、粉体層の特定領域に粉体を結合する液状の結合剤を吐出することによって、層状構造物を造形し、層状構造物上で上述した動作を繰り返すことによって、複数の層状構造物が積層された三次元造形物を造形する装置が開示されている。この装置では、並んで配置された複数のノズルから結合剤が吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１５４０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した装置では、ノズルごとの結合剤の吐出特性がばらつくことによって層状構造物に空隙が生じる場合がある。例えば、結合剤の着弾位置が所期の位置からずれた場合や、ノズルの目詰まりによって所期の位置への結合剤の吐出が行われない場合に空隙が生じる。この空隙が積層方向に重なった場合、三次元造形物の強度低下を招く可能性がある。この問題は、上述した、ノズルから液状の結合剤を吐出して三次元造形物を造形する結合剤噴射方式に限られず、ノズルから液状の材料を吐出して三次元造形物を造形する材料噴射方式にも共通する。そこで、本願は、三次元造形物の強度低下を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、第１方向に沿って複数のノズルが配置され、前記ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、前記第１方向と交差する第２方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる主移動部と、前記吐出部と前記主移動部と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位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、前記造形層が積層された積層体を造形する制御部と、を備える。前記制御部は、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる。
【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第１の説明図。
【図２】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第２の説明図。
【図３】オーバーラップ部におけるノズル穴の配列を示す説明図。
【図４】第１実施形態における制御部の構成を示すブロック図。
【図５】第１実施形態における造形データへの変換表を示す説明図。
【図６】第１実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【図７】奇数番目の層を形成するためのデータ信号を示す第１のタイムチャート。
【図８】偶数番目の層を形成するためのデータ信号を示す第１のタイムチャート。
【図９】奇数番目の層を形成するためのデータ信号を示す第２のタイムチャート。
【図１０】偶数番目の層を形成するためのデータ信号を示す第２のタイムチャート。
【図１１】第１実施形態における三次元造形物の断面を模式的に示す説明図。
【図１２】比較例における三次元造形物の断面を模式的に示す説明図。
【図１３】第２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。
【図１４】第２実施形態における制御部の構成を示すブロック図。
【図１５】第２実施形態における造形データへの変換表を示す第１の説明図。
【図１６】第２実施形態における造形データへの変換表を示す第２の説明図。
【図１７】第２実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【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の概略構成を示す第１の説明図である。図１には、側面から視た三次元造形装置１０と、三次元造形装置１０によって造形される三次元造形物ＯＢ１とを模式的に表している。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。尚、Ｙ方向のことを第１方向と呼ぶこともあり、Ｘ方向のことを第２方向と呼ぶこともある。
【０００８】
三次元造形装置１０は、造形槽部３０と、造形ユニット１００と、主移動部５０と、制御部５００とを備えている。制御部５００には、情報処理装置２０が接続されている。三次元造形装置１０と情報処理装置２０とをあわせて広義の三次元造形装置として捉えることもできる。
【０００９】
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、後述する、三次元造形物ＯＢ１を造形するための造形処理を実行する。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。制御部５００のより具体的な構成については、図４を用いて後述する。
【００１０】
造形槽部３０は、内部に三次元造形物ＯＢ１が造形される槽状の構造体である。造形槽部３０は、ＸＹ方向に沿った平坦なステージ３１と、ステージ３１の外周を囲む枠体３２と、ステージ３１をＺ方向に沿って移動させる昇降機構３３とを備えている。ステージ３１は、制御部５００が昇降機構３３の動作を制御することによって、枠体３２内においてＺ方向に沿って移動する。
【００１１】
主移動部５０は、造形槽部３０の上方に設けられている。主移動部５０は、造形ユニット１００とステージ３１との相対位置をＸ方向に沿って変化させる。本実施形態では、主移動部５０は、造形ユニット１００をＸ方向に沿って移動させるアクチュエーターによって構成されている。尚、主移動部５０は、ステージ３１をＸ方向に沿って移動させることによって、造形ユニット１００とステージ３１との相対位置をＸ方向に沿って変化させる形態であってもよいし、造形ユニット１００とステージ３１との両方を移動させることによって、ことによって、造形ユニット１００とステージ３１との相対位置をＸ方向に沿って変化させる形態であってもよい。
【００１２】
造形ユニット１００は、主移動部５０によって支持され、造形槽部３０の上方に設けられている。本実施形態では、造形ユニット１００は、粉体層形成部１１０と、吐出部１２０と、硬化エネルギー供給部１３０とを備えている。造形ユニット１００は、ステージ３１上をＸ方向に沿って移動しながら、粉体層形成部１１０を用いることによって、ステージ３１上に粉体層を形成し、吐出部１２０を用いることによって、結合剤を含む液体である結合液を粉体層に吐出して造形層を形成し、硬化エネルギー供給部１３０を用いることによって、結合剤を硬化させる。造形ユニット１００が上述した動作を繰り返すことによって、造形層が積層された三次元造形物ＯＢ１が造形される。尚、造形層とは、三次元造形物ＯＢ１の１層分に相当する部分である。三次元造形物ＯＢ１のことを積層体と呼ぶこともある。
【００１３】
粉体層とは、粉末状の三次元造形物ＯＢ１の材料である、粉体が敷き詰められた層のことを意味する。粉体としては、例えば、金属材料、セラミック材料、樹脂材料、複合材料、木材、ゴム、皮革、カーボン、ガラス、生体適合材料、磁性材料、石膏、砂などの種々の材料を用いることができる。これらのうちの一種類が粉体として用いられてもよく、二種類以上が組み合わされて粉体として用いられてもよい。本実施形態では、粉体として、粉末状のステンレス鋼が用いられる。
【００１４】
結合剤は、粉体同士を結合させる機能を有する。結合剤は、同一の造形層内の粉体同士を結合させるだけでなく、造形層上に敷き詰められた粉体と当該造形層とを結合させる。そのため、隣接する造形層同士が結合する。結合剤としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、可視光領域の光により硬化する可視光硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、赤外線硬化性樹脂等の各種光硬化性樹脂、Ｘ線硬化性樹脂などを用いることができる。これらのうちの一種類が結合剤として用いられてもよく、二種類以上が組み合わされて結合剤として用いられてもよい。本実施形態では、熱硬化性の結合剤が用いられる。
【００１５】
粉体層形成部１１０は、粉体供給部１１１と、平坦化部１１２とを備えている。粉体供給部１１１は、ステージ３１上に粉体を供給する。本実施形態では、粉体供給部１１１は、粉体が貯蔵されたホッパーによって構成されている。平坦化部１１２は、ステージ３１上をＸ方向に沿って移動しつつ、粉体供給部１１１から供給された粉体を平坦化することによって、ステージ３１上に粉体層を形成する。平坦化部１１２によってステージ３１上から押し出された粉体は、造形槽部３０に隣接して設けられた粉体回収部４０内に排出される。本実施形態では、平坦化部１１２は、ローラーによって構成されている。尚、平坦化部１１２は、スキージによって構成されてもよい。
【００１６】
吐出部１２０は、液体供給部１２１と、ラインヘッド２００とを備えている。液体供給部１２１は、ラインヘッド２００に結合液を供給する。本実施形態では、液体供給部１２１は、結合液が貯蔵されたタンクによって構成されている。ラインヘッド２００は、ステージ３１上をＸ方向に沿って移動しつつ、液体供給部１２１から供給された結合液をステージ３１上に形成された粉体層に向かって吐出する。尚、吐出部１２０のより具体的な構成については、図２を用いて後述する。
【００１７】
硬化エネルギー供給部１３０は、吐出部１２０から粉体層に吐出された結合液に含まれる結合剤に対して、結合剤を硬化させるためのエネルギーを付与する。本実施形態では、硬化エネルギー供給部１３０は、ヒーターによって構成されている。本実施形態では、熱硬化性の結合剤が用いられるため、硬化エネルギー供給部１３０は、ヒーターによる加熱によって、結合剤を硬化させる。尚、光硬化性の結合剤が用いられる場合には、硬化エネルギー供給部１３０は、結合剤に対応する光を照射することによって、結合剤を硬化させる形態であってもよい。例えば、紫外線硬化性の結合剤が用いられる場合には、硬化エネルギー供給部１３０は、紫外線ランプによって構成されてもよい。
【００１８】
図２は、第１実施形態における三次元造形装置１０の概略構成を示す第２の説明図である。図２には、上面から視た三次元造形装置１０を模式的に表している。図２を用いて、吐出部１２０の具体的な構成について説明する。本実施形態では、吐出部１２０には、上述したとおり、ラインヘッド２００が設けられている。さらに、吐出部１２０には、副移動部１２５が設けられている。
【００１９】
ラインヘッド２００は、複数の液体吐出ヘッドが連結されて構成されている。それぞれの液体吐出ヘッドは、ピエゾ駆動方式の液体吐出ヘッドによって構成されている。ピエゾ駆動方式の液体吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けられた圧力室を結合液で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによって、圧力室の容積減少分に相当する体積の結合液を液滴として吐出することが可能である。尚、ノズル穴のことを、ノズルと呼ぶこともある。
【００２０】
本実施形態では、ラインヘッド２００は、４つの液体吐出ヘッドがＹ方向に沿って連結されて構成されている。それぞれの液体吐出ヘッドのことを、ラインヘッド２００の一方の端部から順に、第１ヘッド２１０、第２ヘッド２２０、第３ヘッド２３０、第４ヘッド２４０と呼ぶ。隣接するヘッド２１０〜２４０同士は、Ｘ方向において一部が重なって連結されている。
【００２１】
副移動部１２５は、Ｙ方向におけるラインヘッド２００とステージ３１との相対位置を変化させる。本実施形態では、副移動部１２５は、ラインヘッド２００をＹ方向に沿って移動させるアクチュエーターによって構成されている。図２には、副移動部１２５によって移動させられた後のラインヘッド２００の位置が破線で表されている。尚、副移動部１２５は、造形ユニット１００全体を移動させることによって、Ｙ方向におけるラインヘッド２００とステージ３１との相対位置を変化させる形態であってもよい。また、副移動部１２５は、ステージ３１を移動させることによって、Ｙ方向におけるラインヘッド２００とステージ３１との相対位置を変化させる形態であってもよいし、ラインヘッド２００とステージ３１との両方を移動させることによって、Ｙ方向におけるラインヘッド２００とステージ３１との相対位置を変化させる形態であってもよい。
【００２２】
図３は、オーバーラップ部ＯＬにおけるノズル穴２０１の配列を示す説明図である。図３には、下面から視たラインヘッド２００における、第１ヘッド２１０と第２ヘッド２２０とのオーバーラップ部ＯＬを表している。オーバーラップ部ＯＬとは、隣接するヘッド２１０，２２０同士において、ノズル穴２０１が設けられた部分がＸ方向に重なる領域のことを意味する。オーバーラップ部ＯＬのことを重複領域と呼ぶこともある。図３には、オーバーラップ部ＯＬに配置されたノズル穴２０１にハッチングを施している。尚、図３には、後述する使用ノズルを実線で表し、不使用ノズルを破線で表している。
【００２３】
本実施形態では、各ヘッド２１０〜２４０の下面には、結合液を液滴として吐出する複数のノズル穴２０１が千鳥配列で設けられている。つまり、各ヘッド２１０〜２４０の下面には、等間隔に配列された複数のノズル穴２０１によって構成されるノズル列が平行に２列設けられている。各ノズル列は、ノズル穴２０１の配列方向に沿って相互にずれて配置されている。このずれの大きさは、同一ノズル列内におけるノズル穴２０１間隔の半分の距離と同じである。本実施形態では、各ノズル列は、Ｙ方向に沿って配列されている。尚、オーバーラップ部ＯＬでは、後述するオーバーラップ処理によって、両方のヘッド２１０，２２０から同じ位置に重複して液滴が吐出されないように、使用ノズルと不使用ノズルとが設定される。
【００２４】
図４は、本実施形態における制御部５００の構成を示すブロック図である。制御部５００は、主制御部５０１と、走査制御部５０２と、駆動信号発生部５０３と、造形データ生成部５１０とを備えている。主制御部５０１は、三次元造形装置１０全般の制御を行う。走査制御部５０２は、造形ユニット１００の制御を行う。駆動信号発生部５０３は、結合液を液滴として吐出するための駆動信号をラインヘッド２００に供給する。
【００２５】
造形データ生成部５１０は、形状データ取得部５１１と、スライスデータ生成部５１２と、データフォーマット変換部５１３と、オーバーラップ処理部５１４と、造形データ送信部５１５とを備えている。
【００２６】
形状データ取得部５１１は、三次元造形物ＯＢ１の形状を表す形状データを取得する。形状データとして、例えば、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフトを用いて作成され、ＳＴＬ形式やＩＧＥＳ形式やＳＴＥＰ形式で出力されたデータを用いることができる。本実施形態では、形状データ取得部５１１は、三次元造形装置１０に接続された情報処理装置２０から形状データを取得する。取得された形状データは、スライスデータ生成部５１２に送信される。尚、形状データ取得部５１１は、ＵＳＢメモリー等の記録媒体を介して形状データを取得してもよい。
【００２７】
スライスデータ生成部５１２は、形状データを用いて、三次元造形物ＯＢ１の複数の断面データを生成する。スライスデータ生成部５１２は、ステージ３１上に造形される三次元造形物ＯＢ１の１層分の厚みに応じた間隔で三次元造形物ＯＢ１の形状を切断して、複数の断面データを生成する。スライスデータ生成部５１２は、さらに、生成された断面データを用いて、Ｘ方向およびＹ方向の座標に対して吐出する液滴の量を表す、各層ごとのドットデータを生成する。生成された各層ごとのドットデータは、データフォーマット変換部５１３に送信される。
【００２８】
データフォーマット変換部５１３は、各層ごとのドットデータをラインヘッド２００による形成順序に応じて並び替えたラインデータを生成する。生成されたラインデータは、オーバーラップ処理部５１４に送信される。
【００２９】
オーバーラップ処理部５１４は、ラインデータと、予め記憶されたマスクパターンとを用いて、オーバーラップ処理を行うことによって、各ヘッド２１０〜２４０から液滴を吐出する際に用いられる造形データを生成する。オーバーラップ処理とは、ラインヘッド２００のオーバーラップ部ＯＬにおける使用ノズルと不使用ノズルとを設定する処理である。使用ノズルとは、液滴の吐出が禁止されないノズル穴２０１のことを意味し、不使用ノズルとは、液滴の吐出が禁止されるノズル穴２０１のことを意味する。
【００３０】
本実施形態では、制御部５００の記憶装置に、ヘッド２１０〜２４０ごとのマスクパターンが記憶されている。第１ヘッド２１０のためのマスクパターンのことを第１マスクパターンと呼び、第２ヘッド２２０のためのマスクパターンのことを第２マスクパターンと呼び、第３ヘッド２３０のためのマスクパターンのことを第３マスクパターンと呼び、第４ヘッド２４０のためのマスクパターンのことを第４マスクパターンと呼ぶ。各マスクパターンは、使用ノズルと不使用ノズルとが交互に並ぶように設定されている。生成された造形データは、造形データ送信部５１５に送信される。尚、上述したとおり、図３には、使用ノズルを実線で表し、不使用ノズルを破線で表している。
【００３１】
造形データ送信部５１５は、ラインヘッド２００の各ヘッド２１０〜２４０に造形データを送信する。本実施形態では、造形データ送信部５１５は、ラインヘッド２００をＸ方向に移動させる周期に合わせて、シリアル転送によって、各ヘッド２１０〜２４０に造形データを送信する。
【００３２】
図５は、本実施形態におけるラインデータから造形データへの変換表を示す説明図である。図５には、一例として、第１ヘッド２１０と第２ヘッド２２０とのオーバーラップ部ＯＬ近傍の変換表が表されている。各ヘッド２１０〜２４０のマスクパターンには、使用ノズルには「１」の値が設定され、不使用ノズルには、「０」の値が設定されている。ラインデータと第１マスクパターンに表された値との乗算、および、ラインデータと第２マスクパターンに表された値との乗算によって、ラインデータが第１ヘッド２１０と第２ヘッド２２０とに割り振られて、第１ヘッド２１０の造形データと第２ヘッド２２０の造形データとが生成される。
【００３３】
図６は、本実施形態における三次元造形物ＯＢ１の造形を実現するための造形処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１０に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１０に接続された情報処理装置２０に対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、制御部５００によって実行される。
【００３４】
まず、ステップＳ１１０にて、制御部５００は、主移動部５０を制御することによって、造形ユニット１００のＸ方向への移動を開始させる。本実施形態では、制御部５００は、図２におけるステージ３１の右端から左端に向かって、造形ユニット１００を移動させる。
【００３５】
次に、ステップＳ１２０にて、制御部５００は、造形ユニット１００の粉体層形成部１１０を制御することによって、ステージ３１上に粉体層を形成する。ステップＳ１３０にて、制御部５００は、造形ユニット１００の吐出部１２０を制御することによって、粉体層に結合液の液滴を吐出して、造形層を形成する。ステップＳ１４０にて、制御部５００は、造形ユニット１００の硬化エネルギー供給部１３０を制御することによって、結合液に含まれる結合剤を硬化させる。ステップＳ１１０からステップＳ１４０までによって、造形ユニット１００が、ステージ３１上を右端から左端まで移動する間に、１層分の造形層が造形される。
【００３６】
その後、ステップＳ１５０にて、制御部５００は、三次元造形物ＯＢ１の造形が完了したか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて三次元造形物ＯＢ１の造形が完了したか否かを判断できる。ステップＳ１５０において、三次元造形物ＯＢ１の造形が完了したと判断されなかった場合、ステップＳ１６０にて、制御部５００は、主移動部５０を制御することによって、図２におけるステージ３１の左端から右端まで造形ユニット１００を移動させる。ステップＳ１７０にて、制御部５００は、昇降機構３３を制御することによって、ステージ３１を造形層の厚みと同じ距離に亘って下降させる。ステップＳ１８０にて、制御部５００は、副移動部１２５を制御することによって、ラインヘッド２００をＹ方向に移動させる。本実施形態では、制御部５００は、ラインヘッド２００をオーバーラップ部ＯＬの長さと同じ距離に亘って移動させる。その後、ステップＳ１１０に処理を戻して、造形層の上に、さらに１層分の造形層を造形する。一方、ステップＳ１５０において、三次元造形物ＯＢ１の造形が完了したと判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。
【００３７】
図７は、奇数番目の造形層を形成する場合に、造形データ送信部５１５から第１ヘッド２１０に送信される造形データのデータ信号を示すタイムチャートである。図８は、偶数番目の造形層を形成する場合に、造形データ送信部５１５から第１ヘッド２１０に送信される造形データのデータ信号を示すタイムチャートである。データ信号は、ノズル穴２０１からの液滴の吐出の有無を表す信号である。
【００３８】
図７に表したとおり、奇数番目の造形層を形成する場合には、造形データ送信部５１５は、データの開始を表すラッチ信号後に、予め定められた数のクロック信号をカウントしたタイミングで、第１ヘッド２１０にデータ信号を送信する。予め定められたクロック信号の数は、奇数番目の造形層を形成する際の位置から、偶数番目の造形層を形成する際の位置までのラインヘッド２００の移動距離に応じたクロック信号の数とすることができる。一方、図８に表したとおり、偶数番目の造形層を形成する場合には、造形データ送信部５１５は、予め定められた数のクロック信号をカウントすることなく、第１ヘッド２１０にデータ信号を送信する。つまり、奇数番目の造形層を形成する場合には、造形データ送信部５１５は、偶数番目の造形層を形成する場合よりもタイミングを遅らせて、第１ヘッド２１０にデータ信号を送信する。
【００３９】
造形データ送信部５１５がデータ信号の送信タイミングを変更することによって、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、結合液の液滴を吐出するノズル穴２０１が変更される。造形データ送信部５１５は、ラインヘッド２００の移動方向とは反対方向に、ラインヘッド２００の移動距離と同程度の距離離れて配置されたノズル穴２０１に、液滴を吐出するノズル穴２０１を変更する。そのため、ラインヘッド２００の移動に伴って奇数番目の造形層のＹ方向における端部と偶数番目の造形層のＹ方向における端部との間に生じるずれが抑制される。
【００４０】
図９は、奇数番目の造形層を形成する場合に、造形データ送信部５１５から第４ヘッド２４０に送信される造形データのデータ信号を示すタイムチャートである。図１０は、偶数番目の造形層を形成する場合に、造形データ送信部５１５から第４ヘッド２４０に送信される造形データのデータ信号を示すタイムチャートである。図９および図１０に表したとおり、奇数番目の造形層を形成する場合には、造形データ送信部５１５は、偶数番目の造形層を形成する場合よりもタイミングを遅らせて、第４ヘッド２４０にデータ信号を送信する。
【００４１】
図１１は、本実施形態における造形処理によって造形された三次元造形物ＯＢ１の断面を模式的に示す説明図である。図１１に表したように、三次元造形物ＯＢ１には、空隙ＳＰが生じる場合がある。この空隙ＳＰは、結合液の液滴の着弾位置が、所期の位置からずれることによって生じる。液滴の着弾位置のずれは、例えば、ヘッド２１０〜２４０同士を連結する際の組立て誤差や、ノズル穴２０１からの液滴の吐出特性がばらつくことによって生じる。また、この空隙ＳＰは、例えば、ノズル穴２０１の目詰まりに起因して、所期の位置へのノズル穴２０１からの液滴の吐出が行われないことによっても生じる。
【００４２】
本実施形態では、上述したとおり、制御部５００は、副移動部１２５を制御することによって、三次元造形物ＯＢ１の奇数番目の層である、第１層Ｌ１および第３層Ｌ３を造形する場合と、偶数番目の層である、第２層Ｌ２および第４層Ｌ４を造形する場合とで、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置、換言すれば、液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させる。本実施形態では、制御部５００は、液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置をオーバーラップ部ＯＬの長さと同じ距離に亘って変化させる。そのため、第１層Ｌ１および第３層Ｌ３の空隙ＳＰの位置と、第２層Ｌ２および第４層Ｌ４の空隙ＳＰの位置とが、オーバーラップ部ＯＬの長さと同じ距離分、Ｙ方向において異なる。つまり、本実施形態では、三次元造形物ＯＢ１における空隙ＳＰの位置が、積層方向に重ならずに分散される。
【００４３】
図１２は、比較例としての三次元造形物ＯＢ２の断面を模式的に示す説明図である。比較例の三次元造形物ＯＢ２では、液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置が変化されずに造形される。そのため、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４までの空隙ＳＰの位置が、Ｙ方向において同じになる。つまり、比較例では、三次元造形物ＯＢ２における空隙ＳＰの位置が積層方向に重なる。
【００４４】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１０によれば、制御部５００が、奇数番目の層を造形する場合と、偶数番目の層を造形する場合とで、液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させることによって、奇数番目の造形層における空隙ＳＰの位置と、偶数番目の造形層における空隙ＳＰの位置とが、積層方向に重ならずに分散された三次元造形物ＯＢ１を造形できる。そのため、三次元造形物ＯＢ１の強度低下を抑制できる。
【００４５】
また、本実施形態では、制御部５００は、ラインヘッド２００の位置をＹ方向に移動させることによって、奇数番目の造形層における空隙ＳＰの位置と、偶数番目の造形層における空隙ＳＰの位置とをＹ方向に異ならせることができる。そのため、簡易な構成によって三次元造形物ＯＢ１における空隙ＳＰが生じる位置が積層方向に重なることを抑制できる。
【００４６】
また、本実施形態では、制御部５００は、ラインヘッド２００の位置をＹ方向に移動させ、ラインヘッド２００を移動させた距離に応じて結合液の液滴を吐出するノズル穴２０１を変更する。そのため、ラインヘッド２００の移動に伴って、奇数番目の造形層の端部と、偶数番目の造形層の端部とがＹ方向にずれることを抑制できる。
【００４７】
また、本実施形態では、奇数番目の造形層を形成する場合には、オーバーラップ部ＯＬにおける一方のヘッドのノズル穴２０１から結合液を吐出し、偶数番目の造形層を形成する場合には、オーバーラップ部ＯＬにおける他方のヘッドのノズル穴２０１から結合液を吐出する。そのため、オーバーラップ部ＯＬにおけるヘッド２１０〜２４０同士の位置ずれによって生じる空隙ＳＰの位置をＹ方向に異ならせることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、粉体層にノズル穴２０１から結合液を吐出する結合剤噴射方式によって造形された三次元造形物ＯＢ１において、空隙ＳＰが生じる位置が積層方向に重なることを抑制できる。
【００４９】
また、本実施形態では、ローラーによって構成された平坦化部１１２によって粉体層の表面を平坦に形成することができ、ヒーターによって構成された硬化エネルギー供給部１３０によって、熱硬化性の結合剤を硬化させることができる。そのため、結合剤噴射方式によって造形された三次元造形物ＯＢ１を寸法精度良く造形できる。
【００５０】
また、本実施形態では、三次元造形装置１０を用いて、金属粉やセラミック粉を含む三次元造形物ＯＢ１を造形できる。そのため、造形処理の後、三次元造形物ＯＢ１に焼結処理を施すことによって、三次元造形物ＯＢ１の機械的強度を向上させることができる。
【００５１】
尚、本実施形態では、粉体として、粉末状のステンレス鋼が用いられたが、上述したとおり、粉体として用いられる材料は、例えば、金属材料、セラミック材料、樹脂材料、複合材料、木材、ゴム、皮革、カーボン、ガラス、生体適合材料、磁性材料、石膏、砂などの種々の材料を用いることができる。粉体としては、三次元造形物ＯＢ１を造形後に、焼結処理が可能な金属材料やセラミック材料が用いられることが好ましい。焼結処理によって、三次元造形物ＯＢ１の機械的強度を向上させることができるためである。
【００５２】
金属材料としては、鉄鋼材料が用いられてもよいし、非鉄金属材料が用いられてもよい。金属材料には、合金が用いられてもよい。一種類の金属材料が用いられてもよく、二種類以上の金属材料が組み合わされて用いられてもよい。金属材料は、例えば、後述する熱可塑性樹脂、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もよい。金属材料の例を以下に示す。尚、以下に示す金属材料は一例であり、これらに限定されず、種々の金属材料を用いることができる。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）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。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス鋼、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。
【００５３】
セラミック材料としては、水酸化物セラミックスが用いられてもよいし、非水酸化物セラミックスが用いられてもよい。一種類のセラミック材料が用いられてもよく、二種類以上のセラミック材料が組み合わされて用いられてもよい。セラミック材料は、例えば、後述する熱可塑性樹脂、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もよい。セラミック材料の例を以下に示す。尚、以下に示すセラミック材料は一例であり、これらに限定されず、種々のセラミック材料を用いることができる。
＜セラミック材料の例＞
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。窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などの非酸化物セラミックス。
【００５４】
樹脂材料としては、熱可塑性樹脂が用いられてもよいし、熱硬化性樹脂が用いられてもよい。一種類の樹脂材料が用いられてもよく、二種類以上の樹脂材料が組み合わされて用いられてもよい。樹脂材料の例を以下に示す。尚、以下に示す樹脂材料は一例であり、これらに限定されず、種々の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（ＰＥＥＫ）などの特殊エンジニアリングプラスチック。
＜熱硬化性樹脂材料の例＞
フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）。
【００５５】
また、結合液には、例えば、溶媒、顔料、染料等の各種着色剤、分散剤、界面活性剤、重合開始剤、重合促進剤、浸透促進剤、湿潤剤（保湿剤）、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、フィラー、凝集防止剤、消泡剤などが含まれてもよい。
＜溶媒の例＞
溶媒としては、例えば、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アルキレングリコールモノアルキルエーテル類や、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や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、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や、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類が用いられる。これらのうちの一種類が溶媒として用いられてもよく、二種類以上が組み合わされて溶媒として用いられてもよい。
【００５６】
Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態における三次元造形装置１０ｂの概略構成を示す説明図である。図１３には、上面から視た三次元造形装置１０ｂを模式的に表している。第２実施形態の三次元造形装置１０ｂでは、造形ユニット１００ｂに副移動部１２５が設けられていないことが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１および図２に示した第１実施形態と同じである。
【００５７】
図１４は、第２実施形態における制御部５００ｂの構成を示すブロック図である。制御部５００ｂの記憶装置には、２種類のマスクパターンである、マスクパターンＯＤＤとマスクパターンＥＶＥＮとが予め記憶されている。造形データ生成部５１０ｂのオーバーラップ処理部５１４は、奇数番目の造形層を造形する場合には、マスクパターンＯＤＤを用いてオーバーラップ処理を行い、偶数番目の造形層を造形する場合には、マスクパターンＥＶＥＮを用いてオーバーラップ処理を行う。
【００５８】
図１５は、第２実施形態におけるラインデータから造形データへの変換表を示す第１の説明図である。図１６は、第２実施形態におけるラインデータから造形データへの変換表を示す第２の説明図である。図１５には、ラインデータとマスクパターンＯＤＤとを用いて生成された造形データの一例が表されている。図１６には、ラインデータとマスクパターンＥＶＥＮとを用いて生成された造形データの一例が表されている。
【００５９】
図１７は、第２実施形態における三次元造形物ＯＢ１の造形を実現するための造形処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ２１０からステップＳ２７０までの処理の内容は、図６を用いて説明した第１実施形態におけるステップＳ１１０からステップＳ１７０までと同じであるため、説明を省略する。第２実施形態では、ステップＳ２８０にて、制御部５００ｂは、オーバーラップ処理に用いるマスクパターンを、マスクパターンＯＤＤとマスクパターンＥＶＥＮとの間で切替えた後、ステップＳ２１０に処理を戻して、造形層の上に、さらに１層分の造形層を造形する。つまり、制御部５００ｂは、奇数番目の造形層を造形する場合と、偶数番目の造形層を造形する場合とで、異なるマスクパターンを用いることによって、液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させる。尚、制御部５００ｂの記憶装置に、３種類以上のマスクパターンが記憶され、１層を造形するごとにマスクパターンが切替えられてもよい。
【００６０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１０ｂによれば、制御部５００ｂが、奇数番目の造形層を造形する場合と、偶数番目の造形層を造形する場合とで、マスクパターンを切替えることによって、オーバーラップ部ＯＬにおける液滴を吐出するノズル穴２０１とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させることができる。そのため、奇数番目の造形層における空隙ＳＰの位置と、偶数番目の造形層における空隙ＳＰの位置とが、積層方向に重ならずに分散された三次元造形物ＯＢ１を造形できる。特に、本実施形態では、ラインヘッド２００を移動させなくても、三次元造形物ＯＢ１における空隙ＳＰの生じる位置を分散できる。
【００６１】
Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上述した第１実施形態の三次元造形装置１０において、制御部５００は、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させている。つまり、制御部５００は、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置を、１段階変化させている。これに対して、制御部５００は、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置を、２段階以上変化させてもよい。例えば、制御部５００は、１番目の造形層を形成する場合と、２番目の造形層を形成する場合とで、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置を変化させ、２番目の造形層を形成する場合と、３番目の造形層を形成する場合とで、ラインヘッド２００とステージ３１とのＹ方向における相対位置を、さらに変化させてもよい。この場合、三次元造形物ＯＢ１における空隙ＳＰの位置を、より分散させることができる。
【００６２】
（Ｃ２）上述した第１実施形態の三次元造形装置１０において、制御部５００は、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、ラインヘッド２００をＹ方向に、オーバーラップ部ＯＬの長さと同じ距離に亘って移動させ、ラインヘッド２００の移動方向とは反対方向に、ラインヘッド２００の移動距離と同程度の距離離れて配置されたノズル穴２０１に、液滴を吐出するノズル穴２０１を変更している。これに対して、制御部５００は、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、ラインヘッド２００をＹ方向に、ノズル穴２０１同士の間隔に自然数を乗じた長さと同じ距離に亘って移動させ、ラインヘッド２００の移動距離と同じ距離離れて配置されたノズル穴２０１に、液滴を吐出するノズル穴２０１を変更してもよい。この場合、奇数番目の造形層のＹ方向における端部と、偶数番目の造形層のＹ方向における端部とが、ラインヘッド２００の移動に伴ってずれることを解消しつつ、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、液滴を吐出するノズル穴２０１をＹ方向に異ならせることができる。そのため、奇数番目の造形層を形成する場合と、偶数番目の造形層を形成する場合とで、液滴を吐出するノズル穴２０１の吐出特性を異ならせることができる。
【００６３】
（Ｃ３）上述した各実施形態の三次元造形装置１０，１０ｂは、造形ユニット１００，１００ｂがＸ方向に沿ってステージ３１上を１往復する間に、ステージ３１上に造形層を１層造形する。これに対して、三次元造形装置１０，１０ｂは、造形ユニット１００，１００ｂがＸ方向に沿ってステージ３１上を１往復する間に、ステージ３１上に造形層を２層造形する形態であってもよい。例えば、図１に表した造形ユニット１００おいて、吐出部１２０の右側に、さらに粉体層形成部１１０が設けられ、吐出部１２０の左側に、さらに硬化エネルギー供給部１３０が設けられることによって、造形ユニット１００がＸ方向に沿ってステージ３１上を１往復する間に、ステージ３１上に造形層を２層造形することができる。
【００６４】
（Ｃ４）上述した各実施形態の三次元造形装置１０，１０ｂは、ノズル穴２０１から結合液の液滴を吐出して三次元造形物ＯＢ１を造形する結合剤噴射方式である。これに対して、三次元造形装置１０，１０ｂは、ノズル穴２０１から造形液の液滴を吐出して三次元造形物を造形する材料噴射方式であってもよい。造形液とは、三次元造形物の材料が含まれる液体のことを意味する。造形液に含まれる材料として、例えば、粒子状の、金属材料や、セラミック材料や、樹脂材料などの種々の材料を用いることができる。尚、この場合、造形ユニット１００，１００ｂには、粉体層形成部１１０が設けられていなくてもよい。
【００６５】
造形液に含まれる金属材料としては、鉄鋼材料が用いられてもよいし、非鉄金属材料が用いられてもよい。金属材料には、合金が用いられてもよい。一種類の金属材料が用いられてもよく、二種類以上の金属材料が組み合わされて用いられてもよい。金属材料は、例えば、後述する熱可塑性樹脂、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もよい。金属材料の例を以下に示す。尚、以下に示す金属材料は一例であり、これらに限定されず、種々の金属材料を用いることができる。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）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。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス鋼、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。
【００６６】
造形液に含まれるセラミック材料としては、水酸化物セラミックスが用いられてもよいし、非水酸化物セラミックスが用いられてもよい。一種類のセラミック材料が用いられてもよく、二種類以上のセラミック材料が組み合わされて用いられてもよい。セラミック材料は、例えば、後述する熱可塑性樹脂、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もよい。セラミック材料の例を以下に示す。尚、以下に示すセラミック材料は一例であり、これらに限定されず、種々のセラミック材料を用いることができる。
＜セラミック材料の例＞
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。窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などの非酸化物セラミックス。
【００６７】
造形液に含まれる樹脂材料としては、熱可塑性樹脂が用いられてもよいし、熱硬化性樹脂が用いられてもよい。一種類の樹脂材料が用いられてもよく、二種類以上の樹脂材料が組み合わされて用いられてもよい。樹脂材料の例を以下に示す。尚、以下に示す樹脂材料は一例であり、これらに限定されず、種々の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（ＰＥＥＫ）などの特殊エンジニアリングプラスチック。
＜熱硬化性樹脂材料の例＞
フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）。
【００６８】
また、造形液には、例えば、溶媒、顔料、染料等の各種着色剤、分散剤、界面活性剤、重合開始剤、重合促進剤、浸透促進剤、湿潤剤（保湿剤）、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、フィラー、凝集防止剤、消泡剤などが含まれてもよい。
＜溶媒の例＞
溶媒としては、例えば、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アルキレングリコールモノアルキルエーテル類や、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や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、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や、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類が用いられる。これらのうちの一種類が溶媒として用いられてもよく、二種類以上が組み合わされて溶媒として用いられてもよい。
【００６９】
Ｄ．他の形態：
本開示は、上述した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で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記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必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００７０】
（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、第１方向に沿って複数のノズルが配置され、前記ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、前記第１方向と交差する第２方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる主移動部と、前記吐出部と前記主移動部と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位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、前記造形層が積層された積層体を造形する制御部と、を備える。前記制御部は、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させる。
この形態の三次元造形装置によれば、一の造形層に生じる空隙の位置と他の造形層に生じる空隙の位置とを第１方向に異ならせることができるので、造形層が積層された積層体における空隙が生じる位置が積層方向に重なることを抑制できる。そのため、積層体として造形された三次元造形物の強度低下を抑制できる。
【００７１】
（２）上記形態の三次元造形装置は、前記第１方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる副移動部を備え、前記制御部は、前記副移動部を制御して、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記吐出部と前記ステージとの相対位置を第１距離変化させることによって、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、副移動部によって、吐出部とステージとの相対位置を変化させることができるので、一の造形層に生じる空隙の位置と他の造形層に生じる空隙の位置とを第１方向に異ならせることができる。そのため、簡易な構成によって積層体における空隙が生じる位置が積層方向に重なることを抑制できる。
【００７２】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記副移動部は、前記吐出部を移動させることによって、前記第１方向における前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させ、前記制御部は、前記副移動部を制御することによって、前記吐出部を前記第１方向に前記第１距離移動させ、複数の前記ノズルの内、前記液体を吐出する前記ノズルを、前記吐出部の移動方向とは反対方向に前記第１距離に応じた第２距離離れて配置された前記ノズルに変更してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、一の造形層の端部と他の造形層の端部とが吐出部の移動に伴って第１方向にずれることを抑制しつつ、一の造形層に生じる空隙の位置と他の造形層に生じる空隙の位置とを第１方向に異ならせることができる。
【００７３】
（４）上記形態の三次元造形装置において、前記吐出部は、複数の前記ノズルが配置された、第１ヘッド部および第２ヘッド部を有し、前記第１ヘッド部および前記第２ヘッド部は、前記第２方向に相互の一部が重なって前記第１方向に沿って配置されており、前記制御部は、一の前記造形層を形成する場合には、前記第１ヘッド部および前記第２ヘッド部の相互の一部が前記第２方向に重なった重複領域における前記第１ヘッド部の前記ノズルから前記液体を吐出し、他の前記造形層を形成する場合には、前記重複領域における前記第２ヘッド部の前記ノズルから前記液体を吐出することによって、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記第１方向における前記ステージと前記液体を吐出する前記ノズルとの相対位置を変化させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、重複領域において、一の造形層を形成する場合には、第１ヘッド部のノズルから液体を吐出し、他の造形層を形成する場合には、第２ヘッド部のノズルから液体を吐出するため、重複領域におけるヘッド部同士の位置ずれによって生じる空隙の位置を第１方向に異ならせることができる。
【００７４】
（５）上記形態の三次元造形装置は、前記ステージ上に粉体を供給して粉体層を形成する粉体層形成部を備え、前記吐出部は、前記粉体同士を結合する結合剤を含む前記液体を吐出し、前記制御部は、前記処理において、前記粉体層形成部と前記吐出部と前記主移動部とを制御することによって、前記ステージ上に前記粉体層を形成し、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記粉体層に前記結合剤を含む前記液体を吐出して前記造形層を形成してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、ノズルから粉体層に結合剤を含む液体を吐出する結合剤噴射方式によって造形された積層体において、空隙が生じる位置が積層方向に重なることを抑制できる。
【００７５】
（６）上記形態の三次元造形装置は、前記結合剤を硬化させるための硬化エネルギーを前記結合剤に供給する硬化エネルギー供給部を備え、前記粉体層形成部は、前記粉体層を平坦化するローラーを有してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、ローラーによって粉体層の表面を平坦に形成することができ、硬化エネルギー供給部によって、造形層に含まれる結合剤を硬化させることができる。そのため、結合剤噴射方式によって積層体を寸法精度良く造形できる。
【００７６】
（７）上記形態の三次元造形装置において、前記粉体には、金属粉とセラミック粉とのうち少なくともいずれか一方が含まれてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、造形後の積層体に焼結処理を施すことができるため、積層体の機械的強度を向上させることができる。
【００７７】
（８）上記形態の三次元造形装置において、第１方向に沿って複数のノズルが配置され、前記ノズルからステージに向かって液体を吐出する吐出部と、前記第１方向と交差する第２方向に、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる主移動部と、前記第１方向に、前記吐出部を移動させる副移動部と、前記吐出部と前記主移動部と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位置を前記第２方向に沿って変化させながら前記ノズルから前記液体を吐出して造形層を形成する処理を繰り返し実行して、前記造形層が積層された積層体を造形する制御部と、を備え、前記制御部は、前記副移動部を制御することによって、一の前記造形層を形成する場合と、他の前記造形層を形成する場合とで、前記吐出部を前記第１方向に、隣接する前記ノズル同士の間隔の倍数と同じ距離移動させ、複数の前記ノズルの内、前記液体を吐出する前記ノズルを、前記吐出部の移動方向とは反対方向に前記距離離れて配置された前記ノズルに変更してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、一の造形層の端部と他の造形層の端部とが吐出部の移動に伴って第１方向にずれることを解消しつつ、一の造形層を形成する場合と、他の造形層を形成する場合とで、液体を吐出するノズルを第１方向に異ならせることができる。そのため、一の造形層を形成する場合と、他の造形層を形成する場合とで、液体を吐出するノズルの吐出特性を異ならせることができる。
【００７８】
本開示は、三次元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、三次元造形物の造形方法等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０ｂ…三次元造形装置、２０…情報処理装置、３０…造形槽部、３１…ステージ、３２…枠体、３３…昇降機構、５０…主移動部、１００，１００ｂ…造形ユニット、１１０…粉体層形成部、１１１…粉体供給部、１１２…平坦化部、１２０…吐出部、１２１…液体供給部、１２５…副移動部、１３０…硬化エネルギー供給部、２００…ラインヘッド、２０１…ノズル穴、２１０…第１ヘッド、２２０…第２ヘッド、２３０…第３ヘッド、２４０…第４ヘッド、５００，５００ｂ…制御部、５０１…主制御部、５０２…走査制御部、５０３…駆動信号発生部、５１０，５１０ｂ…造形データ生成部、５１１…形状データ取得部、５１２…スライスデータ生成部、５１３…データフォーマット変換部、５１４…オーバーラップ処理部、５１５…造形データ送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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