(57)【要約】【課題】立体造形物の反りの発生を抑制することができる立体造形物の製造装置の提供。【解決手段】粉体層を形成する粉体層形成手段と、前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、を有する立体造形物の製造装置である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体層を形成する粉体層形成手段と、
前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、
前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
【請求項２】
前記第２のエネルギー密度が、前記第１のエネルギー密度をＸ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１５Ｘ以上０．７５０Ｘ以下である、請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項３】
前記第２のエネルギー密度が前記粉体層の材料の比熱に基づいて設定される、請求項１から２のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項４】
前記第２のエネルギー密度が、前記粉体層の材料を、前記粉体層の材料の融点よりも高い温度に維持可能である、請求項１から３のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項５】
前記放射エネルギー付与手段が光照射手段である、請求項１から４のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項６】
前記光照射手段が、光源と、前記光源から出射される光を反射するリフレクターとを備える、請求項５に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項７】
前記リフレクターが、前記光源から出射される光を一定方向に反射可能である、請求項６に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項８】
前記リフレクターにより集光される集光領域が２以上あり、
前記集光領域のうちの一の集光領域は他の集光領域よりも面積が狭く、
前記一の集光領域が前記第１の放射エネルギーが付与された領域であり、
前記他の集光領域が前記第２の放射エネルギーが付与された領域である、請求項６から７のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項９】
前記放射エネルギー付与手段が、前記第１のエネルギー密度の前記第１の放射エネルギーを付与する第１の放射エネルギー源と、前記第１のエネルギー密度よりも低い前記第２のエネルギー密度の前記第２の放射エネルギーを付与する第２の放射エネルギー源とを有する、請求項１から５のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１０】
前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源の順に備える、請求項９に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１１】
前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第１の放射エネルギー源の順に備え、前記走査方向における一の向きでの走査と、前記一の向きと逆向きでの走査とが可能である、請求項９に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１２】
前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第１の放射エネルギー源の順に備え、
前記放射エネルギー吸収剤付与手段が、２つの前記第２の放射エネルギー源の間に配され、
前記走査方向における一の向きでの走査と、前記一の向きと逆向きでの走査とが可能である、請求項９に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１３】
粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与工程と、
前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項１４】
前記第２のエネルギー密度が、前記第１のエネルギー密度をＸ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１５Ｘ以上０．７５０Ｘ以下である、請求項１３に記載の立体造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造装置、及び立体造形物の製造方法に関する。
【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）において、粉体層の面上の造形領域に放射エネルギー吸収剤を含む造形用液体を吐出し、放射エネルギーを付与して樹脂粒子を含む粉体どうしを融着させ、立体造形物を造形する方式が知られている。
【０００３】
このような造形方式は、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ（ＨＳＳ）方式の一種であり、このＨＳＳ方式における放射エネルギーを付与する方法について様々な提案がされている。例えば、第一の量の放射エネルギーにより焼結性材料に対して予備融着動作を行い、次に、第一の量の放射エネルギーよりも大きな第二の量の放射エネルギーにより焼結性材料を完全に融着させる融着動作を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、立体造形物の反りの発生を抑制することができる立体造形物の製造装置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立体造形物の製造装置は、
粉体層を形成する粉体層形成手段と、
前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、
前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、
を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、立体造形物の反りの発生を抑制することができる立体造形物の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための平面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための側面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の制御部のブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。
【図７】図７は、従来の技術における、粉体層に照射する照射エネルギー密度と、粉体層における上面及び下面の温度プロファイルとの関係の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【図９】図９は、第１の実施形態における、粉体層に照射する照射エネルギー密度と、粉体層における上面及び下面の温度プロファイルとの関係の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、粉体層に付加したエネルギーと粉体層の温度との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、昇温スピードの一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第１の実施形態における放射エネルギー源の変形例を示す概略図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第１の実施形態における放射エネルギー源の他の変形例を示す概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第１の実施形態における放射エネルギー源の他の変形例を示す概略図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第１の実施形態における放射エネルギー源の他の変形例を示す概略図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第１の実施形態における放射エネルギー源の他の変形例を示す概略図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態における放射エネルギー吸収剤付与手段及び放射エネルギー源の変形例を示す概略図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第２の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第２の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第３の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第３の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、第３の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第４の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第４の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図１９】図１９は、第５の実施形態における第１の放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、光源とリフレクターとを備える放射エネルギー源の一例を示す概略図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第６の実施形態における第１の放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、第６の実施形態における第１の放射エネルギー源の変形例を示す概略図である。
【図２１】図２１は、第７の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２２】図２２は、第８の実施形態における放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２３】図２３は、第９の実施形態における放射エネルギー吸収剤付与手段及び放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、第１０の実施形態における放射エネルギー吸収剤付与手段及び放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、第１０の実施形態における放射エネルギー吸収剤付与手段及び放射エネルギー源を示す概略図である。
【図２４Ｃ】図２４Ｃは、放射エネルギーの波長に対する相対エネルギーの一例を示すグラフである。
【図２５】図２５は、本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法）
本発明の立体造形物の製造装置は、粉体層を形成する粉体層形成手段と、粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、を有する。
【０００９】
本発明の立体造形物の製造方法は、粉体層を形成する粉体層形成工程と、粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与工程と、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与工程と、を含む。
【００１０】
本発明の立体造形物の製造方法は本発明の立体造形物の製造装置により好適に行うことができ、粉体層形成工程は粉体層形成手段により好適に行うことができ、放射エネルギー吸収剤付与工程は放射エネルギー吸収剤付与手段により好適に行うことができ、放射エネルギー付与工程は放射エネルギー付与手段により好適に行うことができる。
つまり、本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形物の製造装置を用い実施することと同義である。また、本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体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、本発明の立体造形物の製造装置の説明を通じて本発明の立体造形物の製造方法の詳細についても明らかにする。
【００１１】
本発明の立体造形物の製造装置は、従来の立体造形物の製造装置では、製造した立体造形物に反りが発生する場合があるという知見に基づくものである。
具体的には、従来の立体造形物の製造装置では、立体造形物の焼結性材料を融着できても、その後に降温したときに、焼結性材料の上面側は大気に露出しているために上面側の降温スピードが早くなる。一方、焼結性材料の下面側は粉体で覆われているため上面側よりも降温スピードが遅くなることから、大気中に放熱しやすい上面側が下面側よりも先に収縮するため粉体層に反りが発生し、ひいては立体造形物全体に反りが発生してしまう場合がある。
【００１２】
そこで、本発明の立体造形物の製造装置は、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを粉体層に付与して溶融した後、降温させるときに、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、第２の放射エネルギーを付与することで、降温時における粉体層の上面側からの放熱を補うようにして下面側からの放熱の程度を合わせるようにする。こうして、本発明の立体造形物の製造装置は、粉体層内の温度ムラを少なくして各粉体層を反らさないようにすることができ、立体造形物の反りの発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の立体造形物の製造装置は、粉体層形成手段と、放射エネルギー吸収剤付与手段と、放射エネルギー付与手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
【００１４】
＜粉体層形成手段＞
粉体層形成手段は、粉体層を形成する。
粉体層形成手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉体を供給する機構と、供給された粉体を均しながら粉体層を形成する機構の組合せなどが挙げられる。
【００１５】
＜＜粉体層＞＞
粉体層とは、粉体による層を意味する。
粉体層の平均厚みとしては、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、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
−粉体−
粉体としては、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。
【００１７】
粉体層に用いる材料、即ち粉体の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂粒子を含有し、更に必要に応じてその他の材料を含有するものが挙げられる。
【００１８】
樹脂粒子とは、樹脂成分を含む粒子を意味する。なお、以下では、樹脂粒子を「樹脂粉末」又は「樹脂粉体」と称することがある。樹脂粒子は、樹脂成分の他に、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。
樹脂成分としては、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、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００１９】
熱可塑性樹脂とは、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂を意味する。
熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、液晶樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、結晶性樹脂が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、融解開始温度と、冷却時の再結晶温度の差が大きな樹脂が好ましい。
なお、結晶性樹脂とは、ＩＳＯ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳ  Ｋ７１２１）に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。
【００２０】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール（ＰＯＭ：Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００２２】
ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド４１０（ＰＡ４１０）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、及びポリアミド１２（ＰＡ１２）；並びにポリアミド４Ｔ（ＰＡ４Ｔ）、ポリアミドＭＸＤ６（ＰＡＭＸＤ６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、及びポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）などの半芳香族性のポリアミドが挙げられる。
【００２３】
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与する点で、テレフタル酸やイソフタル酸を一部に含む芳香族を有するものが好ましい。
【００２４】
ポリエーテルとしては、例えば、ポリアリールケトン、ポリエーテルスルフォンなどが挙げられる。
ポリアリールケトンとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、融点：３４０℃）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）などが挙げられる。
【００２５】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ＰＡ９Ｔのように２つの融点ピークを有するものでもよい。２つの融点ピークを有する熱可塑性樹脂は、高温側の融点ピーク以上の温度になると完全に溶融する。
【００２６】
また、ポリフタルアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリテトラフルオロエチレンなどは、「スーパーエンジニアリングプラスチック」と称されている。
【００２７】
非結晶性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドなどが挙げられる。
【００２８】
熱可塑性樹脂としては、スーパーエンジニアリングプラスチックから選択される少なくとも１種であることが好ましい。熱可塑性樹脂がスーパーエンジニアリングプラスチックであると、造形する立体造形物の引張強度、耐熱性、耐薬品性、及び難燃性を向上することができ、立体造形物を工業用途にも使用可能になる点で有利である。
【００２９】
粉体層に用いる材料としては、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、耐熱性を有することが好ましい。
なお、粉体層に用いる材料が耐熱性を有するか否かは、荷電たわみ温度やビカット軟化点により測定することができる。
【００３０】
粉体層形成手段が粉体層を形成する際には、粉体の温度が予め所望の温度になるように、粉体を予熱しておくことが好ましい。これにより、放射エネルギー付与手段により粉体の融点まで昇温させるための放射エネルギーを低減することができるとともに、放射エネルギーの照射時間を短縮することができる。
【００３１】
予熱温度としては、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、粉体に含まれる樹脂粒子の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることが好ましい。予熱温度が樹脂粒子の再結晶化温度と溶融温度の間の温度であることにより、粉体層を形成する際の粉体の流動性を保ちつつ、造形した立体造形物における反りなどの発生を抑制することができる。
【００３２】
粉体を予熱する手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のヒーター、加熱ランプ、加熱ローラなどを用いることが可能である。
【００３３】
＜放射エネルギー吸収剤付与手段＞
放射エネルギー吸収剤付与手段は、粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する。
放射エネルギーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光や電波等の電磁波などが挙げられる。
放射エネルギー吸収剤付与手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、放射エネルギー吸収剤を含む造形用液体を吐出させるインクジェットヘッドなどが挙げられる。
【００３４】
−造形用液体−
造形用液体としては、放射エネルギー吸収剤が含有し、常温において液状であることから液体成分を含有する。また、造形用液体としては、更に必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
【００３５】
−−放射エネルギー吸収剤−−
放射エネルギー吸収剤としては、放射エネルギーを吸収するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
放射エネルギー吸収剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
市販品としては、例えば、カーボンブラックを含むインク型配合物であるＣＭ９９７Ａ（ヒューレット・パッカード社製）などが挙げられる。また、ＫＨＰ、骨炭、黒鉛、炭素繊維、白亜又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（いずれもヒューレット・パッカード社製）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。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
液体成分としては、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、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。
【００３７】
造形用液体全体に占める水の割合としては、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、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。造形用液体全体に占める水の割合が好ましい範囲であると、放射エネルギー吸収剤付与手段がインクジェットヘッドであれば、待機時にノズルが乾燥することを抑制し、液詰まりやノズル抜けの発生を低減することができる。
【００３８】
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。水分保持力や吐出安定性が低下すると、ノズルが乾燥して吐出が不安定になったり、液詰まりが発生したりするため、立体造形物の強度や寸法精度が低下する場合がある。この点、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。
【００３９】
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でき、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が挙げられる。
【００４０】
造形用液体全体に対する水溶性溶剤の割合としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することができるが、５質量％以上６０質量％以下が好ましく、１０質量％以上５０質量％以下がより好ましく、１５質量％以上４０質量％以下が更に好ましい。造形用液体全体に対する水溶性溶剤の割合が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内部の造形用液体が乾燥して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立体造形物が得られやすくなる。造形用液体全体に対する水溶性溶剤の割合が６０質量％以下であると、造形用液体の粘度が高くなり過ぎず、吐出安定性を向上させることができる。また、粉体の樹脂粒子の溶解性が低下することを抑制できるため、立体造形物の強度が低下しにくくすることができる。また、立体造形物の乾燥時間が長くなりすぎず、製造効率の低下や立体造形物の変形を抑制することができる。
【００４１】
造形用液体のその他の成分としては、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。
【００４２】
［造形用液体の調製方法］
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、例えば、水や水溶性溶剤などの液体成分に、放射エネルギー吸収剤、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。
【００４３】
［粉体と造形用液体の作用の一例］
粉体と造形用液体の作用としては、例えば、上記のような粉体及び造形用液体を用いることにより、粉体を用いて粉体層を形成し、放射エネルギー吸収剤を含有す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、粉体どうしが融着して造形層が形成される。
【００４４】
＜放射エネルギー付与手段＞
放射エネルギー付与手段は、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する。これにより、放射エネルギー付与手段は、第２の放射エネルギーを付与することにより、降温時における粉体層の上面側からの放熱を補うようにして下面側からの放熱の程度を合わせるようにする。このようにして、放射エネルギー付与手段は、粉体層内の温度ムラを少なくして各粉体層を反らさないようにすることができ、立体造形物の反りの発生を抑制することができる。
【００４５】
放射エネルギー付与手段としては、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与する第１の放射エネルギー源と、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する第２の放射エネルギー源とを有することが好ましい。これにより、第１の放射エネルギーを付与する放射エネルギー源と第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー源とを別個にすると、エネルギー密度を切り替えるタイムラグが生じにくい点で有利である。
【００４６】
放射エネルギー付与手段としては、放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、第１の放射エネルギー源、第２の放射エネルギー源の順に備えることが好ましい。これにより、放射エネルギー付与手段を走査させるだけで、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを粉体層に付与できる。
【００４７】
別の態様の放射エネルギー付与手段としては、放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、第１の放射エネルギー源、第２の放射エネルギー源、第１の放射エネルギー源の順に備え、走査方向における一の向きでの走査と、一の向きと逆向きでの走査とが可能であることが好ましい。これにより、放射エネルギー付与手段は、一の向きでの走査では、一の向きにおいて前段の第１の放射エネルギー源と、第２の放射エネルギー源とをＯＮにして走査することで、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを粉体層に付与できる。
【００４８】
さらに別の態様の放射エネルギー付与手段としては、放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、第１の放射エネルギー源、第２の放射エネルギー源、第２の放射エネルギー源、第１の放射エネルギー源の順に備えるようにしてもよい。この場合、放射エネルギー吸収剤付与手段は、２つの第２の放射エネルギー源の間に配され、走査方向における一の向きでの走査と、一の向きと逆向きでの走査とが可能であることが好ましい。これにより、放射エネルギー吸収剤付与手段で粉体層に放射エネルギー吸収剤に付与した後、すぐに第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを粉体層に付与できる。
【００４９】
＜＜第１のエネルギー密度＞＞
第１のエネルギー密度としては、粉体層の材料を融着できるエネルギー密度であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．２Ｗ／ｍｍ２以上１０Ｗ／ｍｍ２以下が好ましい。
【００５０】
＜＜第２のエネルギー密度＞＞
第２のエネルギー密度としては、第１のエネルギー密度よりも低い限り、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が、第１のエネルギー密度をＸ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１５Ｘ以上０．７５０Ｘ以下であることが好ましい。また、具体的な第２のエネルギー密度としては、０．１５Ｗ／ｍｍ２以下が好ましい。第２のエネルギー密度が好ましい範囲であると、立体造形物に反りが発生しにくくなる点で有利である。
【００５１】
第２のエネルギー密度は、粉体層の材料の比熱に基づいて設定されることが好ましい。これにより、放射エネルギー付与手段は、第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを過不足なく粉体層に付与することができる。
【００５２】
第２のエネルギー密度は、粉体層の材料を、粉体層の材料の融点よりも高い温度に維持可能であることが好ましい。
【００５３】
放射エネルギー付与手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光照射手段、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段、電子線を照射する電子線照射手段などが挙げられる。これらの中でも、光照射手段がエネルギー効率の点で好ましい。
【００５４】
光照射手段としては、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、光源と、光源から出射される光を反射するリフレクターとを備えることが好ましい。
【００５５】
光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状灯、棒状灯などが挙げられる。
球状灯としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電球の形状を有するものが挙げられる。
棒状灯としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蛍光灯の形状を有するものが挙げられる。
【００５６】
リフレクターとしては、光源から出射される光を反射できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光源から出射される光を一定方向に反射可能であることが好ましい。リフレクターが好ましい態様であると、光源から出射される光を集光してエネルギーを高められる点で有利である。
また、リフレクターにより集光される集光領域が２以上あり、集光領域のうちの一の集光領域は他の集光領域よりも面積が狭く、一の集光領域が第１の放射エネルギーが付与された領域であり、他の集光領域が第２の放射エネルギーが付与された領域であることが好ましい。これにより、光源を２以上用いることなく、第１の放射エネルギー及び第２の放射エネルギーを付与することができる。
【００５７】
リフレクターの形状としては、例えば、一端が開口した略ドーム形状、一端が開口し、開口の形状が略直方体などが挙げられる。１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、光源から出射される光を一方向に反射可能であるものが、放射エネルギー密度を高めることができる点で好ましい。
リフレクターの構造、大きさ及び材質としては、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。
【００５８】
光源とリフレクターとの組合せとしては、光源が球状灯であり、リフレクターが、一端が開口した略ドーム形状であって、開口の領域内に球状灯が配されている組合せが好ましい。これにより、球状灯から粉体層に光が照射される面積が、略ドーム形状のリフレクターにおける開口の面積よりも小さくなるように、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に付与され、エネルギー密度を高めることができる。
【００５９】
光源とリフレクターとの他の組合せとしては、光源が棒状灯であり、リフレクターが、一端が開口し、開口の形状が略直方体であり、開口と対向する位置に、略直方体の長さ方向と平行な峰部を有し、長さ方向と直交方向の断面形状が略ドーム形状であって、開口の領域内に棒状灯が配されている組合せが好ましい。これにより、棒状灯から粉体層に光が照射される面積が、長さ方向と直交方向の断面形状が略ドーム形状であるリフレクターにおける開口の面積よりも小さくなるように、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に付与され、エネルギー密度を高めることができる。
【００６０】
＜その他の手段＞
その他の手段としては、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。
【００６１】
ここで、本発明における立体造形物の製造装置の複数の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００６２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態における立体造形物の製造装置を図１〜図５Ｆを参照して説明する。
図１は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための平面図である。図２は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための側面図である。図３は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を説明するための断面図である。図４は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の制御部のブロック図である。図５Ａ〜図５Ｆは、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の動作を説明するための概略図である。
【００６３】
本実施形態の立体造形物の製造装置は粉体積層造形装置であり、粉体２０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の液滴１０を吐出して、液滴１０を粉体層３１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。
【００６４】
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。
【００６５】
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とを有する。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）に昇降可能となっている。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）に昇降可能となっている。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。
【００６６】
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２０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。
【００６７】
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。
【００６８】
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の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。
【００６９】
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、放射エネルギー吸収剤を含んだ造形用液体（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用液体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。
これらの造形用液体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。
【００７０】
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。
【００７１】
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から放射エネルギー吸収剤を含む造形用液体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。
【００７２】
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３とを備える。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、ノズルから造形用液体を吸引する。ノズルに詰まった粉体の排出や高粘度化した造形用液体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、造形用液体の吐出が行われない場合に、ヘッド５２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。
【００７３】
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の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）のＺ方向走査モータによってＺ方向に昇降される。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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こともできる。
【００８０】
＜制御部の概要及び造形の流れ＞
次に、本実施形態の立体造形物の製造装置における制御部の概要について図４を参照して説明する。図４は、同制御部のブロック図である。
【００８１】
制御部５００は、この装置全体の制御を行う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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）の３Ｄデータなどから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ある。
【００８５】
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。
【００８６】
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の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のモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。
【００８７】
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の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全体を昇降させるようにすることもできる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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からの造形用液体の吐出を行わせる制御をする。
【００９５】
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。
【００９６】
次に、本実施形態の立体造形物の製造装置における造形の流れについて図５Ａ〜図５Ｆを参照して説明する。
【００９７】
図５Ａ〜図５Ｆ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。
【００９８】
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。
【００９９】
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）。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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から造形用液体の液滴を吐出する。
【０１０４】
図５Ｆに示すように、第１の放射エネルギー源８０と、第１の放射エネルギー源８０に続いて第２の放射エネルギー源８１を走査させてそれぞれが粉体層３１上に放射エネルギーを付与することで、粉体層３１が融着して反りのない１層分の造形層３０を得る。なお、詳細については後述する。
【０１０５】
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による造形用液体吐出工程、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とは一体化して立体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による造形用液体吐出工程、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、立体造形物を完成させる。
【０１０６】
図６Ａ〜図６Ｆは、造形用液体が浸透した粉体層に放射エネルギーを照射し、粉体層を融着する動作の例を示す説明図である。図６Ａ〜図６Ｆにより、ＨＳＳ方式において造形層の反りが発生する様子を説明する。
まず、粉体層３１の融着させたい部分に（図６Ａ）、放射エネルギー吸収剤を含む造形用液体を塗布して浸透させ（図６Ｂ）、放射エネルギーを照射して造形用液体が浸透した部分に含まれる放射エネルギー吸収剤を発熱させて粉体層３１の温度を上昇させる。次に、粉体層３１が融着した後に（図６Ｃ）降温して固化すると、理想としては反りのない造形層３０が造形される（図６Ｄ）。実際は、降温して固化するときに、粉体層３１の上面側は大気に露出しているために上面側の降温スピードが早くなる。一方、粉体層３１の下面側は造形層や粉体で覆われているため上面側よりも降温スピードが遅くなる（図６Ｅ）。このことから、大気中に放熱しやすい上面側が下面側よりも先に収縮するため粉体層３１に反りが発生してしまう場合がある（図６Ｆ）。
【０１０７】
図７は、従来の技術における、粉体層に照射する照射エネルギー密度と、粉体層における上面及び下面の温度プロファイルとの関係の一例を示すグラフである。横軸は時間であり、第１の縦軸は照射エネルギー密度、第２の縦軸は温度を示す。また、図中太線は照射エネルギー密度、点線は粉体層の上面温度、一点鎖線は粉体層の下面温度を示す。
図７に示すように、粉体層にエネルギーを付与した後に降温して固化するときに、大気中に放熱しやすい上面側の温度が下面側の温度よりも低下してしまい、粉体層の上面温度と下面温度に差が発生してしまう。このため、上面側が下面側よりも先に収縮して粉体層３１に反りが発生してしまう。特に、粉体層３１の材料がスーパーエンジニアリングプラスチックのような高融点の材料であるときに顕著であり、立体造形物全体に反りが発生してしまいやすい。
【０１０８】
そこで、第１の実施形態における立体造形物の製造装置では、図８に示すように、第１の放射エネルギー源８０を図中矢印で示す方向に移動させつつ、第１の放射エネルギー密度の第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与する。続いて、同方向において下流側に配置されている第２の放射エネルギー源８１を第１の放射エネルギー源８０の後に同方向に移動させつつ、第１の放射エネルギー密度よりも低い第２の放射エネルギー密度の第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与する。
これにより、図９に示すように、粉体層を融着させるための第１の放射エネルギーを付与した後に降温して固化するときに、第２の放射エネルギーを付与することで、大気中に放熱しやすい粉体層の上面温度が粉体層の下面温度よりも低下させないようにする。すると、粉体層内の温度ムラが低減され、反りの発生が少ない造形層３０を得ることができる。
【０１０９】
次に、第１の放射エネルギーについて説明する。
図１０は、粉体層に付加したエネルギーと粉体層の温度との関係の一例を示すグラフである。図１０では、ＰＥＥＫ粉末と黒インク（カーボンブラック含有、株式会社リコー製）を重量比１：１で混合し、得られたスラリーをスライドガラス上に平均厚み０．５ｍｍで塗布し，スライドガラスごとホットプレートに載置して、粉体層の表面温度が１７０℃となるように加熱した。なお、粉体層の表面温度の測定は、サーモカメラＸｉ８０（Ｏｐｔｒｉｓ社製）を用いた。
粉体層の表面温度が安定した後，粉体層の表面に放射エネルギーを付与し、付与している間の粉体層の表面の温度変化を記録した。放射エネルギー源としては、光加熱スポットヒーター（ＨＳＨ−１２０、フィンテック社製）を用いた。放射エネルギー密度の条件変更は，ハロゲンランプヒーター用電力コントローラー（ＨＬＣ−ＨＮ型、フィンテック社製）の出力設定で行った。放射エネルギー密度は、コントローラーに表示される出力（単位：Ｗ）を，露光される面積（単位：ｍｍ２）で割った値で定義した。図１０の横軸は，付与したエネルギー（単位：Ｊ／ｍｍ２）とした。これは、放射エネルギー源のエネルギー密度（Ｗ／ｍｍ２）と粉体層の表面の任意の点に放射エネルギーを付与する時間（秒間）の積である。付与した放射エネルギーに対して、温度上昇が大きいほうが、効率的に温度上昇していることが明らかとなった。例えば、付与した放射エネルギーが０．１Ｊ／ｍｍ２であり、付与した放射エネルギー密度が０．１Ｗ／ｍｍ２の場合には２７７℃までしか上昇していないが、０．２Ｗ／ｍｍ２の場合には３６０℃まで上昇している。
【０１１０】
図１０より、エネルギー効率の点から、エネルギー密度を０．２Ｗ／ｍｍ２以上とすることが好ましい。０．２Ｗ／ｍｍ２以上の放熱エネルギー密度で付与する場合には、０．５秒間で３５０℃を超える。本実施形態において造形する一般的な樹脂材料の中で、最も融点が高いのがＰＥＥＫであり、その融点が３４３℃であることから，３５０℃以上に昇温することは必要ない。また，３５０℃のような高温では，材料の熱分解の危険がある。したがって、高い放射エネルギー密度で放射エネルギーを付与する時間は、０．５秒以内が好ましい。
【０１１１】
図１１は、昇温スピードの一例を示すグラフである。図１１は、横軸が時間であり、縦軸が粉体層の温度である。
図１１に示すように、融着させるエネルギー源を第２のエネルギー源のみとすると、図１１中点線で示すように、昇温スピードが遅くなり、生産性に乏しくなる。また、融着させるエネルギー源を第１のエネルギー源として付与時間を長くすると、図１１中細線で示すように、高速で昇温するが、粉体層の融着が進行する間にも昇温され続けるため、粉体層の材料が熱分解する場合や、熱分解しなかったとしても雰囲気温度との温度差が大きくなるため、大きい反りが発生しやすくなる。この点で、図１１中太線で示すように、融着させるエネルギー源を第１のエネルギー源とし、粉体層の材料の融点を超えたところで第１のエネルギーから第２のエネルギーに切り替えるようにすることが好ましい。
【０１１２】
なお、図８では、第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８１を別個にしていたが、これに限ることなく、例えば、図１２に示すように、各放射エネルギー源を共通の移動手段（キャリッジ５１）に搭載して一体化してもよい。これにより、各放射エネルギー源の駆動手段をそれぞれ設ける必要がなくなるため、部品点数を少なくすることができ、また装置自体も小型化することができる。
【０１１３】
また、第１の放射エネルギー源８０及び第２の放射エネルギー源８１は、少なくともいずれかを複数用いて一体化させてもよく、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すようにしてもよい。具体的には、第１の放射エネルギー源８０の両側に、第２の放射エネルギー源８１と第２の放射エネルギー源８２を配置して一体化させてもよい。これにより、図１３Ａ中矢印の走査方向に走査するときは、第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８１をＯＮにすると、第１の放射エネルギー、第２の放射エネルギーの順に粉体層３１に放射エネルギーを付与することができる。また、図１３Ｂ中矢印の走査方向に走査するときは、第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８２をＯＮにすると、第１の放射エネルギー、第２の放射エネルギーの順に粉体層３１に放射エネルギーを付与することができる。したがって、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す態様では、往復の走査が可能となり、生産性が向上する点で有利である。
【０１１４】
さらに、放射エネルギー源の一体化は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すようにしてもよい。具体的には、第２の放射エネルギー源８１の両側に、第１の放射エネルギー源８０と第１の放射エネルギー源８３を配置して一体化させてもよい。
これにより、図１４Ａ中矢印の走査方向に走査するときは、第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８１をＯＮにすると、第１の放射エネルギー、第２の放射エネルギーの順に粉体層３１に放射エネルギーを付与することができる。また、図１４Ｂ中矢印の走査方向に走査するときは、第１の放射エネルギー源８３と第２の放射エネルギー源８１をＯＮにすると、第１の放射エネルギー、第２の放射エネルギーの順に粉体層３１に放射エネルギーを付与することができる。
したがって、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す態様でも、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す態様と同様に、往復の走査が可能となり、生産性が向上する点で有利である。
【０１１５】
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す態様と図１４Ａ及び図１４Ｂに示す態様のうち、どちらが好ましいかについては、第１の放射エネルギー源における初期コストとランプの交換頻度を考慮して決定してもよい。
具体的には、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す態様の場合には、第１の放射エネルギー源が１つであるため、初期コストが抑えられる点で有利である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す態様の場合には、第１の放射エネルギー源が２つであるため、点灯時間が半分になり、ランプの交換頻度を抑えられる点で有利である。
【０１１６】
またさらに、ヘッド５２と複数の放射エネルギー源を、図１５に示すように一体化してもよい。具体的には、ヘッド５２の両側に、２つの第１の放射エネルギー源８０を配置し、さらにその両側に２つの第２の放射エネルギー源８１を配置して一体化させてもよい。
これにより、図１５中矢印の走査方向に走査するときは、図中右側の第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８１をＯＮにすると、ヘッド５２から造形用液体を吐出しながら、第１の放射エネルギー、第２の放射エネルギーの順に粉体層３１に放射エネルギーを付与することができる。
したがって、図１５に示す態様では、ヘッド及び各放射エネルギー源の駆動手段をそれぞれ設ける必要がなくなるため、部品点数を少なくすることができ、また装置自体も小型化することができる。
【０１１７】
次に、第１の放射エネルギー源及び第２の放射エネルギー源のバリエーションについて、第２の実施形態〜第４の実施形態で説明する。
【０１１８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の放射エネルギー源８０は第１の実施形態と同様であるが（図１６Ａ）、第２の放射エネルギー源８１がライン状あるいはプレート状の第２の放射エネルギー源８４である点が（図１６Ｂ）、図５Ｆで示した第１の実施形態と異なる。
これにより、第２の実施形態では、第２の放射エネルギー源を走査させずに第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与することができ、ＯＮ時間の制御により付与時間を調整することができる。
したがって、第２の実施形態では、第２の放射エネルギーの付与時間を長くして、緩やかな降温スピードに設定することもできるため、温度ムラの発生をより抑制しやすくなる点で有利である。
【０１１９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の放射エネルギー源８０は第１の実施形態と同様であるが、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、第２の放射エネルギー源８１がアレイ状の第２の放射エネルギー源８５である点が、図５Ｆで示した第１の実施形態と異なる。この第２の放射エネルギー源８５は、個々の放射エネルギー源をアレイ状に配置されており、第１の放射エネルギー源８０が移動しながら粉体層３１に第１の放射エネルギーを付与した後に、順次個々の放射エネルギー源をＯＮにして第２の放射エネルギーを付与する。
これにより、第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、第２の放射エネルギー源を走査させずに第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与することができ、個々の放射エネルギー源のＯＮ時間を制御することで、付与時間をより細かく調整することができる。また、第３の実施形態では、第２の放射エネルギーの付与時間を長くして、緩やかな降温スピードに設定することができるため、温度ムラの発生を更に抑制しやすくなる点で有利である。
【０１２０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１の放射エネルギー源と第２の放射エネルギー源を共通の放射エネルギー源８６とする。具体的には、第４の実施形態では、図１８Ａに示すように、放射エネルギー源８６は、まず第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与する。次に、図１８Ｂに示すように、放射エネルギー源８６は、第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与する。
これにより、第４の実施形態では、いずれの放射エネルギー源を走査させずに第１の放射エネルギー及び第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与することができ、第１の放射エネルギー及び第２の放射エネルギーの付与時間をそれぞれ制御することができる。また、第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、第２の放射エネルギーの付与時間を長くして、緩やかな降温スピードに設定することができるため、温度ムラの発生を更に抑制しやすくなる点で有利である。さらに、第４の実施形態では、放射エネルギー源の構成を簡素化できるため、製造コストを低減することができる。
【０１２１】
次に、放射エネルギー密度の調整方法のバリエーションについて、第５の実施形態〜第１０の実施形態で説明する。
【０１２２】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第２の放射エネルギー密度よりも高い第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与するために、図１９に示すように、３つの放射エネルギー源からの放射エネルギーを集めるようにした。
これにより、第５の実施形態では、第１の放射エネルギー源を単純な構成で実現できる。
なお、第５の実施形態では、３つの放射エネルギー源からの放射エネルギーを集めるようにしたが、これに限ることなく、２つや４以上の放射エネルギー源からの放射エネルギーを集めるようにしてもよい。
【０１２３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、第２の放射エネルギー密度よりも高い第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与するために、図２０Ａ〜図２０Ｃに示すように、１つの放射エネルギー源から得られる放射エネルギーを集めるようにする。
図２０Ａは、光源とリフレクターとを備える放射エネルギー源の一例を示す概略図である。図２０Ａに示す放射エネルギー源は、光源８０ａからのエネルギーをリフレクター８０ｂで反射させて、粉体層３１に放射エネルギーを付与する。そこで、第６の実施形態では、第２の放射エネルギー密度よりも高い第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与するために、図２０Ｂに示すように、リフレクターの曲率を変化させることで、１つの放射エネルギー源から得られる放射エネルギーを集めるようにする。
なお、１つの放射エネルギー源から得られる放射エネルギーを集めるようにする点で、図２０Ｃに示すように、光源８０ｄからのエネルギーをレンズ８０ｅで集めるようにしてもよい。
【０１２４】
（第７の実施形態）
第７の実施形態では、第６の実施形態の図２０Ａと図２０Ｂで示したような、リフレクターの曲率をそれぞれ変化させたものを足し合わせることで、第１の放射エネルギー源と第２の放射エネルギー源とを構成する。具体的には、第７の実施形態では、図２１で示すように、第１の放射エネルギー源８０と第２の放射エネルギー源８１とを構成する。
【０１２５】
（第８の実施形態）
第８の実施形態では、図２２に示すように、放射エネルギー源８７は、１つのリフレクターｄの曲率を一部変化させていることで、１つの光源８０ａであっても第１の放射エネルギーと第２の放射エネルギーの両方を粉体層３１に付与できるようにしている。
これにより、第８の実施形態では、放射エネルギー源を小型化できる点で有利である。
【０１２６】
（第９の実施形態）
第９の実施形態では、第８の実施形態の放射エネルギー源８７とヘッド５２を、図２３に示すように一体化した。具体的には、ヘッド５２の両側に、２つの放射エネルギー源８７をそれぞれリフレクター８０ｄの曲率が小さい面を対向するように配置して一体化させる。
これにより、第９の実施形態では、図１５で示したヘッドと放射エネルギー源を一体化したものよりも、部品点数を少なくすることができ、また装置自体も小型化することができる。
【０１２７】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、第４の実施形態の図１８Ａ及び図１８Ｂで示した放射エネルギー源８６とは異なり、第１の放射エネルギーと第２の放射エネルギーを付与するときには波長をそれぞれ変化させる。具体的には、図２４Ａで示すように、放射エネルギー源８８は、第１の放射エネルギーを粉体層３１に付与するときは、波長λ１とした放射エネルギーを粉体層３１に付与する。また、放射エネルギー源８８は、第２の放射エネルギーを粉体層３１に付与するときは、波長λ１よりも長い波長λ２としたエネルギーを粉体層３１に付与する。
これにより、第１０の実施形態では、波長λ２よりも短い波長λ１とした第１の放射エネルギーでは、粉体層３１全体を加熱する。次に、波長λ１よりも長い波長λ２とした第２の放射エネルギーで粉体層３１の表面側を加熱するようにする。波長が長い放射エネルギーは、粉体層３１の表面側（入射側）に留まるため、粉体層３１の表面側を加熱するようにするには好適である。
これにより、第１０の実施形態では、エネルギー密度を変化させていた他の実施態様とは異なり、エネルギーの波長を変化させるだけで、粉体層３１全体を加熱するか、あるいは粉体層３１の表面側を加熱するかを選択することができる。
【０１２８】
この波長λ１及びλ２を設定する方法としては、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が、以下のようにしてもよい。
例えば、図２４Ｃに示すように、吸収剤を含む粉体層３１が付与されたエネルギーを最も効率よく熱に変換するピーク波長が存在する場合、そのピーク波長としたときの相対エネルギーを１とすると、相対エネルギーを０．８としたときの波長が短いほうをλ１、波長が長いほうをλ２としてもよい。
【０１２９】
以上説明したように、本発明の立体造形物の製造装置は、粉体層を形成する粉体層形成手段と、粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、を有する。
これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、第２の放射エネルギーを付与することで、降温時において、粉体層の上面側からの放熱を補うようにして下面側からの放熱の程度を合わせるようにし、粉体層内の温度ムラを少なくする。このようにして、本発明の立体造形物の製造装置は、各粉体層を反らさないようにすることができ、立体造形物の反りの発生を抑制することができる。
【０１３０】
（立体造形物製造用エネルギー放射プログラム）
本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムは、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する処理をコンピュータに実行させる。
【０１３１】
本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムは、本発明の立体造形物の製造方法を実施するために好適に実行される。
つまり、本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明の立体造形物の製造方法を実行できる。また、本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムは、一又は複数のコンピュータやサーバの少なくともいずれかによって実行されてもよい。
【０１３２】
本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムによる処理は、例えば、図１〜図４に示すような立体造形物の製造装置により実行することができる。
【０１３３】
図２５は、本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムの処理手順について、図２５に基づき図４を参照しながら説明する。
【０１３４】
ステップＳ１０１では、外部Ｉ／Ｆ５０６は、造形データ作成装置６００から立体造形物のスライスデータを対応させた照射データを受け付けると、処理をＳ１０２に移行する。
【０１３５】
ステップＳ１０２では、主制御部５００Ａは、モータ駆動部５１５及び５１６によりモータ５５３及び２６を駆動させ、粉体層３１を形成すると、処理をＳ１０３に移行する。
【０１３６】
ステップＳ１０３では、主制御部５００Ａは、ヘッド駆動制御部５０８によりヘッド５２を駆動させ、スライスデータに基づき、放射エネルギー吸収剤付与手段から放射エネルギー吸収剤を含む造形用液体を粉体層３１に吐出すると、処理をＳ１０４に移行する。
【０１３７】
ステップＳ１０４では、主制御部５００Ａは、ヘッド駆動制御部５０８によりヘッド５２を駆動させ、スライスデータに基づき、ヘッド５２に搭載されている第１の放射エネルギー源８０からを粉体層３１に第１の放射エネルギーを付与すると、処理をＳ１０５に移行する。
【０１３８】
ステップＳ１０５では、主制御部５００Ａは、ヘッド駆動制御部５０８によりヘッド５２を駆動させ、スライスデータに基づき、ヘッド５２に搭載されている第２の放射エネルギー源８１からを粉体層３１に第２の放射エネルギーを付与すると、処理をＳ１０６に移行する。
【０１３９】
ステップＳ１０６では、主制御部５００Ａは、スライスデータの内容が全て完了したか否かを判定する。主制御部５００Ａは、スライスデータの内容が全て完了したと判定すると本処理を終了し、照射データの内容が全て完了していないと判定すると、処理をＳ１０２に移行する。
【０１４０】
このように、本発明の立体造形物製造用エネルギー放射プログラムは、放射エネルギー吸収剤が付与された粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する処理をコンピュータに実行させる。
【０１４１】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  粉体層を形成する粉体層形成手段と、
前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与手段と、
前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜２＞  前記第２のエネルギー密度が、前記第１のエネルギー密度をＸ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１５Ｘ以上０．７５０Ｘ以下である、前記＜１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜３＞  前記第２のエネルギー密度が前記粉体層の材料の比熱に基づいて設定される、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜４＞  前記第２のエネルギー密度が、前記粉体層の材料を、前記粉体層の材料の融点よりも高い温度に維持可能である、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜５＞  前記放射エネルギー付与手段が光照射手段である、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜６＞  前記光照射手段が、光源と、前記光源から出射される光を反射するリフレクターとを備える、前記＜５＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜７＞  前記リフレクターが、前記光源から出射される光を一定方向に反射可能である、前記＜６＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜８＞  前記リフレクターにより集光される集光領域が２以上あり、
前記集光領域のうちの一の集光領域は他の集光領域よりも面積が狭く、
前記一の集光領域が前記第１の放射エネルギーが付与された領域であり、
前記他の集光領域が前記第２の放射エネルギーが付与された領域である、前記＜６＞から＜７＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜９＞  前記放射エネルギー付与手段が、前記第１のエネルギー密度の前記第１の放射エネルギーを付与する第１の放射エネルギー源と、前記第１のエネルギー密度よりも低い前記第２のエネルギー密度の前記第２の放射エネルギーを付与する第２の放射エネルギー源とを有する、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１０＞  前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源の順に備える、前記＜９＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１１＞  前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第１の放射エネルギー源の順に備え、前記走査方向における一の向きでの走査と、前記一の向きと逆向きでの走査とが可能である、前記＜９＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１２＞  前記放射エネルギー付与手段が、前記放射エネルギー付与手段の走査方向に対し、前記第１の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第２の放射エネルギー源、前記第１の放射エネルギー源の順に備え、
前記放射エネルギー吸収剤付与手段が、２つの前記第２の放射エネルギー源の間に配され、
前記走査方向における一の向きでの走査と、前記一の向きと逆向きでの走査とが可能である、前記＜９＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１３＞  粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記粉体層上に放射エネルギー吸収剤を付与する放射エネルギー吸収剤付与工程と、
前記放射エネルギー吸収剤が付与された前記粉体層に、第１のエネルギー密度の第１の放射エネルギーを付与した後、前記第１のエネルギー密度よりも低い第２のエネルギー密度の第２の放射エネルギーを付与する放射エネルギー付与工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜１４＞  前記第２のエネルギー密度が、前記第１のエネルギー密度をＸ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１５Ｘ以上０．７５０Ｘ以下である、前記＜１３＞に記載の立体造形物の製造方法である。
【０１４２】
前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、前記＜１３＞から＜１４＞に記載の立体造形物の製造方法よると、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】
【０１４３】
【特許文献１】特表２０１８−５０２７５２号公報
【符号の説明】
【０１４４】
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（放射エネルギー吸収剤付与手段の一例）
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（放射エネルギー付与手段の一例）
８１    光源
８２    リフレクター
【図１】
2020152017.tif 000003
【図２】
2020152017.tif 000004
【図３】
2020152017.tif 000005
【図４】
2020152017.tif 000006
【図５Ａ】
2020152017.tif 000007
【図５Ｂ】
2020152017.tif 000008
【図５Ｃ】
2020152017.tif 000009
【図５Ｄ】
2020152017.tif 000010
【図５Ｅ】
2020152017.tif 000011
【図５Ｆ】
2020152017.tif 000012
【図６Ａ】
2020152017.tif 000013
【図６Ｂ】
2020152017.tif 000014
【図６Ｃ】
2020152017.tif 000015
【図６Ｄ】
2020152017.tif 000016
【図６Ｅ】
2020152017.tif 000017
【図６Ｆ】
2020152017.tif 000018
【図７】
2020152017.tif 000019
【図８】
2020152017.tif 000020
【図９】
2020152017.tif 000021
【図１０】
2020152017.tif 000022
【図１１】
2020152017.tif 000023
【図１２】
2020152017.tif 000024
【図１３Ａ】
2020152017.tif 000025
【図１３Ｂ】
2020152017.tif 000026
【図１４Ａ】
2020152017.tif 000027
【図１４Ｂ】
2020152017.tif 000028
【図１５】
2020152017.tif 000029
【図１６Ａ】
2020152017.tif 000030
【図１６Ｂ】
2020152017.tif 000031
【図１７Ａ】
2020152017.tif 000032
【図１７Ｂ】
2020152017.tif 000033
【図１７Ｃ】
2020152017.tif 000034
【図１８Ａ】
2020152017.tif 000035
【図１８Ｂ】
2020152017.tif 000036
【図１９】
2020152017.tif 000037
【図２０Ａ】
2020152017.tif 000038
【図２０Ｂ】
2020152017.tif 000039
【図２０Ｃ】
2020152017.tif 000040
【図２１】
2020152017.tif 000041
【図２２】
2020152017.tif 000042
【図２３】
2020152017.tif 000043
【図２４Ａ】
2020152017.tif 000044
【図２４Ｂ】
2020152017.tif 000045
【図２４Ｃ】
2020152017.tif 000046
【図２５】
2020152017.tif 000047