(57)【要約】【課題】簡易な構成によって、造形中における三次元造形物との固定性と、造形後における三次元造形物との分離性とを確保可能な造形ステージを提供する。【解決手段】三次元造形装置は、造形材料を吐出する吐出部と、造形材料が積層される造形面に連通する連通孔部が設けられた造形ステージと、連通孔部を介して、造形面に流体を供給する加圧機構と、加圧機構を制御する制御部と、を備える。制御部は、三次元造形物の造形が完了した後、加圧機構を駆動することによって、三次元造形物の連通孔部に重なる部分に、連通孔部を介して流体を供給する。【選択図】図１
2020097121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形装置であって、
造形材料を吐出する吐出部と、
前記造形材料が積層される造形面に連通する連通孔部が設けられた造形ステージと、
前記連通孔部を介して、前記造形面に流体を供給する加圧機構と、
前記加圧機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、三次元造形物の造形が完了した後、前記加圧機構を駆動することによって、前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分に、前記連通孔部を介して前記流体を供給する、
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、
さらに、前記連通孔部を吸引する吸引機構を備え、
前記制御部は、前記三次元造形物の造形中に、前記吸引機構を駆動することによって、前記連通孔部を介して前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分を吸引する、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記造形ステージは、
複数の領域に区画され、
前記領域ごとに前記連通孔部が設けられ、
それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部を流通する前記流体の流量を、前記領域ごとに調節可能な流量調節機構を有する、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、それぞれの前記領域に重なる前記三次元造形物の部分の、前記三次元造形物における位置に応じて前記流量調節機構を制御することによって、それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部を流通する前記流体の流量を、前記領域ごとに調節する、三次元造形装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の三次元造形装置であって、
さらに、複数の前記領域の内、前記造形材料が積層される前記領域を特定する特定部を備え、
前記制御部は、前記流量調節機構を制御することによって、
それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部の内、前記特定部によって特定された前記領域に設けられた前記連通孔部に前記流体を流通させ、
それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部の内、前記特定部によって特定されなかった前記領域に設けられた前記連通孔部における前記流体の流通を遮断する、三次元造形装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記造形ステージは、内周領域と、前記内周領域よりも外周側に配置された外周領域とに区画され、
前記内周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合は、前記外周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合よりも大きい、三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記造形ステージは、内周領域と、前記内周領域よりも外周側に配置された外周領域とに区画され、
前記外周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合は、前記内周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合よりも大きい、三次元造形装置。
【請求項８】
三次元造形物の製造方法であって、
連通孔部が設けられた造形面に造形材料を積層することによって、前記三次元造形物を造形する工程と、
前記三次元造形物の造形が完了した後、前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分に、前記連通孔部を介して流体を供給する工程と、
を含む三次元造形物の製造方法。
【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製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、貫通穴が設けられた穴板部材と、穴板部材の貫通穴に対応する位置に突起を有する突起部材とを備える、ステージが開示されている。このステージでは、造形時には、突起を貫通穴から突き出させて、造形物と突起との接着面積を増加させることによって、造形物とステージとの固定性の向上が図られ、造形後には、穴板部材と突起部材とを相対的に移動させて、造形物をステージから分離させることによって、造形物とステージとの分離性の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２００７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した造形ステージでは、穴板部材と突起部材とを相対的に移動させるための機構が必要であり、かつ、突起部材の突起を穴板部材の貫通穴から突き出させるために、突起と貫通穴との高精度な位置合わせが必要である。そのため、造形ステージが複雑化する可能性がある。そこで、本願は、より簡易な構成によって、造形中における三次元造形物との固定性と、造形後における三次元造形物との分離性とを確保可能な造形ステージを提供することを課題とする。
【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、造形材料を吐出する吐出部と、前記造形材料が積層される造形面に連通する連通孔部が設けられた造形ステージと、前記連通孔部を介して、前記造形面に流体を供給する加圧機構と、前記加圧機構を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、三次元造形物の造形が完了した後、前記加圧機構を駆動することによって、前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分に、前記連通孔部を介して前記流体を供給する。
【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。
【図２】フラットスクリューの溝形成面の構成を示す斜視図。
【図３】バレルのスクリュー対向面の構成を示す上面図。
【図４】第１実施形態における造形ステージの上面図。
【図５】三次元造形物が造形ステージに吸引される様子を示す説明図。
【図６】三次元造形物が造形ステージから分離される様子を示す説明図。
【図７】第１実施形態における三次元造形物の製造方法を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態における造形ステージの上面図。
【図９】第２実施形態における造形ステージの断面模式図。
【図１０】第３実施形態における造形ステージの上面図。
【図１１】第３実施形態における三次元造形物の製造方法を示すフローチャート。
【図１２】第４実施形態における造形ステージの上面図。
【図１３】第５実施形態における造形ステージの上面図。
【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１００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１００は、吐出ユニット２００と、造形ステージ３００と、移動機構４００と、加圧機構５００と、吸引機構６００と、制御部７００とを備えている。三次元造形装置１００は、制御部７００の制御下で、吐出ユニット２００に設けられたノズル６１から、造形ステージ３００に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００によって、ノズル６１と造形ステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、造形ステージ３００上に所望の形状の三次元造形物を造形する。尚、吐出ユニット２００のことを、吐出部と呼ぶこともある。
【０００９】
本実施形態における造形ステージ３００は、直方体の箱状の形態を有している。造形ステージ３００は、板部３１０と基部３２０とを備えている。板部３１０は、基部３２０によって支持されている。板部３１０は、ノズル６１から吐出された造形材料を積層される造形面３１１を有している。基部３２０には、板部３１０と、基部３２０の側面と、基部３２０の底面とによって囲まれた流通室３２５が設けられている。板部３１０には、造形面３１１と流通室３２５とを連通する複数の連通孔３１６が形成された、連通孔部３１５が設けられている。本実施形態では、各連通孔３１６の径は、同じである。各連通孔３１６の径は、ノズル孔６２の径であるノズル径以下である。尚、連通孔部３１５の詳細な構成は、図４を用いて後述する。
【００１０】
造形ステージ３００には、基部３２０の側面を貫通する供給口３２８および排出口３２９が設けられている。供給口３２８および排出口３２９は、流通室３２５に連通している。供給口３２８には、加圧機構５００に通じる第１配管５１０が接続されている。排出口３２９には、吸引機構６００に通じる第２配管６１０が接続されている。尚、図１には、供給口３２８と排出口３２９、第１配管５１０と第２配管６１０、第１弁機構５２０と第２弁機構６２０、加圧機構５００と吸引機構６００が重なった状態で表されている。
【００１１】
移動機構４００は、造形ステージ３００と吐出ユニット２００との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、造形ステージ３００を支持しており、吐出ユニット２００に対して、造形ステージ３００を移動させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、造形ステージ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７００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、造形ステージ３００を移動させる構成ではなく、造形ステージ３００を移動させずに、吐出ユニット２００を移動させる構成であってもよい。移動機構４００は、造形ステージ３００と吐出ユニット２００との両方を移動させる構成であってもよい。
【００１２】
加圧機構５００は、第１配管５１０を介して造形ステージ３００の供給口３２８に接続されている。加圧機構５００は、第１配管５１０を介して造形ステージ３００の流通室３２５に対して、圧縮された空気を供給する。加圧機構５００には、例えば、コンプレッサーを用いることができる。尚、空気の他に、種々の流体が用いられてもよい。流体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。気体としては、空気の他に、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。液体としては、例えば、水や有機溶媒等を用いることができる。
【００１３】
吸引機構６００は、第２配管６１０を介して造形ステージ３００の排出口３２９に接続されている。吸引機構６００は、第２配管６１０を介して造形ステージ３００の流通室３２５から空気を吸引する。吸引機構６００には、例えば、真空ポンプを用いることができる。
【００１４】
第１配管５１０には、第１弁機構５２０が設けられている。第２配管６１０には、第２弁機構６２０が設けられている。第１弁機構５２０および第２弁機構６２０には、例えば、ボールバルブやバタフライバルブやゲートバルブ等を用いることができる。第１弁機構５２０および第２弁機構６２０は、制御部７００の制御下で駆動するモーターによって開閉される。
【００１５】
制御部７００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７００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７００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。
【００１６】
吐出ユニット２００は、材料供給部２０と、溶融部３０と、ノズル６１とを備えている。材料供給部２０は、ペレットや粉末等の状態の材料を収容している。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供給路２２によって接続されている。材料供給部２０に収容された材料は、供給路２２を介して、溶融部３０に供給される。
【００１７】
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させ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。尚、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。
【００１８】
スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容する筐体である。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。
【００１９】
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が発生させるトルクによって、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。
【００２０】
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４２を有している。溝形成面４２には、溝部４５が形成されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２の詳細な形状は、図２を用いて後述する。
【００２１】
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４２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４５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７００によって制御される。尚、ヒーター５８のことを加熱部と呼ぶこともある。
【００２２】
スクリュー対向面５２の中心には、送出口５６が設けられている。送出口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３を用いて後述する。
【００２３】
ノズル６１には、ノズル孔６２と、ノズル孔６２に連通するノズル流路６５が設けられている。ノズル孔６２は、ノズル６１の先端部分に設けられている。ノズル孔６２は、ノズル流路６５の大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。ノズル流路６５は、溶融部３０の送出口５６に連通する。溶融部３０からノズル６１に供給された造形材料は、ノズル孔６２から吐出される。
【００２４】
図２は、本実施形態におけるフラットスクリュー４０の溝形成面４２の構成を示す斜視図である。図２に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするために、図１に示した上下の位置関係を逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２には、上述したとおり、溝部４５が形成されている。溝部４５は、中央部４６と、渦状部４７と、材料導入部４８とを有している。
【００２５】
中央部４６は、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの周りに形成された円形の窪みである。中央部４６は、バレル５０に設けられた送出口５６に対向する。
【００２６】
渦状部４７は、中央部４６を中心として、溝形成面４２の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部４７は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部４７の一端は、中央部４６に接続されている。渦状部４７の他端は、材料導入部４８に接続されている。
【００２７】
材料導入部４８は、溝形成面４２の外周縁に設けられた渦状部４７よりも幅広な溝である。材料導入部４８は、フラットスクリュー４０の側面４３まで連続している。材料導入部４８は、供給路２２を介して材料供給部２０から供給された材料を、渦状部４７に導入する。
【００２８】
図３は、本実施形態におけるバレル５０のスクリュー対向面５２の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、ノズル６１に連通する送出口５６が形成されている。スクリュー対向面５２における送出口５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が送出口５６に接続され、送出口５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を送出口５６に導く機能を有している。
【００２９】
上述した三次元造形装置１００の構成によれば、材料供給部２０に収容された材料は、供給路２２を通って、回転しているフラットスクリュー４０の側面４３から材料導入部４８に供給される。材料導入部４８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、渦状部４７内へと搬送される。
【００３０】
渦状部４７内に搬送された材料は、フラットスクリュー４０の回転と、バレル５０に内蔵されたヒーター５８による加熱とによって、少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料となる。
【００３１】
フラットスクリュー４０の回転によって、渦状部４７内を中央部４６に向かって造形材料が搬送される。中央部４６に搬送された造形材料は、送出口５６からノズル流路６５を介してノズル孔６２に送出され、ノズル孔６２から造形ステージ３００に向かって吐出される。このようにして、造形ステージ３００上に造形材料が積層されることによって、三次元造形物が造形される。
【００３２】
図４は、本実施形態における造形ステージ３００の上面図である。本実施形態では、連通孔部３１５の複数の連通孔３１６は、造形面３１１に沿って規則的に配置されている。Ｘ方向に沿って連通孔３１６が等間隔に配置されており、Ｙ方向に沿って連通孔３１６が等間隔に配置されている。尚、連通孔３１６は、造形面３１１に沿って不規則に配置されてもよい。
【００３３】
本実施形態における板部３１０には、ステンレス鋼製の板状部材が用いられ、連通孔部３１５は、この板状部材に切削加工によって形成されている。尚、板部３１０には、アルミニウム製の多孔質部材や、セラミック製の多孔質部材が用いられてもよい。この場合、多孔質部材の有する細孔によって連通孔部３１５が形成される。造形面３１１は、平滑に仕上げられることが好ましい。
【００３４】
図５は、三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００に吸引される様子を示す説明図である。吸引機構６００の駆動が開始され、かつ、第２弁機構６２０が開状態にされると、造形ステージ３００の流通室３２５の空気が吸引機構６００によって吸引される。流通室３２５の空気が吸引されることによって、流通室３２５は負圧にされる。流通室３２５が負圧にされることによって、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が、連通孔部３１５を介して吸引されて、三次元造形物ＯＢは、造形ステージ３００に強固に固定される。
【００３５】
図６は、三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００から分離される様子を示す説明図である。加圧機構５００の駆動が開始され、かつ、第１弁機構５２０が開状態にされると、加圧機構５００から造形ステージ３００の流通室３２５に対して、圧縮された空気が供給される。流通室３２５に供給された圧縮空気は、連通孔部３１５を介して、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分に対して供給される。供給された圧縮空気によって、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が押し上げられて、三次元造形物ＯＢは、造形ステージ３００から分離される。
【００３６】
図７は、本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法のフローチャートである。本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法は、データ取得工程と、吸引開始工程と、造形工程と、吸引停止工程と、分離工程と、仕上工程とを有し、この順で三次元造形物ＯＢの製造が行われる。三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、三次元造形物ＯＢの製造が開始される。
【００３７】
ステップＳ１１０のデータ取得工程では、制御部７００は、三次元造形装置１００に接続されるコンピューターや記録媒体から、ツールパスデータを取得する。ツールパスデータとは、三次元造形物ＯＢの造形に用いられる、吐出ユニット２００や造形ステージ３００の軌跡が表されたデータである。尚、この状態では、第１弁機構５２０および第２弁機構６２０は閉状態にされている。つまり、造形ステージ３００と加圧機構５００との間、および、造形ステージ３００と吸引機構６００との間は、空気の流通が遮断されている。
【００３８】
ステップＳ１２０の吸引開始工程では、制御部７００は、吸引機構６００の駆動を開始した後、第２弁機構６２０を開状態にする。そのため、連通孔部３１５を介して、造形面３１１から吸引機構６００への空気の吸引が開始される。尚、制御部７００は、吸引機構６００の駆動を開始することに先立って、第２弁機構６２０を開状態にしてもよい。
【００３９】
ステップＳ１３０の造形工程では、制御部７００は、吐出ユニット２００と移動機構４００とを駆動することによって、造形ステージ３００の造形面３１１に造形材料を吐出して、三次元造形物ＯＢを造形する。造形面３１１に吐出された造形材料の一部は、連通孔部３１５に入り込み、その後、冷えて硬化する。そのため、アンカー効果によって、三次元造形物ＯＢは、造形ステージ３００に対して、強固に固定される。
【００４０】
上述したステップＳ１３０の造形工程では、図５を用いて説明したとおり、流通室３２５が負圧にされることによって、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が、連通孔部３１５を介して吸引される。そのため、造形中の三次元造形物ＯＢは、造形ステージ３００に強固に固定される。また、造形面３１１に吐出された造形材料の一部は、吸引機構６００からの吸引によって、連通孔部３１５により深く入り込む。そのため、より高いアンカー効果が得られる。吸引の強さは、造形材料が連通孔部３１５に留まる程度の強さに調節されることが好ましい。つまり、吸引の強さは、造形材料が流通室３２５まで入り込まない程度の強さに調節されることが好ましい。尚、造形工程において、三次元造形物ＯＢの硬化した部分に対して、切削加工を施してもよい。この場合、吸引機構６００によって、連通孔部３１５を介して、切削加工に伴って生じる切りくずを吸引できるので、切りくずの飛散を抑制できる。切りくずが第２配管６１０に流入しないように、流通室３２５にフィルターが設けられてもよい。
【００４１】
三次元造形物ＯＢの造形が完了した後、吸引停止工程と、分離工程と、仕上工程とが行われる。三次元造形物ＯＢの造形が完了した後とは、造形工程が完了した後のタイミングのことを意味する。つまり、三次元造形物ＯＢの造形が完了した後とは、吐出ユニット２００による造形材料の積層や切削加工のために、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に固定する必要がなくなり、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００から分離させてもよいタイミングのことを意味する。
【００４２】
ステップＳ１４０の吸引停止工程では、制御部７００は、第２弁機構６２０を閉状態にした後、吸引機構６００の駆動を停止する。そのため、造形面３１１の吸引が停止される。尚、制御部７００は、第２弁機構６２０を閉状態にすることに先立って、吸引機構６００の駆動を停止してもよい。
【００４３】
ステップＳ１５０の分離工程では、制御部７００は、加圧機構５００の駆動を開始した後、第１弁機構５２０を開状態にする。そのため、加圧機構５００から三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分に対して、連通孔部３１５を介して、圧縮空気が供給される。図６を用いて説明したとおり、供給された圧縮空気によって、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が押し上げられて、三次元造形物ＯＢは、造形ステージ３００から分離される。その後、制御部７００は、加圧機構５００の駆動を停止してから、第１弁機構５２０を閉状態にする。尚、制御部７００は、加圧機構５００の駆動を停止することに先立って、第１弁機構５２０を閉状態にしてもよい。
【００４４】
ステップＳ１６０の仕上工程では、造形ステージ３００から分離された三次元造形物ＯＢに対して、サポート材の切除や、表面仕上げ等が行われる。そのため、三次元造形物ＯＢにおける、造形中に連通孔部３１５に入り込んでいた部分を平滑に仕上げることができる。仕上工程が完了することによって、所望の形状の三次元造形物ＯＢが完成する。
【００４５】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が、連通孔部３１５に入り込んだ状態で硬化する。そのため、アンカー効果によって、造形中の三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に強固に固定することができる。また、三次元造形物ＯＢの造形が完了した後、制御部７００は、連通孔部３１５を介して、加圧機構５００から三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分に圧縮空気を供給させる。そのため、三次元造形物ＯＢと造形ステージ３００とを容易に分離させることができる。したがって、簡易な構成によって、造形中における三次元造形物ＯＢと造形ステージ３００との固定性を確保できるとともに、造形後における三次元造形物ＯＢと造形ステージ３００との分離性を確保できる。
【００４６】
また、本実施形態では、連通孔部３１５を介して、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分を、吸引機構６００によって吸引するため、造形中の三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に対して、より強固に固定することができる。さらに、吸引機構６００による吸引によって、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分を、連通孔部３１５により深く入り込ませた状態で硬化させることができるため、より高いアンカー効果を得ることができる。
【００４７】
尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられたが、吐出ユニット２００において用いられる材料としては、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材料を採用することもできる。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。
【００４８】
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。「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。
【００４９】
熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた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。
【００５０】
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。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔６２から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００５１】
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孔６２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、ノズル孔６２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、ノズル孔６２の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００５２】
吐出ユニット２００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、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。
＜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。
【００５３】
吐出ユニット２００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、造形ステージ３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。
【００５４】
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、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態における造形ステージ３００ｂの上面図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂでは、造形ステージ３００ｂの造形面３１１は、複数の領域に区画されており、それぞれの領域ごとに連通孔部３１５が設けられている。また、第２実施形態では、造形ステージ３００ｂに、それぞれの領域に設けられた連通孔部３１５を流通する圧縮空気の流量を、領域ごとに調節可能な流量調節機構３３０が設けられている。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。
【００５８】
本実施形態における造形ステージ３００ｂは、第１領域３０１と、第２領域３０２と、第３領域３０３と、第４領域３０４と、第５領域３０５と、第６領域３０６と、第７領域３０７と、第８領域３０８と、第９領域３０９との、９個の領域に区画されている。尚、以下の説明では、第１領域３０１に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ａ」を付し、第２領域３０２に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｂ」を付し、第３領域３０３に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｃ」を付し、第４領域３０４に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｄ」を付し、第５領域３０５に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｅ」を付し、第６領域３０６に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｆ」を付し、第７領域３０７に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｇ」を付し、第８領域３０８に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｈ」を付し、第９領域３０９に対応する構成要素には、符号の末尾に「Ｉ」を付して説明する。各構成要素の所属を特に区別せずに説明する場合は、符号の末尾に「Ａ」や「Ｂ」等を付さずに説明する。
【００５９】
第１領域３０１に含まれる造形面３１１を第１造形面３１１Ａと呼び、第２領域３０２に含まれる造形面３１１を第２造形面３１１Ｂと呼び、第３領域３０３に含まれる造形面３１１を第３造形面３１１Ｃと呼び、第４領域３０４に含まれる造形面３１１を第４造形面３１１Ｄと呼び、第５領域３０５に含まれる造形面３１１を第５造形面３１１Ｅと呼び、第６領域３０６に含まれる造形面３１１を第６造形面３１１Ｆと呼び、第７領域３０７に含まれる造形面３１１を第７造形面３１１Ｇと呼び、第８領域３０８に含まれる造形面３１１を第８造形面３１１Ｈと呼び、第９領域３０９に含まれる造形面３１１を第９造形面３１１Ｉと呼ぶ。本実施形態では、各造形面３１１Ａ〜３１１Ｉの面積は同じである。尚、各造形面３１１Ａ〜３１１Ｉの面積は異なってもよい。
【００６０】
第１領域３０１には、第１造形面３１１Ａに連通する第１連通孔部３１５Ａが設けられている。第２領域３０２には、第２造形面３１１Ｂに連通する第２連通孔部３１５Ｂが設けられている。第３領域３０３には、第３造形面３１１Ｃに連通する第３連通孔部３１５Ｃが設けられている。第４領域３０４には、第４造形面３１１Ｄに連通する第４連通孔部３１５Ｄが設けられている。第５領域３０５には、第５造形面３１１Ｅに連通する第５連通孔部３１５Ｅが設けられている。第６領域３０６には、第６造形面３１１Ｆに連通する第６連通孔部３１５Ｆが設けられている。第７領域３０７には、第７造形面３１１Ｇに連通する第７連通孔部３１５Ｇが設けられている。第８領域３０８には、第８造形面３１１Ｈに連通する第８連通孔部３１５Ｈが設けられている。第９領域３０９には、第９造形面３１１Ｉに連通する第９連通孔部３１５Ｉが設けられている。各連通孔部３１５Ａ〜３１５Ｉは、相互に独立して流体が流通可能に構成されている。
【００６１】
図９は、本実施形態における造形ステージ３００ｂの断面模式図である。流通室３２５と各連通孔部３１５Ａ〜３１５Ｉとの間には、第１個別流通室３２７Ａと、第２個別流通室３２７Ｂと、第３個別流通室３２７Ｃと、第４個別流通室３２７Ｄと、第５個別流通室３２７Ｅと、第６個別流通室３２７Ｆと、第７個別流通室３２７Ｇと、第８個別流通室３２７Ｈと、第９個別流通室３２７Ｉとが設けられている。第１個別流通室３２７Ａは、第１連通孔部３１５Ａに連通している。第２個別流通室３２７Ｂは、第２連通孔部３１５Ｂに連通している。第３個別流通室３２７Ｃは、第３連通孔部３１５Ｃに連通している。第４個別流通室３２７Ｄは、第４連通孔部３１５Ｄに連通している。第５個別流通室３２７Ｅは、第５連通孔部３１５Ｅに連通している。第６個別流通室３２７Ｆは、第６連通孔部３１５Ｆに連通している。第７個別流通室３２７Ｇは、第７連通孔部３１５Ｇに連通している。第８個別流通室３２７Ｈは、第８連通孔部３１５Ｈに連通している。第９個別流通室３２７Ｉは、第９連通孔部３１５Ｉに連通している。個別流通室３２７Ａ〜３２７Ｉ同士は、基部３２０の壁面によって区画されている。
【００６２】
第１個別流通室３２７Ａと流通室３２５との間は、第１流通口３２６Ａによって連通している。第２個別流通室３２７Ｂと流通室３２５との間は、第２流通口３２６Ｂによって連通している。第３個別流通室３２７Ｃと流通室３２５との間は、第３流通口３２６Ｃによって連通している。第４個別流通室３２７Ｄと流通室３２５との間は、第４流通口３２６Ｄによって連通している。第５個別流通室３２７Ｅと流通室３２５との間は、第５流通口３２６Ｅによって連通している。第６個別流通室３２７Ｆと流通室３２５との間は、第６流通口３２６Ｆによって連通している。第７個別流通室３２７Ｇと流通室３２５との間は、第７流通口３２６Ｇによって連通している。第８個別流通室３２７Ｈと流通室３２５との間は、第８流通口３２６Ｈによって連通している。第９個別流通室３２７Ｉと流通室３２５との間は、第９流通口３２６Ｉによって連通している。
【００６３】
本実施形態では、第１流通口３２６Ａに第１流量調節機構３３０Ａが設けられている。第２流通口３２６Ｂに第２流量調節機構３３０Ｂが設けられている。第３流通口３２６Ｃに第３流量調節機構３３０Ｃが設けられている。第４流通口３２６Ｄに第４流量調節機構３３０Ｄが設けられている。第５流通口３２６Ｅに第５流量調節機構３３０Ｅが設けられている。第６流通口３２６Ｆに第６流量調節機構３３０Ｆが設けられている。第７流通口３２６Ｇに第７流量調節機構３３０Ｇが設けられている。第８流通口３２６Ｈに第８流量調節機構３３０Ｈが設けられている。第９流通口３２６Ｉに第９流量調節機構３３０Ｉが設けられている。
【００６４】
本実施形態における各流量調節機構３３０は、板状の遮断部３３１と、遮断部３３１を駆動する駆動部３３２を備えている。遮断部３３１は、駆動部３３２によって、流通口３２６を横断する方向に移動させられる。駆動部３３２は、例えば、制御部７００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を並進方向の移動に変換するラックアンドピニオンによって構成することができる。尚、駆動部３３２は、制御部７００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を並進方向の移動に変換するボール螺子によって構成されてもよいし、ソレノイド機構やピエゾ素子等のアクチュエーターによって構成されてもよい。
【００６５】
本実施形態における流量調節機構３３０は、駆動部３３２によって遮断部３３１を駆動し、遮断部３３１と流通口３２６との重なる面積を調節することによって、流通口３２６の流路断面積を変更する。流量調節機構３３０は、流通口３２６の流路断面積を変更することによって、流通口３２６の流路抵抗を調節することができる。つまり、流量調節機構３３０は、流通口３２６の流路断面積を変更することによって、流通口３２６を流通する流体の流量を調節することができる。遮断部３３１と流通口３２６の重なる面積が大きくなるにつれて、流通口３２６の流路抵抗は大きくなる。遮断部３３１と流通口３２６の重なる面積が、流通口３２６の面積と同じになると、流通口３２６における空気の流通は遮断される。
【００６６】
本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法は、図７に示した第１実施形態と同様に、データ取得工程と、吸引開始工程と、造形工程と、吸引停止工程と、分離工程と、仕上工程とを有し、この順で三次元造形物ＯＢの製造が行われる。
【００６７】
三次元造形物ＯＢが、第１領域３０１から第９領域３０９までに亘って積層される場合を例にして説明する。三次元造形物ＯＢの内周部分は、造形ステージ３００ｂにおける内周側に配置された第５領域３０５に積層される。三次元造形物ＯＢの外周部分は、造形ステージ３００ｂにおける外周側に配置された第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に積層される。
【００６８】
本実施形態では、ステップＳ１３０の造形工程を含む、ステップＳ１２０の吸引開始工程からステップＳ１４０の吸引停止工程までの間、制御部７００は、各流量調節機構３３０Ａ〜３３０Ｉを制御することによって、第５領域３０５に積層される三次元造形物ＯＢの内周部分よりも、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に積層される三次元造形物ＯＢの外周部分をより強く吸引させる。
【００６９】
本実施形態では、ステップＳ１５０の分離工程において、制御部７００は、各流量調節機構３３０Ａ〜３３０Ｉを制御することによって、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に積層された三次元造形物ＯＢの外周部分よりも、第５領域３０５に積層された三次元造形物ＯＢの内周部分を圧縮空気によって、より強く押し上げさせる。
【００７０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｂによれば、造形ステージ３００ｂは、複数の領域に区画されており、制御部７００は、それぞれの領域に設けられた流量調節機構３３０によって、連通孔部３１５を流通する空気の流量を、それぞれの領域ごとに調節する。そのため、吸引機構６００の駆動や加圧機構５００の駆動を調節しなくても、流量調節機構３３０によって、それぞれの領域ごとに、三次元造形物ＯＢを吸引する強さや、圧縮空気によって三次元造形物ＯＢを押す強さを調節できる。
【００７１】
また、本実施形態では、制御部７００は、流量調節機構３３０を制御することによって、三次元造形物ＯＢの造形中には、反りが生じやすい三次元造形物ＯＢの外周側の部分が積層される、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９を、三次元造形物ＯＢの内周側の部分が積層される第５領域３０５よりも強く吸引する。そのため、三次元造形物ＯＢに反りが生じることを抑制できる。一方、三次元造形物ＯＢの造形後には、加圧機構５００から供給された圧縮空気を用いて、熱が残留しやすく造形ステージ３００ｂにより強く密着しやすい三次元造形物ＯＢの内周部分が積層される第５領域３０５を、三次元造形物ＯＢの外周部分が積層される、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９よりも強く押し上げる。そのため、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００ｂからより分離させやすくできる。
【００７２】
Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における造形ステージ３００ｃの上面図である。第３実施形態の三次元造形装置１００ｃでは、造形ステージ３００ｃ各領域３０１〜３０９の内から、造形材料が積層される領域を特定する特定部７１０を有することが第２実施形態と異なる。また、第３実施形態では、三次元造形物ＯＢの製造方法が第２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８および図９に示した第２実施形態と同じである。
【００７３】
特定部７１０は、各領域３０１〜３０９の内から、造形材料が積層される領域を特定する。本実施形態では、制御部７００の一部が特定部７１０としての機能を有する。本実施形態では、特定部７１０は、三次元造形物ＯＢの造形に用いられるツールパスデータに含まれる、造形材料が吐出される位置の座標によって、造形材料が積層される領域を特定する。尚、各領域３０１〜３０９に圧力センサーが設けられ、特定部７１０は、圧力センサーによって取得した情報に基づいて、それぞれの領域内に造形材料が積層されたことを特定してもよい。特定部７１０は、カメラによって撮像した画像を用いて、それぞれの領域内に造形材料が積層されたことを特定してもよい。
【００７４】
図１１は、本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法のフローチャートである。本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法は、データ取得工程と、領域特定工程と、吸引開始工程と、造形工程と、吸引停止工程と、分離工程と、仕上工程とを有し、この順で三次元造形物ＯＢの製造が行われる。三次元造形物ＯＢが、造形ステージ３００ｃにおける第５領域３０５のみに積層される場合を例にして説明する。
【００７５】
ステップＳ２１０のデータ取得工程は、図７を用いて説明した第１実施形態における三次元造形物ＯＢの製造方法のステップＳ１１０のデータ取得工程と同じであるため、説明を省略する。
【００７６】
ステップＳ２１５にて、特定部７１０は、各領域３０１〜３０９の内から、造形材料が積層される領域を特定する。例えば、三次元造形物ＯＢが第５領域３０５のみに積層される場合、特定部７１０は、造形材料が積層される領域として、第５領域３０５を特定する。制御部７００は、特定部７１０によって特定された第５領域３０５に対応する第５流量調節機構３３０Ｅを制御することによって、第５領域３０５に対応する第５流通口３２６Ｅを連通させる。
【００７７】
一方、制御部７００は、特定部７１０によって特定されなかった、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に対応する各流量調節機構３３０Ａ，３３０Ｂ，３３０Ｃ，３３０Ｄ，３３０Ｆ，３３０Ｇ，３３０Ｈ，３３０Ｉを制御することによって、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に対応する各流通口３２６Ａ，３２６Ｂ，３２６Ｃ，３２６Ｄ，３２６Ｆ，３２６Ｇ，３２６Ｈ，３２６Ｉを遮断する。
【００７８】
ステップＳ２２０の吸引開始工程からステップＳ２５０の分離工程が終了するまでの間、第５領域３０５に対応する第５流通口３２６Ｅのみが連通され、第５領域３０５を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９に対応する各流通口３２６Ａ，３２６Ｂ，３２６Ｃ，３２６Ｄ，３２６Ｆ，３２６Ｇ，３２６Ｈ，３２６Ｉは遮断される。
【００７９】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｃによれば、特定部７１０によって、各領域３０１〜３０９の内から、造形材料が積層される領域を特定し、制御部７００は、特定された領域にのみ吸引機構６００による吸引、および、加圧機構５００による圧縮空気の供給を行う。そのため、造形材料が積層されない領域にまで、吸引機構６００による吸引や、加圧機構５００による圧縮空気の供給が行われる形態に比べて、効率良く吸引や圧縮空気の供給を行うことができる。
【００８０】
尚、本実施形態と第２実施形態と組み合わせてもよい。つまり、制御部７００は、流量調節機構３３０を制御することによって、特定部７１０によって特定された領域に対応する流通口３２６のみを連通させ、さらに、特定部７１０によって特定された領域に重なる三次元造形物ＯＢの部分の、三次元造形物ＯＢにおける位置に応じて流量調節機構３３０を制御することによって、特定された領域に設けられた連通孔部３１５を流通する流体の流量を、特定された領域ごとに調節してもよい。
【００８１】
Ｄ．第４実施形態：
図１２は、第４実施形態における造形ステージ３００ｄの上面図である。第４実施形態の三次元造形装置１００ｄでは、造形面３１１の中心を含む第５領域３０５における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合は、第５領域３０５よりも外周側に配置された第１領域３０１における第１造形面３１１Ａに対する第１連通孔部３１５Ａの占める面積の割合よりも大きい。また、第５領域３０５における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合は、第５領域３０５よりも外周側に配置された他の領域３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９における各造形面３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１１Ｄ，３１１Ｆ，３１１Ｇ，３１１Ｈ，３１１Ｉに対する各連通孔部３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉの占める面積の割合よりも大きい。その他の構成は、特に説明しない限り、図８および図９に示した第２実施形態と同じである。尚、第５領域３０５のことを内周領域と呼ぶこともあり、第５領域を除いた各領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９のことを外周領域と呼ぶこともある。
【００８２】
造形ステージ３００ｄの各領域３０１〜３０９における、造形面３１１に対する連通孔部３１５の占める面積の割合は、連通孔部３１５の面積を造形面３１１の面積で割った値として算出される。造形面３１１の面積は、連通孔部３１５を無視した造形面３１１の面積として算出される。例えば、造形面３１１が矩形である場合、造形面３１１の面積は、造形面３１１の縦の長さと、横の長さとの積によって算出される。連通孔部３１５の面積は、連通孔３１６の開口面積と連通孔３１６の数との積によって算出される。
【００８３】
本実施形態では、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の数は、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の数よりも多い。各領域３０１〜３０９における各造形面３１１Ａ〜３１１Ｉの面積は同じであり、全ての連通孔３１６の径は同じである。そのため、内周領域における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合は、外周領域における各造形面３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１１Ｄ，３１１Ｆ，３１１Ｇ，３１１Ｈ，３１１Ｉに対する各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉの占める面積の割合よりも大きい。尚、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の数と、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の数とが同じで、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の径が、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の径よりも大きい構成であってもよい。
【００８４】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｄによれば、流量調節機構３３０を設けなくても、内周領域において圧縮空気が三次元造形物ＯＢを押し上げる強さを、外周領域において圧縮空気が三次元造形物ＯＢを押し上げる強さよりも大きくできる。
【００８５】
Ｅ．第５実施形態：
図１３は、第５実施形態における造形ステージ３００ｅの上面図である。第５実施形態の三次元造形装置１００ｅでは、第５領域３０５よりも外周側に配置された第１領域３０１における第１造形面３１１Ａに対する第１連通孔部３１５Ａの占める面積の割合は、造形面３１１の中心を含む第５領域３０５における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合よりも大きい。また、第５領域３０５よりも外周側に配置された他の領域３０２，３０３，３０４，３０６，３０７，３０８，３０９における各造形面３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１１Ｄ，３１１Ｆ，３１１Ｇ，３１１Ｈ，３１１Ｉに対する各連通孔部３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉの占める面積の割合は、第５領域３０５における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合よりも大きい。その他の構成は、特に説明しない限り、図８および図９に示した第２実施形態と同じである。
【００８６】
本実施形態では、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の数は、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の数よりも多い。各領域３０１〜３０９における各造形面３１１Ａ〜３１１Ｉの面積は同じであり、全ての連通孔３１６の大きさは同じである。そのため、外周領域における各造形面３１１Ａ，３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１１Ｄ，３１１Ｆ，３１１Ｇ，３１１Ｈ，３１１Ｉに対する各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉの占める面積の割合は、内周領域における第５造形面３１１Ｅに対する第５連通孔部３１５Ｅの占める面積の割合よりも大きい。尚、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の数と、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の数とが同じで、外周領域の各連通孔部３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ，３１５Ｄ，３１５Ｆ，３１５Ｇ，３１５Ｈ，３１５Ｉにおける連通孔３１６の径が、内周領域の第５連通孔部３１５Ｅにおける連通孔３１６の径よりも大きい構成であってもよい。
【００８７】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｅによれば、流量調節機構３３０を設けなくても、外周領域における吸引の強さを、内周領域における吸引の強さよりも大きくできる。
【００８８】
Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ１）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅは、吸引機構６００を備えている。これに対して、三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅは、吸引機構６００を備えていなくてもよい。この場合であっても、三次元造形物ＯＢの連通孔部３１５に重なる部分が、連通孔部３１５に入り込んだ状態で硬化するため、アンカー効果によって、造形中の三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅに対して強固に固定することができる。
【００８９】
（Ｆ２）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅにおいて、造形ステージ３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅの板部３１０には、造形面３１１と流通室３２５とを連通する連通孔３１６が形成された連通孔部３１５が設けられている。これに対して、連通孔部３１５は、造形面３１１と板部３１０の側面とを連通してもよい。この場合、造形ステージ３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅは、基部３２０を有さなくてもよく、板部３１０の側面に供給口３２８や排出口３２９が設けられればよい。
【００９０】
（Ｆ３）上述した第２実施形態および第３実施形態の三次元造形装置１００ｂ，１００ｃでは、造形ステージ３００ｂ，３００ｃにおける各領域３０１〜３０９に対応する流通口３２６Ａ〜３２６Ｉに、各領域３０１〜３０９に対応する連通孔部３１５Ａ〜３１５Ｉを流通する流体の流量を、それぞれの領域ごとに調節可能な流量調節機構３３０が設けられている。これに対して、造形ステージ３００ｂ，３００ｃには、流量調節機構３３０が設けられていなくてもよい。例えば、造形ステージ３００ｂ，３００ｃは、流通室３２５を有さず、各個別流通室３２７Ａ〜３２７Ｉに、加圧機構５００に連通する配管が接続され、各配管を流通する流体の流量を調節可能なバルブが設けられてもよい。また、各個別流通室３２７Ａ〜３２７Ｉに、吸引機構６００に連通する配管が接続され、各配管を流通する流体の流量を調節可能なバルブが設けられてもよい。
【００９１】
（Ｆ４）上述した第３実施形態の三次元造形装置１００ｃでは、造形ステージ３００ｃの各領域３０１〜３０９における流通口３２６Ａ〜３２６Ｉに設けられた流量調節機構３３０Ａ〜３３０Ｉによって、各領域３０１〜３０９における吸引の開始および停止が切替えられ、圧縮空気の供給の開始および停止が切替えられている。これに対して、造形ステージ３００ｃには、各領域３０１〜３０９の造形面３１１Ａ〜３１１Ｉを被覆可能なカバーが設けられ、当該カバーによって、各領域３０１〜３０９における吸引の開始および停止が切替えられ、圧縮空気の供給の開始および停止が切替えられてもよい。
【００９２】
（Ｆ５）上述した第２実施形態から第５実施形態までの三次元造形装置１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅでは、造形ステージ３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅは、９個の領域に区画されている。これに対して、造形ステージ３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅは、２個から８個の領域に区画されてもよいし、１０個以上の領域に区画されてもよい。
【００９３】
Ｇ．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。
【００９４】
（１）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、造形材料を吐出する吐出部と、前記造形材料が積層される造形面に連通する連通孔部が設けられた造形ステージと、前記連通孔部を介して、前記造形面に流体を供給する加圧機構と、前記加圧機構を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、三次元造形物の造形が完了した後、前記加圧機構を駆動することによって、前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分に、前記連通孔部を介して前記流体を供給する。
この形態の三次元造形装置によれば、三次元造形物の連通孔部に重なる部分が、連通孔部に入り込んだ状態で硬化する。そのため、アンカー効果によって、造形中の三次元造形物を造形ステージに対して強固に固定することができる。また、三次元造形物の造形が完了した後、三次元造形物の連通孔部に重なる部分に対して、連通孔部を介して、加圧機構から流体を供給することによって、三次元造形物と造形ステージとを容易に分離させることができる。したがって、簡素な構成によって、造形中における三次元造形物と造形ステージとの固定性を確保できるとともに、造形後における三次元造形物と造形ステージとの分離性を確保できる。
【００９５】
（２）上記形態の三次元造形装置は、さらに、前記連通孔部を吸引する吸引機構を備え、前記制御部は、前記三次元造形物の造形中に、前記吸引機構を駆動することによって、前記連通孔部を介して前記三次元造形物の前記連通孔部に重なる部分を吸引してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、連通孔を介して、三次元造形物の連通孔部に重なる部分を、吸引機構によって吸引できる。そのため、造形中の三次元造形物を造形ステージに対して、より強固に固定することができる。
【００９６】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記造形ステージは、複数の領域に区画され、前記領域ごとに前記連通孔部が設けられ、それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部を流通する前記流体の流量を、前記領域ごとに調節可能な流量調節機構を有してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、吸引機構の駆動や加圧機構の駆動を調節しなくても、流量調節機構によって、それぞれの領域ごとに、吸引機構によって三次元造形物を吸引する強さや、加圧機構から供給された流体によって三次元造形物を押す強さを調節できる。
【００９７】
（４）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、それぞれの前記領域に重なる前記三次元造形物の部分の、前記三次元造形物における位置に応じて前記流量調節機構を制御することによって、それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部を流通する前記流体の流量を、前記領域ごとに調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、三次元造形物の造形中には、反りが生じやすい三次元造形物の外周部分を、内周部分よりも強く吸引することができるため、三次元造形物に反りが生じることを抑制できる。また、三次元造形物の造形後には、熱が残留しやすく、造形ステージにより強く密着しやすい三次元造形物の内周部分を、加圧機構から供給された流体によって外周部分よりも強く押すことができるため、三次元造形物を造形ステージから、より分離させやすくできる。
【００９８】
（５）上記形態の三次元造形装置は、さらに、複数の前記領域の内、前記造形材料が積層される前記領域を特定する特定部を備え、前記制御部は、前記流量調節機構を制御することによって、それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部の内、前記特定部によって特定された前記領域に設けられた前記連通孔部に前記流体を流通させ、それぞれの前記領域に設けられた前記連通孔部の内、前記特定部によって特定されなかった前記領域に設けられた前記連通孔部における前記流体の流通を遮断してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、特定部によって、造形材料が積層される領域を特定でき、特定された領域にのみ吸引機構による吸引や、加圧機構による流体の供給を行うことができる。そのため、造形材料が積層されない領域にまで、吸引や流体の供給が行われる形態に比べて、効率良く吸引や流体の供給が行われる。
【００９９】
（６）上記形態の三次元造形装置において、前記造形ステージは、内周領域と、前記内周領域よりも外周側に配置された外周領域とに区画され、前記内周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合は、前記外周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合よりも大きくてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、三次元造形物の造形後において、三次元造形物の外周部分よりも熱が残留しやすく、造形ステージに、より強く密着しやすい三次元造形物の内周部分を、加圧機構から供給された流体によって、より強く押すことができる。そのため、三次元造形物を造形ステージから、より分離させやすくできる。
【０１００】
（７）上記形態の三次元造形装置において、前記造形ステージは、内周領域と、前記内周領域よりも外周側に配置された外周領域とに区画され、前記外周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合は、前記内周領域における前記造形面に対する前記連通孔部の占める面積の割合よりも大きくてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、三次元造形物の造形中において、三次元造形物の内周部分よりも反りが生じやすい三次元造形物の外周部分の方が、造形ステージに対して、より強く固定される。そのため、三次元造形物に反りが生じることを抑制できる。
【０１０１】
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、三次元造形物の製造方法、三次元造形装置の制御方法、造形ステージ等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
２０…材料供給部、２２…供給路、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…溝形成面、４３…側面、４５…溝部、４６…中央部、４７…渦状部、４８…材料導入部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…送出口、５８…ヒーター、６１…ノズル、６２…ノズル孔、６５…ノズル流路、１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ…三次元造形装置、２００…吐出ユニット、３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ…造形ステージ、３０１…第１領域、３０２…第２領域、３０３…第３領域、３０４…第４領域、３０５…第５領域、３０６…第６領域、３０７…第７領域、３０８…第８領域、３０９…第９領域、３１０…板部、３１１…造形面、３１５…連通孔部、３１６…連通孔、３２０…基部、３２５…流通室、３２６…流通口、３２７…個別流通室、３２８…供給口、３２９…排出口、３３０…流量調節機構、３３１…遮断部、３３２…駆動部、４００…移動機構、５００…加圧機構、５１０…第１配管、５２０…第１弁機構、６００…吸引機構、６１０…第２配管、６２０…第２弁機構、７００…制御部、７１０…特定部。
【図１】
2020097121.tif 000003
【図２】
2020097121.tif 000004
【図３】
2020097121.tif 000005
【図４】
2020097121.tif 000006
【図５】
2020097121.tif 000007
【図６】
2020097121.tif 000008
【図７】
2020097121.tif 000009
【図８】
2020097121.tif 000010
【図９】
2020097121.tif 000011
【図１０】
2020097121.tif 000012
【図１１】
2020097121.tif 000013
【図１２】
2020097121.tif 000014
【図１３】
2020097121.tif 000015