(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の要素体の集合からなる構造物が複数積層されてなる多層構造物を製造する製造方法であって、
前記多層構造物の任意の層を構成する前記構造物の形状に応じて、前記要素体を接合するための液体を吐出ヘッドより吐出し、前記液体からなるパターン部を形成する第１工程と、
前記形成されたパターン部に前記要素体を付着させることで前記構造物を形成する第２工程と、
前記構造物が形成された面に空間補填粉体を散布する第３工程と、
前記散布された空間補填粉体のうち、前記構造物の上部に散布された上部空間補填粉体をブレードにて除去することで、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を形成する第４工程と、
前記第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を繰り返すことで、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を複数積層させた積層物を形成する第５工程と、
前記積層物から前記空間補填粉体を除去することにより前記多層構造物を形成する第６工程と、
を備えることを特徴とする多層構造物の製造方法。
【請求項２】
前記空間補填粉体は、前記液体により接着されない物性を有することを特徴とする請求項１に記載の多層構造物の製造方法。
【請求項３】
前記パターン部に付着しなかった余剰な要素体を除去する工程を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の多層構造物の製造方法。
【請求項４】
前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層の形成後、前記層を１層毎に加圧することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層構造物の製造方法。
【請求項５】
前記空間補填粉体は、パラフィン、澱粉、炭素、ポリビニルブチラルまたはナフタリンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多層構造物の製造方法。
【請求項６】
前記要素体は、高分子樹脂粉体、金属粉体、金属箔、ガラスビーズ及びトナーからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多層構造物の製造方法。
【請求項７】
複数の要素体の集合からなる構造物が複数積層されてなる多層構造物を製造する製造装置であって、
前記要素体を接合するための液体を吐出するための吐出ヘッドと、
前記多層構造物の任意の層を構成する前記構造物の形状に応じて前記吐出ヘッドから前記液体を吐出して、前記液体からなるパターン部を形成する手段と、
前記形成されたパターン部に前記要素体を付着させることで前記構造物を形成する手段と、
前記構造物が形成された面に空間補填粉体を散布する手段と、
前記散布された空間補填粉体のうち、前記構造物の上部に散布された空間補填粉体をブレードにて除去することにより、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を形成する手段と、
前記形成された層を複数積層させて積層物を形成する手段と、
前記積層物から前記空間補填粉体を除去することにより前記多層構造物を形成する手段と、
を有することを特徴とする多層構造物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物、多層構造物、その製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、立体構造物の製造方法に関しは、幾つかの方法がある。その中でも光造形方法がよく知られている。この光造形方法は、光硬化性樹脂を容器内に収容しておき、光硬化性樹脂の界面に、造形すべき立体モデルの断面形状に対応させてビーム状の光を走査して光硬化性樹脂の該当部分のみを硬化させ、その後、硬化した光硬化性樹脂を少しだけ後退させて上記処理を反復するようにして立体構造物を造形していく方法である。
【０００３】
また、立体構造物を製造する他の方法として、特開平７−４０４４５号公報に開示されている発明のように、３次元構造物の断面に対応する所定位置へ造形材料を印刷ヘッドにより吐出し硬化させ、次いでサポート材を造形材料の層上にスプレーしカプセル化し、さらにこの層の上に次の造形材料の層を印刷し、３次元構造物が完成するまでこれを繰返し、最後にサポート材を溶媒により溶解させて３次元構造物を製造する方法がある。
【０００４】
また、立体構造物を製造する他の方法として、特開平８−５７９６７号公報に開示されている発明のように、電子写真プロセスを用いて、立体形状モデルの各断面形状パターンを造形材にて平面に転写し、前記断面形状パターン以外の部分に前記造形材と物性が異なるサポート材を配置した後、前記造形材及び前記サポート材を層状に積み重ねるとともに、前記造形材のみを融着接合させることで立体構造物を製造する方法がある。
【０００５】
また、立体構造物を製造する他の方法として、特開平９−２１６２９０号公報に開示されている発明のように、電子写真プロセスを用いて、シート状のフィルム上に造形材により断面形状を形成するようにしてこれらを溶着接合した後に不要な部分を取り除くことにより立体物を製造する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の光造形方法では、立体構造物の造形材に光硬化性樹脂しか用いることができず、造形材料が限定されてしまうという問題があった。また、硬化プロセスには時間がかかり、装置も高価である 。さらに、原理上造形できる形状にも制限があり、液中に孤立した形状を作成した場合には、所望の最終形状の他にサポート形状を付加して孤立形状をサポートし、最終的にサポート形状を削除して最終形状を得る必要があるなど、余分な形状の設計と加工の手間が増加してしまう問題があった。
【０００７】
また、特開平７−４０４４５号公報に開示されている方法では、造形材料に印刷ヘッドから吐出できてノズル詰まりを起こさないような物質を選択する必要があり、造形材料が限定されてしまうという問題があった。
【０００８】
また、特開平８−５７９６７号公報及び特開平９−２１６２９０号公報に開示されている方法では、造形材料に融着接合する物質を選択する必要があり、造形材料が限定されてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明では、上記例のような問題を解決するために、構造物を形成する要素体を自由に選定することが可能で、複雑な形状でも製造可能で、短時間かつ低コストな多層構造物、その製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、複数の要素体の集合からなる構造物が複数積層されてなる多層構造物を製造する製造方法であって、前記多層構造物の任意の層を構成する前記構造物の形状に応じて、前記要素体を接合するための液体を吐出ヘッドより吐出し、前記液体からなるパターン部を形成する第１工程と、前記形成されたパターン部に前記要素体を付着させることで前記構造物を形成する第２工程と、前記構造物が形成された面に空間補填粉体を散布する第３工程と、前記散布された空間補填粉体のうち、前記構造物の上部に散布された上部空間補填粉体をブレードにて除去することで、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を形成する第４工程と、前記第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を繰り返すことで、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を複数積層させた積層物を形成する第５工程と、前記積層物から前記空間補填粉体を除去することにより前記多層構造物を形成する第６工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は、複数の要素体の集合からなる構造物が複数積層されてなる多層構造物を製造する製造装置であって、前記要素体を接合するための液体を吐出するための吐出ヘッドと、前記多層構造物の任意の層を構成する前記構造物の形状に応じて前記吐出ヘッドから前記液体を吐出して、前記液体からなるパターン部を形成する手段と、前記形成されたパターン部に前記要素体を付着させることで前記構造物を形成する手段と、前記構造物が形成された面に空間補填粉体を散布する手段と、前記散布された空間補填粉体のうち、前記構造物の上部に散布された空間補填粉体をブレードにて除去することにより、前記構造物と当該構造物の側部に存在する空間補填粉体からなる層を形成する手段と、前記形成された層を複数積層させて積層物を形成する手段と、前記積層物から前記空間補填粉体を除去することにより前記多層構造物を形成する手段と、を特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明の実施形態例を詳細に説明する。なお、以下の実施形態例においては、構造物を形成する要素体には粉体を用いている。
【００１９】
（実施形態例１）図１は、本発明を適用した構造物の製造方法を示す模式図である。図１に於いて、１は液体を吐出するオンデマンド型液体噴射方式の吐出ヘッドである。１５は吐出ヘッド１から吐出された吐出液体であり、同図では液体が吐出ヘッド１から吐出されている状態を示している。３は粉体を拡散して下方にある穴から粉体を放出する粉体拡散チャンバである。１０は構造物を製造するために用いられる粉体であり、同図ではチャンバ３から粉体を散布している状態を示している。２０は吐出ヘッド１及び粉体拡散チャンバ３に対して相対的に移動する第１搬送ベルト、１２は吐出液体１５により第１搬送ベルト２０上に形成されたパターン部、１１は吐出液体が付着されていない非パターン部、１３はパターン部に粉体１０が付着した製造部、１４は非パターン部１１上に載った余剰粉体である。なお、図1では、図を見やすくするために、図中距離Ｈを図2の相当距離より離して記入してある。また、オンデマンド型液体吐出方式には、ピエゾ振動素子の機械的振動によりオリフィスから液滴を吐出する圧力制御方式、電気熱変換体により液体に熱を付与することで気泡を発生させ、前記気泡の発生に基づき、液体を吐出させる熱制御方式等がある。
【００２０】
本実施形態例では、液体を付与するのに上記のような吐出ヘッドを用いているが、構造物の形状に応じて液体を付与できるものならば良い。
【００２１】
図２は、本発明を適用した構造物を製造するための製造装置を示す模式図である。図２に於いて、２は吐出ヘッド１に液体を供給する液体タンク、４は粉体拡散チャンバ３に粉体を供給する粉体タンク、５は粉体拡散チャンバ３内で粉体を拡散させる気流を作る送風パイプ、６は粉体が付着した後の液体を乾燥させる乾燥機、２１は第１搬送ベルト２０を張架する第１従動ローラー、２２は第１搬送ベルト２０を張架して駆動する第１駆動ローラー、１６は余剰粉体１４を除去して完成した構造物、２３は完成した構造物１６を搬送する第２搬送ベルト、２４は第２搬送ベルト２３を張架する第２従動ローラー、２５は第２搬送ベルト２３を張架して駆動する第２駆動ローラー、８は余剰粉体１４を回収する回収ダクト、９は粉体を回収ダクト８から粉体タンク４に還流させる粉体移送ポンプ、７は回収ダクト８と粉体タンク４をつなぐ還流パイプである。
【００２２】
以下、図１及び図２を用いて、構造物の製造方法を詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態例では、まず第１段階として、パターン部の形成工程を行う。第１搬送ベルト２０の移動に同期したタイミングで吐出ヘッド１から吐出液体15を吐出し、吐出液体１５を第1搬送ベルト２０上に着弾する。ここで、吐出ヘッド１の吐出口は第１搬送ベルトの移動方向と直角方向に一列に並んだ、いわゆるライン型ヘッドであり、第１搬送ベルト２０の幅方向に一度に液体を吐出することが可能である。（図１参照）また、一列に並んだ吐出口のうちどの吐出口から液体を吐出するかは、ホストコンピューターに蓄えられた構造物の形状データにより、適宜選択される。一列の吐出が終了すると第１搬送ベルト２０が前記一列分の距離だけ移動するため、次の一列の吐出を行うことが可能となる。このように、順次吐出を行い、第１搬送ベルト２０上に製造する形状の情報信号に基づいて選択的に液体を吐出することで、吐出液体１５によってパターン部１２が形成される。
【００２４】
次に第２段階として、パターン部に粉体を付着させる工程を行う。粉体タンク4から順次必要量の粉体１０がパイプを介して粉体拡散チャンバ３に送られる途中で、図2の矢印Ａから送風パイプ５に気体が送り込まれ、粉体１０と気体は二層流となって粉体拡散チャンバ３内に噴出される。粉体拡散チャンバ３内に噴出された粉体１０は、粉体拡散チャンバ３内で一様に拡散し、次第に重力及び気体の圧力によって下方にある穴から外部に放出される。粉体１０が放出されるタイミングに同期して第１搬送ベルト２０が移動するので、粉体１０が第１搬送ベルト２０上にほぼ一様に蒔かれる。ここで、液体により形成されたパターン部１２に付着した粉体１０は、粉体１０同士が接合し製造部１３となる。一方、非パターン部１１上に蒔かれた余剰粉体１４は、第１搬送ベルト２０上に重力によって留まっているだけである。
【００２５】
なお、粉体１０同士の接合は各種形態が考えられる。その1つの形態として、吐出液体に接着剤を用いて、粉体同士を接着する形態がある。ここで、接着剤としては、アクリル系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤などがある。また、これらアクリル系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤などは液体吐出方式に適した粘度に希釈して用いることにより良好な吐出状態を保つようにすることができる。一方、この時、粉体としては、接着剤で接着可能な任意の材質を選択可能であり、例えば高分子樹脂粉体、金属粉体、ガラスビーズ、トナーなどが使用できる。これら粉体は、前記接着剤の作用により互いに接着されて固化される。
【００２６】
あるいは、他の形態として、粉体を溶解性のトナー状の粉体とし、吐出液体には前記粉体を溶解させる液体を用いる形態が考えられる。例えば、粉体にポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、高分子ポリエチレングリコール（分子量3,000以上）等の水溶性高分子化合物を用い液体に水を用いる場合、粉体にポリ酢酸ビニルを用い液体にエチルアルコールを用いる場合、粉体に高分子量ポリエチレングリコールを用い液体に低分子量ポリエチレングリコールを用いる場合、粉体にポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、フェノール樹脂、その他多くの樹脂を用い液体にアセトン、メチルエチルケトンを用いる場合、等である。これらの粉体は液体により溶解し、粉体同士が互いに接合して固化される。なお、トナーの材料以外に任意の物質を添加することにより完成後の構造物に材質的特徴を持たせることも可能である。なお、本発明は以上に挙げた物質を用いることに限定されるものではないことはいうまでもない。
【００２７】
その後、第１搬送ベルト２０の移動に伴って、製造部１３は熱線が仕組まれた乾燥機６に対向した位置へ移動され、乾燥機６により製造部１３は、液体の乾燥が促進されて粉体同士の接合が強固になり、強度の高い構造物となる。
【００２８】
次に、第３段階として、余剰粉体の除去工程を行う。第１搬送ベルト２０と製造部１３は、図２に示すように、第１搬送ベルト２０の終端部（折り返し部）で第１搬送ベルトが方向を変えるので、第１搬送ベルト２０と製造部１３は容易に剥離する。ここで、第１搬送ベルト20には、吐出液体１５と接着しないような材質（例えばフッ素を表面にコーティングしたゴムベルト等など）が使用されているので、第１搬送ベルト２０と製造部１３は、容易に剥離するのである。そして、固化した製造部１３はそのままの方向に進行する。この時、第1搬送ベルト２０上に重力によって留まっていただけの余剰粉体１４は、第1搬送ベルト２０と製造部１３の分離に伴い、重力により落下し、回収ダクト８の中に回収される。回収された粉体は、粉体移送ポンプ９により還流パイプ７を通じて、図２に示す矢印Ｄの方向に粉体タンク４まで還流される。なお、図示していないが、回収ダクト８と粉体タンク４を結ぶパイプ中に、回収工程途中で混入した不純物を取り除くフィルターを設けるようにしてもよい。これで、余剰に蒔かれた粉体を回収でき、粉体を効率的に再利用できる。
【００２９】
余剰粉体の除去工程が終了すると、図示しない駆動手段により駆動される第２駆動ローラー２５によって図２の矢印Ｅ方向に動く第２搬送ベルト２３（第１搬送ベルト２０とほぼ等速度）は、完成した構造物１６を搬送し、余剰粉体と完全に分離させる。以上により、構造物の製造は終了する。
【００３０】
図３に、図１の製造方法及び図２の製造装置によって製造された構造物の完成形の模式図を示す。本実施形態例では、格子状の構造物を製造したが、１層の平面形状であればどんな形状でも本実施形態例の方法で製造することが可能である。例えば、フィルター等が製造できる。また、本実施形態例では、第１搬送ベルト２０上で直接製造しているが、第１搬送ベルト２０上に他の任意の媒体を載せその媒体上に製造するようにしてもよい。さらに、１つの構造物を製造する際に、材質的特徴を持たせるために、粉体は２種類以上を同時に用いても良い。例えば、金粉と銀粉を同時に用いたり、高分子樹脂粉体と金属粉を同時に用いたりすることなどができるが、これに限定されるものではないということは言うまでもない。
【００３１】
上記のように、本実施形態例では、液体を構造物の形状に応じて吐出させ、パターン部を形成し、その後パターン部に粉体を付着させて構造物を製造したので、構造物を形成する粉体に、任意の粉体を選択することが可能であり、粉体の特性を生かした構造物を製造することが可能である。また、１層の平面形状であれば、どんな形状でも製造することが可能である。さらには、短時間かつ低コストで構造物を製造することが可能である。
【００３２】
（実施形態例２）本実施形態例は、実施形態例1で説明した構造物の製造方法を利用し３次元形状の多層構造物を製造する方法である。
【００３３】
図４は、本発明を適用した多層構造物の製造方法の一例を示す模式図である。図４において、２６は製造した構造物を移動させる吸着アーム、２７は構造物同士を接着させる接着液を噴霧する接着液噴霧装置である。また、１〜２５は実施形態例１で説明した図１及び図２と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
以下、図４を用いて、多層構造物の製造方法を詳細に説明する。実施形態例１の方法によって構造物１６が完成した後、完成した構造物１６を吸着アーム２６により吸着し、同図矢印Ｆの方向のサポート台３１上に構造物１６を移動する。その後、移動された構造物の上面に接着液噴霧装置２７から接着液を噴霧する。次いで、次層となる構造物１６を、接着液が噴霧された平面形状構造物１６ａの上に積層する。これで、下層と上層が接着され、積層される。これを順次繰り返し、構造物を積層することのより多層構造物を製造するのである。この時、積層に際しては、下層と上層との位置を正確に重ねあわせていく必要があるが、それは図示しないＣＣＤ等を利用した画像認識による位置決め手段や、吸着アーム２６の移動量を管理した開ループの位置決め手段などにより、正確に位置決めして重ねあわせることが可能である。また、構造物１６が連続した一体形状でない場合、つまり所定の層の製造部が複数に分かれている場合は、吸着アーム２６の1回の移動では全部移動できないため、移動操作を複数回繰り返して、この層の製造部の移動を完了させる。
【００３５】
上記のように、本実施形態例では、液体を構造物の形状に応じて、液体吐出方式で吐出させ、パターン部を形成し、その後パターン部に粉体を付着させて構造物を形成し、その構造物を積層することで多層構造物を製造したので、構造物を形成する要素体に任意の粉体を選択することが可能であり、粉体の特性を生かした多層構造物を製造することが可能である。また、３次元形状でも簡単に造形することが可能である。さらには、鋳型を作らずに３次元形状物を製造できるので、短時間かつ低コストで多層構造物を製造することが可能である。
【００３６】
（実施形態例３）本実施形態例は、図7に示すような形状をも製造することが可能な、３次元形状の多層構造物の製造方法である。
【００３７】
図５は、本発明を適用した所望の３次元形状の多層構造物の製造装置の一例を示す模式図である。
【００３８】
図５において、３０は造形中の多層構造物、３１は上下方向に動くサポート台、３２は後述する第１及び第２のユニットの水平方向の移動をガイドするガイド軸、３３は余剰粉体１４を回収する静電ドラム、３４は静電ドラム３３に吸着した粉体を回収する回収ダクト、３５は空間補填粉体を放出する空間補填粉体拡散チャンバ、３６は余分な空間補填粉体を除去して必要な空間補填粉体を平滑化する空間補填粉体ブレード、３７は多層構造物３０の高さを正確に調整するために圧延を行う圧延ローラーである。
【００３９】
ここで、図５の装置全体を説明する。この装置は、矢印Ａ方向にステップ的に移動するサポート台３１と、ガイド軸３２に沿って移動する２つのユニット部と、を有する装置である。前記２つのユニット部のうち、第１ユニット部は吐出ヘッド１と粉体拡散チャンバ３と静電ドラム３３と回収ダクト３４及びこれに付随する図示しない機構を有しており、矢印Ｂ方向に往復動作する。また、第２ユニット部は空間補填粉体拡散チャンバ３５と空間補填粉体ブレード３６と圧延ローラー３７及びこれに付随する図示しない機構を有しており、矢印Ｃ方向に往復動作する。以上が本装置の機構である。
【００４０】
図６は、図５の方法によって形成される３次元形状の１層の構造物の製造方法の示す模式図である。図６において、１２，１３，１４は実施形態例１で説明した図１及び図２と同様であるので説明を省略する。４０は空間補填粉体である。
【００４１】
以下、図５及び図６を用いて、所望の３次元形状の多層構造物の製造方法を詳細に説明する。
【００４２】
まず、１層の構造物の製造工程であるが、これは主に製造部を形成する製造部形成工程と非製造部に空間補填粉体を補填する補填工程からなる。
【００４３】
製造部形成工程は、実施形態例１の製造部１３の製造とほぼ同様の工程である。まず、矢印Ｂ方向への第１ユニットの移動に同期するタイミングで、サポート台３１上に液体を情報信号に応じて吐出ヘッド１より吐出し、パターン部１２を形成する（図６（ａ））。なお、この時の情報信号は、あらかじめホストコンピューターにより、３次元形状データを各層毎の２次元形状にデータに変換したものである。そして、吐出ヘッド１と同時に移動している粉体拡散チャンバ３から粉体１０を散布し、製造部１３と余剰粉体１４が存在する状態にする（図６（ｂ））。次に、高電圧を印可した静電ドラム３３を余剰粉体１４に近接させ、静電気力により余剰粉体１４を静電ドラム３３に吸着させ、除去する。静電ドラム３３に吸着された粉体は、回収ダクト３４に設けられたブレードにより掻き取られて回収される。回収された粉体は、再利用することができる。また、本装置では実施形態例１で説明した装置に設けられている乾燥機６を設置していないが、設置するようにしても良い。以上で、余剰粉体１４を除去した製造部１３だけの状態となる（図６（ｃ））。
【００４４】
補填工程は、第１ユニットにやや遅れて追従し、Ｃ方向へ移動する第２ユニットによって行われる。粉体拡散チャンバ３と同様な構造を持った空間補填粉体拡散チャンバ３５から空間補填粉体４０を、製造部１３が形成された層一面に散布する（図６（ｄ））。このままでは、製造部１３上に散布された空間補填粉体４０は不要であるので、第２ユニットの空間補填粉体ブレード３６で不要な空間補填粉体を掻き落として除去する（図６（ｅ））。以上により、非製造部にのみ空間補填粉体４０が充填されるので、各層は製造部１３とサポート粉体４０により構成されることとなる。なお、空間補填粉体には、後述する除去工程で容易に除去できる材質、あるいは吐出液体と接着性が無いような材質を選択することが望ましい。すなわち、パラフィン、澱粉、炭素、ポリビニルブチラル、ナフタリン、等である。
【００４５】
また、本実施形態例では、１層の高さを正確に管理するために、圧延ローラー３７により高さの管理を行っている。第２ユニットに設けられた圧延ローラー３７が第２ユニットの移動速度に合わせて回転していく。サポート台３１とガイド軸３２は平行に設置されているので、圧延ローラー３７により各層の高さは一定になる。これにより、多層構造物の製造精度を向上させることができる。以上で、１層の構造物の造形が終了する。
【００４６】
上記のように、サポート台３１上に１つの層を造形したら、図５矢印A方向にサポート台３１が１層分移動する。その後、第１ユニット及び第２ユニットがそれぞれ図５矢印B、Cと反対方向に移動して、初期位置に戻る。
【００４７】
次に、既に造形された多層構造物３０ａの上に構造物３０ｂを積層していく工程であるが、積層していく層３０ｂの作成方法は前述の１層目の製造方法と全く同じである。この時、吐出ヘッド１から吐出する液体は、製造部１３との間には接着性を持つが空間補填粉体４０との間には接着性を持たないような材質の液体を選定してあるので、新たに積層する構造物３０ｂの製造部と既に造形された多層構造物３０ａの製造部とは接着され、新たに積層する構造物３０ｂの製造部と既に造形された多層構造物３０ａの空間補填粉体４０とは接着されず、積層が行われる。このように、サポート台のステップ移動と積層が繰り返され、図７（ａ）に示すような多層構造物３０が製造される。
【００４８】
図７に示すような多層構造物を製造する際に、空間補填材の材質によっては、空間補填材が崩れてしまう恐れがある。このような恐れがあるときは、空間補填材の外側に製造部１３で枠を作れば良い。そうすることで、この枠により空間補填材は崩れずに積層されていく。
【００４９】
最後に、多層構造物３０から空間補填粉体４０を除去する工程を行う。図７（ａ）に示す製造部１３の周囲にある空間補填粉体４０部分は、空間補填粉体同士が接着されていないので、加振等で容易に除去可能である。また、製造部１３に囲まれて容易に空間補填粉体４０が除去できない部分に関しては、加熱や燃焼や高周波印可あるいは化学反応などにより、空間補填粉体４０を溶出あるいは昇華させるなどして除去することができる。空間補填粉体の除去工程が終了すると、図７（ｂ）に示すような３次元構造物のみが残り、所望の３次元形状の多層構造物の製造が完了する。なお、本実施形態例においては、非製造部の充填に粉体を用いているが、これには限らず、流動性の固体で充填しても良い。例えば、ペースト状の固体を充填しても良いし、熱により容易に液化する固体を液体状態で付与し、直後に冷却して固化させてから充填しても良い。また、実施形態例１及び実施形態例２の場合と同様に、構造物を製造する際に、材質的特徴を持たせるために、複数の粉体を用いても良い。複数の粉体を用いるには、吐出ヘッドと粉体拡散チャンバを増設することで可能となる。
【００５０】
上記のように、本実施形態例では、どんな形状をした３次元構造物でも製造することができる。また、構造物を形成する要素体に任意の粉体を選択することが可能であるので、粉体の特性を生かした多層構造物を製造することが可能である。さらには、立体物の試作品の製造などに利用でき、従来よりも短時間かつ低コストで多層構造物を製造することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の記載から、本発明によれば、構造物を形成する要素体には制限がなく、任意の要素体を使用することが可能であるので、要素体の特性を生かした機能を持つ多層構造物を造形することが可能である。また、どんな形状の構造物でも造形することが可能である。さらには、試作品等を製造する際に、わざわざ鋳型を作成する必要がないので、従来よりも短時間かつ低コストで多層構造物を造形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施形態例１の構造物の造形方法を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる実施形態例１の構造物の造形装置を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる実施形態例１によって製造された構造物の完成物を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる実施形態例２の多層構造物の造形装置を示す模式図である。
【図５】本発明に係わる実施形態例３の多層構造物の造形装置を示す模式図である。
【図６】本発明に係わる実施形態例３の多層構造物の造形方法を示す模式図である。
【図７】本発明に係わる実施形態例３によって製造された多層構造物の完成物を示す模式図である。
【符号の説明】
１  吐出ヘッド
２  液体タンク
３  粉体拡散チャンバ
４  粉体タンク
５  送風パイプ
６  乾燥機
７  還流パイプ
８  回収ダクト
９  粉体移送ポンプ
１０  粉体
１１  非パターン部
１２  パターン部
１３  製造部
１４  余剰粉体
１５  吐出液体
１６  完成した構造物
２０  第１搬送ベルト
２１  第１従動ローラー
２２  第１駆動ローラー
２３  第２搬送ベルト
２４  第２従動ローラー
２５  第２駆動ローラー
２６  吸着アーム
２７  接着液噴霧装置
３０  多層構造物
３１  サポート台
３２  ガイド軸
３３  静電ドラム
３４  回収ダクト
３５  空間補填粉体拡散チャンバ
３６  空間補填粉体ブレード
３７  圧延ローラー
４０  空間補填粉体
【図１】
0003679634.tif 000002
【図２】
0003679634.tif 000003
【図３】
0003679634.tif 000004
【図４】
0003679634.tif 000005
【図５】
0003679634.tif 000006
【図６】
0003679634.tif 000007
【図７】
0003679634.tif 000008