(57)【要約】一例によれば、装置は、リコータ、エネルギー源、エネルギー源を支持するキャリッジ、及びコントローラを含むことが可能である。コントローラは、融合した造形材料粒子を含む以前に付与された層上に造形材料粒子を広げて層にするようリコータを制御し、及びリコータが以前に付与された層上に造形材料粒子を広げる前に該以前に付与された層の造形材料粒子上にエネルギーを適用するようにキャリッジをリコータの前方に移動させる。エネルギー源は、融合した造形材料粒子を特定の温度よりも高い温度に加熱し又は該温度に維持し、リコータは、融合した造形材料粒子が所定の温度未満に下がる前に以前に付与された層上に造形材料粒子を広げるよう制御される。【選択図】図１
2019524508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リコータと、
エネルギー源と、
該エネルギー源を支持するキャリッジと、
コントローラと
を備えた装置であって、
該コントローラが、
融合した造形材料粒子を含む以前に付与された層上に造形材料粒子を広げて層にするよう前記リコータを制御し、
該リコータが前記以前に付与された層上に造形材料粒子を広げる前に、前記エネルギー源が該以前に付与された層の造形材料粒子上にエネルギーを適用するように、該リコータの前方に移動するよう前記キャリッジを制御し、これにより、該エネルギー源が、前記融合した造形材料粒子を特定の温度よりも高い温度に加熱し又は該融合した造形材料粒子を該特定の温度よりも高い温度に維持し、及び該融合した造形材料粒子が該特定の温度未満の温度に下がる前に前記以前に付与された層上に造形材料粒子を広げるよう前記リコータが制御される、
装置。
【請求項２】
前記リコータが該リコータの前方に移動する際に前記エネルギー源が造形材料粒子の前記層の１つのストリップを加熱し、前記コントローラが、前記融合した造形材料粒子が融解状態にあり又は該融合した造形材料粒子の融解温度よりも高い温度に維持されている間に造形材料粒子を広げるよう前記リコータを制御する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コントローラが、造形材料粒子を広げる際に第１の方向に移動するよう前記リコータを制御し、前記エネルギー源が、該第１の方向に沿って該リコータの前方に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記リコータが、前記第１の方向と直交する第２の方向に移動することが可能であり、前記コントローラが、該第１の方向と平行であって該第１の方向と反対方向である第３の方向における前記リコータの移動の一部において該リコータを前記第２の方向に移動するよう制御する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記キャリッジが前記リコータを支持する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
薬剤供給装置を更に備えており、
前記コントローラが更に、
前記以前に付与された層の造形材料粒子上に融剤を選択的に堆積させるよう前記薬剤供給装置を制御し、及び、
前記融剤が選択的に堆積された前記造形材料粒子を融解させるよう前記エネルギー源を制御し、該融解した造形材料粒子が、その冷却後に、前記以前に付与された層内の前記融合した造形材料粒子になる、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
融解装置を更に備えており、
前記コントローラが更に、
前記以前に付与された層の特定の領域内の造形材料粒子を融解させるよう前記融解装置を制御し、該融解した造形材料粒子が、その冷却後に、前記以前に付与された層内の前記融合した造形材料粒子になる、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
プリントベッドと、
リコータと、
加熱装置と、
コントローラと
を備えた３次元（３Ｄ）プリンタであって、
該コントローラが、
融合した造形材料粒子を含む以前に付与された層上に前記プリントベッドの上方で造形材料粒子を広げて層にするよう前記リコータを制御し、
前記加熱装置からの熱を受け取る前記以前に付与された層の複数のストリップにおける前記融合した造形材料粒子を特定の温度よりも高い温度に上昇させ又は該温度に維持するよう前記リコータの前方で前記加熱装置を走査し、前記以前に付与された層の前記複数のストリップのそれぞれにおける融合した造形材料粒子が前記特定の温度よりも高い温度にある間に前記リコータが該以前に付与された層上に造形材料粒子を広げる、
３Ｄプリンタ。
【請求項９】
前記特定の温度が、前記融解した造形材料粒子の融解温度よりも高い温度であって、該融合した造形材料粒子を融解させるため又は該融合した造形材料粒子を該融解温度よりも高い温度に維持するための温度であり、前記コントローラが、前記融合した造形材料粒子が融解状態にあり又は前記融解温度よりも高い温度に維持されている間に造形材料粒子を広げるよう前記リコータを制御する、請求項８に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１０】
薬剤供給装置を更に備えており、
前記コントローラが、前記広げられた造形材料粒子の層上に融剤を選択的に堆積させるよう前記薬剤供給装置を制御し、前記融合した造形材料粒子が、該融剤が堆積された造形材料粒子を含む、
請求項９に記載の３Ｄプリンタ
【請求項１１】
融解装置を更に備えており、
前記コントローラが、前記以前に付与された層の特定の領域内の造形材料粒子を融解させるよう前記融解装置を制御し、該融解した造形材料粒子が、その冷却後に、前記以前に付与された層内の前記融合した造形材料粒子になる、
請求項８に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項１２】
第１の層の特定の領域内の造形材料粒子を選択的に融合させ、
エネルギー源からエネルギーを受け取る該第１の層の複数の位置における前記融合した造形材料粒子を該エネルギー源が特定の温度よりも高い温度に上昇させ又は該温度に維持している間に該第１の層を横切って該エネルギー源を走査し、
該第１の層の該複数の位置における前記融合した造形材料粒子が前記特定の温度よりも高い温度にある間に、該第１の層上に更なる造形材料粒子を広げて造形材料粒子の該第１の層上に造形材料粒子の第２の層を形成するように前記リコータを前記エネルギー源の背後で移動させる、
方法。
【請求項１３】
造形材料粒子の前記第１の層を形成するよう前記リコータを移動させ、
造形材料粒子の該第１の層の前記特定の領域上に融剤を選択的に堆積させる
ことを更に含み、
該第１の層の前記特定の領域内の造形材料粒子を選択的に融合させることが、前記融剤が選択的に堆積された前記造形材料粒子を融解させるよう前記第１の層を加熱することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
造形材料粒子の前記第１の層を形成するよう前記リコータを移動させ、
該第１の層の前記特定の領域内の造形材料粒子に融合エネルギーを適用することにより該第１の層の造形材料粒子を選択的に融合させる
ことを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記特定の領域内の融合した造形材料粒子が融解状態にある間に造形材料粒子の前記第２の層を形成するよう前記エネルギー源を前記リコータと同時に移動させる
ことを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
３Ｄ製造装置の中には、該３Ｄ製造装置の３Ｄ造形エンベロープ内に部品を造形し又はプリントするために積層造形技術を採用するものがある。積層造形技術の中には、造形材料の粒子を層状に広げて選択的に融合させる積層（layering）プロセスを採用するものがある。該積層プロセスに続いて、更なる粒子が別の層へと広げられて共に選択的に融合される。このプロセスが何度も繰り返して３Ｄ部品を構築することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１Ａ】３次元部品の生成、構築、又はプリントを行う例示的な装置の簡略化された正面図を示している。
【図１Ｂ】３次元部品の生成、構築、又はプリントを行う例示的な装置の簡略化された正面図を示している。
【図２】例示的な装置（例えば、３Ｄプリンタ）の簡略化された斜視図を示している。
【図３】別の例示的な装置の簡略化されたブロック図を示している。
【図４】強力な層間接着強度を有する複数の造形材料粒子層（layers of build material particles）を形成するための例示的な方法のフローチャートを示している。
【図５】強力な層間接着強度を有する複数の造形材料粒子層を形成するための例示的な方法のフローチャートを示している。
【図６】強力な層間接着強度を有する複数の造形材料粒子層を形成するための例示的な方法のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
本開示の特徴は、一例として示されており、図面に限定されるものではなく、各図面中の同様の符号は同様の構成要素を示している。
【０００４】
本書で開示する方法及び装置は、次の層の更なる造形材料粒子を付与する前に、前の層の融合した造形材料粒子を再融解させることにより、又は前の層の融合した造形材料粒子を特定の温度を超えて維持することにより、強力な層間接着強度を有する造形材料粒子の層を形成するものである。本書で開示する装置は、移動可能なリコータ（recoater：再塗布装置）及び移動可能なエネルギー源を含むことが可能である。一例によれば、エネルギー源が移動する（例えば、前の層を横切って走査する）間に、該エネルギー源は、該エネルギー源による影響を受けるストリップ（細長い部分）に沿って融合した造形材料粒子を加熱する（又は該ストリップ内の以前に融合した造形材料粒子を該造形材料粒子の融解温度を超えて維持する）よう実施することが可能である。更に、融合した造形材料粒子が特定の温度を下回る前（例えば、融合した造形材料粒子が融解状態にある間）に、リコータを制御して、更なる造形材料粒子を層上に付与して次の層を形成することが可能である。
【０００５】
ある点では、融合した造形材料粒子が特定の温度を超える場合、例えば、融解状態にある場合には、融合した造形材料粒子は、比較的柔らかく、粘性があり、そしてゴム状のものとなり得る。ゴム状の状態にある間、融合した造形材料粒子は、造形材料粒子の次の層における更なる造形材料粒子との接触及び接着を改善することが可能である。このため、造形材料粒子の各層間のゴム状の界面は、以前に融合した造形材料粒子が冷えて凝固した際に、各層の造形材料粒子間の層間接着強度を強化することが可能である。該強化された層間接着強度はまた、本書で開示する方法及び装置の実施を介して形成される３Ｄ部品の強化された材料特性をもたらすことが可能である。
【０００６】
説明を続ける前に、本書で用いる場合、用語「含む」及び「含んでいる」とは、「含む」又は「含んでいる」だけでなく、「少なくとも含む」又は「少なくとも含んでいる」ことを意味するが、これらには限定されない。用語「に基づく」は、「に基づく」及び「に少なくとも部分的に基づく」を意味するが、これらに限定されない。
【０００７】
まず図１Ａを参照する。同図には、３次元部品を生成し、構築し、又はプリントするための例示的な装置100の簡略化された正面図が示されている。図１Ａに示す装置100は、更なる構成要素を含むことが可能であり、本書で説明する複数の構成要素のうちの幾つかは、本書で開示する装置100の範囲から逸脱することなく除外し及び／又は変更することが可能であることが理解されよう。
【０００８】
装置100は、３次元（３Ｄ）プリンタとすることが可能であり、リコータ102と、エネルギー源（本書では加熱装置とも称す）104と、キャリッジ106と、コントローラ108とを含むことが可能である。単一のエネルギー源104を示したが、装置100は、本書で説明するように、造形材料粒子110（特に、融合した造形材料粒子）を十分に加熱するための任意の適当な個数のエネルギー源104を含むことが可能であることが理解されよう。破線で示すように、コントローラ108は、３Ｄ部品のプリント動作中に、リコータ102、エネルギー源104、及びキャリッジ106の動作を制御することが可能である。一態様では、コントローラ108は、コンピューティング装置、半導体ベースのマイクロプロセッサ、中央処理装置（CPU）、特定用途向け集積回路（ASIC）、及び／又はその他の種類のハードウェアコンピューティングデバイスとすることが可能である。更に、コントローラ108は、有線又は無線通信を介して、リコータ102、エネルギー源104、及びキャリッジ106を制御することが可能である。
【０００９】
図示するように、コントローラ108は、造形材料粒子110を広げて層にするようリコータ102を制御することが可能である。リコータ102は、以前に付与された複数の層112の上に造形材料粒子110を広げるものとして図１Ａに示されている。図１Ａにはまた、造形材料粒子110の層112内に形成されている３Ｄ部品の部分114が示されている。以下で一層詳細に説明するように、該３Ｄ部品の部分114は、該部分114が形成されるべき層112の特定の領域上に融剤を付与し、及び該層112上にエネルギー（例えば、熱）を適用することにより、個々の層112内に形成することが可能であり、該エネルギーの適用により、前記融剤が堆積された造形材料粒子110が融解し、次いで冷却され凝固した際に共に融合することになる。他の例では、３Ｄ部品の部分114は、層112の特定の領域に位置する造形材料粒子110上にレーザビームなどのエネルギーを適用して該造形材料粒子110を融解させ、次いで冷却し凝固させて共に融合させることにより、個々の層112内に形成することが可能である。
【００１０】
リコータ102を矢印116で示す方向に移動させて、以前に形成された層112上に実質的に均一な厚さを有する層として造形材料粒子110を広げることが可能である。一例では、コントローラ108がエネルギー源104を駆動して、以前に付与された層112の最上部に該エネルギー源104がエネルギーを適用するようにすることが可能である。他の例では、以前に付与された層112の最上部にエネルギー源104がエネルギーを適用しているか否かにかかわらず、エネルギー源104を駆動状態に維持することが可能である。エネルギー源104は、１つの加熱ランプ、複数の加熱ランプ、レーザービーム源等とすることが可能であり、及びエネルギー120は、放射線、光、熱といった形態をとることが可能である。更に、エネルギー120は、エネルギー源104が特定の速度で移動され又はスキャンされる（116）間に、以前に共に融合していない造形材料を融解させることなく、以前に共に融合した造形材料粒子110を再融解させる（又は、造形材料粒子110の融解温度よりも高い温度を維持する）のに十分な強度とすることが可能である。すなわち、例えば、エネルギー源104は、部分114における造形材料粒子110（すなわち、以前に融解し共に融合した造形材料粒子110）を特定の温度（例えば、融解温度）を越える温度に加熱させる一方で、該部分114の外側の造形材料粒子110（すなわち、以前に融解されて共に融合していない造形材料粒子110）を該特定の温度未満に維持するレベルのエネルギーを出力することが可能である。
【００１１】
造形材料粒子110を選択的に融合させるために融剤が使用される例では、エネルギー源104は加熱ランプとすることが可能である。かかる例では、以前に融合された造形材料粒子の選択的な加熱を生じさせることが可能である。これは、融剤が、該融剤が堆積された造形材料粒子110のエネルギー120の吸収を増大させ、その結果として、融剤が堆積されていない造形材料粒子110を融解させることなく、融剤が堆積された造形材料粒子110が融解することとなるからである。他の例、例えば、エネルギー源104がレーザビーム源である例では、以前に融合していない造形材料粒子110を回避しつつ、以前に融合した造形材料粒子110上にエネルギー120を選択的に適用することが可能である。
【００１２】
コントローラ108は、特定の領域114内の造形材料粒子110が融解状態又はゴム状の状態にある間にリコータ102が更なる造形材料粒子110を付与するように、キャリッジ106を該リコータ102の前方の方向116に移動するよう制御することが可能である。幾つかの例では、キャリッジ106は、リコータ102と同じ速度で方向116に移動することが可能である。他の例では、キャリッジ106をリコータ102とは異なる速度で移動させることが可能である。いずれにしても、エネルギー源104は、以前に付与された層112上に更なる造形材料粒子110が付与される前に、該以前に付与された層112における共に融合した造形材料粒子110を特定の温度（例えば、少なくとも造形材料粒子110の融解温度）に加熱させることが可能である。以前に付与された層112における共に融合した造形材料粒子110は、図１Ａにおいて符号122で示されている。
【００１３】
エネルギー源104が以前に融合した造形材料粒子122を加熱する（又は以前に融合した造形材料粒子122を特定の温度よりも高い温度に維持する）ときと、リコータ102が以前の層112上に更なる造形材料粒子110を広げるときとの間の時間は、融合した造形材料粒子122からエネルギー120を除去した後に、該以前に融合した造形材料粒子122が前記特定の温度よりも高い温度に留まる時間量に基づくものとすることが可能である。すなわち、例えば、該時間は、以前に融合した造形材料粒子122が十分に冷却されて硬化する前にリコータ102が更なる造形材料粒子110を以前の層112上に広げるように設定することが可能である。幾つかの例によれば、該時間は、様々な種類の造形材料粒子、エネルギー源104の様々なエネルギーレベル、エネルギー源104を移動させる様々な速度などの試験に基づいて設定することが可能である。更に、リコータ102とエネルギー源104との距離、エネルギー源104に設定される出力レベル、キャリッジ106及びリコータ102が移動する単一の又は複数の速度などの試験に基づいて、装置100の様々な他の特性を設定することが可能である。
【００１４】
ある点では、特定の温度を超える温度に維持されると、以前に融合した造形材料粒子110は、比較的柔らかく、粘性を有し、及びゴム状のものとなることが可能であり、これにより、現在付与されている造形材料粒子110の層における更なる造形材料粒子との接触及び接着を改善することが可能である。このため、更なる造形材料粒子110とのゴム状の界面は、融解された以前に融合した造形材料粒子110が再び凝固する際に、以前に付与された層112の造形材料粒子110と新たに付与された層の更なる造形材料粒子110との間の層間接着強度を強化することが可能である。この層間接着強度の強化はまた、３Ｄ部品の材料特性の向上をもたらすことが可能である。
【００１５】
一例によれば、造形材料粒子110を広げる操作中に方向116に移動することに加えて、リコータ102は、矢印124で示すように回転することが可能である。造形材料粒子110が左から右の方向へと広げられる際に、リコータ102が矢印124で示す方向（例えば、半時計方向）に回転すると、造形材料粒子110の比較的より均一な広がりをもたらすことが可能となる。他の例では、リコータ102は、回転しなくてもよく、及び／又は図１Ａに示すものとは異なる構成を有することが可能である。例えば、リコータ102は、ブレード、ドクターブレード、レーキなどとすることが可能である。
【００１６】
リコータ102は、造形材料粒子110の付与された層112から離れる方向（例えば、垂直方向）に移動可能なものとすることが可能である。リコータ102は、該リコータ102及びキャリッジ106の戻り動作の前に、造形材料粒子110の付与された層112から離れるように移動させる（例えば、上昇させる）ことが可能である。更に、図１Ｂに示すように、リコータ102を新しい層130に向かって移動させて（例えば、下降させて）該新しい層130と接触した状態で配置することが可能である。すなわち、造形材料粒子110を新しい層130へと広げた後、リコータ102を該新しい層130から離れるよう上昇させ、図１Ｂに矢印132で示すように新しい層130の他方の側に向かって移動させることが可能である。詳細には、リコータ102が新たな層130の部分を通過した際に、該リコータ102を新たな層130と接触した状態に配置し、及び該リコータ102が右から左の方向に移動している際に該リコータ102を矢印134で示す方向（例えば、時計方向）に回転させることが可能である。
【００１７】
以下で一層詳細に説明するように、新しい層130の選択された領域に配置された造形材料粒子110上に融剤を堆積させて３Ｄ部品を形成し続けることが可能である。他の例では、他の種類の薬剤であって、該薬剤が堆積された造形材料粒子110の融合を阻止する、他の種類の薬剤を堆積させることが可能である。かかる例では、該薬剤は、共に融合されない領域に位置する造形材料粒子110上に堆積させることが可能である。更に他の例では、融解装置を造形材料粒子110の上方に移動させて（例えば、レーザビームといった形態の）融合放射線を選択的に適用して３Ｄ部品を形成し続けることが可能である。いずれにしても、リコータ102を下降させ、該リコータ102が新たな層130の上部に広げるように更なる造形材料粒子110を提供することが可能であり、及び図１Ａ及び図１Ｂに関して上述したプロセスを次の層について繰り返すことが可能である。図１Ａ及び図１Ｂに示したプロセスは、３Ｄ部品が完成するまで繰り返すことが可能である。
【００１８】
図２を参照すると、３次元部品を生成し、構築し、又はプリントするための例示的な装置200（例えば、３次元（３Ｄ）プリンタ）の斜視図が示されている。図２に示す装置200は、更なる構成要素を含むことが可能であり、及び本書で開示する装置200の範囲から逸脱することなく本書で説明する構成要素の幾つかを除外し及び／又は修正することが可能であることが理解されよう。
【００１９】
装置200は、造形領域プラットフォーム202、造形材料粒子206を収容する造形材料供給源204、及びリコータ208を含むことが可能である。造形材料供給源204は、リコータ208と造形領域プラットフォーム202との間に造形材料粒子206を配置するために使用される容器又は表面とすることが可能である。造形材料供給源204はホッパー又は表面とすることが可能であり、該ホッパー又は表面上に造形材料粒子206を（例えば、該造形材料供給源204の上方に位置し又は該造形材料供給源204に隣接して位置する造形材料源（図示せず）から）供給することが可能である。追加的に又は代替的に、造形材料供給部204は、造形材料粒子206を保管場所から造形領域プラットフォーム202又は以前に形成された造形材料粒子206の層上に広げるべき位置へと提供する（例えば、移動させる）ための機構を含むことが可能である。例えば、造形材料供給源204は、ホッパー、オーガーコンベア、耕作（plowing）機構などを含むことが可能である。概略的に言えば、３Ｄオブジェクト又は部品を造形材料粒子206から生成することが可能である。
【００２０】
造形材料粒子206は、（例えば、粉末、繊維といった形態の）粒子とすることが可能であり、及びポリマー、プラスチック、金属、セラミック、又はそれらの組み合わせといった材料から形成することが可能である。造形材料粒子206は、特定の平均寸法に従って形成される幅を有するよう形成することが可能である。特定の例として、造形材料粒子206は、平均して約50ミクロンの寸法（例えば、幅、高さ、直径、及び／又は長さ）を有するよう形成することが可能である。他の例では、造形材料粒子206は、約40ミクロン、約60ミクロンといった他の平均寸法を有するよう形成することが可能である。
【００２１】
装置200はまた、エネルギー源210を含むことが可能であり、該エネルギー源210は、図１Ａに示し同図に関して説明したエネルギー源104と同様のものとすることが可能である。同様に、リコータ208は、図１Ａに示し同図に関して説明したリコータ102と同様のものとすることが可能である。更に、リコータ208及びエネルギー源210は、図１Ａ及び図１Ｂに関して説明したように、例えば、ｙ軸に沿って、矢印212で示す方向に移動することが可能である。リコータ208は、造形材料粒子20が広がっている位置と広がっていない位置との間に位置決めするために、更に垂直方向に（例えば、ｚ軸に沿って）移動することが可能である。本書で説明するように、エネルギー源210は、プリントパス中に層220の特定の領域で造形材料粒子206を加熱し、及び更なる層形成パス中に以前に融合した造形材料粒子206を再融解させる（又は以前に融合した造形材料粒子206を造形材料粒子206の融解温度よりも高い温度に維持する）よう実施することが可能である。他の例では、装置200は、造形材料粒子206を融解し融合させて３Ｄ部品の各部を形成するための別個の融解装置を含むことが可能である。これらの例では、エネルギー源210は、以前に融合した造形材料粒子206を加熱するように実施することが可能である。
【００２２】
装置200は、矢印216で示す方向に（例えば、ｙ軸に沿って）移動することが可能な薬剤供給装置214を更に含むことが可能である。幾つかの例では、薬剤供給装置214は、エネルギー源210とは別個に移動することが可能であり、他の例では、薬剤供給装置214は、エネルギー源210と共通のキャリッジ上に支持されて該エネルギー源210と同時に移動することが可能である。追加的に又は他の例では、薬剤供給装置214は、図２に示すものとは異なる方向に移動することが可能である。例えば、薬剤供給装置214は、矢印216と垂直な方向（例えば、ｘ軸に沿って）移動することが可能である。いずれにしても、薬剤供給装置214は、造形材料粒子206の最上層220上への供給のために薬剤を選択的に吐出することが可能な複数のオリフィスを含むことが可能である。薬剤は、（例えば、光及び／又は熱といった形態の）融合放射線が適用された際に該融合放射線を吸収して該薬剤が堆積された造形材料粒子206を共に融合させる液体とすることが可能である。
【００２３】
追加的に又は他の例では、薬剤供給装置214は、造形材料粒子206の層220上に装飾剤（detailing agent）を選択的に供給することが可能である。該装飾剤は、融剤と比較して著しく少ない融合放射線を吸収することが可能な液体とすることが可能である。一例では、装飾剤は、該装飾剤が堆積された造形材料粒子206の融合を阻止し又は大幅に低減させることが可能である。他の例では、装飾剤は、共に融合した造形材料粒子206の外部に着色を提供するよう実施することが可能である。放射線の吸収を増強させ又は低減させる様々な添加剤及び／又は触媒を、造形材料粒子206の層220上に供給される１つ以上の薬剤に含ませることが可能である。例えば、該１つ以上の薬剤は、放射線吸収剤（すなわち、活物質、金属ナノ粒子など）を含むことが可能である。該１つ以上の薬剤は、追加的に又は代替的に、共溶媒、界面活性剤、殺生物剤、コゲーション防止剤、分散剤、及び／又はそれらの組み合わせのうちの何れかを含むことが可能である。
【００２４】
図２は、造形領域プラットフォーム202上に以前に形成された造形材料粒子206の複数の層220を示している。該複数の層220はそれぞれ、造形領域プラットフォーム202にわたって実質的に均一な厚さに形成することが可能である。一例では、層220の厚さは、約90μmから約110μmの範囲とすることが可能であるが、一層薄い又は一層厚い層を使用することも可能である。例えば、層220の厚さは、約20μmから約200μmの範囲、又は約50μmから約200μmの範囲とすることが可能である。
【００２５】
薬剤供給装置214は、最上層220の造形材料粒子206上に薬剤の液滴を選択的に供給するよう制御することが可能である。該薬剤は、層220の特定の（例えば、予め選択された）領域（例えば、３Ｄオブジェクトの一部を形成するために共に融合されるべき（又は共に融合されるべきでない）造形材料粒子206を含む領域222）上に供給することが可能である。装置200はまた、薬剤の小滴又は他の種類の薬剤を選択的に供給するよう制御することが可能な更なる薬剤供給装置（図示せず）を含むことが可能である。いずれにしても、１つ以上の薬剤供給装置214は、サーマルインクジェットプリントヘッド、圧電プリントヘッドなどとすることが可能であり、及び造形領域プラットフォーム202の幅にわたって延びることが可能である。
【００２６】
薬剤供給装置214が造形領域プラットフォーム202の幅にわたって延びていない他の例では、該薬剤供給装置214をｘ軸に沿って走査させて、該薬剤供給装置214を造形領域プラットフォーム202の上方の領域の大部分にわたって位置決めできるようにすることが可能である。このため、薬剤供給装置214は、造形材料粒子206の層220の特定の領域内に薬剤を堆積させるために造形領域プラットフォーム202に隣接して薬剤供給装置214を移動させる可動ＸＹステージ（図示せず）又は並進キャリッジ（図示せず）に取り付けることが可能である。
【００２７】
層220の特定の領域上への薬剤の堆積に続いて、エネルギー源210は、該層220内の造形材料粒子206上に融合放射線を適用するよう実施することが可能である。詳細には、エネルギー源210を駆動し及び層220を横切って（例えば、矢印212で示す方向に沿って）移動させて、造形材料粒子206上に光及び／又は熱という形で融合放射線を適用することが可能である。エネルギー源210の例は、UV、IR、又は近IR硬化ランプ、IR又は近IR発光ダイオード（LED）、可視及び近IR範囲で発光するハロゲンランプ、所望の電磁波長を有するレーザーなどを含むことが可能である。エネルギー源210の種類は、薬剤で使用される活物質の種類に少なくとも部分的に依存することが可能である。
【００２８】
造形材料粒子206上への融合放射線の適用は、融剤が付与された（又は装飾剤が堆積されていない）造形材料粒子206を融解させ、続いて融合放射線の適用を除去した後に（すなわち、冷却中に）共に融合する。このため、１つ以上の３Ｄ部品の一部220は、薬剤の選択的な付与及びそれに次ぐ融合エネルギーの適用によって選択的に形成することが可能である。
【００２９】
更に図２に示すように、装置200は、造形領域プラットフォーム202、造形材料粒子容器204、リコータ208、エネルギー源210、及び薬剤供給装置214の動作を制御することが可能なコントローラ230を含むことが可能である。詳細には、例えば、コントローラ230は、装置200の構成要素の様々な動作を制御するためにアクチュエータ（図示せず）を制御することが可能である。コントローラ230は、図１Ａに示したコントローラ108と同様のものとすることが可能であり、通信線（図示せず）を介して装置200の各構成要素に接続することが可能である。
【００３０】
コントローラ230はまた、データストア232と通信可能なものとすることが可能である。データストア232は、DRAM、EEPROM、MRAM、相変化RAM（PCRAM）、メモリスタ、及びフラッシュメモリなどの揮発性及び／又は不揮発性メモリとすることが可能である。データストア232は、装置200によりプリントされるべき３Ｄオブジェクトに関するデータを含むことが可能である。例えば、該データは、３Ｄオブジェクトを形成するために薬剤供給装置214が薬剤を堆積させるべき各造形材料層220内の位置を含むことが可能である。コントローラ230は、該データを使用して、薬剤供給装置214が薬剤の液滴を堆積させる各造形材料層220上の位置を制御することが可能である。
【００３１】
他の例によれば、薬剤供給装置214の代わりに又はそれに加えて、装置200は、レーザビーム源、レーザ焼結機などの融解装置を含むことが可能である。かかる例では、該融解装置は、特定の領域222に位置する造形材料粒子206にレーザビームを照射して、かかる造形材料粒子206を融解させ、それらが冷却された際に造形材料粒子206が共に融合するようにすることが可能である。かかる例では、コントローラ230は、融解装置を制御することが可能である。
【００３２】
図示しないが、装置200はまた、造形領域プラットフォーム202の上方にアレイ状に配置された複数の加温装置を含むことが可能である。該複数の加温装置の各々は、（例えば、造形材料粒子206を所定の閾値温度以上に維持するために）造形材料粒子206の広がった層に熱を加えるために使用されるランプ又はその他の熱源とすることが可能である。一例によれば、加温装置は、特定の領域222における造形材料粒子206の選択的な融合を容易にする比較的高い温度に造形材料粒子206の温度を維持することが可能である。追加的に又は他の例では、プリントベッド202が加熱装置（例えば、抵抗器）を含むことが可能である。
【００３３】
ここで図３を参照すると、別の例示的な装置300の簡略化したブロック図が示されている。装置300は、図１Ａ及び図２に示した装置100,200の何れかと同等のものとすることが可能であり、及びプロセッサ302、データストア304、及びメモリ310を含むことが可能である。プロセッサ302はコントローラ108,230と同等のものとすることが可能であり、及びデータストア304はデータストア232と同等のものとすることが可能であり、このため、プロセッサ302及びデータストア304に関する詳細な説明は本書では行わないこととする。
【００３４】
装置300は更に、入出力インタフェイス306を含むことが可能であり、該入出力インタフェイス306は、プロセッサ302が外部装置（リコータ330、エネルギー源332、薬剤供給装置／融解装置334、プリントベッド336など）と通信することを可能にするためのハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことが可能である。入出力インタフェイス306は、外部装置330〜336への有線又は無線接続を可能にすることが可能である。外部装置330〜336は、それぞれ、図１Ａ及び図２に示したリコータ102,208、エネルギー源104,210、薬剤供給装置214／融解装置、及びプリントベッド202と同等のものとすることが可能である。入出力インタフェイス306は更に、ネットワークインタフェイスカードを含むことが可能であり、及び／又はプロセッサ302が様々な入力及び／又は出力装置（例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ、他のコンピューティング装置など）と通信することを可能にするハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことが可能であり、該入力及び／又は出力装置によりユーザが装置300に命令を入力することが可能となる。他の例では、装置300は、コンピューティング装置、サーバコンピュータ、ラップトップコンピュータなどとすることが可能である。これらの例では、装置300は、外部装置330〜336を含まず、外部装置330〜336に命令を送信することが可能である。
【００３５】
メモリ310は、プロセッサ302が実行することが可能なマシン読み取り可能命令312〜322（コンピュータ読み取り可能命令とも呼ばれる）を格納していることが可能である。メモリ310（コンピュータ読み取り可能記憶媒体とも呼ばれる）は、非一時的なマシン読み取り可能記憶媒体とすることが可能であり、ここで、用語「非一時的な」は、一時的な伝搬信号を含まない。メモリ310は、揮発性及び／又は不揮発性メモリ（例えば、DRAM、EEPROM、MRAM、相変化RAM（PCRAM）、メモリスタ、フラッシュメモリなど）とすることが可能である。
【００３６】
図２及び図３を参照すると、プロセッサ302は、命令312をフェッチし、デコードし、及び実行して、造形材料粒子206をプリントベッド202上に広げて層220にするようにリコータ330を制御することが可能である。このため、例えば、プロセッサ302は、容器204からプリントベッド336又は以前に形成された層220上に造形材料粒子206を広げるようにリコータ330を制御することが可能である。幾つかの例では、プロセッサ302は、命令314をフェッチし、デコードし、及び実行して、造形材料粒子206の広がった層の特定の領域上に薬剤を選択的に供給するように薬剤供給装置334を制御することが可能である。例えば、プロセッサ302は、領域222上に薬剤を供給するように薬剤供給装置334を制御することが可能である。これらの例では、プロセッサ302はまた、命令316をフェッチし、デコードし、及び実行して、造形材料粒子206の層上に融合放射線を適用して融剤が堆積された造形材料粒子206を融解させ融合させるようにエネルギー源332又は融解装置334を制御することが可能である。
【００３７】
他の例では、命令314を実行する代わりに、プロセッサ302は、命令316をフェッチし、デコードし、及び実行して、特定の領域222内の造形材料粒子206を融解させて該造形材料粒子206が冷却された際に該造形材料粒子206が共に融合するように融解装置334を制御することが可能である。メモリ310には、命令314,316又はその両方を格納することが可能である。
【００３８】
上記の何れの例においても、プロセッサ302は、命令318をフェッチし、デコードし、及び実行して、特定の領域222内の造形材料粒子206を加熱する（又は特定の領域222内の造形材料粒子206を融合した造形材料粒子206の融解温度よりも高い温度に維持する）ために造形材料粒子206の層上にエネルギーを適用するようにエネルギー源332を制御することが可能である。プロセッサ302は、所定の期間が経過した後、エネルギー源332がリコータ330に対して特定の位置に戻った後などに、前記命令318を実行することが可能である。いずれにしても、エネルギー源332が造形材料粒子206の層上にエネルギーを適用している間、プロセッサ302は、命令320をフェッチし、デコードし、及び実行して、更なる造形材料粒子206を前の層上に広げるようリコータ330を制御することが可能であり、これにより、該更なる造形材料粒子206が以前に融合した造形材料粒子206上に提供されると同時に、それら造形材料粒子206は、特定の温度（例えば、少なくとも該融合した造形材料粒子206の融解温度）よりも高い温度となる。
【００３９】
プロセッサ302は、命令322をフェッチし、デコードし、及び実行して、プリントベッド336を下降させるよう制御することが可能である。例えば、プロセッサ302は、各新しい層の形成又は所定数の新しい層の形成に続いてプリントベッド336を下降させることが可能である。
【００４０】
装置300を実施することが可能な様々な態様を図４ないし図６にそれぞれ示す方法400〜600に関してより詳細に説明する。詳細には、図４ないし図６は、強力な層間接着強度を有する造形材料粒子の層を形成するための例示的な方法400,500,600をそれぞれ示している。図４ないし図６にそれぞれ示す方法400,500,600は更なる操作を含むことが可能であり、及び同図に関して説明する操作のうちの幾つかは、該方法400,500,600の範囲から逸脱することなく省略し及び／又は変更することが可能であることが理解されよう。該方法400,500,600の説明は、説明を目的として図２及び図３に示した特徴に関して行うが、該方法400〜600は、図２ないし図３に示したものとは異なるアーキテクチャを有する装置200,300で実施することが可能であることが理解されよう。
【００４１】
概して言えば、装置300のプロセッサ302は、方法400,500,600を実行するために、メモリ310に格納された命令312〜322のうちの一部又は全部を実施し又は実行することが可能である。方法400,500,600の何れかの実行に先立ち又は該実行の一部として、プロセッサ302は、作製すべき複数の部品の一部又は該複数の部品を識別することが可能である。例えば、プロセッサ302は、データストア304に記憶することが可能な情報（例えば、１つ以上の部品のコンピュータ支援設計情報など）にアクセスすることが可能である。コンピュータ支援設計情報は、融剤を選択的に堆積させるべき場所を決定するためにプロセッサ302が使用することができる部品の物理的な特性（例えば、部品の形状及び寸法）を特定することが可能である。
【００４２】
先ず図４を参照すると、ブロック402で、プロセッサ302は、命令314,316を実行して、第１の造形材料粒子層220の特定の領域222内の造形材料粒子206を選択的に融合させることが可能である。他の例（例えば、融剤を使用せずに造形材料粒子220を融合させる例）では、プロセッサ302は、最初に命令314を実行することなく、命令316を実行して、第１の造形材料粒子層220の特定の領域222内の造形材料粒子206を選択的に融合させることが可能である。かかる例を図５及び図６に関して以下で一層詳細に説明する。
【００４３】
ブロック404で、プロセッサ302は、命令318を実行して、エネルギー源332が、該エネルギー源332からエネルギーを受け取る位置にある融合した造形材料粒子222を特定の温度よりも高い温度に上昇させ又は維持しつつ、造形材料粒子206の第１の層220にわたって該エネルギー源332を走査させることが可能である。例えば、プロセッサ302は、特定の領域222内の融合した造形材料粒子の少なくとも一部を再融解させる（又は特定の領域222内の融合した造形材料粒子の少なくとも一部を該融合した造形材料粒子の融解温度よりも高い温度に維持する）ように造形材料粒子206の第１の層220にわたってエネルギー源332を走査させることが可能である。エネルギーの量（例えば、エネルギー源332がエネルギーを供給する温度）は、上述のように融合していない造形材料粒子を融解させることなく、以前に融合した造形材料粒子を融解させる（又は以前に融合した造形材料粒子を前記融解温度よりも高い温度に維持する）ために十分なものとすることが可能である。更に、特定の領域222内の以前に融合した造形材料粒子が特定の温度よりも高い温度にある間に、プロセッサ302は、命令320を実行して、造形材料粒子206の第１の層220上に更なる造形材料粒子を広げて該造形材料粒子206の第１の層220上に造形材料粒子206の第２の層を形成するようにリコータ330を移動させることが可能である。すなわち、例えば、融合した造形材料材料粒子206が特定の温度よりも高い温度にある（例えば、融解状態にある）間に更なる造形材料粒子206が第１の層220上に広げられるように、リコータ330をエネルギー源334の背後で移動させることが可能である。一例として、リコータ330は、エネルギー源334と同時に移動することが可能であり、同じキャリッジ上に支持することが可能である。
【００４４】
ここで図５を参照すると、ブロック502で、プロセッサ302は、命令312を実行して、造形材料粒子206の第１の層220を形成するようリコータ330を移動させることが可能である。リコータ330は、図１Ａ及び図２に関して上述したように造形材料粒子206の第１の層220を形成するよう実施することが可能である。。
【００４５】
ブロック504で、プロセッサ302は、命令314を実行して、第１の層220の特定の領域222上に融剤を選択的に堆積させることが可能である。更に、ブロック506で、プロセッサ302は、命令316を実行して、特定の領域222内の造形材料粒子206（すなわち、融剤が選択的に堆積された造形材料粒子206）の第１の層220上に熱を加えることが可能である。例えば、プロセッサ302は、十分なエネルギーで造形材料粒子206を加熱して、融剤が堆積されていない造形材料粒子206を融解させることなく融剤が選択的に堆積された造形材料粒子206を融解させるように、第１の層220を横切ってエネルギー源332を移動させることが可能である。エネルギー源332が融解した造形材料粒子206から離れるように移動されてエネルギーの適用が終了すると、融解した造形材料粒子206が冷却し始めて共に融合することが可能となる。
【００４６】
ブロック508で、プロセッサ302は、命令318を実行して、造形材料粒子206の第１の層220を横切ってエネルギー源332を走査させると同時に、該エネルギー源332が、該エネルギー源332からエネルギーを受け取る第１の層220の位置222内の融合した造形材料粒子206を特定の温度よりも高い温度に上昇させ又は該温度に維持することが可能である。すなわち、エネルギー源332は、該エネルギー源332が（例えば、第１の層220の複数のストリップに沿って漸進的に）走査される際に、エネルギー（例えば、温度、放射線、光など）を造形材料粒子206の第１の層220の複数のストリップ上に適用することが可能である。エネルギー源332は、該複数のストリップを横切ってエネルギーを広く適用することが可能であり、又は本書で説明するように複数のストリップを横切ってエネルギーを選択的に適用することが可能である。前記特定の温度は、少なくとも融合した造形材料粒子206が融解する温度とすることが可能である。更に、特定の領域222内の融合した造形材料粒子206が融解状態にある間に、プロセッサ302は、命令320を実行して、造形材料粒子206の第１の層220上に更なる造形材料粒子206を広げて該第１の層220上に造形材料粒子206の第２の層220を形成するようにリコータ330を移動させることが可能である。ブロック508においてエネルギー源332が供給するエネルギーの量は、ブロック506において該エネルギー源332が供給するエネルギーの量と同じとすることも異ならせることも可能である。更に、本書で説明するように、別個のエネルギー源（例えば、融解装置334）をブロック508ではなくブロック506で実施することが可能である。
【００４７】
図６を参照すると、ブロック602で、プロセッサ302は、命令312を実行して、造形材料粒子206の第１の層220を形成するようリコータ330を移動させることが可能である。リコータ330は、図１Ａ及び図２に関して上述したように造形材料粒子206の第１の層220を形成するよう実施することが可能である。
【００４８】
ブロック604で、プロセッサ302は、命令316を実行して、特定の領域222内の造形材料粒子206上に融合エネルギーを加えることにより第１の層220内の造形材料粒子206を選択的に融合させることが可能である。例えば、プロセッサ302は、特定の領域222内の造形材料粒子206上に集束されたエネルギーを適用して該集束されたエネルギーが造形材料粒子206を融解させるように融解装置334を制御することが可能である。該集束されたエネルギーはレーザビームとすることが可能であり、該融解装置334はレーザビーム源とすることが可能である。一例として、プロセッサ302は、集束されたエネルギーが適用された造形材料粒子206を融解させるのに十分なエネルギーで特定の領域222内の造形材料粒子206を加熱するように融解装置334を制御することが可能である。集束されたエネルギーの適用が終了すると、融解した造形材料粒子206が冷却し始めて共に融合することが可能となる。
【００４９】
ブロック606で、プロセッサ302は、命令318を実行して、造形材料粒子206の第１の層220を横切ってエネルギー源332を走査させると同時に、該エネルギー源332が、該エネルギー源332からエネルギーを受け取る第１の層220の位置222内の融合した造形材料粒子206を特定の温度よりも高い温度に上昇させ又は該温度に維持することが可能である。すなわち、エネルギー源332は、該エネルギー源332が（例えば、第１の層220の複数のストリップに沿って漸進的に）走査される際に、エネルギー（例えば、温度、放射線、光など）を造形材料粒子206の第１の層220の複数のストリップ上に適用することが可能である。エネルギー源332は、該複数のストリップを横切ってエネルギーを広く適用することが可能であり、又は本書で説明するように複数のストリップを横切ってエネルギーを選択的に適用することが可能である。前記特定の温度は、少なくとも融合した造形材料粒子206が融解する温度とすることが可能である。更に、特定の領域222内の融合した造形材料粒子206が融解状態にある間に、プロセッサ302は、命令320を実行して、造形材料粒子206の第１の層220上に更なる造形材料粒子206を広げて該第１の層220の上に造形材料粒子206の第２の層220を形成するようにリコータ330を移動させることが可能である。
【００５０】
図４ないし図６には示していないが、プロセッサ302は、命令322を実行してプリントベッド336を移動させることが可能であり、及び方法400〜600で列挙した動作をそれぞれ繰り返すことが可能である。かかるプロセスは、３Ｄ部品が作製されるまで繰り返すことが可能である。
【００５１】
方法400〜600で説明した動作のうちの一部又は全部は、任意の所望のコンピュータによりアクセスすることが可能な媒体内に、ユーティリティ、プログラム、又はサブプログラムとして格納することが可能である。更に、方法400〜600は、コンピュータプログラムにより実施することが可能であり、かかるコンピュータプログラムは、アクティブ及び非アクティブの両方の様々な形態で存在することが可能である。例えば、コンピュータプログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード、又はその他のフォーマットを含むマシン読み取り可能命令として存在することが可能である。上記のいずれも、非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体上で実施することが可能である。
【００５２】
非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体の例として、コンピュータシステムのRAM、ROM、EPROM、EEPROM、及び磁気若しくは光学ディスク又はテープが挙げられる。したがって、上述した機能を実行することが可能なあらゆる電子装置が、上記で列挙した機能を実行することが可能であることが理解されよう。
【００５３】
本開示の全体を通して具体的に説明してきたが、本開示の代表的な例は広範囲の用途にわたって有用性を有するものであり、上記説明は、制限を意図したものではなく及び制限として解釈されるべきではなく、本開示の様々な側面の例示的な説明として提供したものである。
【００５４】
本書で説明し図示したものは、本開示の一例並びにその幾つかの変形例である。本書で使用する用語、説明、及び図面は、例示のためにのみ記載したものであって、制限を意味するものではない。本開示の思想及び範囲内で多くの変形例を実施することが可能であり、かかる本開示の思想及び範囲は、特許請求の範囲及びその等価物によって定義されることを意図されており、特許請求の範囲における全ての用語は、別段の指示がない限り、それらの最も広い合理的な意味を意図したものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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