(57)【要約】【課題】サポート材の使用を必須とすることなく、内部に空間を有する三次元造形物を製造することを可能にする。【解決手段】造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間を有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、造形材料を含む流動性組成物を供給することで、積層体に対応する積層領域に層を積層する積層工程と、造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、層の積層方向と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の積層方向の端部を繋ぎ空間の少なくとも一部をカバーするカバー工程と、を有する。【選択図】図１２
2018001483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間を有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
前記造形材料を含む流動性組成物を供給することで、前記積層体に対応する積層領域に前記層を積層する積層工程と、
前記造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、前記層の積層方向と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の前記積層方向の端部を繋ぎ前記空間の少なくとも一部をカバーするカバー工程と、
を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記カバー工程は、前記造形材料を含む流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向に順次隣接して配置することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記カバー工程は、前記造形材料を含む流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向における両端側を配置してから中央側を配置することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記端部間の間隔は２ｍｍ以下であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記カバー工程で供給される流動性組成物の粘度は、２０Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記カバー工程で供給される流動性組成物の粘度は、１００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記カバー工程で形成されたカバー部を平坦化する平坦化工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記平坦化工程は、前記カバー工程で形成されたカバー部に凹みが有る場合に該凹みに前記造形材料を含む流動性組成物を供給する工程であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記平坦化工程は、前記凹みに粘度が２０Ｐａ・ｓ未満の前記造形材料を含む流動性組成物を液滴として供給する工程であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法において、
前記造形材料は粒状物であり、
前記積層体における前記粒状物を焼結又は溶融する工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項１１】
造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間を有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、
前記造形材料を含む流動性組成物を供給することで、前記積層体に対応する積層領域に前記層を積層可能な積層材料の供給部と、
前記造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、前記層の積層方向と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の前記積層方向の端部を繋ぎ前記空間の少なくとも一部をカバーするカバー材料の供給部と、
を備えることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項１２】
造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給する第１供給部と、
造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給する第２供給部と、
前記第１供給部及び前記第２供給部の動作を制御する制御部と、を備える三次元造形物の製造装置であって、
前記制御部は、
内部に空間を有する三次元造形物を製造する旨の制御指令を受けた場合に、
前記第１供給部により前記造形材料を含む流動性組成物を前記空間ではなく三次元造形物に対応する領域に供給することで複数の層を形成して積層体を形成し、
前記第２供給部により前記造形材料を含む流動性組成物を前記積層体の積層方向における端部を少なくとも２カ所で繋ぎ前記空間に対応する部分の少なくとも一部をカバーするカバー領域に連続的に供給する、制御モードを備えていることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の三次元造形物の製造装置において、
前記第１供給部は、前記流動性組成物を液滴の状態で間欠的に供給可能であり、
前記制御モードは、前記第１供給部により前記流動性組成物を、前記空間ではなく三次元造形物に対応する領域に間欠的に供給することを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の三次元造形物の製造装置において、
前記制御モードは、前記第２供給部により前記流動性組成物を線状態で供給する、ことを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流動性組成物を供給して層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法が実施されている。例えば、特許文献１には、流動性組成物を供給して層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法であって、サポート材を使用可能な三次元造形物の製造装置及びサポート材を使用する三次元造形物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６７１２０号公報
【特許文献２】特開２０１６−９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような三次元造形物の製造方法においては、空間を形成しつつ層を積層し、該層の上端部をカバーするカバー部を形成する場合がある。そこで、サポート材を使用し、該サポート材を該空間に満たせば、該カバー部を形成することができる。  
しかしながら、該空間が積層された層とカバー部とで密閉された状態になっていると、最終的な製造物としての三次元造形物において、該空間にサポート材が満たされた状態（サポート材が除去されていない状態）となる。そこで、該空間のサポート材を除去する場合には、三次元造形物に穴をあけて該サポート材を排出しなければならない。このため、例えば、特許文献２には、箱型や球状と言った中空で閉じた（内部の空間が密閉された）構造についてはサポート材を利用した造形を不可能とし、サポート材の除去が可能な孔を有する構造についてはサポート材を利用した造形を可能とする技術が開示されている。  
すなわち、流動性組成物を供給して層を積層することにより三次元造形物を製造する従来の三次元造形物の製造方法においては、サポート材を使用しなければ、カバー部が形成される（内部に空間を有する）三次元造形物を製造することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、サポート材の使用を必須とすることなく、内部に空間を有する三次元造形物を製造することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間を有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、前記造形材料を含む流動性組成物を供給することで、前記積層体に対応する積層領域に前記層を積層する積層工程と、前記造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、前記層の積層方向と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の前記積層方向の端部を繋ぎ前記空間の少なくとも一部をカバーするカバー工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本態様によれば、造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、積層方向と交差する方向において層の少なくとも２カ所の積層方向の端部を繋ぎ空間の少なくとも一部をカバーする。すなわち、造形材料を含む流動性組成物を断続的ではなく連続的に供給することでカバー部を形成する。このため、カバー部を切れ目なく連続的に形成できるので、流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、前記空間をカバーするように供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態にすることができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができ、以って内部に空間を有する三次元造形物を製造することができる。  
ここで、「造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給」とは、液滴の状態で間欠的に供給することは含まない意味である。また、固体の材料を溶融しながら連続的に供給する構成は含まない意味である。  
なお、「サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができ、以って内部に空間を有する三次元造形物を製造する」とは、サポート材を使用することなくカバー部を設けて、内部に空間を有する三次元造形物を製造することが可能であればよい意味であり、サポート材を常に使用しないことを強いる意味ではない。
【０００８】
本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記カバー工程は、前記造形材料を含む流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向に順次隣接して配置することを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、カバー工程において、流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向に順次隣接して配置する。すなわち、カバー工程において、線の延びる方向と交差する方向における一方側の端の部分から順に配置する。一般的に、該端の部分はカバー部を支える端部の面積が大きい。このため、端部でカバー部の一部を確りと支えた状態から該カバー部の残りの形成部分を形成でき、固化前のカバー部の自重の影響を効果的に低減した状態で、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができる。
【００１０】
本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記カバー工程は、前記造形材料を含む流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向における両端側を配置してから中央側を配置することを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、カバー工程において、流動性組成物を線状態で供給するとともに、該線状態で供給される流動性組成物を該線の延びる方向と交差する方向における両端側を配置してから中央側を配置する。すなわち、カバー工程において、線の延びる方向と交差する方向における両方の端の部分を先に配置する。一般的に、該端の部分はカバー部を支える端部の面積が大きい。このため、該両方の端の部分に対応する両側の端部でカバー部の一部を確りと支えた状態から該カバー部の残りの形成部分を形成でき、固化前のカバー部の自重の影響を効果的に低減した状態で、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記端部間の間隔は２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
本態様によれば、前記端部間の間隔は２ｍｍ以下である。これにより、前記空間をカバーするように供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態を、前記流動性組成物の粘度等の物性の条件が狭い範囲に制約されることなく実現することができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第４のいずれか１つの態様において、前記カバー工程で供給される流動性組成物の粘度は、２０Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする。
【００１５】
本態様によれば、前記空間をカバーするように供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態を、カバー工程で供給される流動性組成物の粘度を２０Ｐａ・ｓ以上に規定することにより容易に実現することができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができる。
【００１６】
本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第５の態様において、前記カバー工程で供給される流動性組成物の粘度は、１００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする。
【００１７】
本態様によれば、前記空間をカバーするように供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態を、カバー工程で供給される流動性組成物の粘度を１００Ｐａ・ｓ以上とすることにより一層容易に実現することができる。
【００１８】
本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記カバー工程で形成されたカバー部を平坦化する平坦化工程を有することを特徴とする。
【００１９】
本態様によれば、カバー工程で形成されたカバー部を平坦化する平坦化工程を有する。このため、カバー部を平坦化することで、外表面が高精細な三次元造形物を製造することができる。  
なお、「平坦化工程」は、例えば、カバー部に凹みが有る場合には該凹みに造形材料を供給してもよいし、カバー部に凸みが有る場合には該凸みを削ってもよい。
【００２０】
本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第７の態様において、前記平坦化工程は、前記カバー工程で形成されたカバー部に凹みが有る場合に該凹みに前記造形材料を含む流動性組成物を供給する工程であることを特徴とする。
【００２１】
本態様によれば、平坦化工程は、カバー工程で形成されたカバー部に凹みが有る場合に該凹みに造形材料を含む流動性組成物を供給する。このため、特に新たな構成部材を三次元造形物の製造装置に設けることなく平坦化工程を実行できる。
【００２２】
本発明の第９の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第８の態様において、前記平坦化工程は、前記凹みに粘度が２０Ｐａ・ｓ未満の前記造形材料を含む流動性組成物を液滴として供給する工程であることを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、平坦化工程は、凹みに粘度が２０Ｐａ・ｓ未満の造形材料を含む流動性組成物を液滴として供給することで、特に外表面が高精細な三次元造形物を製造することができる。
【００２４】
本発明の第１０の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第９のいずれか１つの態様において、前記造形材料は粒状物であり、前記積層体における前記粒状物を焼結又は溶融する工程を有することを特徴とする。
【００２５】
本態様によれば、造形材料は粒状物であり該粒状物を焼結又は溶融して固化する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することができる。
【００２６】
本発明の第１１の態様の三次元造形物の製造装置は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間を有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、前記造形材料を含む流動性組成物を供給することで、前記積層体に対応する積層領域に前記層を積層可能な積層材料の供給部と、前記造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、前記層の積層方向と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の前記積層方向の端部を繋ぎ前記空間の少なくとも一部をカバーするカバー材料の供給部と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
本態様によれば、カバー材料の供給部によって造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、積層方向と交差する方向において層の少なくとも２カ所の積層方向の端部を繋ぎ空間の少なくとも一部をカバーすることができる。すなわち、造形材料を含む流動性組成物をカバー材料の供給部から断続的ではなく連続的に供給することでカバー部を形成する。このため、カバー部を切れ目なく連続的に形成できるので、流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、前記空間をカバーするように供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態にすることができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができ、以って内部に空間を有する三次元造形物を製造することができる。
【００２８】
本発明の第１２の態様の三次元造形物の製造装置は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給する第１供給部と、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給する第２供給部と、前記第１供給部及び前記第２供給部の動作を制御する制御部と、を備える三次元造形物の製造装置であって、前記制御部は、内部に空間を有する三次元造形物を製造する旨の制御指令を受けた場合に、前記第１供給部により前記造形材料を含む流動性組成物を前記空間ではなく三次元造形物に対応する領域に供給することで複数の層を形成して積層体を形成し、前記第２供給部により前記造形材料を含む流動性組成物を前記積層体の積層方向における端部を少なくとも２カ所で繋ぎ前記空間に対応する部分の少なくとも一部をカバーするカバー領域に連続的に供給する、制御モードを備えていることを特徴とする。
【００２９】
本態様によれば、第１１の態様と同様の効果を得ることができる。即ち、前記制御部が前記制御モードを実行することにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができ、以って内部に空間を有する三次元造形物を製造することができる。
【００３０】
本発明の第１３の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１２の態様において、前記第１供給部は、前記流動性組成物を液滴の状態で間欠的に供給可能であり、前記制御モードは、前記第１供給部により前記流動性組成物を、前記空間ではなく三次元造形物に対応する領域に間欠的に供給することを特徴とする。
【００３１】
本態様によれば、前記制御モードは、前記第１供給部により前記流動性組成物を、前記空間ではなく三次元造形物に対応する領域に液滴の状態で間欠的に供給する。よって、三次元造形物の積層体部分に対して高精細な三次元造形を実行することができ、且つ前記カバー部については、前記第２供給部からの連続的な供給によりサポート材の使用を必須とすることなく該カバー部を設けることができる。
【００３２】
本発明の第１４の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１２又は第１３の態様において、前記制御モードは、前記第２供給部により前記流動性組成物を線状態で供給することを特徴とする。
【００３３】
本態様によれば、前記第２供給部により前記流動性組成物を線状態で供給するので、カバー部を前記線に沿って切れ目なく連続的に形成できる。前記流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、前記空間をカバーするように線状態で供給された固化前のカバー部が前記空間内に落下しない状態を容易に実現することができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１Ａは本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す一部を省略した概略構成図。図１Ｂは図１Ａに示すＣ部の拡大図。
【図２】図２Ａは本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す別の一部を省略した概略構成図。図２Ｂは図２Ａに示すＣ’部の拡大図。
【図３】本発明の一の実施形態に係るヘッドベースの概略透視図。
【図４】図４Ａは、本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、積層部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。図４Ｂは、本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、積層部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。図４Ｃは、本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、積層部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。
【図５】図５Ａは積層部の形成形態を概念的に説明する概略図。図５Ｂは積層部の形成形態を概念的に説明する概略図。
【図６】図６Ａはヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。図６Ｂはヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。
【図７】図７Ａは本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略正面図。図７Ｂは本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略平面図。
【図８】図８Ａは本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略正面図。図８Ｂは本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略平面図。
【図９】参考例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略正面図。
【図１０】図１０Ａは本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略平面図。図１０Ｂは本発明の一実施例に係る三次元造形物の別の製造過程を表す概略平面図。図１０Ｃは本発明の一実施例に係る三次元造形物の更に別の製造過程を表す概略平面図。
【図１１】図１１Ａは本発明の一実施例に係る三次元造形物のカバー材料の吐出状態を表す断面図。図１１Ｂは別の一実施例に係る三次元造形物のカバー材料の吐出状態を表す断面図。
【図１２】本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。  
図１及び図２は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成である。  
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、２種類の材料供給部及びエネルギー付与部を備えているが、図１及び図２は、各々、一方の材料供給部及びエネルギー付与部のみを表した図であり、他方の材料供給部及びエネルギー付与部は省略して表している。  
本実施形態に係る三次元造形物の製造装置は、三次元造形物の積層体に対応するとともに三次元造形物の側部に相当する積層領域５００ａ（図７参照）と該積層領域５００ａの層の上側（＋Ｚ方向側）の少なくとも一部をカバーするカバー領域５００ｂ（図８参照）の層とを同じ造形材料を含む別の流動性組成物を用いて構成することが可能（ただし、同じ流動性組成物を用いて構成することも可能）なものである。具体的には、積層領域５００ａの層を形成する流動性組成物は造形材料として金属粒子を含む積層材料、カバー領域５００ｂの層を形成する流動性組成物は造形材料として該金属粒子と同じ金属粒子を含むカバー材料である。ただし、造形材料に特に限定はない。金属材料のほか、樹脂材料なども使用可能である。
【００３６】
図１及び図２で表されるように、形成装置２０００は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。そして、図１で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に、エネルギー照射部１３００と積層材料吐出部１２３０とを備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定されるヘッドベース支持部１３０を備えている。また、図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され他方の端部にカバー材料供給部１６３０とエネルギー照射部１８１０とを備えるヘッドユニット１８００を保持するヘッドベース１７００が保持固定されるヘッドベース７３０を備えている。ここで、ヘッドベース１７００（図１では省略されている）は、ヘッドベース１１００（図２では省略されている）とＸＹ平面において並列に設けられている。  
なお、本実施形態の積層材料吐出部１２３０は積層材料を液滴の状態で間欠的に吐出可能な非接触型のディスペンサであり、本実施形態のカバー材料供給部１６３０はカバー材料を連続的に線状に供給することが可能な接触型のディスペンサである。ただし、このような構成に限定されず、カバー材料供給部１６３０がカバー材料を連続的に供給することが可能であればよい。
【００３７】
ステージ１２０上には、三次元造形物５００に形成される過程での部分造形物５０１、５０２及び５０３が層状に形成される。三次元造形物５００の形成には、レーザーによる熱エネルギーの照射に伴う熱エネルギーの付与がなされるため、ステージ１２０の熱からの保護のため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。なお、図１Ａ及び図２Ａでは、説明の便宜上、部分造形物５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（例えば、図１Ａ及び図２Ａ中の５０ｎ層まで）積層される。  
なお、図１Ａ及び図２Ａにおいては、部分造形物５０１及び５０２は積層材料吐出部１２３０から積層材料が吐出されて形成された層に対応し、部分造形物５０３はカバー材料供給部１６３０からカバー材料が吐出されて形成された層に対応する。
【００３８】
図１Ｂは、図１Ａに示すヘッドベース１１００を示すＣ部拡大概念図である。図１Ｂに示すように、ヘッドベース１１００は、複数のヘッドユニット１４００が保持されている。詳細は後述するが、積層材料供給装置１２００に備えられる各々のヘッドユニット１４００は、三次元造形物の側部（積層領域５００ａ）の層を形成するための積層材料の供給部としての積層材料吐出部１２３０と、エネルギー付与部としてのエネルギー照射部１３００と、が保持治具１４００ａに保持されることで構成される。積層材料吐出部１２３０は、吐出ノズル１２３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａから積層材料を液滴として吐出させる吐出駆動部１２３０ｂと、を備えている。
【００３９】
また、図２Ｂは、図２Ａに示すヘッドベース１７００を示すＣ’部拡大概念図である。図２Ｂに示すように、ヘッドベース１７００は、１つのヘッドユニット１８００が保持されている。ヘッドユニット１８００は、カバー材料供給装置１６００に備えられ、カバー材料の供給部としてのカバー材料供給部１６３０と、エネルギー付与部としてのエネルギー照射部１８１０と、が保持治具１８００ａに保持されることで構成される。カバー材料供給部１６３０は、供給ノズル１６３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって供給ノズル１６３０ａからカバー材料を連続的に供給する駆動部１６３０ｂと、を備えている。
【００４０】
エネルギー照射部１３００及びエネルギー照射部１８１０は、本実施形態ではエネルギーとして電磁波であるレーザーを照射するエネルギー照射部により説明する（このうち、エネルギー照射部１３００を以下においてレーザー照射部１３００ともいう）。照射されるエネルギーにレーザーを用いることにより、ターゲットとなる供給材料に狙いを定めてエネルギーを照射することができ、品質の良い三次元造形物を形成することができる。また、例えば吐出される材料の種類に合わせて、照射エネルギー量（パワー、走査速度）を制御することを容易に行うことができ、所望の品質の三次元造形物を得ることができる。例えば、吐出される材料を焼結させて固化することや、溶融して固化することも選択可能であることは言うまでもない。すなわち、吐出される材料は、場合によってはこれが焼結材料であったり、溶融材料であったり、その他の方法によって固化する固化材料であったりする。
【００４１】
なお、エネルギー照射部１３００及びエネルギー照射部１８１０の代わりに、エネルギーとしてアーク放電により発生する熱を付与するエネルギー付与部を用いてもよい。アーク放電により発生する熱を付与することにより、比較的（あるいは、レーザに比べて）広い範囲に熱エネルギーを付与することができ、三次元造形物の形成速度を速くすることができる。また、例えば、材料の種類に合わせて、アーク放電により発生する熱の量やアーク放電させる位置を制御することができ、所望の範囲の材料を溶融させることができる。  
さらには、エネルギー照射部１３００及びエネルギー照射部１８１０のようなエネルギー照射部を備えない構成とすることも可能である。そして、このような構成とする場合、三次元造形物を該三次元造形物の製造装置（形成装置２０００）で製造した後に、別の装置で該三次元造形物を一体的に焼結や溶融させてもよい。
【００４２】
積層材料吐出部１２３０は、ヘッドベース１１００に保持されるヘッドユニット１４００に供給する供給材料を収容した積層材料供給ユニット１２１０と供給チューブ１２２０により接続されている。そして、所定の積層材料が積層材料供給ユニット１２１０から積層材料吐出部１２３０に供給される。積層材料供給ユニット１２１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料（造形材料）を含む流動性組成物（積層材料）が供給材料として積層材料収容部１２１０ａに収容され、個々の積層材料収容部１２１０ａは、供給チューブ１２２０によって、個々の積層材料吐出部１２３０に接続されている。このように、個々の積層材料収容部１２１０ａを備えることにより、ヘッドベース１１００から、複数の異なる種類の溶融材料を供給することが可能になっている。
【００４３】
カバー材料供給部１６３０は、ヘッドベース１７００に保持されるヘッドユニット１８００に対応させた供給材料を収容したカバー材料供給ユニット１６１０と供給チューブ１６２０により接続されている。そして、所定のカバー材料がカバー材料供給ユニット１６１０からカバー材料供給部１６３０に供給される。カバー材料供給ユニット１６１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料（造形材料）を含む流動性組成物（カバー材料）が供給材料としてカバー材料収容部１６１０ａに収容され、カバー材料収容部１６１０ａは、供給チューブ１６２０によって、カバー材料供給部１６３０に接続されている。
【００４４】
なお、上記のように、積層材料吐出部１２３０は非接触型のディスペンサであり、カバー材料供給部１６３０は接触型のディスペンサである。非接触型のディスペンサは接触型のディスペンサに比べて緻密に三次元造形物５００を形成できる。このため、高精度で構成されることが要求される三次元造形物の側部（積層領域５００ａ）の層を非接触型のディスペンサである積層材料吐出部１２３０で緻密に形成できる。また、接触型のディスペンサは非接触型のディスペンサに比べて高速で三次元造形物５００を形成できる。このため、特に高精度で構成されることが要求されない三次元造形物の上側（カバー領域５００ｂの層）を接触型のディスペンサであるカバー材料供給部１６３０で高速に形成できる。
【００４５】
積層材料及びカバー材料に含まれる供給材料としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）の粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（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）や、アルミナ、シリカなどの粉末と、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料を用いることが可能である。  
また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、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を用いることが可能である。その他、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も用いることが可能である。  
別の表現をすると、本実施形態の供給材料は、金属粒子（粒状物）の粉末を含む流動性組成物であるが、粒状物の材料種や大きさに特に限定はなく、金属粒子や合金粒子以外の上述した汎用エンジニアリングプラスチックやエンジニアリングプラスチックの粒子も使用可能である。  
さらには、供給材料として、例えば流動性を有する水あめやソースなど、食品（可食材料）を使用することも可能である。
【００４６】
形成装置２０００には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物の造形用データに基づいて、上述したステージ１２０、積層材料供給装置１２００に備える積層材料吐出部１２３０及びレーザー照射部１３００、並びに、カバー材料供給装置１６００に備えるカバー材料供給部１６３０及びエネルギー照射部１８１０を制御する制御手段としての制御ユニット４００を備えている。そして、制御ユニット４００には、図示しないが、ステージ１２０、積層材料吐出部１２３０及びレーザー照射部１３００が連携して駆動及び動作するよう制御するとともに、ステージ１２０、カバー材料供給部１６３０及びエネルギー照射部１８１０が連携して駆動及び動作するよう制御する主制御部を備えている。ここで、レーザー照射部１３００は、制御ユニット４００から制御信号がレーザーコントローラー４３０に送られ、レーザーコントローラー４３０から、複数のレーザー照射部１３００のいずれか、またはすべてにレーザーを照射させる出力信号が送られる。また、エネルギー照射部１８１０は、制御ユニット４００から制御信号がレーザーコントローラー４３０に送られ、レーザーコントローラー４３０から、エネルギー照射部１８１０にレーザーを照射させる出力信号が送られる。
【００４７】
基台１１０に移動可能に備えられているステージ１２０は、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、ステージコントローラー４１０においてステージ１２０の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台１１０に備える駆動装置１１１に送られ、図示するＸ、Ｙ、Ｚ方向にステージ１２０が移動する。ヘッドユニット１４００に備える積層材料吐出部１２３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において積層材料吐出部１２３０に備える吐出駆動部１２３０ｂにおける吐出ノズル１２３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１２３０ａから所定量の積層材料が吐出される。同様に、ヘッドユニット１８００に備えるカバー材料供給部１６３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００においてカバー材料供給部１６３０に備える駆動部１６３０ｂにおける供給ノズル１６３０ａからの材料供給量などを制御する信号が生成され、生成された信号により供給ノズル１６３０ａから所定量のカバー材料が連続的に供給される。
【００４８】
ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。  
図３及び図４は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１４００に保持されるレーザー照射部１３００と積層材料吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、このうち図４は、図１Ｂに示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図である。
【００４９】
図３に示すように、ヘッドベース１１００に複数のヘッドユニット１４００が、図示しない固定手段によって保持されている。また、図４で表されるように、本実施形態に係る形成装置２０００のヘッドベース１１００では、図下方より第１列目のヘッドユニット１４０１、第２列目のヘッドユニット１４０２、第３列目のヘッドユニット１４０３、そして第４列目のヘッドユニット１４０４の、４ユニットが千鳥状に配置されたヘッドユニット１４００を備えている。そして、図４Ａで表されるように、ステージ１２０をヘッドベース１１００に対してＸ方向に移動させながら各ヘッドユニット１４００から積層材料を吐出し、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて積層部５０（積層部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。積層部５０の形成手順については後述する。  
なお、図示しないが、それぞれのヘッドユニット１４０１〜１４０４に備える積層材料吐出部１２３０は、吐出駆動部１２３０ｂを介して積層材料供給ユニット１２１０に供給チューブ１２２０で繋がれ、レーザー照射部１３００はレーザーコントローラー４３０に繋がれ、保持治具１４００ａに保持される構成となっている。
【００５０】
図３に示すように、積層材料吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて材料Ｍ（本実施形態では積層材料又はカバー材料に対応し、以下、材料Ｍという）が吐出される。ヘッドユニット１４０１及び１４０２からは、材料Ｍが液滴状で吐出される。
【００５１】
吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍは、略重力方向に飛翔し、試料プレート１２１上に着弾する。レーザー照射部１３００は、保持治具１４００ａに保持されている。ステージ１２０の移動に伴い、試料プレート１２１上に着弾した材料Ｍがレーザー照射範囲内に入ると材料Ｍが溶融し、レーザー照射範囲外では固化して積層部５０が形成される。この積層部５０の集合体が、試料プレート１２１上に形成される三次元造形物５００の部分造形物、例えば部分造形物５０１（図１参照）として形成される。
【００５２】
次に、積層部５０の形成手順について、図４及び図５を用いて説明する。  
図４は、本実施形態のヘッドユニット１４００の配置と、積層部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。そして、図５は、積層部５０の形成形態を概念的に表す側面図である。
【００５３】
まず、ステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、複数の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが液滴状に吐出され、試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが配置される。そして、更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、レーザー照射部１３００から照射されるレーザーＬの照射範囲内に入り、材料Ｍが溶融する。更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、材料ＭはレーザーＬの照射範囲外となり固化して積層部５０が形成される。
【００５４】
より具体的には、まず、図５Ａで表されるように、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に一定の間隔で材料Ｍを配置させる。
【００５５】
次に、図５Ｂで表されるように、ステージ１２０を図１に示す−Ｘ方向に移動させながら、一定の間隔で配置された材料Ｍの間を埋めるように新たに材料Ｍを配置させる。そして、ステージ１２０が−Ｘ方向へ継続して移動させることにより、レーザーＬの照射範囲内に材料Ｍが入ることで溶融される（積層部５０が形成される）。  
なお、所定の位置に材料Ｍが配置されてからレーザーＬの照射範囲内に入るまでの時間は、ステージ１２０の移動速度で調整することができる。例えば、材料Ｍに溶剤を含む場合、ステージ１２０の移動速度を遅くして、照射範囲内に入るまでの時間を長くすることで溶剤の乾燥を促進することができる。  
また、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが重なるように（間隔を空けないように）配置させて、同一方向へ移動させたままレーザーＬの照射範囲内に入る構成（ステージ１２０のＸ方向における往復移動で積層部５０を形成する構成ではなく、ステージ１２０のＸ方向における片側の移動のみで積層部５０を形成する構成）としても良い。
【００５６】
上記のように積層部５０を形成することによって、図４Ａで表されるような、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＸ方向における１ライン分（Ｙ方向における１ライン目）の積層部５０（積層部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。
【００５７】
次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における２ライン目の積層部５０（積層部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、ノズル間のピッチをＰとすると、Ｐ／ｎ（ｎは自然数）ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。本実施例ではｎを３として説明する。  
図５Ａ及び図５Ｂで表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図４Ｂで表されるような、Ｙ方向における２ライン目の積層部５０’（積層部５０ａ’、５０ｂ’、５０ｃ’及び５０ｄ’）が形成される。
【００５８】
次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における３ライン目の積層部５０（積層部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、Ｐ／３ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。  
そして、図５Ａ及び図５Ｂで表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図４Ｃで表されるような、Ｙ方向における３ライン目の積層部５０’’
（積層部５０ａ’’、５０ｂ’’、５０ｃ’’及び５０ｄ’’）が形成され、例えば図１における部分造形物５０１を得ることができる。
【００５９】
また、材料吐出部１２３０から吐出される材料Ｍを、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４のいずれか１ユニット、あるいは２ユニット以上からその他ヘッドユニットと異なる積層材料を吐出供給することもできる。従って、本実施形態に係る形成装置２０００を用いることによって、異種材料から形成される複合材部分造形物を有する三次元造形物を得ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、ヘッドユニット１４００により三次元造形物の積層領域５００ａの層を形成可能であり、ヘッドユニット１８００により該積層領域５００ａの層の上部をカバーするカバー領域５００ｂの層を形成可能である。そして、ヘッドユニット１８００はカバー材料供給部１６３０とエネルギー照射部１８１０とを１つずつ有する構成であり、カバー材料供給部１６３０から供給されたカバー材料にエネルギー照射部１８１０からエネルギーを付与することにより、１つのヘッドユニット１８００でカバー領域５００ｂの層（例えば図２における部分造形物５０３）を形成可能である。  
なお、ヘッドユニット１８００は、積層材料吐出部１２３０のように流動性組成物を液滴状で供給する非接触型のディスペンサではなく、カバー材料供給部１６３０から流動性組成物を連続的に供給する接触型のディスペンサを有することで、ヘッドユニット１４００と異なっている。エネルギー照射部１３００及びエネルギー照射部１８１０はエネルギー照射範囲の大きさに違いがあるものの同様の構成である。
【００６１】
上述の実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１８００の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図６に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。
【００６２】
図６Ａは、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図６Ｂは、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。
【００６３】
次に、上述の実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一実施例について説明する。  
図７及び図８は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。このうち、図７は三次元造形物の積層領域５００ａの層を形成した直後の状態を表しており、図８は三次元造形物の積層領域５００ａの層の上にカバー領域５００ｂの層を形成した直後の状態を表している。また、図７Ａ及び図８Ａは正面図、図７Ｂ及び図８Ｂは平面図である。  
また、図９は、図８Ａに対応する、参考例の三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。
【００６４】
図７及び図８で表されるように、本実施形態においては、内部に空間Ｓが設けられるように複数の６角柱が蜂の巣状に形成された積層領域５００ａの層の上に平板状のカバー領域５００ｂの層を形成する際の例について説明する。  
図７及び図８における積層領域５００ａの層は、図１Ａ及び図２Ａにおける部分造形物５０１及び５０２に対応する複数の層を積層することにより形成されている。そして、図８におけるカバー領域５００ｂの層は、図２Ａにおける部分造形物５０３に対応する層により形成されている。
【００６５】
本実施形態の三次元造形物の製造方法は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法である。  
そして、図７で表されるように、造形材料を含む流動性組成物である積層材料を供給することで、積層体に対応する積層領域５００ａに層を積層する積層工程を有する。前記流動性組成物は、積層領域５００ａに間欠的に供給してもよい。これにより、三次元造形物の積層体部分に対して高精細な三次元造形を実行することができる。  
また、図８で表されるように、造形材料を含む流動性組成物であるカバー材料を連続的に供給し、空間Ｓの上部にカバー領域５００ｂの層を形成する。別の表現をすると、カバー材料を連続的に供給することで、層の積層方向（＋Ｚ方向）と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の積層方向の端部を繋ぎ空間Ｓの少なくとも一部をカバーするカバー工程を有する。  
こうして、造形材料を含む流動性組成物を断続的ではなく連続的に供給してカバー部５０４（カバー領域５００ｂの層）を形成することで、カバー部５０４を切れ目なく連続的に形成できる。このため、流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、図８Ａで表されるように、空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態にすることができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができ、以って内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造することができる。  
ここで、図９は、図８Ａに対応し、本発明とは異なる参考例の三次元造形物の製造方法によりカバー部５０４が少し変形した状態（カバー領域５００ｂの層が空間Ｓに落ち込んでいる状態）の一例を表している。この図９は、流動性組成物の粘度等の物性を図８Ａの場合よりも少し低く調整した場合に相当する。製造する三次元造形物の仕様においてカバー部の変形が問題にならない場合等には図９に表したカバー部の造形を採用することができる。  
ここで、「造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給」とは、液滴の状態で間欠的に供給することは含まない意味である。また、固体の材料を溶融しながら連続的に供給する構成は含まない意味である。このため、所謂ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ：熱溶解積層法）方式のものは含まれない。  
なお、「サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができ、以って内部に空間を有する三次元造形物を製造する」とは、サポート材を使用することなくカバー部５０４を設けて内部に空間を有する三次元造形物を製造することが可能であればよい意味であり、サポート材を常に使用しないことを強いる意味ではない。  
また、本実施形態では、蜂の巣状の空間Ｓには全く流動性組成物を供給していないが、該空間Ｓの一部に造形材料を含む流動性組成物を供給してもよい。この場合、接触型のディスペンサであるカバー材料供給部１６３０から流動性組成物を供給することで造形材料の供給速度を速めることができる。  
また、例えば、図８Ａにおける積層領域５００ａの層の積層方向（＋Ｚ方向）における高さ（厚み）を変更し、高さ（厚み）の異なる２カ所の積層領域５００ａの端部を繋ぐことで、カバー部を斜めに形成することができる。よって、内部の空間形状を制御することができる。
【００６６】
別の表現をすると、本実施形態の形成装置２０００は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給することで複数の層を形成し、該層の積層体からなり内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置である。そして、造形材料を含む流動性組成物を供給することで、積層体に対応する積層領域５００ａに層を積層可能な積層材料の供給部としての積層材料吐出部１２３０と、造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給することで、層の積層方向（＋Ｚ方向）と交差する方向において該層の少なくとも２カ所の積層方向の端部を繋ぎ空間Ｓの少なくとも一部をカバーするカバー材料供給部１６３０と、を備えている。  
このような構成により、造形材料を含む流動性組成物をカバー材料供給部１６３０から断続的ではなく連続的に供給することでカバー部５０４を形成する。このため、カバー部５０４を切れ目なく連続的に形成できるので、流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、前記空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態にすることができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができ、以って内部に空間Sを有する三次元造形物を製造することができる。
【００６７】
さらに別の表現をすると、本実施形態の形成装置２０００は、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を供給する第１供給部としての積層材料吐出部１２３０と、造形物を構成する造形材料を含む流動性組成物を連続的に供給する第２供給部としてのカバー材料供給部１６３０と、積層材料吐出部１２３０及びカバー材料供給部１６３０の動作を制御する制御部としての制御ユニット４００と、を備える三次元造形物の製造装置である。そして、制御ユニット４００が内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造する旨の制御指令を受けた場合に、該制御ユニット４００の制御により、積層材料吐出部１２３０により造形材料を含む流動性組成物を空間Ｓではなく三次元造形物に対応する積層領域５００ａに供給することで複数の層を形成して積層体を形成し、カバー材料供給部１６３０により造形材料を含む流動性組成物を積層体の積層方向（＋Ｚ方向）における端部を少なくとも２カ所で繋ぎ空間Ｓに対応する部分の少なくとも一部をカバーするカバー領域５００ｂに供給する、制御モードを備えている。  
このような構成により、制御ユニット４００が内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造する旨の制御指令を受けた場合に、該制御部ユニット４００が前記制御モードを実行することにより、造形材料を含む流動性組成物を第２供給部（カバー材料供給部）１６３０から断続的ではなく連続的に供給することでカバー部５０４を形成する。すなわち、カバー部５０４を切れ目なく連続的に形成できるので、流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態にすることができる。これにより、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができ、以って内部に空間Ｓを有する三次元造形物を製造することができる。  
本実施形態の形成装置２０００は、第１供給部である積層材料吐出部１２３０は、流動性組成物を液滴の状態で間欠的に供給可能である。そして、前記制御モードは、第１供給部１２３０により前記流動性組成物を、空間Ｓではなく三次元造形物に対応する積層領域５００ａに間欠的に供給する。これにより、三次元造形物の積層体部分に対して高精細な三次元造形を実行することができる。
【００６８】
ここで、三次元造形物を製造する際、空間Ｓの間隔に対応する端部間の間隔７０２（図７Ｂ参照）は、２ｍｍ以下であることが好ましい。端部間の間隔７０２を２ｍｍ以下とすることで、空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態を、流動性組成物の粘度等の物性の条件が狭い範囲に制約されることなく実現することができる。
【００６９】
また、カバー工程で供給される流動性組成物に対応するカバー材料の粘度は、２０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態を、カバー工程で供給される流動性組成物の粘度を２０Ｐａ・ｓ以上に規定することにより容易に実現することができる。  
そして、特に、カバー材料の粘度は１００Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。空間Ｓをカバーするように供給された固化前のカバー部５０４が空間S内に落下しない状態を、カバー工程で供給される流動性組成物の粘度を１００Ｐａ・ｓ以上とすることにより一層容易に実現することができる。  
なお、積層工程で供給される流動性組成物に対応する積層材料の粘度は、２０Ｐａ・ｓ未満であることが好ましい。積層材料の粘度を２０Ｐａ・ｓ未満とすることで、非接触型のディスペンサを用いて、特に高精度に積層領域５００ａの層を形成できるためである。ただし、本実施形態においては、積層材料の粘度を２０Ｐａ・ｓ未満としカバー材料の粘度を２０Ｐａ・ｓ以上としており、積層材料とカバー材料とを異なる流動性組成物としているが、積層材料とカバー材料とを同じ流動性組成物としてもよい。
【００７０】
次に、本実施形態の三次元造形物の製造方法におけるカバー工程（カバー材料の供給の仕方）について説明する。  
図１０は、本実施形態の三次元造形物の製造方法におけるカバー材料の供給の仕方を説明するための図である。具体的には、Ｚ方向から見て内部に四角形の空間Ｓが設けられた四角柱状に形成された積層領域５００ａの層の上側（＋Ｚ方向側）にカバー領域５００ｂの層を形成する際のカバー材料の供給の仕方を説明するための図である。このうち、図１０Ａは好ましい本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略平面図である。また、図１０Ｂは好ましい本発明の一実施例に係る三次元造形物の別の製造過程を表す概略平面図である。そして、図１０Ｃは本発明の一実施例に係る三次元造形物の更に別の製造過程を表す概略平面図である。
【００７１】
本実施形態に係る形成装置２０００は、図１０Ａで表されるように、カバー工程において、カバー材料（造形材料を含む流動性組成物）をＸ方向に沿って線状態で供給するとともに、該線状態で供給されるカバー材料を該線の延びる方向と交差する方向（−Ｙ方向）に順次隣接して配置することができる。すなわち、カバー工程において、線の延びる方向と交差する方向における積層領域５００ａの層の＋Ｙ方向側の端の部分から順に−Ｙ方向側に向けて配置する。  
一般的に、積層領域５００ａの層の端の部分はカバー部５０４を支える端部（上端）の面積が大きい。積層領域５００ａの層の該端部に沿ってカバー部５０４を配置できる場合が多いためである。このため、該端部でカバー部５０４の一部を確りと支えた状態から該カバー部５０４の残りの形成部分を形成でき、固化前のカバー部５０４の自重の影響を効果的に低減した状態で、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る形成装置２０００は、図１０Ｂで表されるように、カバー工程において、カバー材料を線状態で供給するとともに、該線状態で供給されるカバー材料を該線の延びる方向と交差する方向（Ｙ方向）における両端側を配置してから中央側を配置することができる。すなわち、カバー工程において、線の延びる方向と交差する方向における積層領域５００ａの層のＹ方向側の両方の端の部分を先に配置する。  
一般的に、積層領域５００ａの層の端の部分はカバー部５０４を支える端部（上端）の面積が大きい。このため、該両方の端の部分に対応する両側の端部でカバー部５０４の一部を確りと支えた状態から該カバー部５０４の残りの部分を形成でき、固化前のカバー部５０４の自重の影響を効果的に低減した状態で、サポート材の使用を必須とすることなくカバー部５０４を設けることができる。
【００７３】
一方、図１０Ｃで表される三次元造形物の製造過程においては、カバー工程において、カバー材料を線の延びる方向と交差する方向（Ｙ方向）における中央部を配置してから両端側を配置している。このようにすると、カバー部５０４を支える端部（上端）の面積が小さいところから該カバー部５０４を配置することとなり、図１０Ａ及び図１０Ｂで表される三次元造形物の製造過程と比べると、空間Ｓにカバー部５０４（カバー領域５００ｂの層を形成する際のカバー材料）が落ち込みやすくなり、該カバー部５０４が変形しやすくなる。  
カバー部５０４が、図９に表したように少し変形した状態（カバー領域５００ｂの層が空間Ｓに落ち込んでいる状態）でも問題にならない仕様の三次元造形物の場合に、当該図１０Ｃに表した製造工程を用いることができる。或いはカバー領域５００ｂの層が空間Ｓに落ち込んでいる状態を積極的に作る仕様の場合も当該図１０Ｃに表した製造工程を用いることができる。
【００７４】
なお、本実施形態に係る形成装置２０００は、図１０で表されるように、カバー材料を線状態で供給することができる。このため、カバー材料供給部１６３０の構成を簡単にすることができている。ここで、図１１Ａは、カバー材料（カバー領域５００ｂの層）を線状態で供給した際の状態を表している正面断面図である。  
ただし、このようにカバー材料を線状態で供給する構成に限定されない。例えば、カバー材料供給部１６３０の供給ノズル１６３０ａの形状などを変えることにより、図１１Ｂで表されるように、カバー材料（カバー領域５００ｂの層）を面状態（平板状態）で供給する構成としてもよい。  
第２供給部であるカバー材料供給部１６３０により流動性組成物を線状態で供給するので、カバー部５０４を前記線に沿って切れ目なく連続的に形成できる。流動性組成物の物性や供給量等を調整することで、空間Ｓをカバーするように線状態で供給された固化前のカバー部５０４が空間Ｓ内に落下しない状態を容易に実現することができる。
【００７５】
次に、上記実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例についてフローチャートを用いて説明する。  
ここで、図１２は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
【００７６】
図１２で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物の形状を表すデータを取得する。
【００７７】
次に、ステップＳ１２０で、層毎のデータを作成する。詳細には、三次元造形物の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。
【００７８】
次に、積層工程としてのステップＳ１３０で、例えば、第１層目となる材料Ｍ（積層材料）を積層材料吐出部１２３０から吐出させて試料プレート１２１に供給する。
【００７９】
次に、ステップＳ１４０で、材料Ｍにおける三次元造形物の積層領域５００ａの層に対応する部分にレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射することにより積層領域５００ａの層の積層部５０（図３、図５Ｂ）を形成する。ここで、本実施例では、該積層領域５００ａの層の固化を溶融により行っているが、焼結させるなど、別の方法で固化させてもよい。
【００８０】
次に、ステップＳ１５０で、ステップＳ１３０で形成された層に積層させる層として積層材料を積層させる積層データが有るか否かを判断する。積層データがもう無い（すべて消費された）場合はステップＳ１６０に進み、積層データがまだ有る場合はステップＳ１３０に戻る（ステップＳ１３０からステップＳ１６０を繰り返し積層する）。
【００８１】
次に、カバー工程としてのステップＳ１６０で、ステップＳ１３０で形成された層に積層させる層としてのカバー領域５００ｂの層にカバー材料をカバー材料供給部１６３０から供給する。
【００８２】
次に、ステップＳ１７０で、三次元造形物の接触領域に対応する部分にエネルギー照射部１８１０からレーザーＬを照射することによりカバー領域５００ｂの層の積層部５０を形成する。ここで、本実施例では、該カバー領域５００ｂの層の固化を溶融により行っているが、焼結させるなど、別の方法で固化させてもよい。
【００８３】
そして、ステップＳ１８０により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１８０までが繰り返される。
【００８４】
そして、ステップＳ１３０からステップＳ１８０までが繰り返され、三次元造形物の造形が終了すると、本実施形態では、平坦化工程としてのステップＳ１９０で、カバー部５０４としてのカバー領域５００ｂの層の表面形状を整える（平坦化する）三次元造形物の平坦化処理を行い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。
【００８５】
上記のように、本実施形態の三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１６０のカバー工程で形成されたカバー部５０４を平坦化する平坦化工程（ステップＳ１９０）を有する。このように、カバー部５０４を平坦化することで、外表面が高精細な三次元造形物を製造することができる。
【００８６】
具体的には、本実施形態の平坦化工程は、ステップＳ１６０のカバー工程で形成されたカバー部５０４に凹み７００（図９参照）が有る場合に、該凹み７００に積層材料吐出部１２３０から積層材料を供給する工程である。このため、特に新たな構成部材を形成装置２０００に設けることなく平坦化工程を実行できる。
【００８７】
さらに詳細には、本実施形態の積層材料は２０Ｐａ・ｓ未満である。したがって、本実施形態の平坦化工程は、凹み７００に２０Ｐａ・ｓ未満の積層材料を液滴として供給する工程である。このように、２０Ｐａ・ｓ未満の流動性組成物（積層材料）を液滴として供給することで、特に高精細な三次元造形物を製造することができる。  
なお、本実施形態の平坦化工程は、カバー部５０４に凹み７００が有る場合には該凹み７００に造形材料を供給する工程であるが、カバー部５０４に凸み７０１（図９参照）が有る場合に該凸み７０１を削る工程であってもよい。
【００８８】
また、本実施形態の三次元造形物の製造方法においては、上記のように造形材料は粒状物（金属粒子）であり、図１２のフローチャートで表されるように積層体（三次元造形物）における該粒状物を溶融（焼結でもよい）して固化する工程（ステップＳ１４０及びステップＳ１７０）を有する。このように、造形材料は粒状物であり該粒状物を溶融（焼結でもよい）して固化する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することができる。
【００８９】
なお、図１２のフローチャートで表される本実施形態の三次元造形物の製造方法においては、ステップＳ１３０及びステップＳ１６０で層を形成する毎に造形材料である粒状物を溶融又は焼結したが、このようなフローに限定されない。溶融又は焼結をさせることなく（ステップＳ１４０及びステップＳ１７０を省略して）三次元造形物を形成装置２０００で製造した後に、別の装置で該三次元造形物を一体的に焼結や溶融させてもよい。
【００９０】
本発明は、上述の実施例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構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述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。
【符号の説明】
【００９１】
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…積層部、１１０…基台、１１１…駆動装置、
１２０…ステージ、１２１…試料プレート、１３０…ヘッドベース支持部、
４００…制御ユニット（制御部）、４１０…ステージコントローラー、
４３０…レーザーコントローラー、５００…三次元造形物、５００ａ…積層領域、
５００ｂ…カバー領域、５０１、５０２、５０３…部分造形物、カバー部…５０４、
７００…凹み、７０１…凸み、７０２…端部間の間隔、７３０…ヘッドベース、
１１００…ヘッドベース、１２００…積層材料供給装置、
１２１０…積層材料供給ユニット、１２１０ａ…積層材料収容部、
１２２０…供給チューブ、
１２３０…積層材料吐出部（積層材料の供給部、第１供給部）、
１２３０ａ…吐出ノズル、１２３０ｂ…吐出駆動部、
１３００…エネルギー照射部（レーザー照射部）、
１４００、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４…ヘッドユニット、
１４００ａ…保持治具、１５００…材料供給コントローラー、
１６００…カバー材料供給装置、１６１０…カバー材料供給ユニット、
１６１０ａ…カバー材料収容部、１６２０…供給チューブ、
１６３０…カバー材料供給部（カバー材料の供給部、第２供給部）、
１６３０ａ…供給ノズル、１６３０ｂ…駆動部、１７００…ヘッドベース、
１８００…ヘッドユニット、１８００ａ…保持治具、１８１０…エネルギー照射部、
２０００…形成装置（三次元造形物の製造装置）、Ｌ…レーザー、
Ｍ…材料（積層材料、カバー材料）、Ｓ…空間
【図１】
2018001483.tif 000003
【図２】
2018001483.tif 000004
【図３】
2018001483.tif 000005
【図４】
2018001483.tif 000006
【図５】
2018001483.tif 000007
【図６】
2018001483.tif 000008
【図７】
2018001483.tif 000009
【図８】
2018001483.tif 000010
【図９】
2018001483.tif 000011
【図１０】
2018001483.tif 000012
【図１１】
2018001483.tif 000013
【図１２】
2018001483.tif 000014