(57)【要約】      （修正有）【課題】スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の形状品質の低下を抑制する三次元造形装置の提供。【解決手段】三次元造形装置１は、層１１を積層することにより三次元の物体Ｍを造形する三次元造形装置であって、物体Ｍの材料９である粉末が積層される積層用面３２を有する造形部３１と、レーザー光Ｅを照射して積層用面３２に積層された材料９（粉体）を溶融又は焼結させるレーザー照射部１７と、積層用面３２とレーザー光Ｅの照射口１８との間に位置する仕切り部材１９と、仕切り部材１９に設けられ照射口１８から照射されたレーザー光Ｅを通過させる開口部６３と、を備え、開口部６３の上縁Ｕは、レーザー光Ｅの照射によって積層された材料９から発生するスパッタ粒子２３の上方への飛行経路内に位置する構成である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層を積層することにより三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、
前記物体の材料である粉末が積層される積層用面を有する造形部と、
レーザー光を照射して前記積層用面に積層された前記材料を溶融又は焼結させるレーザー照射部と、
前記積層用面と前記レーザー光の照射口との間に位置する仕切り部材と、
前記仕切り部材に設けられ前記照射口から照射されたレーザー光を通過させる開口部と、を備え、
前記開口部の上縁は、前記レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子の上方への飛行経路内に位置する、ことを特徴と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において、
前記開口部の上縁は、前記積層用面に積層された前記材料の表面から２ｍｍ以下に位置する、ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置において、
前記開口部の幅Ａは、
前記レーザー光のビーム径をＤ、仕切り部材の板厚をＴ、仕切り部材とレーザー光の照射面との距離をＬとして、
２（Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ））  ＞  Ａ  ＞  Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ）
である、こと特徴と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において、
前記開口部は、開口部の幅Ａを短辺とするスリット形状である、ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記層中の溶媒を揮発させる溶媒揮発部を備え、
前記溶媒揮発部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させるように制御される、ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記仕切り部材は、前記レーザー光の前記材料に対する照射位置の移動に連動して前記開口部の位置が移動するように制御される、ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記仕切り部材の開口部を介して前記積層された材料にレーザー光を照射する処理が行われた層に対して、前記仕切り部材が退避した状態で次層が形成され、該次層に対して前記仕切り部材が進出した状態で前記開口部を介して前記レーザー光を照射する処理が行われるように制御される、ことによって複数の層から成る三次元造形物が各層毎に順次形成される、ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記造形部の積層用面に対して粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成部を備え、
前記層形成部とレーザー照射部と仕切り部材と造形部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と仕切り部材と造形部は、窒素ガスの導入部と排気部とを備えた密閉された筐体内に収容されており、
前記層形成部とレーザー照射部と仕切り部材又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と仕切り部材は、前記造形部に対して相対的に移動できるように構成されていることを特徴とする、三次元造形装置。
【請求項９】
層を積層することにより三次元の物体を造形する三次元造形物の製造方法であって、
前記物体の材料である粉末による層を積層する層形成工程と、
レーザー光を照射して前記積層された前記材料を溶融又は焼結させるレーザー照射工程と、
前記レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子が前記層の表面に落下して付着することを抑制する粒子付着抑制工程と、を有し、
前記粒子付着抑制工程は、仕切り部材に設けられた開口部を通過させて照射されたレーザー光によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子を前記開口部を上方に向かって通過させて捕捉する、ことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層を積層することにより三次元の物体を造形する三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉末材料を用いた三次元造形技術の一例として、特許文献１の三次元形状造形物の製造方法が挙げられる。この文献１には、金属粉末と溶剤と粘着増進剤とを含む金属ペーストを用いて材料層を形成し、該材料層に光ビームを照射して三次元造形することが記載されている。  
また、三次元造形技術の他の例として、特許文献２に記載の光学的造形法が挙げられる。この文献には、光硬化性物質を材料として、該材料にレーザー光を照射して硬化することにより所望形状の固体を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８４６２２号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０１４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属粉末等の材料で形成した層にレーザー光を照射して溶融又は焼結させる場合、レーザー光が照射された位置となる照射部分からスパッタ粒子が発生する。このスパッタ粒子は、上方に飛行するが空気抵抗によって減速されてやがて落下する。スパッタ粒子がレーザー光による照射処理後の層の表面に落下して付着すると、三次元造形物の最終的な外表面の形状品質を低下する問題につながる虞がある。  
特許文献１では、前記光ビームの照射によってスパッタ粒子が発生するが、該スパッタ粒子の前記照射処理後の層の表面への付着による問題については全く考慮されていない。  
また、特許文献２は、光硬化性物質を材料としていてスパッタ粒子が発生しないので、スパッタ粒子の付着という問題自体が生じない。
【０００５】
本発明の目的は、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の形状品質の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の三次元造形装置は、層を積層することにより三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、前記物体の材料である粉末が積層される積層用面を有する造形部と、レーザー光を照射して前記積層用面に積層された前記材料を溶融又は焼結させるレーザー照射部と、前記積層用面と前記レーザー光の照射口との間に位置する仕切り部材と、前記仕切り部材に設けられ前記照射口から照射されたレーザー光を通過させる開口部とを備え、前記開口部の上縁は、前記レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子の上方への飛行経路内に位置することを特徴とする。
【０００７】
ここで、「レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子」において対象とする「スパッタ粒子」は、前記積層された材料にレーザー光が照射されることによって発生するスパッタ粒子の全部である必要はなく、その一部のスパッタ粒子であってもよい意味で使われている。  
また、「上方」とは、鉛直の上方に限らず斜め上方も含む意味で使われている。  
そして、「開口部の上縁はスパッタ粒子の上方への飛行経路内に位置する」とは、仕切り部材の開口部の上縁は、前記「上方」への飛行距離が小さい一部のスパッタ粒子は到達できない位置であっても、上方への飛行距離が大きいスパッタ粒子が到達できる位置であれば該「飛行距離が大きいスパッタ粒子」は仕切り部材の上面に落下させて捕捉できるので、それでもよい意味で使われている。
【０００８】
本態様によれば、前記仕切り部材に設けられレーザー照射部の照射口から照射されたレーザー光を通過させる開口部の上縁は、前記レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子の上方への飛行経路内に位置する。  
これにより、スパッタ粒子は、前記開口部を通過して仕切り部材の上面側に至るので、空気抵抗で減速して落下した粒子は仕切り部材の上面に着弾する、即ち捕捉される。従って、レーザー光による照射処理後の層の表面に、前記粒子が落下して付着する虞を低減でき、以って、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の形状品質の低下を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の三次元造形装置は、第１の態様において、前記開口部の上縁は、前記積層用面に積層された前記材料の表面から２ｍｍ以下に位置することを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、前記開口部の上縁が前記積層用面に積層された前記材料の表面から２ｍｍ以下に位置することで、前記開口部を上方に向かって通過したスパッタ粒子がレーザー光による照射処理後の層の表面に落下して付着する虞を低減でき、以って、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の形状品質の低下を抑制することができる。  
前記開口部の上縁は、前記スパッタ粒子の捕捉率を更に向上する観点からは、前記材料の表面からの距離が２ｍｍより小さい１ｍｍ以下に位置する構成とすることが好ましい。  
また、開口部の上縁の高さ方向における位置の下限は、本発明においては、該仕切り部材の厚さを除いて０ｍｍであってもよいが、装置の製造及び動作制御における実用性の観点からは０ｍｍではなくクリアランスを有する状態が好ましい。
【００１１】
本発明の第３の態様の三次元造形装置は、第２の態様において、前記開口部の幅Ａは、前記レーザー光のビーム径をＤ、仕切り部材の板厚をＴ、仕切り部材とレーザー光の照射面との距離をＬとして、
２（Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ））  ＞  Ａ  ＞  Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ）
であること特徴とする。  
ここで、「開口部の幅」とは、三次元造形の際のレーザー光の移動方向における開口部の開口長さを意味する。
【００１２】
スパッタ粒子の飛行は、水平面からの角度である出射角度が４５度以上のものがほとんどであることを本発明者は確認している。本態様による開口部の幅Ａを用いれば、詳細は後述するが、スパッタ粒子の出射角度が４５度以上のものを捕捉することができ、スパッタ粒子の捕捉率を効果的に高めることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様の三次元造形装置は、第３の態様において、前記開口部は、開口部の幅Ａを短辺とするスリット形状であることを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、レーザー照射部としてガルバノレーザーを用いて、前記スリットに沿ってレーザー照射点を走査することができので、装置構造をシンプルにすることができる。
【００１５】
本発明の第５の態様の三次元造形装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つの態様において、前記層中の溶媒を揮発させる溶媒揮発部を備え、前記溶媒揮発部は、前記レーザー照射部によるレーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させるように制御されることを特徴とする。
【００１６】
粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物を用いて前記層を形成する場合があるが、本態様によれば、溶媒揮発部が前記レーザー照射が行われる前に前記層中の溶媒を揮発させる。これにより、溶媒を除去した状態で次のレーザー照射を行うことができ、形状品質低下の虞を低減することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様の三次元造形装置は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つの態様において、前記仕切り部材は、前記レーザー光の前記材料に対する照射位置の移動に連動して前記開口部の位置が移動するように制御されることを特徴とする。  
ここで、「移動」とは、水平面内のＸ方向及びＹ方向への直線移動と、鉛直軸周りの回転移動の両方を含む意味で使われている。
【００１８】
本態様によれば、前記仕切り部材は、前記レーザー光の前記材料に対する照射位置の移動に連動して前記開口部の位置が移動することができるので、三次元造形物の形状の違いに容易に対応することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様の三次元造形装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つの態様において、前記仕切り部材の開口部を介して前記積層された材料にレーザー光を照射する処理が行われた層に対して、前記仕切り部材が退避した状態で次層が形成され、該次層に対して前記仕切り部材が進出した状態で前記開口部を介して前記レーザー光を照射する処理が行われるように制御されることによって複数の層から成る三次元造形物が各層毎に順次形成されることを特徴とする。
【００２０】
本態様によれば、仕切り部材の位置を前記退避位置と進出位置に切り替えることができるので、積層用面に前記粉末を積層する際に前記仕切り部材を退避させておくことができ、積層動作を支障なく行うことができる。
【００２１】
本発明の第８の態様の三次元造形装置は、第１の態様から第７の態様のいずれか一つの態様において、前記造形部の積層用面に対して粉末と溶媒とバインダーとを含む組成物の層を形成する層形成部を備え、前記層形成部とレーザー照射部と仕切り部材と造形部又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と仕切り部材と造形部は、窒素ガスの導入部と排気部とを備えた密閉された筐体内に収容されており、前記層形成部とレーザー照射部と仕切り部材又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と仕切り部材は、前記造形部に対して相対的に移動できるように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、一連のプロセスを密閉された筐体内で連結して処理できるようになる。また、該筐体には窒素ガスの導入部と排気部が設けられているので、窒素ガスの置換が可能になり、層形成部、溶媒揮発部、レーザー照射部、仕切り部材及び造形部等に対する酸素の影響を低減することができる。  
また、前記層形成部とレーザー照射部と仕切り部材又は前記層形成部と溶媒揮発部とレーザー照射部と仕切り部材を造形部に対して相対的に移動できるように構成したから、前者を固定して後者を移動させてもよいし、前者を移動させて後者を固定してもよいし、前者と後者の両方を移動させてもよい。従って、当該三次元造形物の製造に適した種々の構造の三次元造形装置が適用できるようになる。
【００２３】
本発明の第９の態様は、層を積層することにより三次元の物体を造形する三次元造形物の製造方法であって、前記物体の材料である粉末による層を積層する層形成工程と、レーザー光を照射して前記積層された前記材料を溶融又は焼結させるレーザー照射工程と、前記レーザー光の照射によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子が前記層の表面に落下して付着することを抑制する粒子付着抑制工程とを有し、前記粒子付着抑制工程は、仕切り部材に設けられた開口部を通過させて照射されたレーザー光によって前記積層された材料から発生するスパッタ粒子を前記開口部を上方に向かって通過させて捕捉することを特徴とする。
【００２４】
本態様によれば、第１の態様の三次元造形装置において述べた効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置の概略を表す、層形成部にステージが位置している場合の装置構成図。
【図２】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置の概略を表す、溶媒揮発部にステージが位置している場合の装置構成図。
【図３】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置の概略を表す、レーザー照射部にステージが位置している場合の装置構成図。
【図４】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるレーザー照射部と仕切り部材の動作制御の概略を表す、制御構成図。
【図５】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置における仕切り部材の駆動装置の一例を表す、平面図。
【図６Ａ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるレーザー光の走査方向及び送り方向と開口部の移動方向及び回転方向を表す、開口部の回転角度が０°のときの平面図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるレーザー光の走査方向及び送り方向と開口部の移動方向及び回転方向を表す、開口部の回転角度が９０°のときの平面図。
【図６Ｃ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるレーザー光の走査方向及び送り方向と開口部の移動方向及び回転方向を表す、開口部の回転角度が４５°のときの平面図。
【図７】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるレーザー光のビーム径と、仕切り部材の板厚と、仕切り部材とレーザー光の照射面との距離と、の関係を表す説明図。
【図８Ａ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるスパッタ粒子の出射角と飛行経路の関係を表す、粒径が１４μｍのスパッタ粒子の場合の説明図。
【図８Ｂ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置におけるスパッタ粒子の出射角と飛行経路の関係を表す、粒径が２２μｍのスパッタ粒子の場合の説明図。
【図９】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置における第１の層形成時のレーザー照射部と仕切り部材の作用を表す側断面図。
【図１０】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置における第２の層形成時の層形成部の作用を表す側断面図。
【図１１Ａ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置によって形成した三次元造形物における面粗さ（最高高さ）の改善の効果を表すグラフ。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態１に係る三次元造形装置によって形成して三次元造形物における平均面粗さの改善の効果を表すグラフ。
【図１２】本発明の実施形態２に係る三次元造形装置の概略を表す、層形成時の装置構成図。
【図１３Ａ】形成した第１の層に対してレーザーを照射した場合に発生するスパッタ粒子の飛散の様子を模式的に表す側断面図。
【図１３Ｂ】形成した第１の層の表面にスパッタ粒子が付着する様子を模式的に表す側断面図。
【図１３Ｃ】形成した第１の層の上面に次層となる第２の層を形成していく場合の問題点を模式的に表す側断面図。
【図１４Ａ】形成した第５の層の表面に付着するスパッタ粒子の成長痕を表す平面図と計測したスパッタ粒子の成長痕の大きさを表す図表。
【図１４Ｂ】形成した第１０の層の表面に付着するスパッタ粒子の成長痕を表す平面図と計測したスパッタ粒子の成長痕の大きさを表す図表。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法について、添付図面を参照して詳細に説明する。  
尚、以下の説明では最初に、図１〜図５及び図１０に表す実施形態１に係る三次元造形装置を例にとって、本発明の三次元造形装置の全体構成について説明する。次に、図５、図６Ａ−図６Ｃ、図７、図８Ａ、図８Ｂ及び図９に基づいて該三次元造形装置の要部の具体的構成について説明する。次に、該三次元造形装置を使用することによって実行される本発明の三次元造形物の製造方法の内容について説明する。
【００２７】
次に、このようにして構成される実施形態１に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法によって製造された三次元造形物における面粗度の改善の効果を図１１Ａ、図１１Ｂに表すグラフと図１４Ａ、図１４Ｂに表す平面図及び図表とに基づいて説明する。  
続いて、従来の問題点を表す図１３Ａ−図１３Ｃと、本発明の実施形態１に係る三次元造形装置の作用を表す図９及び図１０と、を比較して実施形態１に係る三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法の効果について検証する。
【００２８】
次に、図１２に表す実施形態２に係る三次元造形装置の構成と、該三次元造形装置を使用することによって実行される三次元造形物の製造方法の内容と、これらの作用、効果について、前記実施形態１との差異を中心に説明する。  
最後に、これら二つの実施形態と部分的構成を異にする他の実施形態について言及する。
【００２９】
◆◆◆実施形態１（図１〜図５、図６Ａ−図６Ｃ、図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９及び図１０参照）
（１）三次元造形装置の全体構成（図１〜図５及び図１０参照）
本実施形態に係る三次元造形装置１Ａは、層１１を積層することにより三次元造形物Ｍを造形する三次元造形装置であって、三次元造形物Ｍの材料である粉末３（図１０）から成る層１１が積層される積層用面３２を有する造形部となるステージ３１と、レーザー光Ｅ（図３）を照射して積層用面３２に積層された材料（粉末３）を溶融又は焼結させるレーザー照射部１７と、積層用面３２とレーザー光Ｅの照射口１８（図９）との間に位置する仕切り部材１９と、仕切り部材１９に対して設けられ、照射口１８から照射されたレーザー光Ｅを通過させる開口部６３と、を備えることによって基本的に構成されている。
【００３０】
更に、本実施形態に係る三次元造形装置１Ａでは、ステージ３１の積層用面３２に対して粉末３と溶媒５とバインダー７とを含む組成物９（図１０）の層１１を形成する層形成部１３と、層１１中の溶媒５を揮発させる溶媒揮発部１５と、を備えている。  
溶媒揮発部１５は、レーザー照射部１７によるレーザー照射が行われる前に層１１中の溶媒５を揮発させるように制御される。  
＜仕切り部材の開口部＞
そして、図７に表すように、本実施形態に係る三次元造形装置１Ａでは、仕切り部材１９に設けられた開口部６３の上縁Ｕは、レーザー光Ｅの照射によって積層された材料（組成物９）から発生するスパッタ粒子２３（図８Ａ、図８Ｂ）の出射から着弾までの飛行軌道６７（６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ）の内の上方への飛行経路（頂点位置より上流側）６７Ｕｐ内に位置するように構成されている。図８Ａ、図８Ｂにおいて、符号６７Ｄｗはスパッタ粒子２３の飛行軌道６７の内の下方への飛行経路（頂点位置より下流側）を示している。
【００３１】
＜粉末＞
粉末３としては、金属粉末やセラミックス粉末が一例として使用できる。金属粉末としては、各種金属や金属化合物等の粒状ないし粉末状の粒子が使用できる。  
具体的には。アルミニウム、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼等の各種金属、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化錫、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム等の各種金属酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の各種金属水酸化物、窒素珪素、窒素チタン、窒化アルミニウム等の各種金属窒化物、炭化珪素、炭化チタン、窒化アルミニウム等の各種金属窒化物、炭化珪素、炭化チタン等の各種金属炭化物、硫化亜鉛等の各種金属硫化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の各種金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種金属の硫酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の各種金属のケイ酸塩、リン酸カルシウム等の各種金属のリン酸塩、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム等の各種金属のホウ酸塩や、これらの複合化合物等、石膏（硫酸カルシウムの各水和物、硫酸カルシウムの無水物）等の粉末が使用できる。
【００３２】
＜溶媒＞
溶媒５は、例えば、蒸留水、純水、ＲＯ水等の各種水の他、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）等のエーテル類（セロソルブ類）、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン等の長鎖アルキル基及びベンゼン環を有する芳香族炭火水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンのいずれか一つを含む芳香族複素環類、アセトニトクル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩又はその他の各種油類等が挙げられる。
【００３３】
＜バインダー＞
バインダー７としては、前述した溶媒５に可溶であれば、限定されない。例えば、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、合成樹脂等を用いることができる。また、例えば、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）等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。  
また、可溶状態でなく、上述したアクリル樹脂などの樹脂の微小な粒子の状態で、前述した溶媒５中に分散させるようにしてもよい。  
因みに、本実施形態では粉末３として金属粉末であるＳＵＳ３１６Ｌ（Ｄ５０=直径３μｍ）を使用し、溶剤５としてプロピレングリコール（ＰＧ）、バインダー７としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を一例として使用した。また、これらを混ぜてペースト状の組成物９にしたときの体積比率を一例として粉末３が３０ｖｏｌ％、溶媒５が６８ｖｏｌ％、バインダー７が２ｖｏｌ％とした。
【００３４】
＜仕切り部材＞
尚、仕切り部材１９は、図１３Ａに表すように、仕切り部材１９を設けないと、レーザー照射部１７で照射されるレーザー光Ｅによる溶融又は焼結時に発生し、層１１の表面に飛散して層１１の表面に付着するスパッタ粒子２３の付着を抑制するために設けられている。  
具体的には、スパッタ粒子２３は、図１３Ｂに表すように、レーザー照射後の層１１（例えばステージ３１の積層用面３２に接する最初に形成される第１の層１１Ａ）の表面に付着し、この状態でそのまま次層１１（例えば第１の層１１Ａの上に形成される２層目の第２の層１１Ｂ）の形成に移行すると、図１３Ｃに表すように、三次元造形物Ｍの外表面に凹凸として現われ、面粗度の低下をもたらす要因となってしまう虞がある。
【００３５】
そして、このような三次元造形物Ｍの外表面の凹凸は、積層する層１１の数が増すに従って大きくなる傾向がある。  
具体的には、図１４Ａに表すように、５層目に積層された第５の層１１Ｅでは、第５の層１１Ｅの表面に現れるスパッタ粒子２３の生長痕２４Ｅの大きさが、２４Ｅ−１〜２４Ｅ−６の各プロットにおいて図１４Ａの図表に表した数値であった。これに対して、図１４Ｂに表すように１０層目に積層された第１０の層１１Ｊでは、第１０の層１１Ｊに表面に現れるスパッタ粒子２３の生長痕２４Ｊの大きさが、２４Ｊ−１〜２４Ｊ−６の各プロットにおいて図１４Ｂの図表に表した数値となり、スパッタ粒子２３の生長痕２４は積層する層１１の数が増すに従って大きくなることが確認されている。
【００３６】
また、本実施形態では図１〜図３に表すように、層形成部１３と溶媒揮発部１５とレーザー照射部１７と仕切り部材１９と造形部となるステージ３１は、窒素ガスＮ２の導入部２５と排気部２７とを備えた密閉された筐体２９内に収容されている。  
また、ステージ３１は、層形成部１３と溶媒揮発部１５とレーザー照射部１７との間を順番に移動できるよう、図示しない搬送手段によって送り方向Ｘの順方向Ｘ１と、戻し方向Ｘ２と、に自由に移動できるように構成されている。
【００３７】
＜層形成部＞
層形成部１３には、前記ステージ３１の送り方向Ｘと交差する走査方向Ｙと、層１１の積層方向Ｚと、に移動可能な描画ヘッド３５を備えるディスペンサー３３が設けられている。また、本実施形態では層形成部１３は、図１〜図３中、左端の送り方向Ｘの上流位置に配置されている。  
層形成部１３には、前述した粉末３と溶媒５とバインダー７とを含むペースト状の組成物９が供給され、描画ヘッド３５の走査方向Ｙへの走査と、前記ステージ３１の送り方向Ｘへの移動と、によって所定の位置に描画ヘッド３５を移動させて、その吐出口３７から前記ペースト状の組成物９を吐出することによって所定の描画パターンから成る層１１（例えば第１の層１１Ａ）を形成する。また、一つの層１１が形成されたら、層１１の厚さ分、積層方向Ｚに描画ヘッド３５を上昇させて次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の形成に移行する。
【００３８】
＜溶媒揮発部＞
溶媒揮発部１５は、前述したように前記溶媒５を乾燥させて揮発させる部位である。溶媒揮発部１５には、一例としてライン状ランプヒーター３９が設けられており、溶媒揮発部１５に移動してきたステージ３１上の層１１に対して、前記ライン状ランプヒーター３９からの熱が作用して前記溶媒５を揮発させる。  
本実施形態では、図１〜図３中に表すように、溶媒揮発部１５は、前記層形成部１３に隣接する送り方向Ｘの下流位置に配置されている。これにより、溶媒揮発部１５はレーザー照射部１７によるレーザー照射が行われる前に層１１に作用して層１１中の溶媒５を揮発させる。
【００３９】
＜レーザー照射部＞
レーザー照射部１７は、図示しない制御部から送信される制御信号に基づいて照射されるレーザー光Ｅを前述したように層１１中の粉末３（バインダー７を含む）に作用させて、該粉末３を溶融又は焼結させる部位である。レーザー照射部１７には、一例として所定出力のレーザー光Ｅを発振させるレーザー発振器４１と、該レーザー発振器４１から発振されたレーザー光Ｅの光路上に設けられ、該レーザー光Ｅをステージ３１上の層１１に導くガルバノミラー４３と、を備えるレーザー照射装置が設けられている。  
尚、ガルバノミラー４３は、レーザー光Ｅに対する反射角度が変更できるように構成されており、該ガルバノミラー４３の反射角度を調節することによって前記レーザー光Ｅを走査方向Ｙに自由に走査できるように構成されている。  
尚、本実施形態で使用するレーザー照射装置としては特に限定はないが、特にファイバーレーザーが金属の吸収効率が高い利点を有することから好適なレーザー照射装置として使用可能である。
【００４０】
＜仕切り部材＞
仕切り部材１９は、前述したようにステージ３１の積層用面３２とレーザー照射部１７のレーザー光Ｅの照射口１８との間に位置する部材である。  
具体的には、図５に表すように、一例として矩形平板状の支持板５９によって構成されており、支持板５９の中心には支持板５９とはほぼ同じ厚さの回転板６１を取り付けるための平面視円形の開口６０が形成されている。  
開口６０には、回転板６１が内嵌し、その軸中心の周りに３６０度、正転方向と逆転方向とに自由に回転できるように構成されている。そして、このようにして構成される仕切り部材１９は、水平移動機構４７によって送り方向Ｘと走査方向Ｙとに所定ストローク自由に移動できるように構成されている。
【００４１】
水平移動機構４７は、仕切り部材１９の走査方向Ｙへの移動を案内するリニアガイド４８と、リニアガイド４８に係合して走査方向Ｙに移動するスライダー４９と、スライダー４９に一端が支持され送り方向Ｘに沿って延びるように配置される第１ボールねじ５１と、第１ボールねじ５１を駆動する他端に設けられる第１駆動モーター５０と、第１ボールねじ５１に螺合して送り方向Ｘに移動する第１雌ねじブロック５３と、該第１雌ねじブロック５３に取り付けられる回転駆動円板５８と、第１駆動モーター５０を支持してスライダー４９と対を成して走査方向Ｙに移動する第２雌ねじブロック５７と、第２雌ねじブロック５７に螺合して走査方向Ｙに沿って延びるように配置される第２ボールねじ５５と、第２ボールねじ５５の一端に設けられて第２ボールねじ５５を駆動する第２駆動モーター５２と、を備えることによって一例として構成されている。  
尚、回転板６１には、前述したレーザー光Ｅを通過させるための開口部６３が形成されている。
【００４２】
図４に表すように、仕切り部材１９とレーザー照射部１７は、連動して動作するように制御されている。  
具体的には、同期回路４０によってガルバノミラー４３の動作を制御するガルバノコントローラー４４と、レーザー照射部１７の動作を制御するレーザーコントローラー４２と、仕切り部材１９の動作を制御する駆動コントローラー４６と、が連動して動作するように動作タイミングが制御されている。そして、これら３つのコントローラー４２、４４、４６の指令に基づいて仕切り部材１９は、レーザー照射部１７から照射されるレーザー光Ｅの層１１の表面に対する照射位置の移動に連動して開口部６３の位置が移動するように制御されている。
【００４３】
そして、図９、図１０に表すように、本実施形態では、仕切り部材１９の開口部６３を介してレーザー照射部１７によってレーザー光Ｅの照射が行われた層１１（例えば第１の層１１Ａ）に対して、層形成部１３にステージ３１が移動して次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）が形成される。  
そして、次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）に対しても仕切り部材１９が同様に作用して、開口部６３を介してレーザー照射部１７によってレーザー光Ｅの照射が実行される。そして、層１１の形成とレーザー光Ｅの照射と仕切り部材１９の作用を所定回数繰り返すことによって複数の層１１から成る三次元造形物Ｍが各層１１毎に順次形成されて行く。
【００４４】
（２）該造形装置の要部の具体的構成(図５、図６Ａ−６Ｃ、図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９参照)
＜仕切り部材の開口部の具体的構造＞
ここでは、仕切り部材１９に対して形成した開口部６３の構成とその作用を具体的に説明する。  
本実施形態では、仕切り部材１９に対して設けた開口部６３の上縁Ｕにおけるステージ３１の積層用面３２上に積層された最上部の層１１の表面からの高さＨが、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下に設定されている。
【００４５】
この数値は、レーザー照射部１７から照射されたレーザー光Ｅが仕切り部材１９の開口部６３を通過して最上部の層１１の表面に照射されることによって発生したスパッタ粒子２３の飛行軌道６７の上方への飛行経路６７Ｕｐに基づいて設定されている。  
具体的には、仕切り部材１９の開口部６３の幅Ａ（図７）を約２ｍｍ、最上部の層１１の表面から開口部６３の上縁Ｕまでの高さＨを約０．９ｍｍとし、最上部の層１１の表面から飛散するスパッタ粒子２３の初速を０．７９ｍ/ｓと仮定した場合、スパッタ粒子２３の飛行軌道６７は図８Ａ、図８Ｂに表すようになる。
【００４６】
このうち、図８Ａは、粒径が１４μｍのスパッタ粒子２３が出射角θ=６０°、７５°、８０°で飛散する場合のスパッタ粒子２３の飛行軌道６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃを示している。図から理解できるように、図中、破線で示す出射角θ=４５°の基準線Ｓより大きな出射角θ=６０°、７５°、８０°のすべてが開口部６３を通って仕切り部材１９の上方に達している。その後、頂点位置を過ぎて降下し、出射角θ=８０°と出射角θ=７５°のスパッタ粒子２３は、再び開口部６３を通って最上部の層１１の表面に落下している。  
一方、出射角θ＝６０°のスパッタ粒子２３は、仕切り部材１９の上面に落下し、捕捉されており、最上部の層１１の表面への付着が防止されている。従って、少なくとも出射角θ＝６０°から出射角θ＝４５°までのスパッタ粒子２３については、仕切り部材１９の存在によって層１１の表面へのスパッタ粒子２３の付着を抑制できることが認められる。
【００４７】
一方、図８Ｂは、粒径が２２μｍのスパッタ粒子２３が出射角θ＝６０°、７５°、８０°で飛散する場合のスパッタ粒子２３の飛行軌道６７Ｄ、６７Ｅ、６７Ｆを示している。図から理解できるように、図中、破線で示す出射角θ＝４５°の基準線Ｓより大きな出射角θ＝６０°、７５°、８０°のすべてが開口部６３を通って仕切り部材１９の上方に達している。そして、頂点位置を過ぎて降下し、すべてが仕切り部材１９の上面に落下し、捕捉され、層１１の表面への付着が防止されている。  
従って、少なくとも粒径が２２μｍ以上の粒径の大きなスパッタ粒子２３については、仕切り部材１９の存在によって、出射角θ＝８０°から出射角θ＝４５°までのすべての角度において、層１１の表面へのスパッタ粒子２３の付着を抑制できることが認められる。
【００４８】
以上の結果をまとめると、粒径が２２μｍ以上の粒径の大きなスパッタ粒子２３については、出射角θ＝８０°から出射角θ＝４５°までの広い範囲でスパッタ粒子２３の層１１の表面への付着が抑制できる。そして、三次元造形物Ｍの外表面に現れ、その面粗度を悪くしている原因は、このような粒径の大きなスパッタ粒子２３の付着に起因するものであるから、仕切り部材１９の存在によって三次元造形物Ｍの外表面における面粗度の一層の向上が期待できる。即ち、スパッタ粒子２３に起因する三次元造形物Ｍの最終的な外表面の形状品質の低下を抑制することができる。  
一方、前述したように粒径の小さなスパッタ粒子２３については、降下時に再び仕切り部材１９の開口部６３を通って層１１の表面に落下する場合がある。また、出射角θが４５°未満のスパッタ粒子２３については、仕切り部材１９の下面に当接した後、降下して層１１の表面に落下する場合がある。しかし、これらは発生したスパッタ粒子２３のうちの極一部であり、全体としては前述した効果が期待できることから、このような仕切り部材１９を設けることが極めて有意義な構成であることに何ら変わりはない。
【００４９】
また、仕切り部材１９の開口部６３の幅Ａは、図７に表すように、レーザー光Ｅのビーム径をＤ、仕切り部材１９の板厚をＴ、仕切り部材１９の下面とレーザー光Ｅの照射面との距離をＬとした場合に、２（Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ））＞Ａ＞Ｄ＋２（Ｌ＋Ｔ）の関係が成立する範囲に設定することが好ましい。  
このような範囲に仕切り部材１９の開口部６３の幅Ａを設定した場合には、仕切り部材１９を設ける位置が高さ方向（Ｚ方向）において変わっても、出射角θが４５度以上のスパッタ粒子２３を効果的に捕捉することが可能になる。
【００５０】
また、図６に表すように、本実施形態では仕切り部材１９の開口部６３を、幅Ａを短辺とするスリット６５によって構成している。そしてスリット６５は、仕切り部材１９の構成部材である回転板６１に対して形成されており、水平移動機構４７によって以下述べるように移動する。
【００５１】
即ち、レーザー照射部１７から照射されるレーザー光Ｅの走査方向Ｙの移動量がスリット６５の長さＢの範囲内であれば、図６Ａの左図に表すように、開口部６３は移動しないでレーザー光Ｅのみが走査方向Ｙに所定量、移動する。  
また、この状態からレーザー光Ｅが送り方向Ｘに所定ピッチＰ移動する場合には、図６Ａの右図に表すように同方向に同じピッチＰだけ平行移動する。
【００５２】
また、所定ピッチＰ移動した位置でレーザー照射部１７が角度α回転して送り方向Ｘにレーザー光Ｅが移動する場合には、回転駆動円板５８（図５）から回転板６１に回転が伝達されて、開口部６３も同方向に同じ角度α回転する。  
因みに、図６Ｂでは、右図に表すように開口部６３が時計回りに９０°回転した状態が図示されている。図６Ｃでは、右図に表すように開口部６３が時計回りに４５°回転した状態が図示されている。
【００５３】
（３）三次元造形物の製造方法の内容（図１〜図５及び図９、図１０参照）
本発明の三次元造形物の製造方法は、層形成工程Ｐ１と、レーザー照射工程Ｐ３と、粒子付着抑制工程Ｐ４と、を有することによって基本的に構成されている。また、本実施形態では層形成工程Ｐ１とレーザー照射工程Ｐ３との間に、溶媒揮発工程Ｐ２が設けられており、層形成工程Ｐ１と、溶媒揮発工程Ｐ２と、レーザー照射工程Ｐ３と、粒子付着抑制工程Ｐ４と、の４工程を有することによって三次元造形物の製造方法が構成されている。
【００５４】
そして、粒子付着抑制工程Ｐ４は、レーザー照射工程Ｐ３と同時に実行される。粒子付着抑制工程Ｐ４では、仕切り部材１９に対して設けられている開口部６３を通過して最上部の層１１の表面に照射されたレーザー光Ｅによって層１１から発生したスパッタ粒子２３を、開口部６３を上方に向って通過させて仕切り部材１９によって捕捉するように構成されている。以下、三次元造形物Ｍの製造の流れに沿ってこれら前記４工程の内容を具体的に説明する。
【００５５】
（Ａ）層形成工程（図１参照）
層形成工程Ｐ１は、粉末３と溶媒５とバインダー７とを含む組成物９の層１１を形成する工程である。  
即ち、図１に表すようにステージ３１を層形成部１３の層１１の形成開始位置に位置させ、ステージ３１を送り方向Ｘに移動させ、描画ヘッド３５を走査方向Ｙに走査させながら描画ヘッド３５の吐出口３７から粉末３、溶媒５、バインダー７を含むペースト状の組成物９を吐出することによって所定の描画パターンから成る層１１（例えば第１の層１１Ａ）を形成する。  
尚、前記層１１の形成に先立って、筐体２９を密閉状態にし、窒素ガスＮ２が置換できる状態にしておく。
【００５６】
（Ｂ）溶媒揮発工程（図２参照）
溶媒揮発工程Ｐ２は、前記形成された層１１中の溶媒５を揮発させる工程である。  
即ち、図２に表すように、ステージ３１を送り方向Ｘの下流位置に所定距離移動して溶媒揮発部１５の溶媒揮発開始位置に位置させ、ステージ３１を送り方向Ｘに移動させながらライン状ランプヒーター３９の熱をステージ３１上の層１１に当て、これにより層１１中の溶媒５を乾燥させて揮発させる。  
尚、走査方向Ｙに延びるライン状ランプヒーター３９の長さは、層１１の幅（走査方向Ｙの長さ）を賄える長さに設定されているため、本実施形態では溶媒揮発部１５の走査方向Ｙへの走査は行っていない。
【００５７】
（Ｃ）レーザー照射工程（図３及び図９参照）
レーザー照射工程Ｐ３は、前記溶媒５が揮発した層１１中の粉末３を溶融又は焼結させる工程である。  
即ち、図３に表すように、ステージ３１を送り方向Ｘの下流位置に所定距離移動してレーザー照射部１７のレーザー光Ｅの照射開始位置に位置させ、ステージ３１を送り方向Ｘに移動させながらガルバノミラー４３を揺動させてレーザー光Ｅを走査方向Ｙに走査させながらステージ３１上の層１１に当てて層１１中の粉末３を溶融又は焼結させる。
【００５８】
（Ｄ）粒子付着抑制工程（図３〜図５及び図９、図１０参照）
粒子付着抑制工程Ｐ４は、レーザー照射工程Ｐ３で照射されるレーザー光Ｅによって積層された最上部の層１１から発生するスパッタ粒子２３が層１１の表面に落下して付着することを抑制する工程である。  
即ち、図３及び図４に表すように同期回路４０によってガルバノコントローラー４４と、レーザーコントローラー４２と、駆動コントローラー４６と、が連動して動作し、レーザー照射部１７から照射されるレーザー光Ｅの動きに連動して仕切り部材１９が移動する。
【００５９】
このとき、仕切り部材１９は、図５に表す水平移動機構４７の二組のボールねじ５１、５５を有する機構によって送り方向Ｘと走査方向Ｙとに直線的に移動し、水平移動機構４７の回転駆動円板５８と回転板６１を備える機構によって回転板６１の中心を通る鉛直方向の軸の周りに回転する。  
そして、このような仕切り部材１９の動作によって仕切り部材１９の回転板６１に形成されているスリット６５が、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃに表すように移動して、レーザー照射部１７から照射されるレーザー光Ｅの移動方向、移動速度及び移動量に合わせて仕切り部材１９が移動し、スパッタ粒子２３の層１１の表面への付着を抑制している。
【００６０】
そして、レーザー照射工程Ｐ３と粒子付着抑制工程Ｐ４の終了後、ステージ３１は再び層１１の形成開始位置に戻る。尚、次層（例えば第２の層１１Ｂ）の形成に当たっては、層形成部１３、溶媒揮発部１５、レーザー照射部１７及び仕切り部材１９のそれぞれの作用位置を層１１の板厚Ｔ分、上昇させて前記４つの工程を再び実行する。  
以下、同様の動作を積層する層１１の数に応じて繰り返すことによって多層構造の三次元造形物Ｍが造形される。
【００６１】
（４）三次元造形物における面粗度の改善の効果（図１１Ａ、１１Ｂ、図１４Ａ、１４Ｂ参照）
図１１Ａは仕切り部材１９を設けた場合と設けない場合の面粗さの最高高さ（Ｓｚ値）を比較しており、図１１Ｂは仕切り部材１９を設けた場合と設けない場合の平均面粗さ（Ｓａ値）を比較している。  
図から明らかなように仕切り部材１９を設けることによって、面粗さの最高高さ（Ｓｚ値）と平均面粗さ（Ｓａ値）の両方で面粗度の大幅な改善が確認された。従って、図１４Ａ、図１４Ｂに表すようなスパッタ粒子２３の生長痕２４の発生が抑制されるため、最終的な三次元造形物Ｍの外表面に現れる凹凸が抑えられて面粗度の向上が期待できる。即ち、スパッタ粒子に起因する三次元造形物の最終的な外表面の形状品質の低下を抑制することができる。  
（５）三次元造形装置及び製造方法の効果（図９、１０及び図１３Ａ−１３Ｃ参照）
レーザー照射後に層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面にスパッタ粒子２３が付着した状態で、次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の形成を開始すると、図１３Ｃに表すように三次元造形物Ｍの外表面にスパッタ粒子２３の生長痕２４に起因する凹凸が現れてしまって面粗度の低下に繋がる虞がある。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、図９に表すように、レーザー照射部１７によるレーザー照射と同時に仕切り部材１９によるスパッタ粒子２３の捕捉処理が実行されるから、層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面には、凹凸の発生の要因になるような粒径の大きなスパッタ粒子２３はほとんど付着しない。これにより、図１０に表すように、次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の形成に当たっては、層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面に付着しているスパッタ粒子２３が極めて少ない状態で次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の形成が実行される。  
従って、本実施形態に係る三次元造形装置１Ａ及び三次元造形物の製造方法によれば、レーザー照射によって発生した粒径の大きなスパッタ粒子２３の付着に起因する三次元造形物Ｍの最終的な外表面の面粗度の低下を低減することが可能になる。
【００６３】
◆◆◆実施形態２（図１２参照）
実施形態２に係る三次元造形装置１Ｂは、造形部となるステージ３１のＸ−Ｙ平面上の移動を規制して積層方向Ｚにのみ移動できるようにしている。これに伴い、層形成部１３と溶媒揮発部１５とレーザー照射部１７と仕切り部材１９を、ステージ３１の積層用面３２に臨むように移動できるようにしており、その移動手段として産業用ロボット７１を使用した実施形態が一例として採用されている。  
従って、層形成部１３、溶媒揮発部１５、レーザー照射部１７及び仕切り部材１９自体の構成については実施形態１で述べた構成と同様であるので、ここでの説明は省略し、実施形態１と相違する産業用ロボット７１の構成と、これに伴う三次元造形装置１Ｂの作用を中心に説明する。
【００６４】
具体的に本実施形態では、一例として双腕多関節式の産業用ロボット７１を使用しており、一例として向って左側のロボットアーム７３に対して層形成部１３と溶媒揮発部１５を支持させ、向って右側のロボットアーム７５に対してレーザー照射部１７と仕切り部材１９を支持させた構成の三次元造形装置１Ｂが採用されている。  
これにより、層形成部１３と溶媒揮発部１５とレーザー照射部１７と仕切り部材１９は、ロボットアーム７３、７５の動きに合わせてＸ、Ｙ、Ｚの三次元方向に移動できるように構成されている。
【００６５】
そして、このようにして構成される三次元造形装置１Ｂを使用して三次元造形物Ｍを製造する場合には、最初にステージ３１の積層用面３２を臨む位置に、向って左側のロボットアーム７３を駆動して層形成部１３の構成部材である描画ヘッド３５を移動させる。そして、原料となる粉末３を含むペースト状の組成物９を原料供給ユニット７７から供給チューブ７９を経由して前記描画ヘッド３５に供給し、組成物９を吐出して所定の描画パターンから成る層１１（例えば第１の層１１Ａ）を形成する。  
次に、同じ向って左側のロボットアーム７３を駆動してステージ３１の積層用面３２に対して形成された層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面に臨む位置にライン状ランプヒーター３９を移動する。該ライン状ランプヒーター３９の熱によって吐出した組成物９中に含まれる溶媒５を揮発させる。
【００６６】
次に、ステージ３１の積層用面３２上に形成された層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面に臨む位置にレーザー照射部１７と仕切り部材１９を移動させる。そして、レーザー照射部１７から照射されるレーザー光Ｅの動きに合わせて仕切り部材１９を移動させることによって粉体３の溶融又は焼結の実行と同時にスパッタ粒子２３の捕捉を実行して層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面へのスパッタ粒子２３の付着を抑制する。  
次に、ステージ３１の下方に設けられている昇降駆動装置８１を作動させて層１１（例えば第１の層１１Ａ）の厚み分、下方にステージ３１を移動させて次層（例えば第２の層１１Ｂ）の形成に移行する。
【００６７】
尚、本実施形態の場合には、ステージ３１上の同じ位置に層形成部１３や仕切り部材１９を移動させる構造である。従って、その位置で干渉が起こらないように、仕切り部材１９の開口部６３を介して層１１（例えば第１の層１１Ａ）の表面にレーザー光Ｅの照射が行われた後、層１１（例えば第１の層１１Ａ）に対して、仕切り部材１９を退避させた状態で次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）を形成するようになっている。  
そして、次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の形成後、層形成部１３を退避させた後に、次層１１（例えば第２の層１１Ｂ）に対して退避させていた仕切り部材１９を再び進出させた状態で開口部６３を介して層１１（例えば第２の層１１Ｂ）の表面にレーザー光Ｅの照射が行われるように制御させる。
【００６８】
そして、このようにして構成される本実施形態に係る三次元造形装置１Ｂによっても、実施形態１に係る三次元造形装置１Ａと同様の作用、効果が発揮されて三次元造形物Ｍの外表面の面粗度の低下が低減される。  
更に、本実施形態の場合には、形成できる三次元造形物Ｍの大きさがロボットアーム７３、７５のアーム長によって規制されるため実施形態１よりも一般に小さくなるが、三次元方向Ｘ、Ｙ、Ｚに移動できるロボットアーム７３、７５の特性によって実施形態１よりも複雑な形状の三次元造形物Ｍを形成することが可能になる。
【００６９】
［他の実施形態］
本発明に係る三次元造形装置１及び三次元造形物の製造方法は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。  
例えば、レーザー光Ｅを照射する層１１の表面と仕切り部材１９の下面との距離を動作に影響がない範囲内で限りなく０に近付けることが可能である。このようにすればスパッタ粒子２３の出射角θに関係なく、開口部６３を通って仕切り部材１９の上方に飛散するスパッタ粒子２３のほとんどを捕捉することが可能になる。
【００７０】
また、上記実施形態では、開口部６３の形状は、開口部の幅Ａは上縁Ｕから下縁まで一様な筒形状である場合を説明したが、この形状に限定されない。下縁部分の幅と上縁部分の幅が異なるテーパーを有していてもよい。テーパーを有する形状の場合は、下縁の位置としては、上縁Ｕに向かって飛翔するスパッタ粒子の飛行を妨げないように設定することが好ましい。また、開口部６３の上縁Ｕの位置が同じではない場合、言い換えると層１１からの距離を異にする場合は、層１１からの距離が遠い方の位置が、前記積層された材料から発生するスパッタ粒子の上方への飛行経路内に位置する構成とすることが好ましい。  
また、上記実施形態では、仕切り部材１９の開口部６３の部分の板厚Ｔについて具体的な説明をしていないが、本発明の目的との関係から容易に理解できるように、その板厚Ｔは強度的に可能な範囲で薄く形成することが好ましい。板厚Ｔが薄いほど仕切り部材１９とレーザー光Ｅの照射面との距離Ｌ（仕切り部材１９の下面と前記照射面との距離）が一定でも上縁Ｕを前記照射面に接近させて配置することが可能となり、以って、上方への飛行経路が短いスパッタ粒子に対して捕捉しやすくなるからである。
【００７１】
また、開口部６３の形状は実施形態１で述べたスリット形状に限られない。従って、平面視円形や四角形等、種々の形状の穴部によって開口部６３を形成することが可能である。また、開口部６３が形成されている回転板６１を駆動する機構としては、回転駆動円板５８と回転板６１間に歯車輪列を設けたり、タイミングプーリ―とタイミングベルトを設けたりすること等によって動力を伝達することが可能である。
【００７２】
この他、仕切り部材１９をレーザー照射部１７のレーザー光Ｅの照射口１８が設けられている照射ヘッドに取り付けて照射ヘッドと一体になって移動し得るように構成することも可能である。このようにすれば仕切り部材１９を移動させるための水平移動機構４７を省略することが可能になる。  
また、実施形態１ではステージ３１を送り方向Ｘに移動させることによって層形成部１３と、溶媒揮発部１５と、レーザー照射部１７及び仕切り部材１９と、のそれぞれの処理部の処理を順番に実行させる構成が採用されており、実施形態２では、ロボットアーム７３、７５を三次元方向Ｘ、Ｙ、Ｚに移動させることによって層形成部１３と、溶媒揮発部１５と、レーザー照射部１７及び仕切り部材１９と、を順番に一定の位置に設置されたステージ３１上に臨ませて、それぞれの処理部の処理を順番に実行させる構成が採用されている。この他、ステージ３１側と、これら４種類３組の処理部１３、１５、１７及び１９と、の双方を移動させてそれぞれの処理を実行させるように構成することも可能である。
【００７３】
また、複数の層１１を積層する場合に必要になる積層方向Ｚへの移動手段は、前記４つの処理部１３、１５、１７、１９に対して設ける他、ステージ３１側に設けたり、これら４つの処理部１３、１５、１７、１９と、ステージ３１側の双方に設けることが可能である。  
また、レーザー照射部１７でのレーザー光Ｅの照射等によって溶媒５の揮発が併せて実行できるときには、溶媒揮発部１５を三次元造形装置１の構成から省略することが可能であり、溶媒揮発工程Ｐ２を三次元造形物の製造方法の構成から省略することが可能である。
【００７４】
また、これら４種類３組の処理部１３、１５、１７及び１９は、実施形態１のように直線状に配置する他、ループ状に配置することが可能である。この場合には、ステージ３１を往復移動させることなく、一定の方向にループ状に移動させることが可能になるから４種類３組の処理部１３、１５、１７及び１９の処理を連続的に実行することが可能になる。
【符号の説明】
【００７５】
１…三次元造形装置、３…粉末（材料）、５…溶媒、７…バインダー、
９…組成物（材料）、１１…層、１３…層形成部、１５…溶媒揮発部、
１７…レーザー照射部、１８…照射口、１９…仕切り部材、
２３…スパッタ粒子（付着物）、２４…（スパッタ粒子の）生長痕、
２５…導入部、２７…排気部、２９…筐体、３１…ステージ（造形部）、
３２…積層用面、３３…ディスペンサー、３５…描画ヘッド、３７…吐出口、
３９…ライン状ランプヒーター、４０…同期回路、４１…レーザー発振器、
４２…レーザーコントローラー、４３…ガルバノミラー、
４４…ガルバノコントローラー、４６…駆動コントローラー、
４７…水平移動機構、４８…リニアガイド、４９…スライダー、
５０…第１駆動モーター（駆動部）、５１…第１ボールねじ、
５２…第２駆動モーター（駆動部、）５３…第１雌ねじブロック、
５５…第２ボールねじ、５７…第２雌ねじブロック、５８…回転駆動円板、
５９…支持板、６０…開口、６１…回転板、６３…開口部、６５…スリット、
６７(６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ)…スパッタ粒子の飛行軌道、
６７Ｕｐ…上方への飛行経路、６７Ｄｗ…下方への飛行経路、
７１…産業用ロボット、７３…ロボットアーム、７５…ロボットアーム、
７７…原料供給ユニット、７９…供給チューブ、８１…昇降駆動装置、Ａ…幅、
Ｘ…送り方向、Ｙ…走査方向、Ｚ…積層方向、Ｎ２…窒素ガス、Ｅ…レーザー光、
Ｄ…ビーム径、Ｔ…板厚、Ｌ…距離、θ…出射角、Ｈ…（開口部上縁の）高さ、
Ｕ…上縁、Ｓ…基準線、Ｍ…三次元造形物（物体）、Ｐ…ピッチ、Ｂ…長さ、
α…角度、Ｐ１…層形成工程、Ｐ２…溶媒揮発工程、Ｐ３…レーザー照射工程、
Ｐ４…粒子付着抑制工程
【図１】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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