(57)【要約】【課題】高品質な三次元造形物を製造する。【解決手段】層１２を積層することにより三次元造形物Ｏを製造する三次元造形物Ｏの製造装置１であって、三次元造形物Ｏを構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部７と、噴射部７から噴射された流動性材料によって、造形面１１ａに層１２が形成される造形台１１と、造形台１１に形成された層１２に含まれる溶媒を揮発させて層を乾燥させる乾燥部８と、層１２にレーザーＬを照射して層１２に含まれる粉末を溶融させるレーザー照射部２０と、を備え、造形台１１は、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を変更可能に構成されており、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾ける三次元造形物Ｏの製造装置１。【選択図】図１
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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、
前記三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部と、
前記噴射部から噴射された前記流動性材料によって、造形面に前記層が形成される造形台と、
前記造形台に形成された前記層に含まれる前記溶媒を揮発させて前記層を乾燥させる乾燥部と、
前記層にレーザーを照射して前記層に含まれる前記粉末を溶融させるレーザー照射部と、を備え、
前記造形台は、制御部の制御によって前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されており、
前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して５５°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して７０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して９０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記レーザー照射部は、前記造形台の鉛直方向下側とは異なる位置に配置され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６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記造形台は、複数の前記造形面を有することを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記造形台は、制御部の制御によって回転することで前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成され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８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造装置において、
前記噴射部は、前記流動性材料を液滴状に吐出可能であることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【請求項９】
層を積層することにより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、
前記三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部と、
前記噴射部から噴射された前記流動性材料によって、造形面に前記層が形成される造形台と、
前記造形台に形成された前記層に含まれる前記溶媒を揮発させて前記層を乾燥させる乾燥部と、
前記層にレーザーを照射して前記層に含まれる前記粉末を溶融させるレーザー照射部と、を備え、
前記造形台は、前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されている、
三次元造形物の製造装置を用いて、
前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾け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、三次元造形物の製造装置及び三次元造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な構成の三次元造形物の製造装置が使用されている。このうち、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置が使用されている。  
例えば、特許文献１には、ワイパを用いて三次元造形物を構成する粉末で材料層を形成し、該材料層に光ビーム（レーザー）を照射することにより焼結層又は溶解層を形成し、粉末での材料層の形成と光ビームの照射とを繰り返すことで三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８４６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高品質な三次元造形物を製造するためには、小さな粒径の粉末を使用することが好ましい。  
しかしながら、特許文献１で開示されるような、粉末で材料層を形成し、該材料層に光ビームを照射する構成の三次元造形物の製造装置においては、材料層を構成する粉末として所定の大きさ以下の粒径の粉末を使用し、ワイパ等を用いて層を形成すようとしても、粒子が凝集し層を形成することが困難である。
【０００５】
なお、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料によって、層を整えるワイパ（スキージ）などを用いながら層を形成して、該層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置がある。しかしながら、このような構成の三次元造形物の製造装置においては、流動性材料を積層することに伴い、新たに形成された層からすでに形成されていた層に溶剤が移動し、新たに形成された層の粉末が凝集を始め、ワイパ（スキージ）による層形成が困難となり、三次元造形物の製造が難しくなる。小さな粒径の粉末を使用するほど粉末は凝集し塊となりやすいので、このような構成の三次元造形物の製造装置においても、所定の大きさ以下の粒径の粉末を使用することが困難である。
【０００６】
さらに、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料によって、層を整えるワイパ（スキージ）などを使用することなく層を形成して、該層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置がある。このような三次元造形物の製造装置においては、小さな粒径の粉末を使用することが可能である。しかしながら、このような三次元造形物の製造装置においてレーザーを照射すると、該レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散り、該スパッタ粒子が三次元造形物の形成領域に付着することにより三次元造形物の品質が低下する場合があった。  
このように、従来の三次元造形物の製造装置で高品質な三次元造形物を製造することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高品質な三次元造形物を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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装置は、層を積層することにより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、前記三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部と、前記噴射部から噴射された前記流動性材料によって、造形面に前記層が形成される造形台と、前記造形台に形成された前記層に含まれる前記溶媒を揮発させて前記層を乾燥させる乾燥部と、前記層にレーザーを照射して前記層に含まれる前記粉末を溶融させるレーザー照射部と、を備え、前記造形台は、制御部の制御によって前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されており、前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を用いて三次元造形物の層を形成する構成であって、三次元造形物の層が形成される造形面の角度を、該層にレーザーを照射する際、水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾ける。このため、レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散ったとしても、該スパッタ粒子を重力により転がして移動させることなどで該周辺部分から低減することができる。したがって、高品質な三次元造形物を製造することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１の態様において、前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して５５°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、層にレーザーを照射する際、造形面を水平面に対して５５°以上傾けた角度に傾ける。造形面を水平面に対して５５°以上傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散ったとしても、該スパッタ粒子を重力により転がして移動させることなどで該周辺部分から低減することができる。したがって、流動性材料の種類や物性などに関わらず、高品質な三次元造形物を製造することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第２の態様において、前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して７０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする。
【００１３】
本態様によれば、層にレーザーを照射する際、造形面を水平面に対して７０°以上傾けた角度に傾ける。造形面を水平面に対して７０°以上傾けることで、レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散ったとしても、該スパッタ粒子を重力により転がして移動させることなどで該周辺部分からほぼ除去することができる。したがって、特に高品質な三次元造形物を製造することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第３の態様において、前記制御部は、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して９０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする。
【００１５】
本態様によれば、層にレーザーを照射する際、造形面を水平面に対して９０°以上傾けた角度に傾ける。造形面を水平面に対して９０°以上傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散ったとしても、該スパッタ粒子を重力により転がして移動させることなどで該周辺部分からほぼ除去することができる。したがって、流動性材料の種類や物性などに関わらず、特に高品質な三次元造形物を製造することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１から第４のいずれか１つの態様において、前記レーザー照射部は、前記造形台の鉛直方向下側とは異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本態様によれば、レーザー照射部は、造形台の鉛直方向下側とは異なる位置に配置されている。レーザー照射部が造形台の鉛直方向下側に配置されていると、流動性材料のスパッタ粒子がレーザー照射部に付着する虞があるが、このような構成とすることで、該スパッタ粒子のレーザー照射部への付着を抑制できる。
【００１８】
本発明の第６の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１から第５のいずれか１つの態様において、前記造形台は、複数の前記造形面を有することを特徴とする。
【００１９】
本態様によれば、複数の造形面を有するので、複数の造形面で同時に複数の三次元造形物を製造でき、三次元造形物の製造効率（製造速度）を高くすることができる。
【００２０】
本発明の第７の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記造形台は、制御部の制御によって回転することで前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されていることを特徴とする。
【００２１】
本態様によれば、造形台は、制御部の制御によって回転することで造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されている。このため、簡単な構成で、造形面の角度を変更できる。
【００２２】
本発明の第８の態様の三次元造形物の製造装置は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記噴射部は、前記流動性材料を液滴状に吐出可能であることを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、噴射部は流動性材料を液滴状に吐出可能であるので、三次元造形物の１層分の層を緻密に形成することができる。
【００２４】
本発明の第９の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより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、前記三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部と、前記噴射部から噴射された前記流動性材料によって、造形面に前記層が形成される造形台と、前記造形台に形成された前記層に含まれる前記溶媒を揮発させて前記層を乾燥させる乾燥部と、前記層にレーザーを照射して前記層に含まれる前記粉末を溶融させるレーザー照射部と、を備え、前記造形台は、前記造形面の水平面に対する角度を変更可能に構成されている、三次元造形物の製造装置を用いて、前記レーザー照射部から前記層にレーザーを照射する際、前記造形面を水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾けることを特徴とする。
【００２５】
本態様によれば、三次元造形物を構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を用いて三次元造形物の層を形成する方法であって、三次元造形物の層が形成される造形面の角度を、該層にレーザーを照射する際、水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾ける。このため、レーザーの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子が周辺部分に巻き散ったとしても、該スパッタ粒子を重力により転がして移動させることなどで該周辺部分から低減することができる。したがって、高品質な三次元造形物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施例１に係る三次元造形物の製造装置の要部の構成を示す概略構成図。
【図３】本発明の実施例１に係る三次元造形物の製造装置を説明するための模式図。
【図４】本発明の実施例１に係る三次元造形物の製造装置を説明するための模式図。
【図５】本発明の実施例１に係る三次元造形物の製造装置を説明するための模式図。
【図６】本発明の実施例２に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。
【図７】本発明の実施例２に係る三次元造形物の製造装置の要部の構成を示す概略構成図。
【図８】本発明の実施例３に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。
【図９】本発明の実施例３に係る三次元造形物の製造装置の要部の構成を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。  
［実施例１］（図１〜図５）  
最初に、本発明の実施例１に係る三次元造形物Ｏの製造装置１について説明する。  
図１は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の構成を示す概略構成図である。また、図２は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の要部（筐体部１６の内部）の構成を示す概略構成図である。  
なお、図１は概略的な模式図であり、その内部構成を分かり易くするため、後述するレーザーユニット６の配置を実際の配置（図２）とは変えて表現している。
【００２８】
本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、層１２を積層することにより三次元造形物Ｏを製造する三次元造形物の製造装置である。そして、図１で表されるように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、後述する噴射部７、造形台１１、乾燥部８及びレーザー照射部２０と、これらの駆動及び移動の制御をする制御部３と、を備えている。また、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、図１で表されるように、内部に密閉空間を作る筐体部１６と、窒素ガスをボンベ１３から筐体部１６の内部に導入可能なガス管１４と、筐体部１６の内部のガスを排気するためのガス管１５と、を備えている。
【００２９】
また、本実施例の噴射部７は、三次元造形物Ｏを構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を液滴状態で噴射（吐出）可能な構成である。なお、図１で表されるように、本実施例の噴射部７は、噴射部ユニット４に形成されている。また、図２で表されるように、本実施例の噴射部７は、後述する造形台１１の移動方向である方向Ｘと交差する方向Ｙに移動しながら流動性材料を吐出可能な構成であり、鉛直方向である方向Ｚに沿って移動可能に構成されていることで、造形台１１とのギャップを調整可能な構成になっている。
【００３０】
また、本実施例の造形台１１は、方向Ｘに沿って移動可能であり、噴射部７から噴射された流動性材料によって、造形面１１ａに層１２が形成される。ここで、造形台１１は、方向Ｘのうちの方向Ｘ１に移動することで、噴射部ユニット４から後述の乾燥ユニット５さらにはレーザーユニット６に移動可能になっている。さらに、造形台１１は、方向Ｘのうちの方向Ｘ２（方向Ｘ１とは反対方向）に移動することも可能であり、噴射部ユニット４での層１２の形成、乾燥ユニット５での該層１２の乾燥、レーザーユニット６での該層１２へのレーザー照射（焼結又は溶融）の終了後、次の層１２を形成するために再び噴射部ユニット４に戻ることができる。
【００３１】
また、詳細は後述するが、本実施例の造形台１１は、レーザーユニット６において、造形面１１ａが例えば水平方向から鉛直方向になるように姿勢を変化（回転方向Ｒに回転）させることができる構成になっている（図１及び図２参照）。
【００３２】
また、本実施例の乾燥部８は、造形台１１に形成された層１２に含まれる溶媒を揮発させて層１２を乾燥させることが可能な構成になっている。なお、本実施例の乾燥部８は、図２で表されるように方向Ｙに沿って延設されるラインヒーターであり、赤外線を造形台１１に形成された層１２に照射させて該層１２を乾燥させることが可能な構成になっている。ただし、乾燥部８はこのような構成に限定されず、ラインヒーター以外であってもよいし、赤外線などの電磁波を照射する構成以外の構成であってもよい。また、図１で表されるように、本実施例の乾燥部８は、乾燥ユニット５に形成されている。
【００３３】
また、本実施例のレーザー照射部２０は、レーザー発生部１０とガルバノミラー９とで構成されている。ここで、ガルバノミラー９は、所定の角度の範囲内で内部に設けられた不図示のミラーの配置を変えることができるとともに、方向Ｙに沿って移動可能な構成になっている。このような構成になっていることにより、層１２が積層されてもレーザーＬのフォーカスを合わせ続けることが可能であるとともに、造形面１１ａの全ての範囲にレーザーＬを照射可能な構成になっている。また、図１で表されるように、本実施例のレーザー照射部２０は、レーザーユニット６に形成されている。
【００３４】
ここで、方向Ｘ及び方向Ｙは水平方向であり、方向Ｚは鉛直方向である。図１及び図２で表されるように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、噴射部７から流動性材料を噴射させて造形面１１ａに層１２を形成する際は、造形面１１ａが水平方向になるように造形台１１を配置することができる。また、同様に、乾燥部８から赤外線を照射して層１２を乾燥させる際も、造形面１１ａが水平方向になるように造形台１１を配置することができる。一方、レーザー照射部２０からレーザーＬを照射して層１２を焼結又は溶融させる際は、造形面１１ａが水平方向から傾いた角度に造形台１１を配置することができる。
【００３５】
以下に、レーザー照射部２０からレーザーＬを照射する際に造形面１１ａが水平方向から傾いた角度となるように造形台１１を配置させる理由について説明する。  
ここで、図３は、レーザー照射部２０からレーザーＬを照射する際に、造形面１１ａが水平方向である場合の層１２の状態を表す模式図である。一方、図４は、レーザー照射部２０からレーザーＬを照射する際に、造形面１１ａが水平方向から傾けた場合（具体的には造形面１１ａが水平方向から９０°傾くようにした場合）の層１２の状態を表す模式図である。
【００３６】
造形面１１ａに形成された層１２は、図３及び図４で表されるように、レーザーＬを照射することに伴い、溶融層１２ａからスパッタ粒子１２ｂが例えばＦ方向に飛び散る。ここで、図３で表されるように、造形面１１ａが水平方向である場合、スパッタ粒子１２ｂは、重力の影響により、層１２における溶融層１２ａの周辺部分１２ｃに付着する。スパッタ粒子１２ｂが層１２に付着すると、噴射部ユニット４において次の層１２を形成する際に、該次の層１２の表面形状が凸凹になり、三次元造形物Ｏの製造精度が低下する。場合によっては、該凸凹部分と噴射部７とが接触し、三次元造形物Ｏや噴射部７に損傷を与えることも考えられる。
【００３７】
一方、図４で表されるように、造形面１１ａが水平方向から傾いている場合、スパッタ粒子１２ｂは、重力の影響により、層１２における溶融層１２ａの周辺部分１２ｃに付着することなく。層１２や造形台１１から滑落する。このため、スパッタ粒子１２ｂが層１２に付着することを抑制でき、三次元造形物Ｏの製造精度を向上することができる。
【００３８】
なお、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、三次元造形物Ｏを構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料で層１２を形成し、該層１２を乾燥させることで造形面１１ａを傾けても層１２が形状を保っていられる構成になっている。
【００３９】
ここで、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１で使用可能な流動性材料について詳細に説明する。  
三次元造形物Ｏの構成材料（粉末）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）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、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（ＳＵＳ）、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）などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むペースト状の混合材料にして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（樹脂）も用いることが可能である。  
このように、三次元造形物Ｏの構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。また、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を好ましく使用可能である。  
さらには、セルロースなどの繊維も用いることが可能である。
【００４０】
溶剤としては、例えば、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）等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される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。  
バインダーとしては、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）或いはその他の熱可塑性樹脂である。
【００４１】
次に、造形面１１ａの水平方向に対する角度と、スパッタ粒子１２ｂが層１２に付着することを抑制する効果と、の関係について説明する。  
ここで、図５は、造形面１１ａの水平方向に対する傾斜角度Θを説明するための模式図である。
【００４２】
図５で表されるように、造形面１１ａが水平方向にある状態のとき（破線で表されている状態）の該造形面１１ａに対する垂直な線Ｄ０を基準線とすると、造形面１１ａをかたむけた状態のとき（実線で表されている状態）の該造形面１１ａに対する垂直な線Ｄ１の該線Ｄ０に対する角度が、造形面１１ａの水平方向に対する傾斜角度Θに相当する。なお、線Ｄ０及び線Ｄ１の延びる方向は、概ねレーザーＬの照射方向に対応する。  
ここで、以下の表１及び表２は、夫々、粒径が７５μｍ以上１５０μｍ以下の金属粒子（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用い、造形面１１ａとしてＳＵＳ３０４を用いた場合の実験例を表している。なお、表１における滑落開始角度とはスパッタ粒子１２ｂが一部でも滑落を開始した際の傾斜角度Θを表しており、表２における滑落十分角度とはスパッタ粒子１２ｂのほぼ全部（概ね８割〜９割以上）滑落した際の傾斜角度Θを表している。なお、三次元造形物Ｏを構成する粉末（金属粒子）、溶媒及びバインダーの種類や、これらを含む流動性材料の物性などを、変えた場合においても以下の表１及び表２の結果と近い結果が出た。
【００４３】
【表１】
2019059997.tif 000003
【００４４】
【表２】
2019059997.tif 000004
【００４５】
表１で表されるように、傾斜角度Θが３０°以上になるとスパッタ粒子１２ｂは滑落を開始するものが出てきた。  
また、表１で表されるように、傾斜角度Θが概ね４０°以上（４１．７°）になると概ね半数の場合においてスパッタ粒子１２ｂは滑落を開始しだした。  
また、表１で表されるように、傾斜角度Θが５５°以上になるとすべての場合においてスパッタ粒子１２ｂは滑落を開始した。
【００４６】
また、表２で表されるように、傾斜角度Θが７０°以上になるとスパッタ粒子１２ｂのほぼ全部が滑落したものが出てきた。  
また、表２で表されるように、傾斜角度Θが概ね７５°以上になると概ね半数の場合においてスパッタ粒子１２ｂはほぼ全部が滑落した。  
また、表２で表されるように、傾斜角度Θが８０°以上になるとすべての場合においてスパッタ粒子１２ｂはほぼ全部が滑落した。
【００４７】
ここで、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１について、一旦まとめる。  
本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、層１２を積層することにより三次元造形物Ｏを製造する三次元造形物Ｏの製造装置である。そして、三次元造形物Ｏを構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部７と、噴射部７から噴射された流動性材料によって、造形面１１ａに層１２が形成される造形台１１と、造形台１１に形成された層１２に含まれる溶媒を揮発させて層１２を乾燥させる乾燥部８と、層１２にレーザーＬを照射して層１２に含まれる粉末を溶融させるレーザー照射部２０と、を備えている。また、造形台１１は、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を変更可能に構成されており、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形台１１（造形面１１ａ）を傾けることができる。  
ここで、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾けることが好ましい。表１の結果で表されるように、造形面１１ａを水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾けることで、レーザーＬの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子１２ｂが周辺部分１２ｃに巻き散ったとしても、該スパッタ粒子１２ｂを重力により転がして移動させることなどで該周辺部分１２ｃから低減することができるためである。このように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を３０°以上傾けた角度に傾けることで、高品質な三次元造形物を製造することができる構成になっている。
【００４８】
別の表現をすると、三次元造形物Ｏの製造装置１は、層１２を積層することにより三次元造形物Ｏを製造する三次元造形物Ｏの製造装置であって、三次元造形物Ｏを構成する粉末と、溶媒と、バインダーと、を含む流動性材料を噴射可能な噴射部７と、噴射部７から噴射された流動性材料によって、造形面１１ａに層１２が形成される造形台１１と、造形台１１に形成された層１２に含まれる溶媒を揮発させて層１２を乾燥させる乾燥部８と、層１２にレーザーＬを照射して層１２に含まれる粉末を溶融させるレーザー照射部２０と、を備え、造形台１１が制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を変更可能に構成される、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１を用いて、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して３０°以上傾けた角度に傾ける三次元造形物Ｏの製造方法を実行できる。  
このような三次元造形物Ｏの製造方法を実行することで、レーザーＬの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子１２ｂが周辺部分１２ｃに巻き散ったとしても、該スパッタ粒子１２ｂを重力により転がして移動させることなどで該周辺部分１２ｃから低減することができ、高品質な三次元造形物Ｏを製造することができる。
【００４９】
また、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して５５°以上傾けた角度に傾けることがさらに好ましい。表１の結果で表されるように、造形面１１ａを水平面に対して５５°以上傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、レーザーＬの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子１２ｂが周辺部分１２ｃに巻き散ったとしても、該スパッタ粒子１２ｂを重力により転がして移動させることなどで該周辺部分１２ｃから低減することができるためである。このように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を５５°以上傾けた角度に傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、高品質な三次元造形物Ｏを製造することができる構成になっている。
【００５０】
また、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して７０°以上傾けた角度に傾けることがさらに好ましい。表２の結果で表されるように、造形面１１ａを水平面に対して７０°以上傾けることで、レーザーＬの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子１２ｂが周辺部分１２ｃに巻き散ったとしても、該スパッタ粒子１２ｂを重力により転がして移動させることなどで該周辺部分１２ｃからほぼ除去することができるためである。このように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を７０°以上傾けた角度に傾けることで、特に高品質な三次元造形物Ｏを製造することができる構成になっている。
【００５１】
また、制御部３は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、造形面１１ａを水平面に対して９０°以上傾けた角度に傾けることが特に好ましい。造形面１１ａを水平面に対して９０°以上傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、レーザーＬの照射に伴って流動性材料のスパッタ粒子１２ｂが周辺部分１２ｃに巻き散ったとしても、該スパッタ粒子１２ｂを重力により転がして移動させることなどで該周辺部分１２ｃからほぼ除去することができるためである。このように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、制御部３の制御によって造形面１１ａの水平面に対する角度を９０°以上傾けた角度に傾けることで、流動性材料の種類や物性などに関わらず、特に高品質な三次元造形物を製造することができる構成になっている。
【００５２】
また、図１及び図２で表されるように、本実施例の造形台１１は、制御部３の制御によって回転方向Ｒに回転することで造形面１１ａの水平面に対する角度を変更可能に構成されている。このため、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、簡単な構成で、造形面１１ａの角度を変更できるようになっている。
【００５３】
なお、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１においては、噴射部７は流動性材料を液滴状に吐出可能な構成である。このため、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、三次元造形物Ｏの１層分の層１２を緻密に形成することができる構成になっている。  
しかしながら、噴射部７の構成はこのような構成に限定されず、例えば、流動性材料を連続状に噴射可能な噴射部７としてもよい。
【００５４】
［実施例２］（図６及び図７）  
次に、実施例２の三次元造形物Ｏの製造装置１について、添付図面を参照して詳細に説明する。  
図６は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の構成を示す概略構成図であり、実施例１の三次元造形物Ｏの製造装置１の図１に対応する図である。また、図７は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の要部（筐体部１６の内部）の構成を示す概略構成図であり、実施例１の三次元造形物Ｏの製造装置１の図２に対応する図である。なお、上記実施例１と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。  
なお、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、筐体部１６の内部の構成以外は、実施例１の三次元造形物Ｏの製造装置１と同様の構成である。
【００５５】
図６及び図７で表されるように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、方向Ｙに沿って不図示のノズルが配列されたラインヘッドである噴射部７と、方向Ｙに沿って延設されるラインヒーターである乾燥部８と、を有するキャリッジ１７を、方向Ｘに沿って延設されるガイドレール１８に沿って移動させることが可能な構成になっている。なお、キャリッジ１７は、層１２が積層されるに従い、造形面１１ａからの距離が離れる（距離を調整できる）ように方向Ｚに移動可能な構成になっている。また、噴射部７からの流動性材料の吐出と乾燥部８による流動性材料（層１２）の乾燥は、同時に行うこともできるし、別々に行うこともできる。
【００５６】
また、図６及び図７で表されるように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、方向Ｙに沿って延びる回転軸１９を有し、複数（４つ）の造形面１１ａを有する、造形台１１を備えている。そして、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、噴射部７による層１２の形成及び乾燥部８による層１２の乾燥と、レーザー照射部２０による層１２へのレーザー照射とを、造形台１１における別の位置で同時に実行できる。このような構成となっていることで、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、複数の造形面１１ａで同時に複数の三次元造形物Ｏを製造できる構成になっており、三次元造形物Ｏの製造効率（製造速度）を高くすることができる構成になっている。
【００５７】
ここで、本実施例の造形台１１は、制御部３の制御によって回転軸１９を基準に回転方向Ｒに回転することで造形面１１ａの水平面に対する角度を変更可能に構成されている。このため、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、簡単な構成で、造形面１１ａの角度を変更できるようになっている。
【００５８】
［実施例３］（図８及び図９）  
次に、実施例３の三次元造形物Ｏの製造装置１について、添付図面を参照して詳細に説明する。  
図８は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の構成を示す概略構成図であり、実施例１の三次元造形物Ｏの製造装置１の図１に対応する図である。また、図９は、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１の要部（筐体部１６の内部）の構成を示す概略構成図であり、実施例１の三次元造形物Ｏの製造装置１の図２に対応する図である。なお、上記実施例１及び実施例２と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。  
なお、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、噴射部７及び乾燥部８の構成以外は、実施例２の三次元造形物Ｏの製造装置１と同様の構成である。
【００５９】
図８及び図９で表されるように、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、噴射部７及び乾燥部８が各々独立して構成されている。そして、噴射部７及び乾燥部８を、方向Ｘに沿って延設されるガイドレール１８に沿って、各々独立して方向Ｘ及び方向Ｚに沿って移動させることが可能な構成になっている。このため、本実施例の三次元造形物Ｏの製造装置１は、実施例２の三次元造形物Ｏの製造装置１よりも高い自由度で三次元造形物Ｏを製造することができる構成になっている。
【００６０】
なお、実施例１から実施例３の三次元造形物Ｏの製造装置１はいずれも、造形台１１の鉛直方向下側とは異なる位置（横側の位置）にレーザー照射部２０が配置されている。  
別の観点から説明をすると、実施例１から実施例３の三次元造形物Ｏの製造装置１はいずれも、レーザー照射部２０から層１２にレーザーＬを照射する際、層１２におけるレーザーＬの照射位置（溶融層１２ａの位置）の鉛直方向下側にレーザー照射部２０が配置されないような構成になっている。  
造形台１１（詳細には層１２におけるレーザーＬの照射位置）の鉛直方向下側にレーザー照射部２０が配置されていると、流動性材料のスパッタ粒子１２ｂがガルバノミラー９などのレーザー照射部２０に付着する虞がある。しかしながら、実施例１から実施例３の三次元造形物Ｏの製造装置１はいずれも、このような構成としていることで、該スパッタ粒子１２ｂのレーザー照射部２０への付着を抑制している。
【００６１】
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】
【００６２】
１…三次元造形物Ｏの製造装置、２…ＰＣ、３…制御部、４…噴射部ユニット、
５…乾燥ユニット、６…レーザーユニット、７…噴射部、８…乾燥部、
９…ガルバノミラー、１０…レーザー発生部、１１…造形台、１１ａ…造形面、
１２…三次元造形物Ｏの層、１２ａ…溶融層、１２ｂ…スパッタ粒子、
１２ｃ…層１２における溶融層１２ａの周辺部分、１３…ボンベ、１４…ガス管、
１５…ガス管、１６…筐体部、１７…キャリッジ、１８…ガイドレール、
１９…回転軸、２０…レーザー照射部、Ｌ…レーザー、Ｏ…三次元造形物
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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