(57)【要約】【課題】三次元造形物の強度の低下を抑制できる技術を提供する。【解決手段】三次元造形物の製造方法は、造形テーブルの上面に垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対するノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出工程と；前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出工程と；前記第１吐出工程および前記第２吐出工程を繰り返す繰り返し工程と；を備える。【選択図】図６Ｃ
2019142119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物の製造方法であって、
造形テーブルの上面に垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対するノズルの位置を変えながら、前記ノズルから造形材料を連続して吐出して前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出工程と、
前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出工程と、
前記第１吐出工程、および、前記第２吐出工程を繰り返す繰り返し工程と、
を備える、製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、
前記繰り返し工程は、前記第１吐出工程によって形成される部位と、前記第２吐出工程によって形成される部位と、を前記第２方向に並ぶように形成する工程を含む、製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の製造方法であって、
前記繰り返し工程は、前記第２吐出工程によって形成された複数の材料層に跨がる連結部を、前記第１吐出工程によって形成する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１吐出工程は、前記造形材料を吐出しながら、吐出された前記造形材料を冷却する工程を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法であって、
前記冷却する工程は、吐出された前記造形材料に対する送風によっておこなわれる、製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記繰り返し工程は、前記第１吐出工程と次回の前記第１吐出工程との間と、前記第２吐出工程と次回の前記第２吐出工程との間の少なくとも一方において、前記ノズルからの前記造形材料の連続した吐出を一時的に停止させ、前記造形テーブルに対して前記ノズルを移動させた後に、前記ノズルからの前記造形材料の連続した吐出を再開する工程を含む、製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記造形材料は、回転しているフラットスクリューに供給された材料の少なくとも一部を溶融させることによって生成される、製造方法。
【請求項８】
三次元造形物を造形する造形装置であって、
造形材料を造形テーブルに向かって吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変更する移動機構と、
前記吐出部と前記移動機構とを制御して、前記造形材料を前記造形テーブルに配置して前記三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記造形処理において、
前記造形テーブルの上面に対して垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出制御と、
前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出制御と、
を繰り返し実行する、造形装置。
【請求項９】
請求項８記載の造形装置であって、
前記吐出部は、フラットスクリューを有し、回転している前記フラットスクリューに供給される材料の少なくとも一部を溶融させて前記造形材料を生成する造形材料生成部を備える、造形装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動性を有する材料を所望の位置に配置して三次元造形物を造形する種々の方法が提案されている。例えば、下記の特許文献１の技術では、インクジェットヘッドからインクの液滴を、１つずつ順に滴下し、インク成分中の溶媒または分散媒の蒸発によって、先に滴下されたインクから順に固化させることによって、材料を堆積させて三次元造形物を造形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５１２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１の技術では、先に滴下されたインクによって形成された部位と、その後に滴下されたインクによって形成された部位との接着力が弱くなり、材料が堆積された方向において、三次元造形物の強度が低下してしまう可能性があった。こうした問題は、特許文献１のようなインクジェット方式の造形方法によって造形される三次元造形物に限られたものではない。例えば、予め決められた積層方向に層を積み重ねて造形される三次元造形物においては、積層された層同士が乖離しやすくなっていることによって、三次元造形物の全体において、その積層方向の強度が低下してしまうという問題があった。三次元造形物を造形する技術においては、造形に用いられる造形材料が堆積される方向に起因して、造形物の強度が低下してしまうことを抑制できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態は、三次元造形物の製造方法として提供される。この形態の製造方法は、造形テーブルの上面に垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対するノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出工程と；前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出工程と；前記第１吐出工程、および、前記第２吐出工程とを繰り返す繰り返し工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】三次元造形装置の構成を示す概略図。
【図２】フラットスクリューの構成を示す概略斜視図。
【図３】スクリュー対面部を示す概略平面図。
【図４Ａ】第１吐出制御の内容を説明するための第１の概略図。
【図４Ｂ】第１吐出制御の内容を説明するための第２の概略図。
【図４Ｃ】第１吐出制御の内容を説明するための第３の概略図。
【図４Ｄ】第１吐出制御の内容を説明するための第４の概略図。
【図５】第２吐出制御の内容を説明するための概略図。
【図６Ａ】第１造形例を説明するための第１の概略図。
【図６Ｂ】第１造形例を説明するための第２の概略図。
【図６Ｃ】第１造形例を説明するための第３の概略図。
【図７】第２造形例を説明するための概略図。
【図８】第３造形例を説明するための概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
１．実施形態：
１−１．三次元造形装置の構成：
図１は、本実施形態における三次元造形物の製造方法の実行に適した三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向は、横方向を示しており、水平面に平行な方向である。Ｚ方向は、高さ方向を示しており、重力方向や鉛直方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の参照図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。
【０００８】
三次元造形装置１００は、造形材料を堆積させることによって三次元造形物を造形する。以下では、「三次元造形装置」を単に「造形装置」とも呼び、「三次元造形物」を単に「造形物」とも呼ぶ。造形装置１００は、制御部１０１と、造形部１１０と、造形テーブル２１０と、移動機構２３０と、を備える。
【０００９】
制御部１０１は、造形装置１００全体の動作を制御して、造形物を造形する造形処理を実行する。第１実施形態では、制御部１０１は、１つ、または、複数のプロセッサーと、主記憶装置と、を備えるコンピューターによって構成される。制御部１０１は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。なお、制御部１０１は、そうしたコンピューターによって構成される代わりに、各機能を実現するための複数の回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。制御部１０１が実行する造形処理については後述する。
【００１０】
造形部１１０は、材料の少なくとも一部を溶融させてペースト状にした造形材料を造形テーブル２１０上に配置する。造形部１１０は、材料供給部２０と、造形材料生成部３０と、吐出部６０と、を備える。
【００１１】
材料供給部２０は、造形材料生成部３０に、造形材料の原料となる材料を供給する。材料供給部２０は、例えば、材料を収容するホッパーによって構成される。材料供給部２０は、下方に排出口を有し、当該排出口は、連通路２２を介して、造形材料生成部３０に接続されている。材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入される。材料供給部２０に投入される材料については後述する。
【００１２】
造形材料生成部３０は、材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を溶融させた流動性を有するペースト状の造形材料を生成し、吐出部６０へと導く。本実施形態では、造形材料生成部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、スクリュー対面部５０と、を有する。
【００１３】
スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収納している。フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。フラットスクリュー４０は、その軸線方向がＺ方向に平行になるように配置され、円周方向に沿って回転する。第１実施形態では、フラットスクリュー４０の中心軸は、その回転軸ＲＸと一致する。図１には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。
【００１４】
フラットスクリュー４０は上面４７側においてスクリューケース３１の上に配置されている駆動モーター３２に連結されている。フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内において回転する。駆動モーター３２は、制御部１０１の制御下において駆動する。
【００１５】
フラットスクリュー４０は、回転軸ＲＸと交差する面である下面４８に、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、当該溝部４２に接続されている。
【００１６】
フラットスクリュー４０の下面４８は、スクリュー対面部５０の上面５２に面しており、フラットスクリュー４０の下面４８の溝部４２と、スクリュー対面部５０の上面５２との間には空間が形成される。造形部１１０では、フラットスクリュー４０とスクリュー対面部５０との間のこの空間に、材料供給部２０から材料が供給される。フラットスクリュー４０およびその溝部４２の具体的な構成については後述する。
【００１７】
スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、その少なくとも一部が溶融されつつ、溝部４２に沿って流動し、フラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入したペースト状の材料は、スクリュー対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、造形材料として吐出部６０に供給される。なお、造形材料は、ノズル６１から吐出されて予定されていた部位に配置された後の流動が抑制される程度に、造形材料生成部３０において粘度が調整されることが望ましい。
【００１８】
吐出部６０は、ノズル６１と、流路６５と、吐出制御機構７０と、冷却部７５と、を有する。ノズル６１は、流路６５を通じて、スクリュー対面部５０の連通孔５６に接続されている。流路６５は、フラットスクリュー４０とノズル６１との間の造形材料の流路である。ノズル６１は、造形材料生成部３０において生成された造形材料を、先端の吐出口６２から造形テーブル２１０に向かって吐出する。本実施形態では、ノズル６１は、造形材料を重力方向に吐出するように構成されている。ノズル６１の吐出口６２は、略円形の開口形状を有しており、孔径Ｄｎを有する。
【００１９】
ノズル６１は、その先端から、孔径Ｄｎよりわずかに大きい太さでＺ方向に延びている管状の延伸部６３を有していることが望ましい。延伸部６３を有していることにより、造形テーブル２１０に既に造形された造形物の隙間にノズル６１を入り込ませることができるため、より精細で緻密な造形が可能になる。
【００２０】
吐出制御機構７０は、ノズル６１からの造形材料の流出を制御する。本実施形態では、吐出制御機構７０は、流路６５を開閉する開閉機構７１によって構成される。開閉機構７１は、流路６５に設けられており、流路６５を開閉して造形材料の流れを制御する。本実施形態では、開閉機構７１は、バタフライバルブによって構成される。開閉機構７１は、駆動軸７２と、弁体７３と、バルブ駆動部７４と、を備える。
【００２１】
駆動軸７２は、一方向に延びる軸状部材である。駆動軸７２は、流路６５の出口において、造形材料の流れ方向に交差するように取り付けられている。第１実施形態では、駆動軸７２は流路６５に対して垂直に取り付けられている。図１では、駆動軸７２は、紙面に対して垂直である。駆動軸７２は、その中心軸を中心に回転可能に取り付けられている。
【００２２】
弁体７３は、流路６５内において回転する板状部材である。第１実施形態では、弁体７３は、駆動軸７２の流路６５内に配置されている部位を板状に加工することによって形成されている。弁体７３を、その板面に垂直な方向に見たときの形状は、弁体７３が配置されている部位における流路６５の開口形状とほぼ一致する。
【００２３】
バルブ駆動部７４は、制御部１０１の制御下において、駆動軸７２を回転させる回転駆動力を発生する。バルブ駆動部７４は、例えば、ステッピングモータによって構成される。駆動軸７２の回転によって弁体７３が流路６５内において回転する。
【００２４】
弁体７３の板面が、図１に示されているように、流路６５における造形材料の流れ方向に沿っている状態が、流路６５が開かれている状態である。この状態では、流路６５からノズル６１への造形材料の流入が許容される。弁体７３の板面が、流路６５における造形材料の流れ方向に対して垂直にされた状態が、流路６５が閉じられた状態である。この状態では、流路６５からノズル６１への造形材料の流入が遮断される。
【００２５】
冷却部７５は、ノズル６１の吐出口６２から吐出された造形材料を冷却して、造形材料の流動性を低下させる。本実施形態では、冷却部７５は、制御部１０１の制御下において、ノズル６１から吐出された造形材料に向かって送風する送風ユニットによって構成される。冷却部７５は、送風口７６と、送風ファン７７と、を有する。
【００２６】
送風口７６は、ノズル６１の先端に取り付けられている。送風口７６は、ノズル６１の吐出口６２の周囲を囲むように設けられていることが望ましい。送風口７６は、チューブなどの配管部材によって送風ファン７７に接続されており、送風ファン７７が発生させる送風を、ノズル６１の吐出口６２の方に向かって送り出す。送風ファン７７の駆動は、制御部１０１によって制御される。
【００２７】
造形テーブル２１０は、ノズル６１の吐出口６２に対向する上面２１１を有している。上面２１１は、後述する角度変位機構２３５によって傾斜されない基本姿勢においては、Ｘ，Ｙ方向に平行である。後述するように、造形装置１００では、造形テーブル２１０の上面２１１において造形材料を堆積させて造形物が造形される。
【００２８】
なお、以下の説明においては、造形テーブル２１０の上面２１１に垂直な方向を「第１方向」とも呼び、造形テーブル２１０の上面２１１に沿った方向を「第２方向」とも呼ぶ。造形テーブル２１０の上面２１１が水平に配置されている場合には、第１方向は、鉛直方向に平行であり、Ｚ方向に平行である。また、第２方向は、水平方向に平行であり、Ｘ方向およびＹ方向に平行である。また、以下の説明において、完成後の造形物について、「第１方向」、「第２方向」と言うときは、造形物が造形テーブル２１０において造形されたときの姿勢での方向を意味している。
【００２９】
移動機構２３０は、制御部１０１の制御下において、造形テーブル２１０を移動させて、ノズル６１と造形テーブル２１０との相対的な位置関係を変更する。本実施形態では、移動機構２３０は、３つのモーターＭの駆動力によって、造形テーブル２１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーを備える。
【００３０】
造形装置１００では、移動機構２３０によって造形テーブル２１０を移動させる構成の代わりに、造形テーブル２１０の位置が固定された状態で、移動機構２３０がノズル６１の位置を移動させる構成が採用されてもよい。こうした構成であっても、ノズル６１と造形テーブル２１０との相対的な位置関係が変更可能である。
【００３１】
移動機構２３０は、さらに、造形テーブル２１０の上面２１１に対するノズル６１の角度を変更する機構を備えていることが望ましい。本実施形態では、移動機構２３０は、制御部１０１の制御下において、造形テーブル２１０の上面２１１の角度を水平から傾斜させることができる角度変位機構２３５を備えている。角度変位機構２３５は、例えば、ソレノイド機構などによって、造形テーブル２１０のＸ方向における片側を持ち上げて、造形テーブル２１０の上面２１１をＸ方向に対して傾斜させる構成によって実現することができる。造形テーブル２１０の上面２１１に対するノズル６１の角度を変更できることによって、造形中の造形物に対するノズル６１の姿勢を変更することができるため、造形の自由度が高められる。
【００３２】
造形装置１００では、移動機構２３０に、造形テーブル２１０の上面２１１を傾斜させる機構を設ける代わりに、吐出部６０に、造形テーブル２１０の上面２１１に対するノズル６１の角度を変更することができる機構が設けられてもよい。こうした構成であっても、造形中の造形物に対するノズル６１の姿勢を変更することができ、造形の自由度が高められる。
【００３３】
図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２には、造形材料生成部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。図１を参照して説明したように、スクリュー対面部５０に対向するフラットスクリュー４０の下面４８には、溝部４２が設けられている。以下、下面４８を、「溝形成面４８」とも呼ぶ。
【００３４】
フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、溝部４２の一端が接続されている凹部として構成されている。中央部４６は、図１に図示されているスクリュー対面部５０の連通孔５６に対向する。本実施形態では、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。
【００３５】
フラットスクリュー４０の溝部４２は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４２は、中央部４６から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４２は、螺旋状に延びるように構成されているとしてもよい。溝形成面４８には、溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている凸条部４３が設けられている。
【００３６】
溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。この材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。
【００３７】
フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から供給された材料の少なくとも一部が、溝部４２内において加熱されながら溶融し、流動性が高まっていく。そして、その材料は、溝部４２を通じて中央部４６へと流動して、中央部４６に集まり、そこで生じる内圧により、ノズル６１へと導かれて、吐出口６２から吐出される。
【００３８】
図２には、３つの溝部４２と、３つの凸条部４３を有するフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４２や凸条部４３の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４２のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４２が設けられていてもよい。また、溝部４２の数に合わせて任意の数の凸条部４３が設けられてもよい。
【００３９】
図２には、材料流入口４４が３箇所に形成されているフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料流入口４４の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料流入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。
【００４０】
図３は、スクリュー対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。スクリュー対面部５０の上面５２は、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する。以下、この上面５２を、「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対向面５２の中心には、造形材料をノズル６１に供給するための上述した連通孔５６が形成されている。
【００４１】
スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。複数の案内溝５４は、少なくとも一部が溶融した流動性を有する材料を連通孔５６に導く機能を有する。図１を参照して説明したように、スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。造形材料生成部３０における材料の溶融は、ヒーター５８による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。
【００４２】
図１を参照する。造形部１１０では、Ｚ方向に小型なサイズを有するフラットスクリュー４０を利用していることによって、材料の少なくとも一部を溶融してノズル６１まで導くための経路がＺ方向において占める範囲が、小さくなっている。このように、造形装置１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、吐出部６０において実現されている造形材料の生成機構が小型化されている。
【００４３】
また、造形装置１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、流動性を有する状態にされた材料を流路６５へと圧送する構成が簡易に実現されている。これによって、流路６５の下流に設けられた簡易な構成の吐出制御機構７０による造形材料の吐出制御が可能になっており、ノズル６１からの造形材料の吐出制御の精度が高められている。
【００４４】
１−２．造形に用いられる材料：
造形装置１００において用いられる材料について説明する。造形装置１００では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。
【００４５】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、造形材料生成部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。
【００４６】
熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、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、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
【００４７】
熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、造形材料生成部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、造形テーブル２１０に配置された後、温度の低下によって硬化する。
【００４８】
熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル６１から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００４９】
造形装置１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、造形材料生成部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
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）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金
＜前記合金の例＞
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
【００５０】
造形装置１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、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の酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、造形テーブル２１０に配置された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。
【００５１】
材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、造形材料生成部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。
【００５２】
材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される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。
＜溶剤の例＞
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）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等
【００５３】
その他に、材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
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）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。
【００５４】
１−３．造形処理：
図４Ａ〜図８を順に参照して、造形装置１００において制御部１０１が実行する造形処理を説明する。制御部１０１は、造形処理において、第１吐出制御と第２吐出制御とを繰り返し実行して、造形物を造形する。以下では、図４Ａ〜図４Ｄを参照して、第１吐出制御による造形を説明し、図５を参照して、第２吐出制御による造形を説明する。図４Ａ〜図４Ｄ，図５にはそれぞれ、造形テーブル２１０の上面２１１において、ノズル６１から吐出された造形材料が堆積されていく様子が模式的に図示されている。
【００５５】
１−３−１．第１吐出制御による造形：
図４Ａを参照する。第１吐出制御では、制御部１０１は、造形装置１００に、第１方向に、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を変えながら、ノズル６１から造形テーブル２１０に造形材料を連続して吐出させて、第１方向に造形材料を堆積させていく。「造形材料を連続して吐出する」とは、造形材料を途切れることなくつながった状態で吐出することを意味している。この動作によって、第１方向に沿って延びる柱状部位ＣＰが形成される。柱状部位ＣＰは、少なくとも一部が溶融した状態の造形材料を連続して第１方向に堆積させて形成されている。そのため、柱状部位ＣＰと同様な形状を、例えば、造形材料が硬化した層の上に、新たに造形材料を配置して層を形成する工程を繰り返して、複数の層を第１方向に積層する方法で造形した場合よりも、第１方向に引っ張る外力に対する強度が高くなる。
【００５６】
柱状部位ＣＰは、例えば、３ｍｍ以下の高さで形成することができる。柱状部位ＣＰは、それぞれ異なる高さで形成されてもよい。柱状部位ＣＰの直径は、図１に図示されているノズル６１の孔径Ｄｎとほぼ同じとなる。本明細書において、「ほぼ同じ」とは、±５％以内の誤差範囲内で一致することを意味する。柱状部位ＣＰの直径は、造形材料がノズル６１から吐出されて堆積されたときに横方向、すなわち、第２方向に広がるように造形材料の吐出圧や造形材料の粘度を調整することによって、ノズル６１の孔径Ｄｎより大きくすることも可能である。
【００５７】
制御部１０１は、第１吐出制御の後に、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を第２方向に移動させて、上記の柱状部位ＣＰを形成する第１吐出制御を繰り返してもよい。制御部１０１は、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を上方に移動させながら１本の柱状部位ＣＰを形成させる。その後、吐出制御機構７０によってノズル６１からの造形材料の連続的な吐出を停止させて、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を第２方向に移動させる。そして、ノズル６１の位置を造形テーブル２１０の上面２１１に近づけた後、ノズル６１を造形テーブル２１０に対して上方に移動させながら、ノズル６１から造形材料を連続して吐出させて、次の柱状部位ＣＰを形成する。この第１吐出制御を繰り返す工程によって、連結されていない状態の複数の柱状部位ＣＰを連続して形成することができる。
【００５８】
図４Ｂを参照する。上記の第１吐出制御を繰り返す工程では、各柱状部位ＣＰの配列間隔を狭めることによって、柱状部位ＣＰが互いに接触するように配列させることができる。この場合には、柱状部位ＣＰの直径をノズル６１の孔径Ｄｎより大きくすることが望ましい。なお、ノズル６１が、延伸部６３を有していることによって、柱状部位ＣＰが互いに接触するように配列して形成する場合でも、既に形成されている柱状部位ＣＰにノズル６１が干渉してしまうことを抑制することができる。
【００５９】
図４Ｃを参照する。制御部１０１は、以下のように第１吐出制御を実行することにより、互いに連結された状態の複数の柱状部位ＣＰを連続して形成することができる。制御部１０１は、まず、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を、第１方向のうち、造形テーブル２１０から離れる方向に変えながら、ノズル６１から造形材料を連続して吐出させて第１方向に造形材料を堆積させていく第１吐出制御を実行する。これによって、造形テーブル２１０の上面２１１から上方に延びていくように柱状部位ＣＰを形成する。
【００６０】
次に、制御部１０１は、ノズル６１から造形材料を吐出させたまま、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を、第２方向に移動させる。このとき、ノズル６１から吐出された造形材料が、先に造形された部位から落下しないように、造形材料の粘度や、ノズル６１の移動速度、造形材料の吐出量が調整されることが望ましい。
【００６１】
制御部１０１は、移動機構２３０の角度変位機構２３５によって、造形テーブル２１０の上面２１１を傾斜させる。これによって、ノズル６１を造形テーブル２１０の上面２１１に対して傾斜した状態とすることができる。この状態で、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を、第１方向のうち、造形テーブル２１０に近づく方向に移動させながら、ノズル６１から造形材料を連続して吐出させる第１吐出制御を実行させる。これによって、造形テーブル２１０の上面２１１に向かって下方へと延びていくように柱状部位ＣＰを形成することができる。
【００６２】
制御部１０１は、移動機構２３０によって、造形テーブル２１０の上面２１１を水平に戻す。そして、ノズル６１から造形材料を吐出させたまま、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を第２方向に移動させた後、再び第１吐出制御を実行することによって、次の柱状部位ＣＰを形成することができる。以上の工程を繰り返すことにより、互いに連結された複数の柱状部位ＣＰを連続して形成することができる。なお、各柱状部位ＣＰの配列間隔を狭めることによって、図４Ｄに示すように、各柱状部位ＣＰを互いに接触する状態で配列させることができる。この場合には、柱状部位ＣＰの直径をノズル６１の孔径Ｄｎよりも大きくすることが望ましい。
【００６３】
第１吐出制御では、制御部１０１は、ノズル６１から造形材料が吐出されるときに、冷却部７５によって、吐出された造形材料を冷却させることが望ましい。これによって、吐出された直後の造形材料の流動性を迅速に低下させることができる。よって、吐出後の造形材料が流動して、第１吐出制御によって形成される部位の造形精度が低下してしまうことを抑制できる。
【００６４】
１−３−２．第２吐出制御：
図５を参照する。第２吐出制御では、制御部１０１は、造形装置１００に、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を第２方向に変えながら、ノズル６１から造形材料を連続して吐出して、第２方向に沿って造形材料を配置していく動作をおこなわせる。この第２吐出制御の動作によって、第２方向に沿った線状部位ＬＰが形成される。線状部位ＬＰは、造形材料が連続して第２方向に堆積されて形成されているため、第２方向への引っ張り外力に対する強度が高い。
【００６５】
制御部１０１は、第２吐出制御を実行した後に、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を、第１方向に変えて、上記の線状部位ＬＰを形成する第２吐出制御の動作を繰り返してもよい。制御部１０１は、ノズル６１を第２方向に移動させながら１本の柱状部位ＣＰを形成させた後、造形テーブル２１０に対するノズル６１の位置を第１方向に移動させる。そして、先に形成された線状部位ＬＰの上に、ノズル６１から造形材料を吐出させて、次の線状部位ＬＰを積層させる。制御部１０１は、第２吐出制御によって、先に造形されている部位から、下側が支持されていない状態で、第２方向に延びるように線状部位ＬＰを形成して、いわゆるアンダーカット形状を造形してもよい。
【００６６】
制御部１０１は、第２吐出制御を連続して繰り返すときに、第２吐出制御と次回の第２吐出制御との間に、次の動作をおこなってもよい。つまり、制御部１０１は、吐出制御機構７０を制御して、ノズル６１からの造形材料の連続した吐出を一時的に停止させて、造形テーブル２１０に対してノズル６１の位置を変えた後、ノズル６１からの造形材料の連続した吐出を再開させてもよい。これによって、様々な形状の造形をより自由におこなうことができる。
【００６７】
第２吐出制御では、制御部１０１は、冷却部７５によって、吐出された造形材料を冷却させることが望ましい。これによって、吐出直後の造形材料の流動性を迅速に低下させることができ、吐出後の造形材料が流動して、第２吐出制御によって造形される部位の造形精度が低下してしまうことを抑制できる。
【００６８】
ところで、第２吐出制御において、線状部位ＬＰを形成する際には、ノズル６１の先端の吐出口６２と、ノズル６１から吐出される造形材料が堆積される予定部位と、の間に、下記のギャップＧが保持されていることが望ましい。ギャップＧの大きさは、ノズル６１の吐出口６２における孔径Ｄｎ（図１に図示）以上とすることが望ましく、孔径Ｄｎの１．１倍以上とすることがより好ましい。こうすれば、ノズル６１の吐出口６２から吐出される造形材料が、下に押しつけられない自由な状態で堆積される。この結果、ノズル６１から吐出された造形材料の横断面形状が潰れてしまうことを抑制でき、造形物の面粗さを低減することが可能である。また、ノズル６１の周囲にヒーターが設けられた構成においては、ギャップＧを形成することにより、当該ヒーターによる造形材料の過熱を防止でき、堆積された造形材料の過熱による変色や劣化が抑制される。一方、ギャップＧの大きさは、孔径Ｄｎの１．５倍以下とすることが好ましく、１．３倍以下とすることが特に好ましい。これによって、造形材料が配置される予定部位に対する精度の低下や、高さ方向に積層される線状部位ＬＰ同士の密着性の低下が抑制される。
【００６９】
第１吐出制御および第２吐出制御では、フラットスクリュー４０を利用した造形部１１０によって、造形テーブル２１０上に造形材料が吐出されている。つまり、第１吐出制御および第２吐出制御は、回転しているフラットスクリュー４０に供給された材料の少なくとも一部を溶融させて造形材料を生成し、ノズル６１から造形テーブル２１０に向かって吐出させる工程を含んでいると解釈できる。上述したように、造形装置１００では、フラットスクリュー４０の利用によって、造形材料の生成機構が小型化され、造形材料の吐出制御の精度を高められている。そうしたフラットスクリュー４０を利用した造形装置１００によって実行される第１吐出制御および第２吐出制御であれば、造形物の造形を容易かつ効率的におこなうことが可能である。
【００７０】
１−４．造形例：
図６Ａ〜図６Ｃ，図７，図８を順に参照して、第１吐出制御と第２吐出制御とを繰り返して造形をおこなう種々の造形例を説明する。以下において参照する各図では、便宜上、第１吐出制御で造形された部位と第２吐出制御で造形された部位とにそれぞれ、異なる濃度のハッチングを付してある。また、以下では、第１吐出制御が実行される工程を「第１吐出工程」とも呼び、第２吐出制御が実行される工程を「第２吐出工程」とも呼ぶ。造形装置１００は、造形処理において、第１吐出工程と、第２吐出工程と、を繰り返す繰り返し工程を実行する。
【００７１】
（１）第１造形例：
図６Ａ〜図６Ｃは、第１造形例を説明するための概略図である。図６Ａを参照する。第１工程は第２吐出工程によって第１材料層１１を形成する工程である。第１工程では、制御部１０１は、第２吐出制御を繰り返して、図５で説明した線状部位ＬＰを第２方向に配列させるとともに第１方向にも積層して、第１材料層１１を形成する。第１材料層１１は、線状部位ＬＰが第１方向に積層された積層体である。この工程では、第１材料層１１の上面に下に窪む凹部１２が形成される。図６Ａの例では、凹部１２は、Ｙ方向に延びる溝部として構成されている。凹部１２は、Ｘ方向に延びる溝部として構成されてもよいし、格子状に配列された溝部によって構成されてもよい。また、凹部１２は、有底の孔部として構成されてもよい。
【００７２】
図６Ｂを参照する。第２工程は、第１吐出工程によって連結部１３を形成する工程である。第２工程では、制御部１０１は、第１吐出制御を繰り返して、第１材料層１１の各凹部１２内に１つずつ、図４Ａ〜図４Ｄで説明した柱状部位ＣＰを第２方向に配列させて形成された連結部１３を形成する。各連結部１３は、第１材料層１１の上面から上方に突出するように形成される。なお、連結部１３は、図４Ａ〜図４Ｄに示されている柱状部位ＣＰの構成のいずれによって形成されてもよい。
【００７３】
図６Ｃを参照する。第３工程は、第２吐出工程によって第２材料層１５を形成する工程である。第３工程では、制御部１０１は、第２吐出制御を繰り返して、第１材料層１１の上に積層されるように、第２材料層１５を形成する。第２材料層１５は、第１材料層１１と同様に、図５で説明した線状部位ＬＰを第２方向に配列させるとともに第１方向にも積層することによって形成される。第２材料層１５は、第１材料層１１と同様な線状部位ＬＰの積層体である。第２工程において形成された連結部１３は、第１材料層１１と第２材料層１５との間に埋設される。その後、第２材料層１５の上面に形成した凹部１２に、第１吐出制御の繰り返しによって連結部１３を形成し、第２材料層１５の上に、第２吐出制御の繰り返しによって、材料層１５，１６と同様な線状部位ＬＰが積層された層を積層していってもよい。
【００７４】
第１造形例によれば、第２吐出工程の繰り返しによって形成される複数の材料層１１，１５に跨がるように、第１吐出工程の繰り返しによって連結部１３が形成され、第１方向への積層体である材料層１１，１５同士が連結部１３によって連結される。連結部１３は、材料層１１，１５の積層方向である第１方向に強度が高い柱状部位ＣＰによって構成されているため、連結部１３によって、材料層１１，１５同士の乖離が抑制される。また、連結部１３によって、材料層１１，１５に含まれ、連結部１３に接している線状部位ＬＰ同士の第１方向への乖離が抑制される。このように、連結部１３を含む造形物を造形すれば、材料層１１，１５が積層された積層方向へ引っ張る外力に対する造形物の強度が高められる。また、連結部１３に接するように積層されている線状部位ＬＰ同士の第１方向への乖離が抑制され、材料層１１，１５の強度が高められる。なお、第１造形例を造形する第１吐出工程と第２吐出工程の繰り返し工程は、第１吐出工程によって形成された部位と、第２吐出工程によって形成された部位と、を第２方向に並ぶように造形する工程を含んでいると解釈することができる。
【００７５】
材料層１５，１６を３層以上積層する場合には、各材料層１５，１６の境界に、少なくとも１つの連結部１３が配置されるように造形されることがより望ましい。これによって、材料層１５，１６の積層方向における造形物全体の強度を高めることができる。あるいは、複数の連結部１３が、第２方向に見たときに少なくとも一部が重なり合う状態で、第１方向全体わたって配列されるように造形されてもよい。これによって、各材料層１５，１６全体の第１方向への強度を高めることができる。
【００７６】
（２）第２造形例：
図７は、第２造形例を説明するための概略図である。第２造形例では、第１吐出工程によって形成され、線状部位ＬＰが高さ方向に積層された材料層１６ａと、第２吐出工程によって形成され、柱状部位ＣＰが平面方向に配列された材料層１６ｂと、が交互に第１方向に積層された造形物が造形される。第２造形例では、造形物が、材料層１６ａ，１６ｂの積層方向である第１方向に強度が高い柱状部位ＣＰによって構成される材料層１６ａを含んでいる。そのため、線状部位ＬＰによって構成された材料層１６ｂのみで造形物全体が形成された場合よりも、第１方向における造形物の強度が高められている。
【００７７】
（３）第３造形例：
図８は、第３造形例を説明するための概略図である。第３造形例では、複数の複合層１７が、第１方向に積層されることによって造形物が造形される。各複合層１７は、第１吐出工程によって形成され、線状部位ＬＰが第１方向に積層された第１部位１７ａと、第２吐出工程によって形成され、柱状部位ＣＰが第２方向に配列された第２部位１７ｂと、を含んでいる。各複合層１７は、第１吐出工程によって形成された部位と、第２吐出工程によって形成された部位と、を第２方向に並ぶように造形する工程によって形成されている。第３造形例によれば、各複合層１７に、柱状部位ＣＰによって構成されている第１部位１７ａが含まれている。そのため、第１方向の引っ張り外力に対する各複合層１７の強度が高められている。
【００７８】
１−５．まとめ：
以上のように、本実施形態の造形装置１００によって実行される製造方法は、第１吐出制御が実行される第１吐出工程と、第２吐出制御が実行される第２吐出工程と、第１吐出工程および第２吐出工程を繰り返す繰り返し工程と、を備えている。その製造方法によって造形される造形物中には、第１吐出工程によって第１方向における強度が高い部位が形成されため、第２吐出工程のみで造形物全体が形成された場合よりも、第１方向における造形物の強度が高められる。その他に、本実施形態の造形装置１００および製造方法によれば、上記実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００７９】
２．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。
【００８０】
２−１．他の実施形態１：
第１吐出工程と第２吐出工程とを繰り返す造形処理の例は、上記実施形態で説明した第１造形例、第２造形例、第３造形例に限定されることはない。例えば、第１吐出工程と、第２吐出工程とが１回ずつ交互に繰り返されて、造形物が造形されてもよい。こうした工程であっても、第２吐出工程のみで形成された部位のみで構成される造形物よりも、高い強度を有する造形物を得ることができる。
【００８１】
２−２．他の実施形態２：
造形部１１０は、フラットスクリュー４０を利用している構成の代わりに、例えば、Ｚ方向の長さが直径よりも長いスクリューを回転させてノズル６１から造形材料を押し出す構成を有していてもよい。あるいは、造形部１１０は、造形材料を造形テーブル２１０に向かって吐出する構成の代わりに、フィラメント状の熱可塑性を有する樹脂材料を熱で溶かしながらノズル６１から押し出して、造形テーブル２１０に付着させる構成を有していてもよい。
【００８２】
２−３．他の実施形態３：
造形装置１００の吐出制御機構７０は、流路６５内において造形材料が流れる方向に交差するように移動するシャッターによって構成されてもよい。また、吐出制御機構７０は、ピストンが流路６５内に突出して流路６５を閉塞するプランジャーによって構成されてもよい。吐出制御機構７０は、上記実施形態で説明したバタフライバルブや、シャッターを用いたシャッター機構、プランジャーのうちの２つ以上の機構を組み合わせて構成されてもよい。
【００８３】
２−４．他の実施形態４：
造形装置１００において、冷却部７５は、送風ファン７７の送風による冷却以外の方法で、ノズル６１から吐出された造形材料を冷却する構成によって実現されてもよい。例えば、冷却部７５は、造形テーブル２１０に埋設された冷媒流路によって実現されてもよい。造形装置１００において、冷却部７５は省略されてもよい。この場合には、造形処理では、造形材料を冷却する工程が省略される。
【００８４】
２−５．他の実施形態５：
上記実施形態において、材料供給部２０は、複数のホッパーを備える構成を有していてもよい。この場合には、各ホッパーからフラットスクリュー４０へと異なる材料が供給され、フラットスクリュー４０の溝部４２内において混合されて、造形材料が生成されてもよい。例えば、上記実施形態で説明した主材料となる粉末材料と、それに添加される溶媒やバインダーなどが別々のホッパーから並行してフラットスクリュー４０に供給されてもよい。
【００８５】
２−６．他の実施形態６：
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
【００８６】
３．他の形態：
本発明は、上述の各実施形態や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形態（aspect）によって実現することができる。例えば、本発明は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明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おいて必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００８７】
（１）第１の形態は、三次元造形物の製造方法として提供される。この形態の製造方法は、造形テーブルの上面に対して垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対するノズルの位置を変えながら、前記ノズルから造形材料を連続して吐出して、前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出工程と；前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出工程と；前記第１吐出工程、および、前記第２吐出工程を繰り返す繰り返し工程と；を備える。
この形態の製造方法によれば、第１吐出工程によって形成され、第１方向への強度が高い部位を含む三次元造形物を形成することができる。こうした三次元造形物であれば、第２吐出工程のみで形成された三次元造形物よりも、第１方向における強度が高められる。
【００８８】
（２）上記形態の製造方法において、前記繰り返し工程は、前記第１吐出工程によって形成される部位と、前記第２吐出工程によって形成される部位と、を前記第２方向に並ぶように形成する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、第２吐出工程によって形成される部位に対して、第２方向に並ぶように、第１吐出工程によって形成される部位が配置されるため、第１方向における三次元造形物の強度を高めることができる。
【００８９】
（３）上記形態の製造方法において、前記繰り返し工程は、前記第２吐出工程によって形成された複数の材料層に跨がる連結部を、前記第１吐出工程によって形成する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、材料層が積層される積層方向の強度が高い三次元造形物を形成することができる。
【００９０】
（４）上記形態の製造方法において、前記第１吐出工程は、前記造形材料を吐出しながら、吐出された前記造形材料を冷却する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、冷却により、吐出された造形材料の流動性を低下させながら、造形材料を第１方向に堆積させていくことができるため、第１吐出工程における造形精度の低下を抑制することができる。
【００９１】
（５）上記形態の製造方法において、前記冷却は、吐出された前記造形材料に対する送風によっておこなわれてよい。
この形態の製造方法によれば、造形材料の冷却を簡易におこなうことができる。
【００９２】
（６）上記形態の製造方法において、前記繰り返し工程は、前記第１吐出工程と次回の前記第１吐出工程の間と、前記第２吐出工程と次回の前記第２吐出工程の間の少なくとも一方に、前記ノズルからの前記造形材料の連続した吐出を一時的に停止させ、前記造形テーブルに対して前記ノズルを移動させた後に、前記ノズルからの前記造形材料の連続した吐出を再開する工程を含んでよい。
この形態の製造方法によれば、造形材料の吐出による様々な形状の造形を効率よくおこなうことができる。
【００９３】
（７）上記形態の製造方法において、前記造形材料は、回転しているフラットスクリューに供給された材料の少なくとも一部を溶融させることによって生成されてよい。
この形態の製造方法によれば、フラットスクリューの利用によって、造形材料を生成する機構を小型化できる。また、フラットスクリューの利用によって、ノズルからの造形材料の吐出制御の精度が高められ、第１吐出工程および第２吐出工程による造形物の造形を、容易かつ効率的におこなえる。
【００９４】
（８）第２の形態は、三次元造形物を造形する造形装置として提供される。この形態の造形装置は、造形材料を造形テーブルに向かって吐出するノズルを有する吐出部と；前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変更する移動機構と；前記吐出部と前記移動機構とを制御して、前記造形材料を前記造形テーブルに配置して前記三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と；を備える。前記制御部は、前記造形処理において、前記造形テーブルの上面に対して垂直な第１方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第１方向に前記造形材料を堆積させていく第１吐出制御と；前記造形テーブルの上面に沿った第２方向に、前記造形テーブルに対する前記ノズルの位置を変えながら、前記ノズルから前記造形材料を連続して吐出して、前記第２方向に沿って前記造形材料を配置していく第２吐出制御と；を繰り返して実行する。
この形態の造形装置によれば、第１吐出制御によって形成され、第１方向に強度が高い部位を含む三次元造形物を形成することができる。こうした三次元造形物であれば、第２吐出制御によって形成された部位のみを含む三次元造形物よりも、第１方向における強度が高められる。
【００９５】
（９）上記形態の造形装置において、前記吐出部は、フラットスクリューを有し、回転している前記フラットスクリューに供給された材料の少なくとも一部を溶融させて、前記造形材料を生成する材料生成部を備えてよい。
この形態の造形装置によれば、フラットスクリューの利用によって、吐出部を小型化できる。また、フラットスクリューの利用によって、ノズルからの造形材料の吐出制御の精度が高めることができ、造形処理を、容易かつ効率的に実行することができる。
【００９６】
本発明は、三次元造形物の製造方法や造形装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、そうした製造方法や造形装置で造形された三次元造形物、三次元造形物の造形方法、造形材料の吐出方法、堆積方法、造形材料の吐出を制御する方法などの形態で実現することができる。また、前述の装置の制御方法や、前述の方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１…第１材料層、１２…凹部、１３…連結部、１５…第２材料層、１６ａ…材料層、１６ｂ…材料層、１７…複合層、１７ａ…第１部位、１７ｂ…第２部位、２０…材料供給部、２２…連通路、３０…造形材料生成部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４６…中央部、４８…下面／溝形成面、５０…スクリュー対面部、５２…上面／スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…吐出口、６３…延伸部、６５…流路、７０…吐出制御機構、７１…開閉機構、７２…駆動軸、７３…弁体、７４…バルブ駆動部、７５…冷却部、７６…送風口、７７…送風ファン、１００…造形装置、１０１…制御部、１１０…造形部、２１０…造形テーブル、２１１…上面、２３０…移動機構、２３５…角度変位機構、ＣＰ…柱状部位、Ｄｎ…孔径、Ｇ…ギャップ、ＬＰ…線状部位、Ｍ…モーター、ＲＸ…回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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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８】
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