(57)【要約】【課題】各層間の密着性を高めて、空隙の発生を防ぎ、造形物の積層方向の強度が向上した立体造形物を製造できる立体造形物の製造装置の提供。【解決手段】粉体層を形成する層形成手段と、前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、を備え、前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行う立体造形物の製造装置である。【選択図】図５Ａ
2019162729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体層を形成する層形成手段と、
前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、
を備え、
前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行うことを特徴とする立体造形物の製造装置。
【請求項２】
前記粗面化動作は、前記層形成手段が凹凸形状を備え、前記粉体層表面を粗面化する請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項３】
平滑な粉体層を形成する平滑層形成手段と、
前記粉体層表面を粗面化する粗面化手段と、
前記平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、
を備えたことを特徴とする立体造形物の製造装置。
【請求項４】
粉体層の表面を粗面化する前記層形成手段及び前記粗面化手段が、前記粉体層表面に接触して粗面化する接触式粗面化手段である請求項２から３のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項５】
前記接触式粗面化手段がブレード形状であり、前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた請求項４に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項６】
前記接触式粗面化手段がローラ形状であり、前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた請求項４に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項７】
粉体層の表面を粗面化する前記層形成手段及び前記粗面化手段が、前記粉体層表面に対して非接触で粗面化する非接触式粗面化手段である請求項２から３のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項８】
前記非接触式粗面化手段がエアー吐出部材であり、エアー吐出量を変化させることによって、前記粉体層表面を粗面化する請求項７に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項９】
前記非接触式粗面化手段が前記粉体接着手段であり、前記粉体接着手段の接着力を変化させることによって、粉体層表面を粗面化する請求項７に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１０】
前記平滑層形成手段による平滑化及び前記粗面化手段による粗面化が、造形物の形状データに基づき、各々オンオフの切り替えを行う請求項３から９のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１１】
前記粗面化手段を複数備え、複数の粗面化手段の移動方向は、互いに角度をもって移動する請求項３から１０のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１２】
前記粉体層を形成する粉体が、柱状形状である請求項１から１１のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１３】
粉体層を形成する層形成工程と、
前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、
を含み、
前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行うことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項１４】
平滑な粉体層を形成する平滑層形成工程と、
前記粉体層表面を粗面化する粗面化工程と、
前記平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末積層造形法は、粉末状の材料に対し、レーザーなどの電磁照射源による融解やバインダー樹脂による接着で一層ずつ一体化させて層状造形物を造形し、その層状造形物を積層して立体造形物を製造する方法である。
【０００３】
電磁照射源による方法としては、例えば、選択的にレーザー光を粉末材料に照射することにより粉末材料を融解して一体化させ、立体造形物を製造するＳＬＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）方式などが知られている。一方、バインダー樹脂による方法としては、例えば、バインダー樹脂を含むインクをインクジェット等の方法により粉末材料に吐出して一体化させ、立体造形物を製造するバインダージェット（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）方式などが知られている。
【０００４】
これらの方式において、立体造形物の品質を向上させるために様々な提案がされている。例えば、造形物の積層方向の強度を向上させるため、造形ステージに向けて造形材料を吐出することによって、造形材料層を形成する吐出部と、吐出部により形成された造形材料層の表面を平滑化する平滑化部と、平滑化部により平滑化された造形材料層の少なくとも表面の硬化を進める硬化処理を行う硬化部と、硬化部の硬化処理により硬化の進んだ造形材料層の表面を粗面化する粗面化部とを備える三次元造形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、各層間の密着性を高めて、空隙の発生を防ぎ、造形物の積層方向の強度が向上した立体造形物を製造できる立体造形物の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造装置は、粉体層を形成する層形成手段と、前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、を備え、前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、各層間の密着性を高めて、空隙の発生を防ぎ、造形物の積層方向の強度が向上した立体造形物を製造できる立体造形物の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の造形物の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の制御部の一例を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第１の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、第１の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、第１の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態の層形成手段としてのブレードを用いて粉体層に凹凸を形成する状態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、凹凸を付与した後の粉体層を造形槽の上方から見た図である。
【図６Ａ】図６Ａは、Ｎ−１層上にＮ層を積層し、Ｎ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、凹凸を付与したＮ層に対し粉体接着手段により接着させて、Ｎ層に凹凸形状を形成した状態を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、Ｎ層上にＮ＋１層を積層し、Ｎ＋１層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の他の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の他の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の他の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、比較実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、比較実施形態におけるＮ層上に層形成手段としての表面に凹凸を有するブレードの凹凸面を当接させた状態の他の一例を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第２の実施形態の層形成手段としてのローラを用いて粉体層に凹凸を形成する状態を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、ローラ表面の凹凸の種類を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、第２の実施形態の層形成手段としての表面に凹凸を有するローラの断面形状の一例を示す図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、第２の実施形態の層形成手段としての表面に凹凸を有するローラの断面形状の他の一例を示す図である。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、第２の実施形態の層形成手段としての表面に凹凸を有するローラの断面形状の他の一例を示す図である。
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、第２の実施形態の層形成手段としての表面に凹凸を有するローラの断面形状の他の一例を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第３の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第３の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、第３の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、第３の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、第３の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｅ】図１５Ｅは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｆ】図１５Ｆは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１５Ｇ】図１５Ｇは、第４の実施形態の立体造形の流れの一例を説明する説明図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４の実施形態により粉体層に形成された凹凸を示し、最終層の１層前の層に凹凸付与された粉体層表面を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第４の実施形態により粉体層に形成された凹凸を示し、凹凸が付与された粉体層表面に、最終層を積層し平滑層形成手段で平滑層を形成する状態を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、第４の実施形態により粉体層に形成された凹凸を示し、最表面（造形物の最表層）が平滑であることを示す図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、平滑化を行わないと、最表層が凹凸の造形物になってしまうことを示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、２つの粗面化手段を垂直に配置して粉体層に凹凸を付与する状態を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、２つの粗面化手段を９０度より小さい角度で配置して粉体層に凹凸を付与する状態を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第６の実施形態の立体造形物の製造装置における粗面化手段の一例を示す概略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、凹凸を付与した後の粉体層を造形槽の上方から見た図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１８ＢのＡ部分の拡大図であり、柱状粉末が整列している状態を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、図１８Ｃの断面図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、柱状ではない粒子の一例として略球形の粒子を用いた場合の積層状態を示す図である。
【図１９】図１９は、粉体層表面に対して、レーザー強度を変えて焼結強度が異なる部分を作製し、最表面に凹凸を形成する方法を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、粉体層表面に対して、エアー吐出強度を変化させることにより、平滑層表面の粉末を吹き飛ばし、最表面に凹凸を形成する方法を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図２０Ａの方法により最表面に凹凸を形成した状態を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ２５μｍ）を形成する状態を示し、層形成部材に凸形状を設けない例を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ２５μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を５０μｍとした例を示す図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ２５μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を１００μｍとした例を示す図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ２５μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を８６．６μｍとした例を示す図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ５０μｍ）を形成する状態を示し、層形成部材に凸形状を設けない例を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ５０μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を５０μｍとした例を示す図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ５０μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を１００μｍとした例を示す図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｄは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ５０μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を２００μｍとした例を示す図である。
【図２２Ｅ】図２２Ｅは、粉体粒子径が５μｍのときの層形成部材に凸形状（凸高さ５０μｍ）を形成する状態を示し、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を１７３．２μｍとした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法）
本発明の第１の形態の立体造形物の製造装置は、粉体層を形成する層形成手段と、粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、を備え、粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行い、更に必要に応じてその他の手段を備える。
本発明の第１の形態の立体造形物の製造方法は、粉体層を形成する層形成工程と、粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、を含み、粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行い、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【００１０】
本発明の第２の形態の立体造形物の製造装置は、平滑な粉体層を形成する平滑層形成手段と、粉体層表面を粗面化する粗面化手段と、平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、を備え、更に必要に応じてその他の手段を備える。
本発明の第２の形態の立体造形物の製造方法は、平滑な粉体層を形成する平滑層形成工程と、粉体層表面を粗面化する粗面化工程と、平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【００１１】
本発明の第１及び第２の形態の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法は、従来技術では、レーザーを照射して一層分の樹脂を融解させ、次に、造形ステージを一層分下げ、その上に粉末を供給するという積層方法だけでは、粒子間の空隙が多くなり、造形物に空隙が生じやすく、積層方向の密着強度が低くなってしまうという知見に基づくものである。
【００１２】
したがって、本発明の第１及び第２の形態の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法は、粉体供給部から造形槽に粉末を送る際に、粉末の供給部材表面に凹凸を設けることによって、造形槽に形成される粉末材料表面に凹凸を設ける。それにより、次の層との境界面は凹凸によって結合されるため、平面で結合する場合に比べて、各層間の密着性を高めて、空隙の発生を防ぎ、積層方向の密着強度の低下を防ぐことができる。
【００１３】
（第１の形態の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法）
＜層形成工程及び層形成手段＞
層形成工程は、粉体層を形成する工程であり、層形成手段により実施される。
本発明においては、層形成手段を用いて粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行う。
粗面化動作としては、層形成手段が凹凸形状を備え、層形成手段の凹凸形状を接触させることにより、粉体層表面を粗面化する。
【００１４】
粉体層の表面を粗面化する層形成手段としては、粉体層表面に接触して粗面化する接触式粗面化手段、及び粉体層表面に対して非接触で粗面化する非接触式粗面化手段のいずれでもよい。
接触式粗面化手段としては、粉体層の表面との接触部に凹凸を備えたブレード、粉体層の表面との接触部に凹凸を備えたローラなどが挙げられる。
【００１５】
ブレードの形状、大きさ、材質、及び構造については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ブレードの形状としては、例えば、平板状、矩形状、丸棒状などが挙げられる。
ブレードの材質としては、例えば、金属、樹脂、セラミックスなどが挙げられる。
金属としては、例えば、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、又はこれらの合金などが挙げられる。
樹脂としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＦＲＰ、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポロプロピレン樹脂などが挙げられる。
セラミックスとしては、例えば、二酸化ケイ素、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどが挙げられる。
【００１６】
ブレードへの凹凸の形成方法としては、特に制限はなく、ブレードの材質などに応じて適宜選択することができ、例えば、切削加工、エッチング処理、レーザー加工、リソグラフィー、ナノインプリントなどが挙げられる。
【００１７】
ローラの形状、大きさ、材質、構造については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ローラの材質としては、例えば、金属、樹脂、セラミックス、エラストマーなどが挙げられる。
金属としては、例えば、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、又はこれらの合金などが挙げられる。
樹脂としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＦＲＰ、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポロプロピレン樹脂などが挙げられる。
セラミックスとしては、例えば、二酸化ケイ素、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどが挙げられる。
エラストマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種熱可塑性エラストマー、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴムエチレン−プロピレンゴム等の合成ゴムや天然ゴムなどが挙げられる。
【００１８】
ローラへの凹凸の形成方法としては、特に制限はなく、ローラの材質などに応じて適宜選択することができ、例えば、切削加工、エッチング処理、レーザー加工、リソグラフィー、ナノインプリントなどが挙げられる。
【００１９】
非接触式粗面化手段としては、エアー吐出部材のエアー吐出量を変化させることにより前記粉体層表面を粗面化する手段、粉体接着手段の接着力を変化させることにより粉体層表面を粗面化する手段などが挙げられる。
粉体層に対してレーザー強度を変えてレーザー光照射することにより最表面に凹凸を形成する方法は、レーザーの強度を変えて照射することで焼結強度が異なる部分を作製することができる。この方法は、接触式粗面化手段に比べて、凹凸付与の自由度が高いという利点がある。
粉体層に対してエアー吐出強度を変えてエアーを吐出する方法は、エアーにより平滑層表面の粉末を吹き飛ばし、最表面に凹凸を形成する。この方法は、接触式粗面化手段に比べて凹凸付与の自由度が高いという利点がある。
【００２０】
層形成手段に設けられる凹凸は、層形成手段の基材の表面に、複数の凸部が所定の間隔で形成されてなる。
凸部の断面形状は、特に制限はなく、任意の形状を選択することができ、例えば、三角形、半円、矩形などが挙げられる。
【００２１】
ここで、図２１Ａ〜図２２Ｅを参照して、層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）に設ける凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチについて説明する。層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）に設ける凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチは、使用する粉体の平均粒子径によって異なる。
粉体の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
以下、粉体粒子径が５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍの場合について順次説明する。
【００２２】
＜＜粉体粒子径が５μｍの粒子を用いた場合の凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチ＞＞
粉体粒子径が約５μｍの粒子を用いた場合に、層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）に設ける凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチについて説明する。
積層ピッチに対して、凸部の高さは小さいことが好ましく、積層ピッチに対して、凸部の高さは５０％程度がより好ましい。これは、既に粒子結合手段によって結合しているＮ−１層に対して、凸部による粗面化処理が悪影響を及ぼさないためである。具体的には、凸部がＮ−１層に対して、結合を破壊したり、層を歪ませたりすることを防ぐことが好ましい。
例えば、積層ピッチを１００μｍとした場合、凸部を設けた層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）による凸部の高さは５０μｍ程度が好ましい。
例えば、積層ピッチに対して、凸部の高さが１００μｍ以上であれば、Ｎ−１層を直接凸部が摺擦し、また、えぐったりすることにより結合済みの層を乱すことになる。
また、凸部の高さが８０μｍであっても、凸部がＮ−１層には直接触れないものも、Ｎ−１層との間に介在する未結合の粒子が少なく、凸部の摺擦の影響を受けてＮ−１層を乱すことになる。
一方、凸部の高さが５０μｍの場合には、凸部とＮ−１層の間に介在する未結合の粒子が十分に存在するため、凸部による摺擦の影響はなく、Ｎ−１層を乱すことなく凹凸を付与することができる。
【００２３】
以下には、粉体粒子径が約５μｍの粉体粒子を用いた場合に層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）に設ける凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチの例を示す。
まず、層形成部材１３１において、凸高さを２５μｍとする場合について説明する。
比較のため、図２１Ａには層形成部材に凹凸を設けない場合を示している。
図２１Ｂは、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を５０μｍとした例を示している。
使用する粉体粒子径に対して約５倍程度の凸部高さを設けており、接触面積は凸部を設けない場合に対して１．４１倍（４１％増加）に増やすことができる。
一方、図２１Ｃでは、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を１００μｍとした例を示している。接触面積は凸部を設けない場合に対して１．１２倍（１２％増加）にとどまる。また、図２１Ｄでは、凸部高さを２５μｍ、凸部頂点間距離を８６．６μｍとした例を示している。接触面積は凸部を設けない場合に対して１．１５倍（１５％増加）にとどまる。特に、図２１Ｃ及び図２１Ｄの例は接触面積の増加率が特願２０１６−１４３７３０号明細書と同レベルであり、Ｚ方向強度アップの効果はあるものの、図２１Ｂの例に比べて効果が十分ではない。
【００２４】
次に、層形成部材１３１において、凸高さを５０μｍとする場合について説明する。
比較のため、図２２Ａには、層形成部材に凹凸を設けない場合を示している。
図２２Ｂは、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を５０μｍとした例を示している。
使用する粉体粒子径に対して約１０倍程度の凸部高さを設けており、接触面積は凸部を設けない場合に対して２．２４倍（１２４％増加）に増やすことができる。
図２２Ｃは、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を１００μｍとした例を示している。
使用する粉体粒子径に対して約１０倍程度の凸部高さを設けており、接触面積は凸部を設けない場合に対して１．４１倍（４１％増加）に増やすことができる。
一方、図２２Ｄでは、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を２００μｍとした例を示している。接触面積は凸部を設けない場合に対して１．１２倍（１２％増加）にとどまる。また、図２２Ｅでは、凸部高さを５０μｍ、凸部頂点間距離を１７３．２μｍとした例を示している。接触面積は凸部を設けない場合に対して１．１５倍（１５％増加）にとどまる。特に、図２２Ｄ及び図２２Ｅの例は接触面積の増加率が特願２０１６−１４３７３０号明細書と同レベルであり、Ｚ方向強度アップの効果はあるものの、図２２Ｂ及び図２２Ｃの例に比べて効果が十分ではない。
以上のように、粉体粒子径が約５μｍの粉体を用いる場合、積層ピッチは１００μｍ（粒子径の約２０倍）、凸部高さは２５μｍ以上５０μｍ以下（粒子径の約５倍以上約１０倍以下）が好ましい。
また、凸部頂点間距離は５０μｍ以上１７３．２μｍ未満（凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満）が好ましく、凸部頂点距離は５０μｍ以上１００μｍ以下（凸部高さの約１倍以上２倍以下）が更に好ましい。
【００２５】
次に、粉体粒子径５０μｍ、１００μｍ、２００μｍの粉体粒子を用いた場合に層形成部材１３１（及び粗面化手段１３３）に設ける凸部の高さ、及び凸部頂点間ピッチの例を示す。
粉体粒子径５μｍの場合に例を示したように、積層ピッチは粉体粒子径の約２０倍が好ましく、凸部高さは粉体粒子径の約５倍以上約１０倍以下が好ましい。
また、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満が好ましく、凸部高さの約１倍以上２倍以下がより好ましい。
従って、各粉体粒子径における凸部の高さ、凸部頂点間ピッチは以下に示すとおりである（図は省略する）。
【００２６】
＜＜粉体粒子径５０μｍの場合＞＞
積層ピッチは１，０００μｍ、凸部高さは２５０μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。
また、凸部の高さ２５０μｍ以上５００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００２７】
＜＜粉体粒子径１００μｍの場合＞＞
積層ピッチは２，０００μｍ、凸部高さは５００μｍ以上１，０００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ５００μｍ以上１，０００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００２８】
＜＜粉体粒子径２００μｍの場合＞＞
積層ピッチは４，０００μｍ、凸部高さは１，０００μｍ以上２，０００μｍ以下が好ましい。
また、凸部の高さ１，０００μｍ以上２，０００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００２９】
＜粉体接着工程及び粉体接着手段＞
粉体接着工程は、粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる工程であり、粉体接着手段により実施される。
粉体接着手段としては、粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳＬＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）方式、バインダージェット（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）方式などが挙げられる。
【００３０】
ＳＬＳ方式とは、選択的にレーザー光などのエネルギーを粉体（粉末）材料に照射することにより粉末材料を融解して一体化させ、立体造形物を製造する方式である。
バインダージェット方式とは、バインダー樹脂を含むインクをインクジェット等の方法により粉末材料に吐出して一体化させ、立体造形物を製造する方式である。
【００３１】
ＳＬＳ方式で用いられる造形手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ＳＬＳ方式の造形手段としては、例えば、電磁照射源、及び粉末材料を層状に供給できる機構を組み合わせたものなどが挙げられる。
電磁照射源としては、例えば、ＣＯ２レーザー、赤外照射源、マイクロウエーブ発生器、放射加熱器、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ランプなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
バインダージェット方式で用いられる造形手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。バインダージェット方式の造形手段としては、例えば、インクジェット方式の吐出ヘッド、及び粉末材料を層状に供給できる機構を組み合わせたものなどが挙げられる。
【００３３】
＜＜ＳＬＳ方式で用いられる造形用材料＞＞
ＳＬＳ方式で用いられる造形用材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉体（粉末）材料などが挙げられる。
粉末材料としては、造形物の強度アップの点から柱状形状であることが好ましい。
柱状形状が好ましい理由について、以下に説明する。
図１８Ｃは柱状粒子を用いた場合積層状態を示している。図１８Ｄは図１８Ｃの断面図である。図１８Ｅは柱状ではない粒子の一例として略球形の粒子を用いた場合の積層状態を示している。
図１８Ｃに示すように、柱状形状の粒子を用いた場合、凹凸を設けたブレード状部材で層をこするので、ブレードが移動するＸ方向に柱状粉末が整列する。そのため、粒子間の接触面積は、図１８Ｅに示すような柱状でない粒子を用いた場合に比べてＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向で増加することにより、Ｚ方向の強度が向上すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向の強度も向上する。
ＳＬＳ方式で用いられる粉末材料は、結晶性熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。
【００３４】
結晶性熱可塑性樹脂とは、熱可塑性を有する結晶性樹脂を意味し、ＩＳＯ  ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳ  Ｋ７１２１）の測定した場合に、融解ピークを有するものを意味する。
結晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ、融点：１７５℃）、ポリイミド、フッ素樹脂等のポリマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ、融点：１８０℃）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド４１０（ＰＡ４１０）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６、融点：２６５℃）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド１２（ＰＡ１２）；半芳香族性のポリアミド４Ｔ（ＰＡ４Ｔ）、ポリアミドＭＸＤ６（ＰＡＭＸＤ６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ、融点：３００℃）、ポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ、融点：２１８℃）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与するため一部テレフタル酸やイソフタル酸が入った芳香族を含むポリエステルが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３８】
ポリエーテルとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、融点：３４３℃）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
粉末材料の融点としては、特に限定されないが、１００℃以上が好ましく、１５０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることが特に好ましい。なお、融点は、ＩＳＯ  ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳＫ７１２１）に準拠して、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。
【００４０】
粉末材料の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
【００４１】
粉末材料の体積平均粒径／個数平均粒径（Ｍｖ／Ｍｎ）は、造形精度向上やリコート性向上の点から、２．００以下が好ましく、１．５０以下がより好ましく、１．２０以下が特に好ましい。なお、５０％累積体積粒径やＭｖ／Ｍｎは、例えば、粒度分布測定装置（マイクロトラック・ベル株式会社製、ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて測定することができる。
【００４２】
粉末材料としては、任意の流動化剤、粒度化剤、強化剤等を含有していてもよい。
【００４３】
＜＜ＢＪ方式で用いられる造形用材料＞＞
バインダージェット方式で用いられる造形用材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉体（粉末）材料、結合剤などが挙げられる。
粉末材料としては、造形物の強度アップの点から柱状形状であることが好ましい。
柱状形状が好ましい理由について、以下に説明する。
図１８Ｃは柱状粒子を用いた場合、図１８Ｅは柱状ではない粒子の一例として略球形の粒子を用いた場合の積層状態を示している。
柱状形状の粒子を用いた場合、凹凸を設けたブレード状部材で層をこするので、ブレードが移動するＸ方向に柱状粉末が整列する（図１８Ｃ）。
そのため、粒子間の接触面積は、柱状でない粒子を用いた場合に比べてＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向で増加することにより、Ｚ方向の強度が向上すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向の強度も向上する。
バインダージェット方式で用いられる粉末材料としては、水溶性有機材料で被覆された基材を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有することが好ましい。
【００４４】
基材としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その材質としては、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料などが挙げられる。これらの中でも、高強度な立体造形物を得る観点からは、最終的に焼結処理が可能な金属、セラミックスなどが好ましい。
金属としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）鋼、鉄、銅、チタン、銀などが好適に挙げられ、該ステンレス（ＳＵＳ）鋼としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌなどが挙げられる。
セラミックスとしては、例えば、金属酸化物などが挙げられ、具体的には、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）などが挙げられる。
カーボンとしては、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレンなどが挙げられる。
ポリマーとしては、例えば、水に不溶な公知の樹脂などが挙げられる。
木材としては、例えば、ウッドチップ、セルロースなどが挙げられる。
生体親和材料としては、例えば、ポリ乳酸、リン酸カルシウムなどが挙げられる。
これらの材料は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
基材の平均粒子径としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上３００μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以上２５０μｍ以下が更に好ましい。
平均粒子径が、０．１μｍ以上５００μｍ以下であると、立体造形物の製造効率に優れ、取扱性やハンドリング性が良好である。平均粒子径が、５００μｍ以下であると、該粉末材料を用いて薄層を形成した際に、該薄層における該粉末材料の充填率が向上し、得られる立体造形物に空隙等が生じ難い。
基材の平均粒子径は、公知の粒径測定装置、例えば、マイクロトラックＨＲＡ（日機装株式会社製）、などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
基材の粒度分布としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
水溶性有機材料としては、水に溶解し、架橋剤の作用により架橋可能な性質を有するものであれば、換言すれば、水溶性であって前記架橋剤によって架橋可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４７】
粉末材料の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
体積平均粒子径が３μｍ以上であると、粉末材料の流動性が向上し、粉末材料層が形成しやすく積層表面の平滑性が向上するため、造形物の製造効率の向上、取り扱いやハンドリング性が向上すると共に寸法精度が向上する傾向にある。また、平均粒子径が２５０μｍ以下であると、粉末材料粒子同士の空間の大きさが小さくなるため、造形物の空隙率が小さくなり、強度の向上に寄与する。したがって、体積平均粒子径３μｍ以上２５０μｍ以下が、寸法精度と強度を両立させるのに好ましい範囲となる。
粉末材料の粒度分布としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４８】
バインダージェット方式で用いられる結合剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水溶性有機材料と架橋する架橋剤、及び水性媒体を含有するものが挙げられる。
水性媒体としては、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などが挙げられる。これらの中でも、水が好ましい。なお、水性媒体としては、水がアルコール等の水以外の成分を若干量含有するものであってもよい。
架橋剤としては、水溶性有機材料を架橋可能な性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属塩、金属錯体、ジルコニア系架橋剤、チタン系架橋剤、水溶性有機架橋剤、キレート剤などが挙げられる。
【００４９】
＜その他の工程及びその他の手段＞
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御工程などが挙げられる。
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御手段などが挙げられる。
【００５０】
−制御工程及び制御手段−
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
制御手段としては、各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
【００５１】
（第２の形態の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法）
＜平滑層形成工程及び平滑層形成手段＞
平滑層形成工程は、平滑な粉体層を形成する工程であり、平滑層形成手段により実施される。
平滑層形成手段がブレード形状であり、粉体層の表面との接触部が平滑であることが好ましい。
平滑層形成手段がローラ形状であり、粉体層の表面との接触部が平滑であることが好ましい。
ブレード及びローラについては、粉体層の表面の接触部に凹凸を有する点以外は、第１の形態の接触式粗面化手段におけるブレード及びローラと同様である。
【００５２】
＜粗面化工程及び粗面化手段＞
粗面化工程は、粉体層表面を粗面化する工程であり、粗面化手段により実施される。
粗面化手段としては、第１の実施形態における粗面化動作を行う層形成手段と同様であるため、その説明を省略する。
粗面化手段を複数備え、複数の粗面化手段の移動方向は、互いに角度をもって移動することが、層と層の間の接触面積を増やし、Ｚ方向強度を高める点から好ましい。
【００５３】
＜粉体接着工程及び粉体接着手段＞
粉体接着工程は、平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかの選択された領域の粉体同士を接着させる工程であり、粉体接着手段により実施される。
粉体接着手段としては、第１の形態における粉体接着手段と同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
平滑層形成手段による平滑化及び粗面化手段による粗面化が、造形物の形状データに基づき、各々オンオフの切り替えを行うことが、造形物の表面精度低下を防ぎ、平滑性を維持できる点と、不要な動作による生産性低下を防ぐ点から好ましい。
例えば、造形物の最表層となる箇所は、強度アップ目的で凹凸を付与する必要はなく、むしろ、凹凸付与動作を行ってしまうと、造形物の最表層に不要な凹凸ができ、最表面の平滑性が損なわれる。そこで、凹凸付与が必要のない場所には、凹凸付与動作を行わないことにより、不要な凹凸付与による表面精度低下を防ぐ。或いは、造形物の最表層となる箇所で、凹凸付与後に平滑化を行うことで、不要な凹凸をなくし、造形物の表面の平滑性を得ることができる。
また、凹凸を設けない箇所には凹凸付与動作を行わないことで生産性が向上できる。或いは、造形物に凹凸を設けたくない箇所に凹凸を付与し、後から平滑化するということも回避でき、生産性が向上できる。
【００５５】
＜その他の工程及びその他の手段＞
その他の工程及びその他の手段としては、第１の形態におけるその他の工程及びその他の手段と同様であるため、その説明を省略する。
【００５６】
ここで、本発明の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状などにすることができる。
【００５７】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略平面図である。この第１の実施形態の立体造形物の製造装置は、造形部１と、造形ユニット５とを備える。造形部１は、粉体（粉末）が結合された層状造形物が形成される。造形ユニット５は、造形部１の層状に敷き詰められた粉体層に造形液（バインダー）を吐出して立体造形物を造形する。なお、造形液の吐出の代わりに粉体層にレーザー照射を行ってもよい。
【００５８】
まず、造形部１の詳細について図２を用いて説明する。ここで、Ｘ方向とは図１における左右方向であり、Ｙ方向は図１における上下方向である。Ｚ方向とは、図２における上下方向（図１における表裏方向）である。図２は造形部１の要部をＸ方向から見た断面図である。
【００５９】
図１及び図２に示すように、造形部１は、粉体槽１１を有する。粉体槽１１は、供給槽２１と、造形槽２２と、層形成手段１３１と、余剰粉体受け槽２９とを備える。
【００６０】
供給槽２１は、造形槽２２に供給する粉体２０を保持する。供給槽２１の底部は供給ステージ２３として鉛直方向（高さ方向）に昇降可能となっている。
【００６１】
造形槽２２は、層状造形物３０が積層されて立体造形物が造形される。造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向）に昇降可能となっており、造形ステージ２４上に層状造形物３０が積層された立体造形物が造形される。
【００６２】
余剰粉体受け槽２９は、粉体層を形成するときに、層形成手段１３１によって移送供給される粉体２０のうち、粉体層を形成しないで落下する余剰の粉体を溜める。余剰粉体受け槽２９の底面は、粉体２０を吸引する機構が備えられた構成や、余剰粉体受け槽２９が簡単に取り外せるような構成となっている。
【００６３】
供給ステージ２３は、モータによって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降され、造形ステージ２４は、モータによって矢印Ｚ方向に昇降される。
【００６４】
層形成手段１３１は粉体層を形成する。より具体的には、層形成手段１３１としてのブレードは、供給槽２１の供給ステージ２３上に供給された粉体２０を造形槽２２に移送し、粉体２０を敷いて粉体層３１を形成する。
【００６５】
層形成手段１３１としてのブレードは、造形ステージ２４のステージ面（粉体２０が積載される面）に沿って矢印Ｙ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構によって移動される。
ここで、層形成手段１３１としてのブレードは、図５Ａに示すように、粉体層に接する面が凹凸を有している。この層形成手段１３１としてのブレードの移動により粉体層に凹凸が形成される。
【００６６】
積層ピッチは粒子径の２０倍、凸部高さは粒子径の５倍以上１０倍以下が好ましい。また、凸部頂点間距離は凸部高さの１倍以上３．４６倍未満が好ましく、更には凸部高さの１倍以上２倍以下が好ましい。
粉体粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
従って、各粒子径における凸部の高さ、凸部頂点間ピッチは以下に示すとおりである（図は省略する）。
【００６７】
＜＜粉体粒子径３μｍの場合＞＞
積層ピッチは６０μｍ、凸部高さは１５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ１５μｍ以上３０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００６８】
＜＜粉体粒子径５μｍの場合＞＞
積層ピッチは１００μｍ、凸部高さは２５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ２５μｍ以上５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００６９】
＜＜粉体粒子径１０μｍの場合＞＞
積層ピッチは２００μｍ、凸部高さは５０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ５０μｍ以上１００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００７０】
＜＜粉体粒子径８５μｍの場合＞＞
積層ピッチは１，７００μｍ、凸部高さは４２５μｍ以上８５０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００７１】
＜＜粉体粒子径１５０μｍの場合＞＞
積層ピッチは３，０００μｍ、凸部高さは７５０μｍ以上１，５００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００７２】
＜＜粉体粒子径２００μｍの場合＞＞
積層ピッチは４，０００μｍ、凸部高さは１，０００μｍ以上２，０００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００７３】
＜＜粉体粒子径２５０μｍの場合＞＞
積層ピッチは５，０００μｍ、凸部高さは１，２５０μｍ以上２，５００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ１，２５０μｍ以上２，５００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【００７４】
次に、造形ユニット５の構成について説明する。図２に示すように、造形ユニット５は粉体接着手段５０として液体吐出ユニットを備えている。液体吐出ユニットは、造形ステージ２４上の粉体層３１に造形液を吐出する。
【００７５】
粉体接着手段５０としての液体吐出ユニットは、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された２つ（１つ又は３つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
【００７６】
キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に移動可能に保持されている。ガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０、７０に昇降可能に保持されている。
【００７７】
このキャリッジ５１は、後述するＸ方向走査機構５５０を構成するＸ方向走査モータによってプーリ及びベルトを介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他のＹ、Ｚについても同様とする。）に往復移動される。
【００７８】
２つのヘッド５２ａ、５２ｂ（以下、区別しないときは「ヘッド５２」という。）は、造形液１０を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ２列配置されている。一方のヘッド５２ａの２つのノズル列は、層形成手段１３１としてのブレードによって凹凸が形成された粉体層３１に、シアン造形液及びマゼンタ造形液を吐出する。他方のヘッド５２ｂの２つのノズル列は、層形成手段１３１としてのブレードによって凹凸が形成された粉体層３１に、イエロー造形液及びブラック造形液を吐出する。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。
【００７９】
これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。
【００８０】
また、液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、後述するＺ方向昇降機構５５１によってＺ方向に昇降される。
【００８１】
図１に示すように、造形ユニット５は、メンテナンス機構６１を備える。メンテナンス機構６１は、Ｘ方向の一方側に備えられ、液体吐出ユニット５０のヘッド５２の維持回復を行う。
【００８２】
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。キャップ６２は、ヘッド５２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着し、ノズルから造形液１０を吸引する。ノズルに詰まった粉体２０の排出や高粘度化した造形液１０を排出するためである。
【００８３】
ワイパ６３は、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構６１は、造形液１０の吐出が行われない場合に、ヘッド５２のノズル面をキャップ６２で覆い、粉体２０がノズルに混入することや造形液１０が乾燥することを防止する。
【００８４】
更に、造形ユニット５は、スライダ部７２を有する。スライダ部７２は、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されており、造形ユニット５全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。
【００８５】
この造形ユニット５は、後述するＹ方向走査機構５５２によって全体がＹ方向に往復移動される。
【００８６】
ここで、造形部１の詳細について説明する。
図２に示すように、粉体槽１１は、箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２と、余剰粉体受け槽２９の３つの上面が開放された槽とを備えている。供給槽２１内部に供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
【００８７】
供給ステージ２３の側面は供給槽２１の内側面に接するように配置されている。造形ステージ２４の側面は造形槽２２の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
【００８８】
図５Ａに示すように、層形成手段１３１としての表面に凹凸を有するブレードを粉体層に接触させ、図５Ａ中矢印方向に移動することにより、図５Ｂに示すように粉体層に凹凸が形成される。なお、図５Ｂは、凹凸を付与した後の粉体層を造形槽２２の上方から見た図である。
【００８９】
図６Ａ〜図６Ｃは、層形成手段１３１としての表面に凹凸を有するブレードを用いた粗面化による積層の流れを示す図である。
図６Ａは、造形材料層（Ｎ−１）層上に造形材料層（Ｎ層）を積層し、造形材料層（Ｎ層）上に層形成手段１３１としてのブレードの凹凸面を当接させた状態を示す図である。
図６Ｂは、凹凸を付与した造形材料層（Ｎ層）に対し粉体接着手段５０により接着させて、造形材料層（Ｎ層）に凹凸形状を形成した状態を示す図である。
図６Ｃは、造形材料層（Ｎ層）上に造形材料層（Ｎ＋１層）を積層し、造形材料層（Ｎ＋１層）上に層形成手段１３１としてのブレードの凹凸面を当接させた状態を示す図である。
【００９０】
ここで、図７は、本発明の第１の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．４１倍であり、約４１％増加した。
【００９１】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは５０μｍであり、表面積は２．２４倍であり、約１２４％増加した。
【００９２】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．５７４倍であり、約５７％増加した。
【００９３】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は６０μｍ、凸部の高さは３０μｍであり、表面積は１．５１３倍であり、約５１％増加した。
【００９４】
これに対して、図１１は、比較実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は８６．８μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．１５倍であり、約１５％に増加してはいるが、本願の実施例に比べて増加率は小さい。
【００９５】
図１２は、比較実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを粉体層に接触させている状態を示す。このブレードの凹凸の凸部の間隔は１００μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．１２倍であり、約１２％に増加してはいるが、本願の実施例に比べて増加率は小さい。
【００９６】
本発明においては、表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのブレードを用いることにより、比較実施形態に比べて凹凸が急峻であり、エッジがシャープな凹凸を形成できることにより、各層間の密着性を高めて、空隙の発生を防ぎ、造形物の積層方向の強度の向上を図れる。
【００９７】
次に、造形槽２２の隣りには、余剰粉体受け槽２９が設けられている。
余剰粉体受け槽２９には、粉体層３１を形成するときに層形成手段１３１としてのブレードによって移送供給される粉体２０のうちの余剰の粉体２０が落下する。余剰粉体受け槽２９に落下した余剰の粉体２０は供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置に戻される。
【００９８】
図１に示すように、供給槽２１上には粉体供給装置５５４が配置される。粉体供給装置５５４は、造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少した場合に、粉体供給装置５５４を構成するタンク内の粉体を供給槽２１に供給する。
【００９９】
次に、上記立体造形物の製造装置の制御部について図３を参照して説明する。図３は立体造形物の製造装置の制御部のブロック図である。
【０１００】
図３に示すように、制御部５００は、主制御部５００Ａを備える。主制御部５００Ａは、ＣＰＵ５０１と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３を備える。
【０１０１】
ＣＰＵ５０１は、この立体造形物の製造装置全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１に本実施形態に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、造形データ等を一時格納する。
【０１０２】
更に、制御部５００は、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４と、ＡＳＩＣ５０５と、Ｉ／Ｆ５０６を備える。
【０１０３】
不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持する。
【０１０４】
ＡＳＩＣ５０５は、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理する。
【０１０５】
Ｉ／Ｆ５０６は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行う。なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。
【０１０６】
更に、制御部５００は、Ｉ／Ｏ５０７と、ヘッド駆動制御部５０８を備える。
【０１０７】
Ｉ／Ｏ５０７は、各種センサの検知信号を取り込む。ヘッド駆動制御部５０８は、液体吐出ユニット５０の各ヘッド５２を駆動制御する。
【０１０８】
更に、制御部５００は、モータ駆動部５１０と、モータ駆動部５１１と、モータ駆動部５１２を備える。
【０１０９】
モータ駆動部５１０は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動する。
【０１１０】
モータ駆動部５１１は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動する。なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
【０１１１】
モータ駆動部５１２は、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動する。
【０１１２】
更に、制御部５００は、モータ駆動部５１３と、モータ駆動部５１４と、モータ駆動部５１５と、モータ駆動部５１６を備える。
【０１１３】
モータ駆動部５１３は、供給ステージ２３を昇降させるモータ２７を駆動する。モータ駆動部５１４は、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動する。モータ駆動部５１５は、ローラ部材１００を移動させる往復移動機構２５のモータ５５３を駆動する。モータ駆動部５１６は、ローラ部材１００ａを回転駆動するモータ２６を駆動する。
【０１１４】
更に、制御部５００は、供給系駆動部５１７と、メンテナンス駆動部５１８を備える。
【０１１５】
供給系駆動部５１７は、供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置５５４を駆動する。メンテナンス駆動部５１８は、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動する。
【０１１６】
更に、制御部５００は、後供給駆動部５１９と、モータ駆動部５２０を備える。
【０１１７】
後供給駆動部５１９は、粉体後供給部８０から粉体２０の供給を行わせる。モータ駆動部５２０は、制御部５００は、後述する粉体回収部９０の移送スクリュー９７、９７を回転駆動するモータ５５５を駆動する。
【０１１８】
更に、制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、温湿度センサ５６０が接続される。温湿度センサ５６０は、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する。
【０１１９】
更に、制御部５００には、操作パネル５２２が接続される。操作パネル５２２は、必要な情報の入力及び表示を行う。
【０１２０】
なお、造形データ作成装置６００と立体造形物の製造装置６０１によって造形装置が構成される。
【０１２１】
次に、造形データ作成装置６００が行う造形データ作成の一例について説明する。
【０１２２】
まず、所望する立体データ（例えば、ＳＴＬなどのＣＡＤデータ）を積層方向（即ち、Ｚ方向）で分断して、複数のスライスデータとする。
【０１２３】
そして、各スライスデータの各Ｘ座標と各Ｙ座標に対応した液滴吐出の有無や、液滴の大きさ、液滴の種類、などを決定し、これを造形データとする。
【０１２４】
なお、上記の造形データの作成方法は一例であり、これに限るものでなく、造形データ作成装置を別体のＰＣで行うこともできるし、所望する立体データのスライスデータへの変換を必須とするものではない。
【０１２５】
次に、造形の流れについて、図４Ａ〜図４Ｅを参照して説明する。図４Ａ〜図４Ｅは造形の流れの説明に供する説明図である。
【０１２６】
造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の層状造形物３０が形成されている状態から説明する。
【０１２７】
まず、図４Ａに示すように、１層目の層状造形物３０上に次の層状造形物を形成するときには、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
【０１２８】
このとき、粉体層３１表面と層形成手段１３１としてのブレードの下部との間隔がΔｔ１となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。この間隔Δｔ１が次に形成する粉体層３１の厚さ（即ち、積層ピッチ）に相当する。積層ピッチΔｔ１は、数１０〜１００μｍ程度であることが好ましい。
【０１２９】
次いで、図４Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、層形成手段１３１としてのブレードをＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
【０１３０】
更に、図４Ｃに示すように、層形成手段１３１としてのブレードを造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させて、造形槽２２に粉体２０を供給して粉体層３１を形成する。
【０１３１】
先述した粉体層形成工程により、造形ステージ２４の層状造形物３０上で所定の積層ピッチΔｔ１になる粉体層３１が形成される。このとき、図４Ｃに示すように、粉体層３１の形成に使用されなかった余剰の粉体２０は余剰粉体受け槽２９に落下する。
【０１３２】
また、この凹みによって積層ピッチΔｔ１の大きさがやや変化することになるが、数１０〜１００μｍ程度という範囲を逸脱しない程度の変化であれば問題ない。以上が、粉体層形成工程の説明である。
【０１３３】
粉体層３１を形成後、層形成手段１３１としてのブレードは、図４Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置（原点位置）に戻される（復帰される）。このとき、層形成手段１３１としてのブレードは、図４Ｃで説明した平行移動時と同じ高さで戻されてもよいし、層形成手段１３１としてのブレードの両端にモータを用いた昇降機構や、段差を有するレールを設けて、図４Ｃで説明した平行移動時よりも高い高さで戻されてもよい。
【０１３４】
その後、図４Ｅに示すように、液体吐出ユニット５０のヘッドから造形液１０の液滴を吐出して、粉体層に層状造形物３２を積層形成する。
【０１３５】
なお、層状造形物３２は、例えば、ヘッド５０から吐出された造形液が粉体２０と混合されることで、粉体２０に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体２０が結合されることで形成される。
【０１３６】
このように、層形成手段１３１としてのブレードにより形成された粉体層３１に造形液を吐出して、粉体層中の粉体２０が所要形状に結合された層状造形物３２を形成する工程を、層状造形物形成工程と呼ぶ。なお、所要形状とは、最終的に立体造形物の一部を形成する形状のことである。
【０１３７】
次いで、上述した粉体層形成工程と、層状造形物形成工程を繰り返す。このとき、新たな層状造形物３２とその下層の層状造形物３０とは一体化して立体造形物の一部を構成し、上記工程を必要な回数繰り返すことによって、立体造形物（三次元形状造形物とも言う）を形成する。
【０１３８】
＜第２の実施形態＞
図１３Ａは、第２の実施形態の立体造形物の製造装置の層形成手段１３１の一例を示す概略図である。この第２の実施形態では、層形成手段１３１として表面に凹凸を有するローラを用いた以外は、第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１３９】
図１３Ａに示すように、粉体層の表面を粗面化する層形成手段１３１がローラ形状であり、粉体層の表面との接触部に凹凸を備えている。
図１３Ａに示すように、層形成手段１３１としての表面に凹凸を有するローラを粉体層に接触させ、図１３Ａ中矢印方向に移動することにより、粉体層に凹凸が形成される。
層形成手段１３１としてのローラ表面の凹凸としては、図１３Ｂに示すような縦溝、ランダム凹凸、横溝などが挙げられる。
【０１４０】
積層ピッチは粒子径の２０倍、凸部高さは粒子径の５倍以上１０倍以下が好ましい。また、凸部頂点間距離は凸部高さの１倍以上３．４６倍未満が好ましく、更には凸部高さの１倍以上２倍以下が好ましい。
粉体粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
従って、各粒子径における凸部の高さ、凸部頂点間ピッチは以下に示すとおりである（図は省略する）。
【０１４１】
＜＜粉体粒子径３μｍの場合＞＞
積層ピッチは６０μｍ、凸部高さは１５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ１５μｍ以上３０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４２】
＜＜粉体粒子径５μｍの場合＞＞
積層ピッチは１００μｍ、凸部高さは２５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ２５μｍ以上５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４３】
＜＜粉体粒子径１０μｍの場合＞＞
積層ピッチは２００μｍ、凸部高さは５０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ５０μｍ以上１００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４４】
＜＜粉体粒子径８５μｍの場合＞＞
積層ピッチは１，７００μｍ、凸部高さは４２５μｍ以上８５０μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４５】
＜＜粉体粒子径１５０μｍの場合＞＞
積層ピッチは３，０００μｍ、凸部高さは７５０μｍ以上１，５００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４６】
＜＜粉体粒子径２００μｍの場合＞＞
積層ピッチは４，０００μｍ、凸部高さは１，０００μｍ以上２，０００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ４２５μｍ以上８５０μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４７】
＜＜粉体粒子径２５０μｍの場合＞＞
積層ピッチは５，０００μｍ、凸部高さは１，２５０μｍ以上２，５００μｍ以下が好ましい。また、凸部の高さ１，２５０μｍ以上２，５００μｍ以下に対して、凸部頂点間距離は凸部高さの約１倍以上３．４６倍未満、或いは凸部高さの約１倍以上２倍以下に設定すればよい。
【０１４８】
ここで、ローラ表面の凹凸が図１３Ｂに示す縦溝の場合の例について説明する。
図１３Ｃは、本発明の第２の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのローラ断面形状を示す。このローラの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．４１倍であり、約４１％増加した。
【０１４９】
図１３Ｄは、本発明の第２の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのローラの断面形状を示す。このローラの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは５０μｍであり、表面積は２．２４倍であり、約１２４％増加した。
【０１５０】
図１３Ｅは、本発明の第２の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのローラの断面形状を示す。このローラの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は５０μｍ、凸部の高さは２５μｍであり、表面積は１．５７倍であり、約５７％増加した。
【０１５１】
図１３Ｆは、本発明の第２の実施形態に係る表面に凹凸を有する層形成手段１３１としてのローラの断面形状を示す。このローラの隣接する凸部の頂点間の最短距離である凸部間隔は６０μｍ、凸部の高さは３０μｍであり、表面積は１．５１倍であり、約５１％増加した。
【０１５２】
＜第３の実施形態＞
図１４Ａ〜図１４Ｅは、第３の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。この第３の実施形態の立体造形物の製造装置は、粉体層を平滑層形成手段１３２により平滑化した後、平滑化した粉体層を粗面化手段１３３により、粗面化する点以外は、第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
この第３の実施形態は、平滑層形成手段１３２と粗面化手段１３３の両方を備えており、平滑層形成手段によって造形槽上に平滑な粉体層を形成した後、粗面化手段で凹凸を付与する。
【０１５３】
まず、図１４Ａに示すように、１層目の層状造形物３０上に次の層状造形物を形成するときには、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
【０１５４】
次いで、図１４Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平滑層形成手段１３２としてのローラを順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給し、粉体層の表面を平滑化する（粉体供給、平滑化）。なお、平滑層形成手段１３２としてはローラではなく、ブレードを用いることもできる。
【０１５５】
次いで、図１４Ｃに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、粗面化手段１３３としてのブレードをＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、平滑化した粉体層表面に凹凸を形成する。なお、粗面化手段１３３としてはブレードではなく、ローラを用いることもできる。
【０１５６】
先述した粉体層形成工程により、造形ステージ２４の層状造形物３０上で所定の積層ピッチΔｔ１になる粉体層３１が形成される。このとき、図１４Ｃに示すように、粉体層３１の形成に使用されなかった余剰の粉体２０は余剰粉体受け槽２９に落下する。
【０１５７】
粉体層３１を形成後、粗面化手段１３３としてのブレードは、図１４Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置（原点位置）に戻される（復帰される）。このとき、粗面化手段１３３としてのブレードは、図１４Ｃで説明した平行移動時と同じ高さで戻されてもよいし、粗面化手段１３３としてのブレードの両端にモータを用いた昇降機構や、段差を有するレールを設けて、図１４Ｃで説明した平行移動時よりも高い高さで戻されてもよい。
【０１５８】
その後、図１４Ｅに示すように、液体吐出ユニット５０のヘッドから造形液１０の液滴を吐出して、粉体層に層状造形物３１を積層形成する。
【０１５９】
なお、層状造形物３１は、例えば、ヘッド５０から吐出された造形液が粉体２０と混合されることで、粉体２０に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体２０が結合されることで形成される。
【０１６０】
このように、粗面化手段１３３としてのブレードにより形成された粉体層３１に造形液を吐出して、粉体層中の粉体２０が所要形状に結合された層状造形物３２を形成する工程を、層状造形物形成工程と呼ぶ。なお、所要形状とは、最終的に立体造形物の一部を形成する形状のことである。
【０１６１】
次いで、上述した粉体層形成工程と、層状造形物形成工程を繰り返す。このとき、新たな層状造形物３２とその下層の層状造形物３０とは一体化して立体造形物の一部を構成し、上記工程を必要な回数繰り返すことによって、立体造形物（三次元形状造形物とも言う）を形成する。
【０１６２】
＜第４の実施形態＞
図１５Ａ〜図１５Ｇは、第４の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。この第４の実施形態の立体造形物の製造装置は、前記平滑層形成手段１３２による平滑化と、前記粗面化手段１３３による粗面化は、造形物の形状データに基づき、各々オンオフの切り替えを行う点以外は、第３の実施形態と同様であるため、第３の実施形態において、既に説明した実施形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１６３】
この第４の実施形態は、平滑層形成手段と粗面化手段の両方を備えており、粗面化手段で粗面化した後、平滑化を行う。平滑化は各層毎ではなく、必要に応じて実施する。
粗面化手段で凹凸を付与し積層した後、例えば、造形物の最終層のみ凹凸付与を行わず、平滑層形成手段で平滑層を作製する。このようにすることで、造形物最表面が凹凸を有し、造形物の精度が下がることを防止できる。
あるいは、粗面化手段による積層の途中で、適宜、平滑層形成手段による平滑化を行うことにより、造形物の表面に凹凸を設けたくない箇所は、平滑化を行うように、凹凸付与工程と平滑化工程とを適宜切替える。
【０１６４】
図１５Ａ〜図１５Ｅは、第３の実施形態の図１４Ａ〜図１４Ｅと同様であり、凹凸付与による積層工程である。
図１５Ｆは、凹凸のある粉体層の上に、平滑な粉体層を形成する工程である。
図１５Ｇは、凹凸のある粉体層の上に、平滑な粉体層を形成し、粉末を接着する工程である。
【０１６５】
ここで、図１６Ａ〜図１６Ｄは、第４の実施形態により粉体層に形成された凹凸を示す図である。
図１６Ａは、最終層の１層前の層に凹凸付与された粉体層表面を示す図である。
図１６Ｂは、凹凸付与された粉体層表面に、最終層を積層し平滑層形成手段１３２で平滑層を形成する状態を示す図である。
図１６Ｃは、最表面（造形物の最表層）が平滑であることを示す図である。
平滑化処理を行わないと、図１６Ｄに示すように、最表層が凹凸の造形物になってしまう。
【０１６６】
＜第５の実施形態＞
図１７Ａ〜図１７Ｂは、第５の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。なお、第５の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
この第５の実施形態は、粗面化手段を複数備え、複数の粗面化手段の移動方向は、互いに角度をもって移動させることが好ましい。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、複数の粗面化手段により粉体層に凹凸を付与する状態を示す図であり、複数の粗面化手段は、角度をもって移動させることにより、凹凸が一方向にならず、凹凸を設けることができる。
図１７Ａは、２つの粗面化手段を垂直に配置した場合である。
図１７Ｂは、２つの粗面化手段を９０度より小さい角度で配置した場合である。
【０１６７】
＜第６の実施形態＞
図１８Ａ〜図１８Ｄは、第６の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。なお、第６の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
図１８Ａは、第６の実施形態の立体造形物の製造装置における粗面化手段の一例を示す概略図である。
図１８Ｂは、凹凸を付与した後の粉体層を造形槽の上方から見た図である。
図１８Ｃは、図１８ＢのＡ部分の拡大図であり、柱状粉末が整列している状態を示す図である。図１８Ｄは、図１８Ｃの断面図である。
【０１６８】
この第６の実施形態においては、粉体層を形成する粉体としては、柱状粉末を用いる。柱状粉末としては、長繊維をミクロンオーダーの長さに切断して得られ、繊維長のばらつきが少なく、非常にシャープな粒度分布を有し、かつ粒子形状が略均一な樹脂粒子である（特願２０１７−２１８４１８号明細書参照）。
この第６の実施形態によれば、粗面化手段の移動方向に沿って、柱状粉末が整列するので、図１８Ｅに示すような球状粒子に比べて、立体造形物の充填密度を高くすることができる。
【０１６９】
＜第７の実施形態＞
図１９は、第７の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。なお、第７の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
この第７の実施形態では、図１９に示すように、非接触で粉体層を粗面化する非接触式粗面化手段としてレーザーを用い、レーザー強度を変えて焼結強度が異なる部分を作製し、粉体層の表面に凹凸を形成する。この方法は、接触式粗面化手段に比べて凹凸付与の自由度が高いという長所がある。
【０１７０】
＜第８の実施形態＞
図２０Ａ及び図２０Ｂは、第８の実施形態の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。なお、第８の実施形態において、既に説明した実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。
この第８の実施形態では、図２０Ａに示すように、非接触で粉体層を粗面化する非接触式粗面化手段としてエアー吐出部材を用い、エアー吐出強度を変化させることにより、平滑層表面の粉末を吹き飛ばし、粉体層の表面に凹凸を形成する。この方法は、接触式粗面化手段に比べて凹凸付与の自由度が高いという長所がある。
ここで、図２０Ｂは、エアー吐出強度を変えて粉体層の最表面に凹凸を形成した状態を示す。凹部の直径は６０μｍ、凹部の深さは３０μｍである。
【０１７１】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  粉体層を形成する層形成手段と、
前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、
を備え、
前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行うことを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜２＞  前記粗面化動作は、前記層形成手段が凹凸形状を備え、前記粉体層表面を粗面化する前記＜１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜３＞  平滑な粉体層を形成する平滑層形成手段と、
前記粉体層表面を粗面化する粗面化手段と、
前記平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着手段と、
を備えたことを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜４＞  粉体層の表面を粗面化する前記層形成手段及び前記粗面化手段が、前記粉体層表面に接触して粗面化する接触式粗面化手段である前記＜２＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜５＞  前記接触式粗面化手段がブレード形状であり、前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた前記＜４＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜６＞  前記接触式粗面化手段がローラ形状であり、前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた前記＜４＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜７＞  粉体層の表面を粗面化する前記層形成手段及び前記粗面化手段が、前記粉体層表面に対して非接触で粗面化する非接触式粗面化手段である前記＜２＞から＜３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜８＞  前記非接触式粗面化手段がエアー吐出部材であり、エアー吐出量を変化させることによって、前記粉体層表面を粗面化する前記＜７＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜９＞  前記非接触式粗面化手段が前記粉体接着手段であり、前記粉体接着手段の接着力を変化させることによって、粉体層表面を粗面化する前記＜７＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜１０＞  前記平滑層形成手段による平滑化及び前記粗面化手段による粗面化が、造形物の形状データに基づき、各々オンオフの切り替えを行う前記＜３＞から＜９＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１１＞  前記粗面化手段を複数備え、複数の粗面化手段の移動方向は、互いに角度をもって移動する前記＜３＞から＜１０＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１２＞  前記粉体層を形成する粉体が、柱状形状である前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜１３＞  粉体層を形成する層形成工程と、
前記粉体層の選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、
を含み、
前記粉体層の表面を粗面化する粗面化動作を行うことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜１４＞  前記粗面化動作は、前記層形成手段が凹凸形状を備え、前記粉体層表面を粗面化する前記＜１３＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１５＞  平滑な粉体層を形成する平滑層形成工程と、
前記粉体層表面を粗面化する粗面化工程と、
前記平滑な粉体層及び粗面化した粉体層の少なくともいずれかから選択された領域の粉体同士を接着させる粉体接着工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜１６＞  粉体層の表面を粗面化する前記層形成工程及び前記粗面化工程が、前記粉体層表面に接触して粗面化する接触式粗面化工程である前記＜１４＞から＜１５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１７＞  前記接触式粗面化工程がブレードにより行われ、前記ブレードは前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた前記＜１６＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１８＞  前記接触式粗面化工程がローラにより行われ、前記ローラは前記粉体層の表面との接触部に凹凸を備えた前記＜１６＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１９＞  粉体層の表面を粗面化する前記層形成工程及び前記粗面化工程が、前記粉体層表面に対して非接触で粗面化する非接触式粗面化工程である前記＜１４＞から＜１５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜２０＞  前記非接触式粗面化工程がエアー吐出部材により行われ、エアー吐出量を変化させることによって、前記粉体層表面を粗面化する前記＜１９＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜２１＞  前記非接触式粗面化工程が前記粉体接着手段により行われ、前記粉体接着手段の接着力を変化させることによって、粉体層表面を粗面化する前記＜２０＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜２２＞  前記平滑層形成工程による平滑化及び前記粗面化工程による粗面化が、造形物の形状データに基づき、各々オンオフの切り替えを行う前記＜１５＞から＜２１＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜２３＞  前記粉体層を形成する粉体が、柱状形状である前記＜１３＞から＜２２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
【０１７２】
前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、及び前記＜１３＞から＜２３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７３】
【特許文献１】特開２０１５−０７４１６４号公報
【符号の説明】
【０１７４】
５０      粉体接着手段
１３１      層形成手段
１３２      平滑層形成手段
１３３      粗面化手段
【図１】
2019162729.tif 000003
【図２】
2019162729.tif 000004
【図３】
2019162729.tif 000005
【図４Ａ】
2019162729.tif 000006
【図４Ｂ】
2019162729.tif 000007
【図４Ｃ】
2019162729.tif 000008
【図４Ｄ】
2019162729.tif 000009
【図４Ｅ】
2019162729.tif 000010
【図５Ａ】
2019162729.tif 000011
【図５Ｂ】
2019162729.tif 000012
【図６Ａ】
2019162729.tif 000013
【図６Ｂ】
2019162729.tif 000014
【図６Ｃ】
2019162729.tif 000015
【図７】
2019162729.tif 000016
【図８】
2019162729.tif 000017
【図９】
2019162729.tif 000018
【図１０】
2019162729.tif 000019
【図１１】
2019162729.tif 000020
【図１２】
2019162729.tif 000021
【図１３Ａ】
2019162729.tif 000022
【図１３Ｂ】
2019162729.tif 000023
【図１３Ｃ】
2019162729.tif 000024
【図１３Ｄ】
2019162729.tif 000025
【図１３Ｅ】
2019162729.tif 000026
【図１３Ｆ】
2019162729.tif 000027
【図１４Ａ】
2019162729.tif 000028
【図１４Ｂ】
2019162729.tif 000029
【図１４Ｃ】
2019162729.tif 000030
【図１４Ｄ】
2019162729.tif 000031
【図１４Ｅ】
2019162729.tif 000032
【図１５Ａ】
2019162729.tif 000033
【図１５Ｂ】
2019162729.tif 000034
【図１５Ｃ】
2019162729.tif 000035
【図１５Ｄ】
2019162729.tif 000036
【図１５Ｅ】
2019162729.tif 000037
【図１５Ｆ】
2019162729.tif 000038
【図１５Ｇ】
2019162729.tif 000039
【図１６Ａ】
2019162729.tif 000040
【図１６Ｂ】
2019162729.tif 000041
【図１６Ｃ】
2019162729.tif 000042
【図１６Ｄ】
2019162729.tif 000043
【図１７Ａ】
2019162729.tif 000044
【図１７Ｂ】
2019162729.tif 000045
【図１８Ａ】
2019162729.tif 000046
【図１８Ｂ】
2019162729.tif 000047
【図１８Ｃ】
2019162729.tif 000048
【図１８Ｄ】
2019162729.tif 000049
【図１８Ｅ】
2019162729.tif 000050
【図１９】
2019162729.tif 000051
【図２０Ａ】
2019162729.tif 000052
【図２０Ｂ】
2019162729.tif 000053
【図２１Ａ】
2019162729.tif 000054
【図２１Ｂ】
2019162729.tif 000055
【図２１Ｃ】
2019162729.tif 000056
【図２１Ｄ】
2019162729.tif 000057
【図２２Ａ】
2019162729.tif 000058
【図２２Ｂ】
2019162729.tif 000059
【図２２Ｃ】
2019162729.tif 000060
【図２２Ｄ】
2019162729.tif 000061
【図２２Ｅ】
2019162729.tif 000062