(57)【要約】【課題】造形物中に高い導電性を備える配線を形成することができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】本願の三次元造形装置１は、第１供給装置と第２供給装置と吸引装置と制御装置とを備えている。第１供給装置は、粉体材料を結合させるための結合液を収容し、結合液を造形テーブルに向けて供給する。第２供給装置は、導電性を備える導電性流体を収容し、造形テーブルに向けて導電性流体を供給する。導電性流体は、固体に固化可能な液体状である。制御装置は、第１供給装置に対して第１の部分に対して前記結合液を供給させ、吸引装置に対して第２の部分を吸引させて空隙を形成し、第２供給装置に対して当該第２の部分に導電性流体を供給させる。【選択図】図５Ｃ
2019025865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料が載置される造形テーブルと、
前記粉体材料を前記造形テーブルに層状に供給する粉体供給装置と、
前記粉体材料を結合させるための結合液を収容し、前記結合液を前記造形テーブルに向けて供給する第１供給装置と、
導電性を備える導電性流体を収容し、前記造形テーブルに向けて前記導電性流体を供給する第２供給装置と、
前記粉体材料を吸引する吸引装置と、
前記造形テーブルと、前記第１供給装置、前記第２供給装置および前記吸引装置の少なくとも１つとを、相対的に移動させる移動機構と、
前記第１供給装置、前記第２供給装置、前記吸引装置および前記移動機構の駆動を制御するように構成されている制御装置と、
を備え、
前記導電性流体は、固化可能な液体状であって、
前記制御装置は、
前記粉体供給装置によって、前記造形テーブル上に前記粉体材料を第１の部分および第２の部分を含む層状に供給させた後、
前記第１供給装置によって、前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料の前記第１の部分に対して前記結合液を供給させ、
前記吸引装置によって、前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料のうち前記結合液が供給されていない前記第２の部分を吸引して前記造形テーブルから除去させ、空隙を形成し、
前記第２供給装置によって、前記空隙に前記導電性流体を供給させる、
ように構成されている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記粉体供給装置と前記第１供給装置とに対し、前記粉体材料の供給と前記結合液の供給との組み合わせを少なくとも２回実行させた後、
前記吸引装置と前記第２供給装置とに対し、前記粉体材料の吸引と前記導電性流体の供給とを実行させるように構成されている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記第２供給装置は、
前記導電性流体を収容する筒形のシリンジと、
前記シリンジに備えられ、前記シリンジに収容された前記導電性流体を外部に排出する供給口と、
前記シリンジの内径に対応する外径を備え、シリンジ内で摺動可能に構成されているプランジャと、
前記シリンジに接続され、前記シリンジ内の圧力を高めることによって前記シリンジ内で前記プランジャを移動させるポンプと、
を備える、シリンジ型の液体定量供給装置である、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記第２供給装置は、前記造形テーブルの上方に備えられ、前記造形テーブルに近づく下方と、前記造形テーブルから遠ざかる上方と、に移動可能に構成されている、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記第２供給装置は、ヒータを備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記第２供給装置は、前記導電性流体を撹拌する撹拌装置を備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記導電性流体の固化を促進する固化装置を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記第１供給装置は、前記結合液を吐出する複数の吐出孔が形成された下面を備えたラインヘッドであり、
前記吐出孔は、前記造形テーブルに対する当該ラインヘッドの移動方向に交わる第１の方向に沿って直線状に配列されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
粉体材料を固めて断面層を形成し、これを順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、
造形テーブル上に第１の部分および第２の部分を含む層状に粉体材料を供給すること、
前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料の前記第１の部分に、前記粉体材料を結合させる結合液を供給すること、
前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料の前記第２の部分を吸引して前記造形テーブルから除去すること、および
前記造形テーブル上の前記粉体材料の前記第２の部分が除去された部分に導電性流体を供給すること、
を含む、三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体材料を用いて三次元造形（付加製造：Additive manufacturing；ともいう。）を行うことができる三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄層状に敷き詰められた粉体材料を結合液で固めて断面層を形成し、これを順次積層することによって立体的な造形物を造形する粉末積層法が知られている。粉末積層法による三次元造形装置は、典型的には、粉体層を支持する造形テーブルと、粉体層に対して結合液を供給する供給装置と、造形テーブルと供給装置との相対的な位置を移動させる移動機構と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０６５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで粉末積層造形においては、造形物の構成材料を本質的に変更することは困難である。例えば、特許文献１の段落００３０に記載されているように、回路基板を造形する場合に、基板の部分は絶縁性の粉体で構成し、回路（配線）の部分だけを導電性の粉体で構成しようとしても、境界の部分で粉体同士が混ざってしまうために正確な位置に回路を形成することが難しいという課題があった。そこで特許文献１においては、基板の部分は絶縁性の結合液を吐出して構成し、回路の部分だけを導電性の結合液を吐出して構成する技術を提案している。
【０００５】
しかしながら、このようにして造形される回路は、絶縁性の粉体の隙間に形成される導電性結合液のパス（小路）によって形成される。また、粉体積層造形においては、粉体層への結合液の浸透態様にばらつきが生じやすい。そして回路の抵抗は、一般に最も抵抗が高い部分の抵抗値によって規制される。したがって、特許文献１の技術であっても、例えば、導電の有無を検出する程度の回路を形成することは可能であるが、電流損失の低減が求められる回路基板を構成することは困難であった。また、太い導電パスを形成するために結合液を十分な量で供給しようとすると、結合液の硬化に時間を要する。その場合、特許文献１の技術においても、粉体層中で結絶縁性の結合液と導電性の硬化液とが混ざり合って正確な位置に回路を形成することが難しくなるという問題が発生し得た。
【０００６】
本発明は、上記の従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば、造形物中に高い導電性を備える配線を形成することができる三次元造形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により、粉体材料が載置される造形テーブルと、粉体材料を造形テーブルに層状に供給する粉体供給装置と、粉体材料を結合させるための結合液を収容し、結合液を造形テーブルに向けて供給する第１供給装置と、導電性を備える導電性流体を収容し、造形テーブルに向けて導電性流体を供給する第２供給装置と、粉体材料を吸引する吸引装置と、造形テーブルと、第１供給装置、第２供給装置および吸引装置の少なくとも１つとを、相対的に移動させる移動機構と、第１供給装置、第２供給装置、吸引装置および移動機構の駆動を制御するように構成されている制御装置と、を備える。ここで導電性流体は、固化可能な液体状である。そして制御装置は、粉体供給装置によって、造形テーブル上に粉体材料を第１の部分および第２の部分を含む層状に供給させた後、第１供給装置によって、造形テーブル上に供給された粉体材料の第１の部分に対して結合液を供給させる。また、吸引装置によって、造形テーブル上に供給された粉体材料のうち結合液が供給されていない第２の部分を吸引して造形テーブルから除去させ、空隙を形成し、第２供給装置によって、空隙に導電性流体を供給させる。
【０００８】
上記のように構成された三次元造形装置によると、従来の三次元造形装置とは全く異なる思想に基づき、粉体材料層から粉体材料を除去して空隙を形成し、この空隙部分に粉体材料とは異なる材料を供給して造形する。このことにより、絶縁性を有する三次元造形物の内部の所望の位置に、導電性流体が固化されてなる導電性部分を形成することができる。この導電性部分は、絶縁性の粉体材料を含まず、導電性流体の固化物により構成される。このことから、従来の粉体材料中の結合液のみが導電性を備える構成の三次元造形物と比較して、格段に高い導電性部分を備える三次元造形物を造形することができる。例えば、内部に抵抗損失の抑制された導電性の高い配線を備える三次元造形物を造形することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、造形物中に高い導電性を備える導電性部分を備える三次元造形物を造形することができる三次元造形装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図である。
【図２】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した平面図である。
【図３】一実施形態に係る制御装置のブロック図である。
【図４】一実施形態に係る三次元造形方法のフロー図である。
【図５Ａ】造形対象である三次元造形物の構成を説明する透視図である。
【図５Ｂ】三次元造形の様子を説明する断面図である。
【図５Ｃ】三次元造形の様子を説明する断面図である。
【図５Ｄ】三次元造形の様子を説明する断面図である。
【図５Ｅ】三次元造形の様子を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。
【００１２】
三次元造形に用いる粉体材料は、三次元造形物の主たる構成材料である。粉体材料は、その組成や形態等は特に制限されず、樹脂材料、金属材料および無機材料等の各種の材料から構成された粉体を対象とすることができる。ここで導電性部分を含む造形物を造形する場合の粉体材料としては、後述の導電性流体との電気伝導性の差異が明確となるように、所定の絶縁性を備えるものを好適に用いることができる。例えば、絶縁性の粉体材料は、これに限定されるものではないが、体積抵抗率が５×１０１３Ωｃｍ以上、より好適には５×１０１３以上１×１０１４Ωｃｍ以下の絶縁性を備える材料により構成されていることが好ましい。このような材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等のセラミック材料、半水石膏（α型焼石膏、β型焼石膏）、アパタイト、食塩、プラスチック等が挙げられる。これらはいずれか１種の材料から構成されていてもよいし、２種以上が組み合わされていてもよい。
【００１３】
結合液としては、粉体材料に応じて、当該粉体材料を構成する粒子同士を結着させることが可能な液体（粘性体等を含む。）が用いられる。結合液としては、例えば、水、液体状ワックス、液体状バインダ等が挙げられる。
【００１４】
また、粉体材料２は、上記三次元造形物の主たる構成材料の粉体のみから構成されていてもよいし、上記材料からなる粉体を主材とし、副材として結合液の浸透を促進させたり決着力を向上させたりする容浸材を含むこともできる。粉体材料２が予め容浸材を含むことで、結合液が供給された際に強固で造形精度の高い三次元造形物を得ることができる。結合液と容浸材との組み合わせは、これに限定されるものではないが、例えば、結合液が水の場合は、溶浸材として澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などの水溶性高分子材料を用いることができ、結合液がバインダ樹脂等の場合は、溶浸材として重合開始剤等を用いることができである。本実施形態では、結合液として水を使用する。また、本実施形態では、造形用材料として、半水石膏粉と水溶性樹脂粉との混合粉体を使用する。
【００１５】
導電性流体としては、電気伝導性を有し、固化可能な液体状の材料（粘性体等を含む。）を特に制限なく用いることができる。導電性流体は、これに限定されるものではないが、体積抵抗率が１×１０-１Ωｃｍ以下、より好適には１×１０-４Ωｃｍ以下の体積抵抗率を備える材料により構成されていることが好ましい。また、導電性流体の固化機構は特に制限されない。例えば、温度変化（加熱や冷却）、乾燥、化学反応、光化学反応、状態変化等のいずれか１以上によって固化する材料が例示される。このような導電性流体としては、例えば、乾燥硬化性導電性ペースト、光硬化性導電性ペースト、熱硬化性導電性ペーストおよび反応硬化性導電性ペースト、低融点金属等が挙げられる。これらはいずれか１種の材料から構成されていてもよいし、２種以上が組み合わされていてもよい。本実施形態で用いる導電性流体は、低融点金属である。この低融点金属は、例えば、７８．８℃で溶融する低融点合金である。
【００１６】
［三次元造形装置］
図１は、三次元造形装置１の断面図である。図２は、三次元造形装置１の平面図である。図中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前方、後方、左方、右方、上方、下方を示している。また、図中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向を示している。上下方向Ｚは、三次元造形における積層方向に一致する。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１の構成および設置態様を何ら限定するものではない。三次元造形装置１は、薄層状に敷かれた粉体材料２を結合液で固めて断面層を形成し、これを上下方向Ｚに順次一体的に積層しながら形成することによって三次元造形物を造形する装置である。
【００１７】
本実施形態の三次元造形装置１は、本体５と、移動機構７と、均し装置９と、粉体貯留部１０と、造形部２０と、ラインヘッド３０と、ディスペンサ４０と、吸引装置５０と、制御装置６０と、を備えている。
以下、三次元造形装置１の各部の構成について説明する。
【００１８】
本体５は、前後方向Ｘに長い形状を有する三次元造形装置１の外装体である。本体５は、上方Ｕに開口を備える箱型に構成されている。本体５は、移動機構７と、造形部２０と、制御装置６０とを収容する。また、本体５は、粉体貯留部１０と、ラインヘッド３０と、ディスペンサ４０と、吸引装置５０とを支持する支持台でもある。
【００１９】
造形部２０は、本体５に収容されている。造形部２０は、造形槽２２と、粉体回収部２３と、造形テーブル２４と、テーブル昇降装置２５とを備えている。造形部２０の上面２１は平坦であって、この上面２１から凹むように造形槽２２と粉体回収部２３とが独立に並んで設けられている。造形槽２２の内部には、造形槽２２の底面に対応した形状の造形テーブル２４が設けられている。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部側壁と隙間なく形成されている。
【００２０】
造形槽２２は、造形部２０に設けられている。造形槽２２は、粉体材料２が収容される槽である。造形槽２２は、粉体材料２が収容される造形空間を有する。この造形槽２２と造形テーブル２４の上面とで囲まれた領域が造形空間となる。造形テーブル２４の上には、粉体材料２が供給される。そして造形槽２２内の造形テーブル２４上において三次元造形物が造形される。造形テーブル２４は、テーブル昇降装置２５によって下方から支持されている。テーブル昇降装置２５は、制御装置６０と電気的に接続されている。テーブル昇降装置２５は、造形テーブル２４を上下方向に移動させることができる。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部を上下方向に昇降移動可能に構成されている。テーブル昇降装置２５としては特に限定されず、ここではシリンダ機構を採用している。テーブル昇降装置２５は、造形テーブル２４を上下方向Ｚで相対的に移動させる移動機構の一つである。
【００２１】
粉体回収部２３は、造形部２０に過剰に供給された粉体材料２を回収するための収容部である。粉体回収部２３は、余剰の粉体材料を収容するための空間を有している。粉体回収部２３は、前後方向Ｘにおいて、造形槽２２の後方Ｒｒに設けられている。回収部２３は、回収した粉体材料２を取り出すための取り出し口（図示せず）を下方に備えている。
【００２２】
移動機構７は、本体５の底部に備えられている。移動機構７は、造形部２０を支持している。移動機構７は、本体５の内部で造形部２０を前後方向Ｘに移動させるための装置である。移動機構７は、ガイドレール７Ｇ、７Ｇ、キャリッジ７Ｃ、駆動モータ７Ｍを備えている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇは、２本のレールによって構成されている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇは、本体５の底部に前後方向Ｘに沿って平行に配置されている。２本のガイドレール７Ｇ、７Ｇは、互いに左右方向Ｙに離間して配置されている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇ上には、キャリッジ７Ｃが摺動自在に係合されている。キャリッジ７Ｃ上には造形部２０が固定されている。キャリッジ７Ｃは、駆動モータ７Ｍに接続されている。駆動モータ７Ｍは、制御装置６０に電気的に接続されている。駆動モータ７Ｍが回転駆動することで、キャリッジ７Ｃはガイドレール７Ｇ上を前後方向Ｘに移動することができる。移動機構７は、造形テーブル２４を、ラインヘッド３０、ディスペンサ４０および吸引装置５０に対して、前後方向Ｘに移動させるための移動装置の一例である。
【００２３】
粉体貯留部１０は、貯留槽１２と脚部１４Ｒ、１４Ｌと、撹拌装置１６とを備えている。
貯留槽１２は、粉体材料２を貯留する。貯留槽１２は、造形部２０よりも上方Ｕに位置するように、脚部１４Ｒ、１４Ｌによって支持されている。貯留槽１２は、平面視が左右方向Ｙに細長い矩形である。貯留槽１２の左右方向Ｙの寸法は、概ね造形槽２２の左右方向Ｙの寸法に対応する。また、貯留槽１２は、下方に向かうにつれて平面積が狭くなり、断面視が略逆三角形の形状を有している。貯留槽１２は、上面に開口１２ａを備えている。また、貯留槽１２は、下端にスリット状の供給部１２ｂを備えている。貯留槽１２は、供給部１２ｂを通じて粉体材料２を粉体貯留部１０の下方から外部に排出することができる。
【００２４】
貯留槽１２の内部の下方Ｄであって、供給部１２ｂの上方Ｕには、粉体材料２を撹拌するための撹拌装置１６が設けられている。本例の撹拌装置１６は、複数の撹拌翼１６ａと、回転軸１６ｂとを備える回転横型撹拌機である。回転軸１６ｂは、貯留槽１２の長手方向に沿って配設されている。撹拌翼１６ａは、回転軸１６ｂを中心として放射状に備えられている。撹拌翼１６ａの形状は特に制限されず、例えば、パドル形、アンカー形、タービン形、らせん形、糸巻形等の各種の形態であってよい。撹拌装置１６は、図示しないモータに接続されている。モータは制御装置６０に電気的に接続されている。このモータによって回転軸１６ｂが回転されることにより、撹拌翼１６ａが回動して、粉体材料２を撹拌する。これにより粉体材料２の流動性を高め、供給部１２ｂへの粉体材料２の供給と、供給部１２ｂからの粉体材料２の排出とを促進することができる。例えば、撹拌装置１６は、貯留槽１２から所定の排出量で粉体材料を排出するロータリーバルブとして機能する。
【００２５】
粉体貯留部１０は、例えば、スライドすることにより供給部１２ｂを閉鎖可能なシャッター部材（図示せず）を備えることができる。シャッター部材は、制御装置６０に電気的に接続されている。これにより、意図しないタイミングで供給部１２ｂから粉体材料２が排出されるのを防止することができる。
【００２６】
脚部１４Ｒ、１４Ｌは、本体５の前後方向Ｘの中央付近に立設されている。脚部１４Ｒの下端は、本体５の左右方向Ｙの右方Ｒの端部に固定されている。脚部１４Ｌの下端は、本体５の左右方向Ｙの左方Ｌの端部に固定されている。脚部１４Ｒ、１４Ｌの上端は、貯留槽１２の右方Ｒと左方Ｌの端部にそれぞれ固定されている。脚部１４Ｒ、１４Ｌは、貯留槽１２を造形部２０よりも上方Ｕに支持している。
【００２７】
ラインヘッド３０は、粉体材料を結合させる結合液を造形槽２２内の粉体材料２に対して供給する装置である。ラインヘッド３０は、結合液を造形テーブル２４に向けて供給する第１供給装置の一例である。ラインヘッド３０は、造形部２０よりも上方に位置するように、本体５に設置されている。ラインヘッド３０の左右方向Ｙの寸法は造形槽２２の左右方向Ｙの寸法よりも長い。ラインヘッド３０は、造形槽２２に架かるように左右方向Ｙに沿って設置されている。ラインヘッド３０は、左右方向Ｙには移動しない。ラインヘッド３０における結合液の吐出機構は特に制限されず、例えばインクジェット方式である。ラインヘッド３０は、結合液を吐出する複数の吐出孔３２を有する下面３１を備えている。複数の吐出孔３２は、左右方向Ｙに直線状に配置されている。図１では、ラインヘッド３０には、左右方向Ｙに延びる吐出孔３２の列が複数設けられている。吐出孔３２が左右方向Ｙに亘って配置されていることで、ラインヘッド３０を左右方向Ｙに移動させず、前後方向Ｘに移動させることのみで、例えば一走査分（典型的には一層分）の結合液の供給を行うことができる。
【００２８】
なお、ここでいう直線状とは、幾何学的に厳密な直線のみならず、おおよそ直線とみなせる点の配列を包含する。例えば、左右方向Ｙに配列された吐出孔３２は、各吐出孔３２の間隔（ピッチ）以下程度の寸法であれば、前後方向Ｘにずれて配置されていてもよい。
ラインヘッド３０の詳細な構成は特に制限されない。ラインヘッド３０における結合液の吐出機構は特に制限されず、例えばインクジェット方式である。ラインヘッド３０の下面と造形部２０の上面２１との間には所定のクリアランスが形成されるようにその配置が調整されている。このクリアランスは、例えば２〜３ｍｍ程度である。ラインヘッド３０は、制御装置６０に電気的に接続されている。ラインヘッド３０による結合液の吐出は、制御装置６０によって制御される。吐出孔３２は、図示しないチューブを介して結合液タンク３３に連通されている。
【００２９】
吸引装置５０は、造形槽２２内の所定の部分の粉体材料を吸引して除去する装置である。吸引装置５０は、吸引管５２、吸引ポンプ５４、粉体回収部５６および移動装置５８を備えている。吸引管５２は、一端に吸引穴を備える管状の部材である。吸引管５２の他端は、粉体回収部５６の内部に導入されている。粉体回収部５６は吸引ポンプ５４に接続されている。吸引ポンプ５４は、例えば、図示しないコンプレッサーおよびエジェクタを備えるエア式の吸引ポンプである。吸引ポンプ５４のコンプレッサーは制御装置６０に電気的に接続され、その駆動が制御される。コンプレッサーは高圧エアを発生させることができる。吸引ポンプ５４は、コンプレッサーによって発生させた高圧エアをエジェクタから外部に排出させる。これにより、コンプレッサーはエジェクタに負圧を発生させることができ、この負圧によって粉体回収部５６内の空間を減圧することができる。このことにより、吸引管５２内のガスを一端から他端に向けて吸引することができる。また、吸引管５２の一端を粉体材料に近接させて吸引ポンプ５４を駆動させることで、吸引管５２の一端から粉体材料を吸引することができる。吸引管５２の一端から吸引された粉体材料は、吸引管５２内を移送されて、粉体回収部５６に回収される。
【００３０】
吸引管５２は移動装置５８に固定されている。吸引管５２は、粉体材料を吸引する吸引口たる一端が下方Ｄに位置するように、移動装置５８に保持されている。移動装置５８は、左右方向移動装置５８ａおよび上下方向移動装置５８ｂを備えている。左右方向移動装置５８ａは、上下方向移動装置５８ｂを支持している。上下方向移動装置５８ｂは、吸引管５２を保持している。吸引管５２は、通常はその一端が造形部２０よりも上方に位置するように、上下方向移動装置５８ｂに保持されている。
【００３１】
上下方向移動装置５８ｂは、例えば、図示しないソレノイド式の電磁アクチュエータとスプリングとを備えている。電磁アクチュエータは、制御装置６０に電気的に接続されてその駆動が制御される。制御装置６０によって電磁アクチュエータに電流が流されると、その駆動力によって吸引管５２が瞬時に下方Ｄに突出される（図５Ｃ参照）。このとき、ソレノイドが発生する電磁力を制御することで、吸引管５２の下方Ｄへの移動距離を調整することができる。これにより、吸引管５２の一端を所定のクリアランスを設定して粉体材料２に近接させることができる。スプリングは、電磁アクチュエータの下方Ｄに配置されている。スプリングは、吸引管５２を上方Ｕに向かって付勢する。電磁アクチュエータに流す電流を停止すると、吸引管５２はスプリングの付勢力によって上方Ｕに移動する。これにより、吸引管５２が粉体材料２から離反する。このことにより、吸引管５２の一端は、上下方向移動装置５８ｂによって上下方向Ｚの位置が任意に移動される。電磁アクチュエータとスプリングとは、吸引管５２を上下方向Ｚに移動させる上下方向移動装置５８ｂの一例である。
【００３２】
左右方向移動装置５８ａは、図示しないガイドレール、キャリッジおよび駆動モータを備えている。ガイドレールは、長手方向が左右方向Ｙに沿うように本体５に配置されている。ガイドレールには、キャリッジが摺動自在に係合されている。キャリッジには、上下方向移動装置５８ｂが固定されている。吸引管５２は、上下方向移動装置５８ｂを介してキャリッジに支持されている。キャリッジは、駆動モータに接続されている。駆動モータは、制御装置６０に電気的に接続されてその駆動が制御されている。駆動モータが回転駆動することで、キャリッジはガイドレール上を左右方向Ｙに移動することができる。これにより、上下方向移動装置５８ｂおよび吸引管５２の一端は、左右方向Ｙの位置が任意に移動される。ガイドレール、キャリッジおよび駆動モータは、吸引管５２を左右方向Ｙに移動させる左右方向移動装置５８ａの一例である。
【００３３】
ディスペンサ４０は、導電性流体を造形槽２２内の粉体材料に対して供給する液体供給装置である。ディスペンサ４０における導電性流体の供給機構は特に制限されず、例えばシリンジ型ディスペンサである。ディスペンサ４０は、導電性流体を造形テーブルに向けて供給する第２供給装置の一例である。ディスペンサ４０は、シリンジ４２、プランジャ４４、加圧制御装置４６および移動装置４８を備えている。またさらに、ディスペンサ４０は、シリンジ４２を加熱するためのヒータ４９を備えている。ヒータ４９は制御装置６０に電気的に接続されて、その駆動を制御される。
【００３４】
シリンジ４２は、一端に供給穴４２ａを備える所謂シリンジ（注射筒）形状の部材である。シリンジ４２の外周には、ヒータ４９が備えられている。シリンジ４２の他端は加圧制御装置４６に接続されている。シリンジ４２は、移動装置４８に固定されている。シリンジ４２は、シリンジの軸が上下方向Ｚに沿い、供給穴４２ａが下方Ｄに配置されるように、移動装置４８によって固定されている。シリンジ４２は、内部に導電性流体を収容する。プランジャ４４は、シリンジの内壁と密着し、シリンジ内を摺動可能に構成されている。プランジャ４４は、導電性流体の上方Ｕに位置するように、シリンジ４２内に設置されている。加圧制御装置４６は、シリンジ４２内に空気を圧送したりシリンジ４２内の空気を吸引したりする装置である。加圧制御装置４６は、制御装置６０に電気的に接続されてその駆動が制御される。加圧制御装置４６がシリンジ４２の他端からシリンジ４２に空気を送ることで、シリンジ４２内を加圧することができる。また、シリンジ４２内が加圧されることで、プランジャ４４が下方に押されて、導電性流体を供給穴４２ａから排出する。加圧制御装置４６がシリンジ４２内に導入する空気の量を適切に制御することで、吐出量を一定に保持して導電性流体を供給穴４２ａから排出させることができる。本実施形態で用いたディスペンサ４０は、例えば、単位時間当たりの液体供給量が、ラインヘッド３０よりも多い。例えば、ディスペンサ４０の単位時間当たりの流体供給体積は、ラインヘッド３０の１×１０〜１×１０10倍である。
【００３５】
ヒータ４９は、シリンジ４２に収容された導電性流体の溶融温度よりも高い温度にシリンジ４２を加熱する。本実施形態において、ヒータ４９は、シリンジ４２を、低融点合金の融点である７８．８℃よりも高い、８５℃に加熱している。ヒータ４９がシリンジ４２を加熱することで低融点合金が溶融し、流動性が付与されるとともに、その流動性が維持される。ヒータ４９は、導電性流体の流動性を高めるための流動化装置の一例である。
移動装置４８は、左右方向移動装置４８ａおよび上下方向移動装置４８ｂを備えている。左右方向移動装置４８ａは、上下方向移動装置４８ｂを支持している。上下方向移動装置４８ｂは、シリンジ４２を保持している。シリンジ４２は、通常は供給穴４２ａが造形部２０よりも上方に位置するように、上下方向移動装置４８ｂに保持されている。
【００３６】
上下方向移動装置４８ｂは、例えば、図示しないソレノイド式の電磁アクチュエータとスプリングとを備えている。電磁アクチュエータは、制御装置６０に電気的に接続されてその駆動が制御される。制御装置６０によって電磁アクチュエータに電流が流されると、その駆動力によってシリンジ４２が瞬時に下方Ｄに突出される（図５Ｄ参照）。このとき、ソレノイドが発生する電磁力を制御することで、シリンジ４２の下方Ｄへの移動距離を調整することができる。スプリングは、電磁アクチュエータの下方Ｄに配置されている。スプリングは、シリンジ４２を上方Ｕに向かって付勢する。電磁アクチュエータに流す電流を停止すると、シリンジ４２はスプリングの付勢力によって上方Ｕに移動する。これにより、シリンジ４２が瞬時に上昇する。このことにより、シリンジ４２の供給穴４２ａは、上下方向移動装置４８ｂによって上下方向Ｚの位置が任意に移動される。電磁アクチュエータとスプリングとは、シリンジ４２を上下方向Ｚに移動させる上下方向移動装置４８ｂの一例である。
【００３７】
左右方向移動装置４８ａは、図示しないガイドレール、キャリッジおよび駆動モータを備えている。ガイドレールは、長手方向が左右方向Ｙに沿うように本体５に配置されている。ガイドレールには、キャリッジが摺動自在に係合されている。キャリッジには、上下方向移動装置４８ｂが固定されている。シリンジ４２は、上下方向移動装置４８ｂを介してキャリッジに支持されている。キャリッジは、駆動モータに接続されている。駆動モータは、制御装置６０に電気的に接続されてその駆動が制御されている。駆動モータが回転駆動することで、キャリッジはガイドレール上を左右方向Ｙに移動することができる。これにより、上下方向移動装置４８ｂおよびシリンジ４２の供給穴４２ａは、左右方向Ｙの位置が任意に移動される。ガイドレール、キャリッジおよび駆動モータは、シリンジ４２を左右方向Ｙに移動させる左右方向移動装置４８ａの一例である。
【００３８】
均し装置９は、造形テーブル２４上に供給された粉体材料２の表面を平らに均して均一な粉体層を形成する装置である。均し装置９は、予め設定された高さに粉体材料２の表面が一致するように粉体層を形成する。本実施形態の均し装置９は、ラインヘッド３０に固定されている。均し装置９は、スキージローラー９ａと図示しないモータとを備えている。スキージローラー９ａは、長尺の円筒形状を有している。スキージローラー９ａは、円筒軸が左右方向Ｙに沿うように配置されている。均し装置９は、スキージローラー９ａがラインヘッド３０の後方Ｒｒに位置するように、ラインヘッド３０に支持されている。スキージローラー９ａは、左右方向Ｙの寸法が造形槽２２よりも長く、造形槽２２に架かるように設置されている。スキージローラー９ａの下端は、造形部２０の上面２１（すなわち造形槽２２の上端）との間に所定のクリアランス（間隙）が形成されるように、造形部２０の僅かに上方に設置されている。このクリアランスは、例えば、０．５〜１ｍｍ程度である。モータは、制御装置６０に電気的に接続されている。モータは、スキージローラー９ａを順方向または逆方向に回転させることができる。
【００３９】
本実施形態において、粉体貯留部１０と、ラインヘッド３０と、吸引装置５０と、ディスペンサ４０とは本体５に固定されている。ラインヘッド３０の後方Ｒｒには均し装置９が備えられている。これらは造形部２０よりも上方Ｕに配置されている。これらは、前後方向Ｘの後方Ｒｒから、粉体貯留部１０、均し装置９、ラインヘッド３０、吸引装置５０、ディスペンサ４０の順に配置されている。このことにより、移動機構７が、造形部２０を前後方向Ｘの後方Ｒｒから前方Ｆに向かって移動させたときに、造形槽２２は、順に、粉体貯留部１０、均し装置９、ラインヘッド３０、吸引装置５０、および、ディスペンサ４０の下を通過する。造形槽２２の前後方向Ｘの前方Ｆへの一度の走査中に、粉体貯留部１０からの粉体材料の供給と、均し装置９による粉体材料の均しと、ラインヘッド３０による結合液の供給とを実施することができる。
【００４０】
制御装置６０は、三次元造形装置１の各部の動作を包括的に制御する。制御装置６０の構成は特に限定されない。制御装置６０は、例えばマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータのハードウェア構成は特に限定されないが、例えば、ホストコンピュータ等の外部機器から印刷データ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、上記制御プログラム等の各種データを格納する記憶部６５と、を備えている。
【００４１】
図３は、制御装置６０のブロック図である。制御装置６０は、移動制御部６１と、第１造形制御部６２と、吸引制御部６３と、第２造形制御部６４と、上述の記憶部６５とを有している。これらの制御装置６０の各部は、ハードウェア（例えば、回路）により構成されていてもよく、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより機能的に実現されるようになっていてもよい。
【００４２】
移動制御部６１は、移動機構７の駆動モータ７Ｍと、造形部２０のテーブル昇降装置２５と、ディスペンサ４０の左右方向移動装置４８ａの駆動モータおよび上下方向移動装置４８ｂの電磁アクチュエータ、吸引装置５０の左右方向移動装置５８ａの駆動モータおよび上下方向移動装置５８ｂの電磁アクチュエータ、にそれぞれ電気的に接続され、これらを制御可能に構成されている。移動制御部６１は、移動機構７の駆動モータ７Ｍを駆動することによって、造形部２０を前後方向Ｘの後方Ｒｒまたは前方Ｆに移動させる。移動制御部６１は、造形部２０のテーブル昇降装置２５を駆動することによって、造形テーブル２４を上下方向Ｚの上方Ｕまたは下方Ｄに移動させる。移動制御部６１は、ディスペンサ４０の左右方向移動装置４８ａの駆動モータおよび上下方向移動装置４８ｂの電磁アクチュエータを駆動することによって、ディスペンサ４０を後方Ｒｒまたは前方Ｆ、左方Ｌまたは右方Ｒに独立して移動させることができる。移動制御部６１は、吸引装置５０の左右方向移動装置５８ａの駆動モータおよび上下方向移動装置５８ｂの電磁アクチュエータを駆動することによって、吸引装置５０を後方Ｒｒまたは前方Ｆ、左方Ｌまたは右方Ｒに独立して移動させることができる。
【００４３】
第１造形制御部６２は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６のモータおよびシャッター部材と、ラインヘッド３０とに電気的に接続されており、これらをそれぞれ制御可能に構成されている。造形制御部５２は、撹拌装置１６のモータとシャッター部材とをそれぞれ独立に、あるいは、連携して駆動することによって、供給部１２ｂから所定量の粉体材料２を下方に連続的に排出することができる。造形制御部５２は、ラインヘッド３０を駆動することによって、ラインヘッド３０の所定の吐出孔３２から所定のタイミングで結合液を吐出させることができる。
【００４４】
吸引制御部６３は、吸引装置５０の吸引ポンプ５４のコンプレッサーと電気的に接続されている。吸引制御部６３は、吸引装置５０に備えられたコンプレッサーの駆動（オン）と停止（オフ）とを切り替え（スイッチング）したり、その出力を制御したりすることができる。これにより、吸引管５２の下端の近傍にある粉体材料２を吸引することができる。
【００４５】
第２造形制御部６４は、ディスペンサ４０の加圧制御装置４６とヒータ４９とに電気的に接続されている。第２造形制御部６４は、ディスペンサ４０に備えられた加圧制御装置４６やヒータ４９の駆動（オン）と停止（オフ）とを独立して切り替え（スイッチング）したり、それらの出力を制御したりすることができる。これにより、シリンジ４２内の導電性流体の状態を適切に整えたり、シリンジ４２の供給穴４２ａから吐出量を所望の量に保持して導電性流体を供給することができる。
【００４６】
［三次元造形物の造形方法］
本実施形態の三次元造形装置１は、絶縁体の内部に導電部を備える三次元造形物を造形することができる。造形にあたって、ユーザは、造形しようとする目的の立体造形物についての造形データを用意し、記憶部６５に記憶させる。この造形データは、目的の立体造形物を、任意の面方向で所定の厚みにスライスしたときの各断面層に関する断面形状データの集合からなる。
断面形状データは、立体造形物を所定の造形ピッチで水平にスライスしたときの断面形状データを含む。以下、この断面形状データをスライスデータという。スライスの間隔（スライスピッチ）は、厚み方向で一定にしてもよいし、異ならせてもよい。また、スライスピッチは、絶縁部と導電部とで同一にしてもよいし、異ならせてもよい。絶縁部の各断面層についての断面形状データは、例えばラスタ方式のデータである。絶縁部の断面層のスライスピッチは、例えば、０．１ｍｍで一定とした。また、導電部の断面層についての断面形状データは、例えばベクタ方式のデータにより構成される。導電部の断面層のスライスピッチは、例えば、０．５ｍｍで一定とした。造形に際し、スライス面の面ベクトルが、各断面層の積層方向であり、造形における上下方向Ｚに一致する。また、便宜上、絶縁部の断面層のスライス厚みを、本造形における「一層分の厚み」という。本実施形態では、片方向造形により造形を行う。
【００４７】
本実施形態では、簡便のため、図５Ａに示すように、外観が直方体形状の立体造形物２Ｄを造形する場合を例に説明する。この立体造形物２Ｄは、絶縁性の造形物２Ａ，２Ｃ（以下、「絶縁部」という。）の内部に、導電性の配線２Ｂ（以下、「導電部」という。）が１本埋め込まれている。造形に際して、立体造形物２Ｄの造形データは、導電部２Ｂが左右方向Ｙに沿って延び、かつ、水平となるように配置させてを作成した。立体造形物２Ｄの絶縁部２Ａ，２Ｃは、導電部２Ｂの上面を含む面Ｐによって、大きく二分される。絶縁部２Ａ，２Ｃのうち、面Ｐよりも下方Ｄに配置される部分を下側部分２Ａといい、上方Ｕに配置される部分を上側部分２Ｃという。導電部２Ｂは、下側部分２Ａと上側部分２Ｃとにより挟まれている。
【００４８】
これに限定されるものではないが、本実施形態では、図４に示したフロー図にしたがって、下記の通り造形を行う。
Ｓ１．絶縁部２Ａ，２Ｃのうち、導電部２Ｂの上面に相当する面Ｐよりも下方Ｄの下側部分２Ａを造形する。
Ｓ２．導電部２Ｂを造形する部分２Ｂ１の粉体材料２を吸引して除去し、空隙２Ｂ２を形成する。
Ｓ３．空隙２Ｂ２に導電性流体を供給して導電部２Ｂを造形する（図５Ｃ参照）。
Ｓ４．絶縁部２Ａ，２Ｃのうち、導電部２Ｂの上面に相当する面Ｐよりも上方Ｕの上側部分２Ｃを造形する。
【００４９】
Ｓ１．絶縁部の下側部分の造形
三次元造形装置１は、まず工程Ｓ１において、図５Ａに示すように、絶縁部２Ａ，２Ｃの下側部分２Ａを造形する。
制御装置６０は、粉体材料２を造形テーブル２４上に供給する。具体的には、移動制御部６１は、まず、造形部２０を前後方向Ｘの前方Ｆに移動させる。そして移動制御部６１は、テーブル昇降装置２５を駆動させることにより、造形テーブル２４の造形方向Ｚの高さが造形を開始するに適した高さとなるように調整する。例えば、第１層目の造形の際には、造形槽２２内の造形テーブル２４または粉体材料２からなる造形開始面が、造形部２０の上面２１から一層分の厚みだけ下方に位置するように、造形テーブル２４の高さを調整するとよい。また、制御装置６０は、均し装置９のスキージローラー９ａを順方向（図１では時計回り）に回転させる。
【００５０】
そして、移動制御部６１は、移動機構７を駆動させて、造形部２０を前方Ｆから後方Ｒｒに向けて所定のスピードで移動させる。造形槽２２の前端が、粉体貯留部１０の供給部１２ｂの下方に到達するのにあわせて、第１造形制御部６２は、粉体貯留部１０のシャッター部材をスライドさせて供給部１２ｂを開放する。また、第１造形制御部６２は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６を作動させる。これにより、前方Ｆに向けて移動する造形部２０の造形槽２２に粉体材料２を供給する。粉体材料２は、造形テーブル２４の上に、後方Ｒｒから前方Ｆに向けて連続的に少量ずつ供給されてゆく。換言すると、粉体材料２は移動する造形テーブル２４上に満遍なく供給される。粉体材料２は、通常、一層の粉体層を形成するのに必要な量よりも多めに造形テーブル２４に供給される。
【００５１】
引き続き、移動制御部６１は、造形部２０を前方Ｆに所定のスピードで移動させる。すると、造形槽２２は、均し装置９の下方を通過する。このことにより、造形テーブル２４上に供給された粉体材料２は、スキージローラー９ａによって上面を平らに均される。スキージローラー９ａは、粉体材料２が過剰に供給された場合、過剰な粉体材料２の通過を阻止する。このときスキージローラー９ａは回転しているため、粉体材料２の過度な圧密が抑制される。このことにより、造形テーブル２４上に、所定の１層分の厚みで粉体材料が敷き詰められる。これにより一層分の粉体層を用意することができる。
【００５２】
なお、スキージローラー９ａで差し止められた余分な粉体材料２は、造形部２０の前方Ｆへの移動に伴い、相対的に造形部２０の後方Ｒｒに移送される。その結果、余分な粉体材料２は最終的には粉体回収部２３に回収される。このとき、粉体材料２は移動する造形テーブル２４上に満遍なく供給されている。したがって、スキージローラー９ａによる粉体材料２の均しおよび移送に際し、粉体材料２が過度に圧密されたり、圧密ムラができたりするのが抑制される。これにより、より均質な粉体層を用意することができ、寸法誤差の少ない造形を行うことができる。
【００５３】
移動制御部６１は、造形部２０を更に後方Ｒｒに所定のスピードで移動させる。すると、造形槽２２は、ラインヘッド３０の下方に差しかかる。第１造形制御部６２は、造形部２０の移動に合わせて、スライスデータに基づき、ラインヘッド３０から結合液を吐出させる。このことにより、造形テーブル２４上に第１層目の断面層を形成することができる。
【００５４】
第１造形制御部６２は、例えば、スキージローラー９ａが造形部２０の粉体回収部２３の上方Ｕに到達するのにあわせて、粉体貯留部１０のシャッター部材をスライドさせて供給部１２ｂを閉じることができる。これにより、一層目の造形工程が完了する。このとき、制御装置６０は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６およびスキージローラー９ａの回転モータの駆動を、それぞれ独立に、停止してもよいし、停止しなくてもよい。
【００５５】
その後、三次元造形装置１は、絶縁部の下側部分２Ａの造形が完了するまで、引き続き２層目以降の造形を繰り返し行う。すなわち、上記のように、粉体材料２の供給、均しおよび結合液の供給という一連の動作を、下側部分２Ａを構成する断面層の数だけ繰り返し行う。なお、下側部分２Ａは下方から順次造形されていく。下側部分２Ａの造形面が、導電部２Ｂを含む面にまで達すると、粉体材料２の層には、結合液が供給されるべき第１部分Ｄ１と、導電部２Ｂが形成されるべき第２部分Ｄ２とが存在することになる。吐出ヘッド３０は、粉体材料２の層の第１部分Ｄ１に対して結合液を供給する。これにより、複数の断面層が一体的に上下方向Ｚに積み上げられて、絶縁部の下側部分２Ａが造形される。
【００５６】
Ｓ２．導電部の粉体材料の除去
図５Ｂに示すように、絶縁部の下側部分２Ａには、結合液が供給されていない未硬化部２Ｂ１が形成される。未硬化部２Ｂ１は、埋め込まれるべき導電部２Ｂの形状に対応した形状を有する。未硬化部２Ｂ１は、断面視で下側部分２Ａに取り囲まれている。そこで、制御装置６０は、図５Ｃに示すように、工程Ｓ２においてこの未硬化部２Ｂ１に残された粉体材料２を除去する。具体的には、移動制御部６１は、移動機構７を駆動させて、造形部２０を更に後方Ｒｒから前方Ｆに向けて移動させる。すると、造形槽２２は、吸引装置５０の下方にさしかかる。移動制御部６１は、導電部２Ｂのスライスデータに基づき、移動機構７、吸引装置５０の左右方向移動装置５８ａおよび上下方向移動装置５８ｂを駆動させて、吸引装置５０を導電部２Ｂの形態に合わせて移動させる。このとき、吸引装置５０は、例えば、未硬化部２Ｂ１の形態に沿って直線または曲線で移動される。これに合わせて、吸引制御部６３は、導電部２Ｂのスライスデータに基づき、吸引ポンプ５４のコンプレッサーを駆動させて、吸引管５２内のガスを吸引する。このことにより、吸引装置５０は、未硬化部２Ｂ１に残された粉体材料２を吸引し、粉体回収部５６に回収する。造形槽２２からは、導電部２Ｂが形成されるべき部分に残されていた粉体材料２が除去される。絶縁部の下側部分２Ａには、粉体材料２の除去によって、埋め込まれるべき導電部２Ｂの形状に対応して凹部（空隙）２Ｂ２が形成される。
【００５７】
Ｓ３．導電部の造形
次いで、工程Ｓ３において、制御装置６０は、図５Ｄに示すように、この凹部２Ｂ２に導電性流体を供給する。具体的には、粉体材料２の除去後には、吸引装置５０は凹部２Ｂ２上に位置している。例えば、吸引装置５０は形成すべき導電部２Ｂの一端上に位置している。そこで、移動制御部６１は、スライスデータに基づき、移動機構７、ディスペンサ４０の左右方向移動装置４８ａおよび上下方向移動装置４８ｂを駆動させて、ディスペンサ４０を形成すべき導電部２Ｂの一端上に配置させる。ディスペンサ４０は予めヒータ４９で加熱されている。したがって、ディスペンサ４０のシリンジ４２に収容された導電性流体は融点以上の温度を維持し、流動性を備えている。ひきつづき、移動制御部６１は、導電部２Ｂのスライスデータに基づき、移動機構７、左右方向移動装置４８ａおよび上下方向移動装置４８ｂを駆動させて、ディスペンサ４０を導電部２Ｂの形態に合わせて移動させる。これに合わせて、第２造形制御部６４は、導電部２Ｂのスライスデータに基づき、加圧制御装置４６を駆動させる。加圧制御装置４６の駆動によって、シリンジ４２内のプランジャ４４は下方Ｄに押され、供給穴４２ａから導電性流体が排出される。このことにより、ディスペンサ４０は、凹部２Ｂ２に導電性流体を供給することができる。凹部２Ｂ２への導電性流体の供給量は、凹部２Ｂ２の体積およびディスペンサ４０の移動速度等に応じて、凹部２Ｂ２に導電性流体が満たされるように適切に決定される。凹部２Ｂ２に供給された導電性流体は、放熱により冷却されて、固化する。このことにより、絶縁部の下側部分２Ａの所定の位置に導電部２Ｂが形成される。すなわち、工程Ｓ３ｘにおいて導電部２Ｂの造形が終了した（Ｓ３ｘにおけるＹ）と判断することができる。
【００５８】
Ｓ４．絶縁部の上側部分２Ｃの造形
工程Ｓ４では、図５Ｅに示すように、上記工程Ｓ１と同様にして、絶縁部の上側部分２Ｃを造形する。すなわち、三次元造形装置１は、粉体材料２の供給、均しおよび結合液の供給という一連の動作を、スライスデータに基づき、上側部分２Ｃを構成する断面層の数だけ繰り返し行う。これにより、複数の断面層が一体的に上下方向Ｚに積み上げられて、絶縁部の上側部分２Ｃが造形される。上側部分２Ｃは、下側部分２Ａおよび導電部２Ｂの上方に連続して一体的に形成される。このことにより、絶縁部２Ａ，２Ｃに導電部２Ｂが埋め込まれている目的の立体造形物２Ｄを造形することができる。すなわち、工程Ｓ４ｘにおいて立体造形物２Ｄの造形が終了した（Ｓ４ｘにおけるＹ）と判断することができる。
【００５９】
以上の本実施形態において、制御装置６０は、粉体材料２に結合液を供給したのち、結合液が供給されていない粉体材料２のうちの所定部分の粉体材料２を吸引装置５０によって吸引し、造形テーブル２４から除去した。そして制御装置６０は、当該粉体材料２が除去された部分に対して、ディスペンサ４０に導電性流体を供給させるようにしていた。これにより、導電部２Ｂは、導電性流体の固化物から構成される。導電部２Ｂは、典型的には、粉体材料を含まない。導電部２Ｂは、導電経路が広い。このことによって、導電部２Ｂは、導電性流体の導電性に対応した高い導電性を備えることができる。すわなち、三次元造形装置１によると、例えば、造形物中に高い導電性を備える配線を形成することができる。
【００６０】
また、導電部２Ｂは、精密に造形した絶縁部の下側部分２Ａに形成された凹部２Ｂ２に固化可能な導電性流体を供給することにより造形される。ここで、凹部２Ｂ２は、導電部２Ｂの精密な型となることから、導電性流体の供給に高い精密性は要求されない。また、下側部分２Ａの造形ピッチに比較して、導電部２Ｂの造形ピッチは大きく設計することができる。例えば、絶縁部のスライスピッチに比較して、導電部２Ｂのスライスピッチは、約２〜１０倍程度大きく設計することができる。その結果、制御装置６０は、粉体供給装置１０とラインヘッド３０とに対し、粉体材料２の供給と結合液の供給との組み合わせを少なくとも２回実行させた後、吸引装置５０とディスペンサ４０とに対し、粉体材料２の吸引と導電性流体の供給とを実行させるように構成されていた。このことにより、導電性流体の供給装置として、従来のインクジェット式のラインヘッド３０等と比較して、供給精度の低いシリンジ型ディスペンサ等のような供給装置を用いることが可能となる。このことから、使用できる導電性流体についても、粘性、流動性、チキソ性といった特性条件に関して、供給装置による制限が大幅に緩和される。その結果、例えば、低融点合金や、高粘性ペースト等といった従来のインクジェット式のラインヘッド３０では採用することができなかった材料を導電性流体として用いることが可能とされる。
【００６１】
また本実施形態において、ディスペンサ４０は、上下方向移動装置４８ｂを備えていた。すなわち、ディスペンサ４０は、造形テーブル２４の上方で、造形テーブル２４に近づく下方Ｄと、造形テーブル２４から遠ざかる上方Ｕと、に移動可能に構成されていた。このことにより、例えば、ディスペンサ４０は、比較的深みのある凹部２Ｂ２に供給穴４２ａをより近接させて、導電性流体の供給を行うことができる。また、ディスペンサ４０は、導電性流体の供給を停止する際に、加圧制御装置４６の駆動の停止と共に、上下方向移動装置４８ｂによってシリンジ４２を上方に引き上げることができる。このことにより、供給穴４２ａからの導電性流体の液切れを改善し、意図しない部分への導電性流体の液だれを抑制することができる。
【００６２】
また本実施形態において、ディスペンサ４０は、導電性流体の流動性を高めるためのヒータを備えていた。このことにより、導電性流体の流動性を好適な状態に維持することができ、導電部２Ｂの造形精度を高めることができる。
【００６３】
本実施形態では、結合液の供給装置として、下面に結合液を吐出する複数の吐出孔３２を備えたラインヘッド３０を採用していた。ラインヘッド３０において、吐出孔３２は、造形テーブル２４に対する当該ラインヘッド３０の移動方向（前後方向Ｘ）に交わる第１の方向（左右方向Ｙ）に沿って直線状に配列されている。これにより、絶縁部を造形するに際し、左右方向Ｙへの移動を伴うシャトル型のヘッドを使用する場合と比較して、一層あたりの結合液の供給をより短時間で実施することができる。延いては三次元造形物の精密な造形に要する時間を大幅に短縮することができる。また、吐出孔３２の列が複数設けられていることで、ラインヘッド３０全体で供給される結合液の吐出精度を高め、より高精度な造形物の造形が可能となる。さらに、一回の走査で供給する結合液の量を増大させることができ、より堅固な三次元造形物を造形することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することができる。
【００６５】
上記実施形態では、水平に１本の導電部が埋め込まれている目的の三次元造形物を造形するようにしていた。そのため、導電部２Ｂの造形は、ディスペンサの一度の走査、すなわち１層の造形で終了していた。しかしながら、三次元造形装置１による造形は、かかる例に限定されない。例えば、三次元造形物は、絶縁部の内部に複数の導電部２Ｂが埋め込まれていてもよい。また導電部２Ｂは、水平面内および垂直方向で湾曲するなどして三次元的に任意の形態を備えていてもよい。この場合、絶縁部の下側部分２Ａと導電部２Ｂとを区切る面Ｐは、造形に適した位置に複数設定することができる。例えば、凹部２Ｂ２に導電性流体が供給されたとき、重力による導電性流体の濡れ広がりによって凹部２Ｂ２に導電性流体が充填されるように、複数の面Ｐを設定することができる。そして、この複数の面Ｐが造形面であり、複数の面Ｐの間隔が導電部２Ｂの造形ピッチである。また、複数の面Ｐが設定されることで、下側部分２Ａおよび導電部２Ｂも複数設定される。導電部２Ｂは、面Ｐの数に等しい造形回数（層数）で造形される。すなわち、工程３ｘにおいて、導電部２Ｂの造形は終了していない（Ｎ）と判断できる。このとき、上記の工程Ｓ１から工程Ｓ３は適宜繰り返し実施される。導絶縁部の下側部分２Ａと導電部２Ｂとの造形は、導電部２Ｂの造形が完了する（工程３ｘにおいてＹとなる）まで交互に複数回数に分けて実施することが出来る。
【００６６】
上記実施形態では、導電性流体として、融点以上の温度では一様に液体となる低融点合金を使用していた。しかしながら、導電性流体としては、例えば、導電性粒子が例えば熱硬化性の分散媒に分散されたペースト材料を用いることができる。この場合、導電性流体は、ディスペンサ４０内に長時間収容されたままでいると、ペースト材料中で導電性粒子が沈殿して吐出性が悪化する可能性がある。そこで、ディスペンサ４０は、導電性流体を撹拌するための撹拌装置を備えることができる。この撹拌装置は、導電性流体の性状に応じて適切な撹拌効果を発揮するものであれば特に制限されない。例えば、撹拌装置としては、マグネチックスターラー、翼式撹拌装置、スタティックミキサ、超音波振動機等が例示される。ディスペンサ４０が撹拌装置を備えることで、造形が長時間に及び、導電性流体がディスペンサ４０内に長時間収容されたままであっても、その分散性及び流動性等を高い状態に維持することができる。
【００６７】
また、三次元造形装置１は、導電性流体の固化を促進するための固化装置を備えることができる。かかる固化装置の構成は特に制限されず、導電性流体の性状に応じて適切な固化機能を発揮するものを採用することができる。固化装置は、例えば、使用する導電性流体が熱硬化性であれば加熱装置を、使用する導電性流体が光硬化性であれば光照射装置を、使用する導電性流体が乾燥硬化性であれば乾燥装置を、好ましく採用することができる。これにより、導電部２Ｂを短時間で確実に固化させることができ、上側部分２Ｃの造形を精度よく安定して実施することができる。
【００６８】
上記した実施形態では、ラインヘッド３０は本体５に固定され、移動機構７は、造形テーブル２４を含む造形部２０をラインヘッド３０に対して前後方向Ｘに移動させるように構成されていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。例えば、造形テーブル２４を含む造形部２０の全体が本体５に固定され、ラインヘッド３０が移動機構７によって造形テーブル２４に対して前後方向Ｘに移動可能に構成されていてもよい。また、粉体貯留部１０、均し装置９、ラインヘッド３０、ディスペンサ４０および吸引装置５０の少なくとも２つ以上が一体的に構成されていてもよい。そして、これら粉体貯留部１０、均し装置９、ラインヘッド３０、ディスペンサ４０および吸引装置５０の全体を、移動機構７によって、造形部２０に対して前後方向Ｘに移動可能に構成してもよい。かかる構成によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、粉体貯留部１０の上下方向Ｚの位置を、造形部２０よりも高い位置としていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。例えば、粉体貯留部１０は、造形部２０の上面２１から凹む槽状に造形槽２２と並んで設けられていてもよい。この場合、粉体貯留部１０は、貯留槽１２を造形槽２２の粉体回収部２３とは反対側に独立に並んで設けるとよい。例えば、粉体貯留部１０は、箱状の貯留槽１２と、貯留槽１２の底面に対応した形状の押出テーブルと、押出テーブルを上下方向Ｚに移動させるテーブル昇降装置とにより構成することができる。テーブル昇降装置によって押出テーブルを上昇させることで、粉体材料２を造形部２０の上面２１よりも上方に押出して、押し出した粉体材料２を均し装置９によって均すことで、造形テーブル２４上に粉体材料２を供給することができる。これによっても、上記と同様にラインヘッド３０の下面３１に粉体材料２が付着するのを抑制することができる。
【００７０】
上記実施形態では、粉体貯留部１０が１つのみ備えられていた。しかしながら、三次元造形装置１は、粉体貯留部１０を２つ以上備えることができる。また、各粉体貯留部１０は、同一のまたは異なる２種以上の粉体材料を貯留し、これらの粉体材料を適宜用いて造形することができる。これによって、より多様な構造の三次元造形物を造形することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    三次元造形装置
７    移動機構
９    均し装置
１０  粉体貯留部
２０  造形部
３０  ラインヘッド
４０  ディスペンサ
５０  吸引装置
６０  制御装置
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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