(57)【要約】【課題】三次元造形物を製造するに際して、粉体材料の供給と、粉体材料へのバインダ液の吐出とを効率的に行って、できるだけ短時間で粉体材料の層の形成及び積層を行う。【解決手段】テーブル２と、粉体材料供給装置６，７、及びバインダ液供給装置８，９とを備えた造形ユニット４とを有し、該造形ユニット４の粉体材料供給装置６，７は、前記テーブル２に近接した状態で一方向に移動自在に形成され、移動しながら前記粉体材料５を所定の供給幅でテーブル２に供給自在であり、前記バインダ液供給装置８，９は、前記テーブル２に近接した状態で前記粉体材料供給装置６，７と同じ方向に移動自在に形成され、前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置６，７の粉体材料５の供給幅と同じ吐出幅でテーブル２に吐出可能に構成されていて、該粉体材料供給装置６，７の移動に追随して移動しながら前記バインダ液を粉体材料５に吐出自在である構成とする。【選択図】図１
2015009509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料が層状に積層されるテーブルと、該テーブルの上面に前記粉体材料を所定の層厚ごとに供給する粉体材料供給装置、及び前記テーブルの上面に供給された粉体材料に該粉体材料を結合させるバインダ液を吐出するバインダ液供給装置とを備えた造形ユニットとを有し、
前記造形ユニットの粉体材料供給装置は、前記テーブルの上面に近接した状態で一方向に移動自在に形成されていて、移動しながら前記粉体材料を所定の供給幅で該テーブルの上面に供給自在であると共に、
前記バインダ液供給装置は、前記テーブルの上面に近接した状態で前記粉体材料供給装置と同じ方向に移動自在に形成されていると共に、前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅で該テーブルの上面に吐出可能に構成されていて、該粉体材料供給装置の移動に追随して移動しながら前記バインダ液を前記テーブルの上面に供給された粉体材料に吐出自在である、三次元造形装置。
【請求項２】
前記バインダ液供給装置は、該バインダ液供給装置の移動方向と交差する方向に水平に延びて、前記バインダ液をテーブルの上面に供給された粉体材料に向けて吐出するインクジェットヘッドを備えている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記造形ユニットは、複数の前記粉体材料供給装置と複数の前記バインダ液供給装置とが、移動方向に沿って交互に且つ直列的に配設された構成を備えていて、
移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置及び該先頭側に位置する粉体材料供給装置の後続側に隣接するバインダ液供給装置を１組として、各組の粉体材料供給装置が前記テーブルの上面に供給した粉体材料に対して同じ組のバインダ液供給装置がバインダ液を吐出することにより、前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成自在とし、
移動方向の先頭側に位置する前記粉体材料供給装置とバインダ液供給装置の組が形成した粉体材料の層の上に、該組の後続側に隣接する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が形成した新たな粉体材料の層を順次積層可能である、請求項１又は請求項２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記造形ユニットは、前進方向の最先頭側に前記粉体材料供給装置を位置させ、予め定めた一定の移動方向の最後尾に前記バインダ液供給装置を位置させた構成を備えていて、該造形ユニットが前記予め定めた一定の移動方向に移動するときにのみ前記粉体材料の層を形成する、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記造形ユニットの前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の組は、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高く設定されている、請求項４に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、いずれも平面視角丸長方形状に周回するように移動自在に形成されていて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の周回中に前記粉体材料の層が形成される、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】
前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、前記粉体材料の層を形成する際にはいずれも前記テーブルの上面に近接した状態で一直線状に移動すると共に、形成すべき１層の粉体材料の層に対して粉体材料の供給が終了した粉体材料供給装置及びバインダ液の吐出が終了したバインダ液供給装置は、前記テーブルの上面と近接した状態から脱して順次原点位置に復帰する、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８】
前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、いずれも一直線状に往復動自在に形成されていて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が往復動を繰り返すことにより前記粉体材料の層の積層が行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記造形ユニットの前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置は、それぞれ鉛直方向に昇降自在となっていて、これらの各粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、移動方向に応じて、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなり、且つ最後尾に位置する粉体材料供給装置の位置が最も高くなるようにそれぞれ昇降する、請求項８に記載の三次元造形装置。
【請求項１０】
前記造形ユニットは、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の配列方向の少なくとも一端側に粉体材料供給装置を位置させた構成を備えていて、該端側の粉体材料供給装置が移動方向の最後尾に位置する場合には、その端側の粉体材料供給装置を、粉体材料を前記テーブルの上面に供給することなく移動させる、請求項８又は請求項９に記載の三次元造形装置。
【請求項１１】
前記造形ユニットは、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の配列方向の少なくとも一端側にバインダ液供給装置を位置させた構成を備えていて、該端側のバインダ液供給装置が移動方向の最先頭に位置する場合には、その端側のバインダ液供給装置を、バインダ液を吐出させることなく移動させる、請求項８又は請求項９に記載の三次元造形装置。
【請求項１２】
前記造形ユニットは、鉛直方向に延びる軸部材の軸線周りに回転自在に取付けられた回転部材を備えていて、該回転部材に前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が取付けられて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置がその回転部材と共に前記軸部材を軸線周りに回転することにより前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成可能である、請求項１又は請求項２に記載の三次元造形装置。
【請求項１３】
前記軸部材は、下端側が前記テーブルの上面に固定されていて、前記回転部材は該軸部材を一方向に軸線周りに回転することにより、前記前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置と共に回転する、請求項１２に記載の三次元造形装置。
【請求項１４】
前記回転部材は前記軸部材の下端側に固定されていて、該軸部材を回転させながら次第に上昇させることにより該回転部材が同期して回転する、請求項１３に記載の三次元造形装置。
【請求項１５】
前記回転部材は、前記軸部材の軸線周りに回転しながら次第に上昇可能に構成されていると共に、該回転部材が連続的に回転することにより、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が連続的に粉体材料の層を連続的に形成しながら該粉体材料の層の積層を行う、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項１６】
粉体材料が層状に積層されるテーブルの上面に、前記粉体材料を粉体材料供給装置により所定の層厚で供給する工程と、テーブルの上面に供給された粉体材料に対して、該粉体材料を結合させるバインダ液をバインダ液供給装置から塗布して造形対象の三次元造形物の一部の層を形成する工程とを順次繰り返すことにより粉体材料の層を積層して造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、
前記粉体材料供給装置を前記テーブルの上面に近接した状態で一方向に移動させて、前記粉体材料を所定の供給幅で該テーブルの上面に供給する一方で、
前記バインダ液供給装置を前記テーブルの上面に近接した状態で、前記粉体材料供給装置の移動に追随させながら該粉体材料供給装置と同じ方向に移動させると同時に、テーブルの上面に供給された粉体材料に対して前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅で吐出することにより前記粉体材料の層を形成する、三次元造形物の造形方法。
【請求項１７】
複数の前記粉体材料供給装置と複数の前記バインダ液供給装置とを、移動方向に向かって交互に且つ直列的に配設し、移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置及び該先頭側に位置する粉体材料供給装置の後続側に隣接するバインダ液供給装置を１組として、各組の粉体材料供給装置が前記テーブルの上面に供給した粉体材料に対して同じ組のバインダ液供給装置がバインダ液を吐出することにより、前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成すると同時に、移動方向の先頭側に位置する前記粉体材料供給装置とバインダ液供給装置の組によって形成したその粉体材料の層の上に、該組の後続側に隣接する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が粉体材料の供給及びバインダ液の供給を行って新たな粉体材料の層を形成する、請求項１６に記載の三次元造形物の造形方法。
【請求項１８】
前記粉体材料供給装置を移動方向を各々鉛直方向に昇降自在とし、これらの各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置を、移動方向に応じて、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなり、且つ最後尾に位置する粉体材料供給装置の位置が最も高くなるようにそれぞれ昇降させて、これらの各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置の往復動により粉体材料の層を形成して順次積層する、請求項１７に記載の三次元造形物の造形方法。
【請求項１９】
鉛直方向に延びる軸部材の軸線周りに回転自在の回転部材に取付けた前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が、該回転部材と共に軸部材の軸線周りに回転することにより前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成する、請求項１６に記載の三次元造形物の造形方法。
【請求項２０】
前記回転部材が軸部材の軸線周りに連続的に回転して前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置と共に次第に上昇することにより、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が連続的に粉体材料の層を形成しながら該粉体材料の層の積層を連続的に行う、請求項１９に記載の三次元造形物の造形方法。
【請求項２１】
前記粉体材料を粉体材料供給装置により所定の層厚で前記テーブルの上面に供給するに際して、該粉体材料に添加剤を前記テーブルの上面への供給前に混入する、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の三次元造形物の造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状の粉体材料に該粉体材料を接合するバインダ液を吐出して形成した粉体材料の層を複数層積層することにより、造形対象となる三次元造形物を造形する三次元造形装置及び三次元造形物の造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、造形対象となる三次元の造形物を、水平な複数の断面により切断した断面形状を有する層を積層して造形する、いわゆるラピッドプロトタイピングと呼ばれる技術は広く知られている。
このラピッドプロトタイピングとしては、光可塑性樹脂にレーザを照射する光造形や、薄膜状のシートを接着して積層するシート積層造形、熱可塑性樹脂を押し出して積層する方式、粉体材料をバインダ液で接合する粉体による造形等、種々の技術が存在する。
【０００３】
このうち、粉体による造形は、他の技術に比べて取り扱いが比較的容易であり、また比較的安価に造形物を形成することができるという利点がある。
この粉体のよる造形としては、例えば特許文献１及び特許文献２に示すように、粉体材料を所定の層厚の層状としてテーブルの上面に供給し、その層に対してインクジェットヘッド等によってバインダ液を吐出することにより造形物の層の一部を形成し、その層を順次積層していくことにより三次元の造形物を造形することが行われている。
【０００４】
このような粉体による造形を行う三次元造形装置においては、前記粉体材料のテーブルの上面への供給は粉体材料供給装置によって行い、またテーブルの上面に供給された粉体材料へのバインダ液の吐出はバインダ液供給装置によって行うのが通常である。
このような構成の三次元装置によって造形物の造形を行うに際しては、一般に次のような動作が造形物の完成まで繰り返される。
即ち、まず粉体材料供給装置を直線状に移動させてテーブルの上面に粉体材料を所定の層厚に一様に拡げた後、該粉体材料供給装置をテーブルの上面から離脱させて原点位置に戻す。
次に、前記バインダ液供給装置を移動させて、バインダ液をテーブルの上面の粉体材料に向けて吐出させることにより、造形物の一部の層部分を含む粉体材料の層を形成する。
そして、バインダ液の吐出完了後は、バインダ液供給装置をテーブルの上面から離脱させて原点位置に戻すと共に、前記粉体材料供給装置を移動させて新たな粉体材料を、テーブルの上面、より具体的には直前に形成された粉体材料の層の上に供給し、所定の層厚に一様に拡げ、次の粉体材料の層を形成する。
【０００５】
しかしながら、このように粉体材料供給装置による粉体材料の供給に係る動作とバインダ液供給装置によるバインダ液の吐出に係る動作とを切り替える度に、これらの粉体材料供給装置あるいはバインダ液供給装置をそれぞれ原点位置まで戻すと、それぞれの移動に時間がかかるという問題がある。
一般に、粉体による造形を含むラピッドプロトタイピングによる造形物の造形は、造形対象となる三次元造形物の大きさにもよるが、小さな層厚の粉体材料の層を積層していく関係上、造形物の完成までには時間がかかる傾向にある。そのため、より高速で造形物を造形して造形時間を短縮することが望まれているが、上述のような粉体材料供給装置やバインダ液供給装置の移動時間は、造形物完成までの造形時間をさらに増大させる大きな原因の１つとなっているのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１８７１２号公報
【特許文献２】特表平７−５０７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、粉体材料によって三次元造形物を製造するに際して、粉体材料のテーブルの上面への供給と、該テーブルの上面に供給された粉体材料へのバインダ液の吐出とを効率的に行って、できるだけ短時間で粉体材料の層の形成及び積層を行うことが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の三次元造形装置は、粉体材料が層状に積層されるテーブルと、該テーブルの上面に前記粉体材料を所定の層厚ごとに供給する粉体材料供給装置、及び前記テーブルの上面に供給された粉体材料に該粉体材料を結合させるバインダ液を吐出するバインダ液供給装置とを備えた造形ユニットとを有し、前記造形ユニットの粉体材料供給装置は、前記テーブルの上面に近接した状態で一方向に移動自在に形成されていて、移動しながら前記粉体材料を所定の供給幅で該テーブルの上面に供給自在であると共に、前記バインダ液供給装置は、前記テーブルの上面に近接した状態で前記粉体材料供給装置と同じ方向に移動自在に形成されていると共に、前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅で該テーブルの上面に吐出可能に構成されていて、該粉体材料供給装置の移動に追随して移動しながら前記バインダ液を前記テーブルの上面に供給された粉体材料に吐出自在であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、前記バインダ液供給装置は、該バインダ液供給装置の移動方向と交差する方向に水平に延びて、前記バインダ液をテーブルの上面に供給された粉体材料に向けて吐出するインクジェットヘッドを備えていることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、前記造形ユニットは、複数の前記粉体材料供給装置と複数の前記バインダ液供給装置とが、移動方向に沿って交互に且つ直列的に配設された構成を備えていて、移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置及び該先頭側に位置する粉体材料供給装置の後続側に隣接するバインダ液供給装置を１組として、各組の粉体材料供給装置が前記テーブルの上面に供給した粉体材料に対して同じ組のバインダ液供給装置がバインダ液を吐出することにより、前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成自在とし、移動方向の先頭側に位置する前記粉体材料供給装置とバインダ液供給装置の組が形成した粉体材料の層の上に、該組の後続側に隣接する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が形成した新たな粉体材料の層を順次積層可能であるものとすることができる。
この場合においては、  前記造形ユニットは、前進方向の最先頭側に前記粉体材料供給装置を位置させ、予め定めた一定の移動方向の最後尾に前記バインダ液供給装置を位置させた構成を備えていて、該造形ユニットが前記予め定めた一定の移動方向に移動するときにのみ前記粉体材料の層を形成するものとすることができる。
さらに、前記造形ユニットの前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の組は、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高く設定されているものとすることができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、いずれも平面視角丸長方形状に周回するように移動自在に形成されていて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の周回中に前記粉体材料の層が形成されるものとすることができる。
または、前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、前記粉体材料の層を形成する際にはいずれも前記テーブルの上面に近接した状態で一直線状に移動すると共に、形成すべき１層の粉体材料の層に対して粉体材料の供給が終了した粉体材料供給装置及びバインダ液の吐出が終了したバインダ液供給装置は、前記テーブルの上面と近接した状態から脱して順次原点位置に復帰するものとすることができる。
【００１２】
あるいは、本発明においては、前記造形ユニットの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、いずれも一直線状に往復動自在に形成されていて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が往復動を繰り返すことにより前記粉体材料の層の積層が行われるものとすることができる。
この場合においては、前記造形ユニットの前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置は、それぞれ鉛直方向に昇降自在となっていて、これらの各粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、移動方向に応じて、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなり、且つ最後尾に位置する粉体材料供給装置の位置が最も高くなるようにそれぞれ昇降するものとすることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記造形ユニットは、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の配列方向の少なくとも一端側に粉体材料供給装置を位置させた構成を備えていて、その端側の粉体材料供給装置が移動方向の最後尾に位置する場合には、該端側の粉体材料供給装置を、粉体材料を前記テーブルの上面に供給することなく移動させるものとすることができる。
または、前記造形ユニットは、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の配列方向の少なくとも一端側にバインダ液供給装置を位置させた構成を備えていて、その端側のバインダ液供給装置が移動方向の最先頭に位置する場合には、該端側のバインダ液供給装置を、バインダ液を吐出することなく移動させるものとすることができる。
【００１４】
あるいは、本発明においては、前記造形ユニットは、鉛直方向に延びる軸部材の軸線周りに回転自在に取付けられた回転部材を備えていて、該回転部材に前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が取付けられて、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置がその回転部材と共に前記軸部材を軸線周りに回転することにより前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成可能であるものとすることができる。
【００１５】
この場合、前記軸部材は、下端側が前記テーブルの上面に固定されていて、前記回転部材は該軸部材を一方向に軸線周りに回転することにより、前記前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置と共に回転するものとすることができる。
または、前記回転部材は前記軸部材の下端側に固定されていて、該軸部材を回転させながら次第に上昇させることにより該回転部材が同期して回転するものとしてもよい。
【００１６】
さらに、本発明においては、前記回転部材は、前記軸部材の軸線周りに回転しながら次第に上昇可能に構成されていると共に、該回転部材が連続的に回転することにより、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が連続的に粉体材料の層を連続的に形成しながら該粉体材料の層の積層を行うものとすることが好ましい。
【００１７】
一方、前記課題を解決するため、本発明の三次元造形物の造形方法は、粉体材料が層状に積層されるテーブルの上面に、前記粉体材料を粉体材料供給装置により所定の層厚で供給する工程と、テーブルの上面に供給された粉体材料に対して、該粉体材料を結合させるバインダ液をバインダ液供給装置から塗布して造形対象の三次元造形物の一部の層を形成する工程とを順次繰り返すことにより粉体材料の層を積層して造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、前記粉体材料供給装置を前記テーブルの上面に近接した状態で一方向に移動させて、前記粉体材料を所定の供給幅で該テーブルの上面に供給する一方で、前記バインダ液供給装置を前記テーブルの上面に近接した状態で、前記粉体材料供給装置の移動に追随させながら該粉体材料供給装置と同じ方向に移動させると同時に、テーブルの上面に供給された粉体材料に対して前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅で吐出することにより前記粉体材料の層を形成することを特徴とする。
【００１８】
この場合においては、複数の前記粉体材料供給装置と複数の前記バインダ液供給装置とを、移動方向に向かって交互に且つ直列的に配設し、移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置及び該先頭側に位置する粉体材料供給装置の後続側に隣接するバインダ液供給装置を１組として、各組の粉体材料供給装置が前記テーブルの上面に供給した粉体材料に対して同じ組のバインダ液供給装置がバインダ液を吐出することにより、前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成すると同時に、移動方向の先頭側に位置する前記粉体材料供給装置とバインダ液供給装置の組によって形成したその粉体材料の層の上に、該組の後続側に隣接する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が粉体材料の供給及びバインダ液の供給を行って新たな粉体材料の層を形成することが好ましい。
【００１９】
さらに、前記粉体材料供給装置を移動方向を各々鉛直方向に昇降自在とし、これらの各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置を、移動方向に応じて、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなり、且つ最後尾に位置する粉体材料供給装置の位置が最も高くなるようにそれぞれ昇降させて、これらの各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置の往復動により粉体材料の層を形成して順次積層するようにしてもよい。
【００２０】
あるいは、本発明の造形方法においては、鉛直方向に延びる軸部材の軸線周りに回転自在の回転部材に取付けた前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置が、該回転部材と共に軸部材の軸線周りに回転することにより前記テーブルの上面に粉体材料の層を形成することができる。
この場合、前記回転部材が軸部材の軸線周りに連続的に回転して前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置と共に次第に上昇することにより、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が連続的に粉体材料の層を形成しながら該粉体材料の層の積層を連続的に行うようにすることができる。
【００２１】
また、本発明の造形方法においては、前記粉体材料を粉体材料供給装置により所定の層厚で前記テーブルの上面に供給するに際して、該粉体材料に添加剤を前記テーブルの上面への供給前に混入することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、バインダ液を吐出するバインダ液供給装置を、粉体材料をテーブルの上面に供給する粉体材料供給装置の移動に追随させながら該粉体材料供給装置と同じ方向に移動させると同時に、テーブルの上面に供給された粉体材料に対して前記バインダ液を吐出する。したがって、粉体材料がテーブルの上面への供給を行いながらバインダ液の吐出をわずかな時間差で行うことができる。そのため、従来のように、粉体材料供給装置による粉体材料の供給に係る動作とバインダ液供給装置によるバインダ液の吐出に係る動作とを切り替える度に、これらの粉体材料供給装置あるいはバインダ液供給装置をそれぞれ原点位置まで戻す場合に比べて、粉体材料の供給とバインダ液の吐出を効率良く行うことができる。
この結果、粉体材料の層の形成及び積層を効率良く且つ可及的に短い時間で行うことができるため、三次元造形物の造形時間を大幅に短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る三次元造形装置を模式的に示す横断面図である。
【図２】図２は同縦断面図である。ただし、三次元造形装置の背面側から見た図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施の形態に係る三次元造形装置における造形ユニットを模式的に示す要部拡大側面図である。ただし、移動部材は省略している。
【図４】図４は本発明の第１の実施の形態に係る三次元造形装置において、三次元造形物を形成する方法を説明する説明図である。ただし、（ａ）は三次元造形物の造形開始直後の状態、（ｂ）は粉体材料の層を形成している状態、（ｃ）は造形ユニットが原点位置に戻った状態をそれぞれ示す。
【図５】図５は本発明の第２の実施の形態に係る三次元造形装置を模式的に示す横断面図である。
【図６】図６は本発明の第２の実施の形態に係る三次元造形装置において、三次元造形物を形成する方法の一部を説明する説明図である。ただし、（ａ）は三次元造形物の造形開始する前の状態、（ｂ）は紛体材料供給装置及びバインダ液供給装置の第１の組が粉体材料の層の形成を開始した状態、（ｃ）は（ｂ）の状態から粉体材料の層の形成が進んだ状態をそれぞれ示す。
【図７】図７は図６よりもさらに三次元造形物の造形が進んだ状態において、三次元造形物を形成する方法の一部を説明する説明図である。ただし、（ａ）は紛体材料供給装置及びバインダ液供給装置の第２の組が紛体材料の層の形成を開始した状態、（ｂ）は（ａ）の状態から粉体材料の層の形成が進んだ状態、（ｃ）造形ユニットが１回目の前進を終了した状態をそれぞれ示す。
【図８】図８は本発明の第３の実施の形態に係る三次元造形装置を模式的に示す横断面図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施の形態に係る三次元造形装置における造形ユニットを模式的に示す要部拡大側面図である。ただし、移動部材は省略している。
【図１０】図１０は本発明の第３の実施の形態に係る三次元造形装置において、造形ユニットが前進する場合を説明する説明図である。ただし、（ａ）は三次元造形物の造形開始する前の状態、（ｂ）は造形ユニットが前進した状態、（ｃ）造形ユニットの前進が終了した状態をそれぞれ示す。
【図１１】図１１は本発明の第３の実施の形態に係る三次元造形装置において、造形ユニットが後進する場合を説明する説明図である。ただし、（ａ）は造形ユニットが後進の準備を行っている状態、（ｂ）は造形ユニットが後進した状態、（ｃ）造形ユニットの後進が終了して前進の準備を行っている状態をそれぞれ示す。
【図１２】図１２は本発明の第４の実施の形態に係る三次元造形装置において、造形ユニットが前進する場合を説明する説明図である。ただし、（ａ）は三次元造形物の造形開始する前の状態、（ｂ）は造形ユニットが前進した状態、（ｃ）は（ｂ）の状態から粉体材料の層の形成が進んだ状態をそれぞれ示す。
【図１３】図１３は本発明の第５の実施の形態に係る三次元造形装置を模式的に示す横断面図である。ただし、筐体は省略している。
【図１４】図１４は同縦断面図である。ただし、三次元造形装置の正面側から見た図である。
【図１５】図１５は図１３及び図１５とは異なる形態の三次元造形装置を模式的に示す横断面図である。ただし、筐体は省略している。
【図１６】図１６は同縦断面図である。
【図１７】図１７は本発明の第６の実施の形態に係る三次元造形装置を模式的に示す平面図である。
【図１８】図１８は同正面図である。
【図１９】図１９は本発明の第６の実施の形態に係る三次元造形装置における回転部材を模式的に示す底面図である。
【図２０】図２０は本発明の第６の実施の形態に係る三次元造形装置において、三次元造形物を形成する方法を説明する正面図である。
【図２１】図２１は図２０よりもさらに三次元造形物の造形が進んだ状態を説明する正面図である。
【図２２】図２２は本発明の第６の実施の形態に係る三次元造形装置において、三次元造形物を形成する方法を説明する平面図である。
【図２３】図２３は同断面図である。
【図２４】図２４は図１７〜図２３とは異なる形態の三次元造形装置を模式的に示す平面図である。
【図２５】図２５は同正面図である。
【図２６】図２６は図８の造形ユニットとは粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の配列が一部異なっている構成の造形ユニットを模式的に示す要部拡大側面図である。
【図２７】図２７は、図２６の構成の造形ユニットが粉体材料の層前進する場合を説明する説明図である。ただし、（ａ）は造形ユニットが前進している状態、（ｂ）は造形ユニットが後進している状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜図４は、本発明の三次元造形装置の第１の実施の形態を示すもので、この実施の形態の三次元造形装置１Ａは、粉体による造形を行うもので、三次元造形物（以下、「造形物」という。）を形成する粉体材料が層状に積層される単一のテーブル２と、該テーブル２の上面２ａに粉体材料の層３を形成する造形ユニット４とを備えている。
また、前記造形ユニット４は、前記テーブル２の上面２ａに前記粉体材料５を所定の層厚ごとに供給する複数の粉体材料供給装置６，７と、該テーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に該粉体材料５を結合させるバインダ液を吐出する複数のバインダ液供給装置８，９とを有している。これにより、前記粉体材料５を各粉体材料供給装置６，７により所定の層厚でテーブル２の上面２ａに供給して、そのテーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に対して、前記各バインダ液供給装置８，９からバインダ液を吐出して、粉体材料５内に造形対象の造形物の一部の層１０が造形された前記粉体材料の層３を形成することができる構成となっている。
そして、前記造形ユニット４が形成する粉体材料の層３を順次積層していくことにより、前記造形物の造形することが可能となっている。この実施の形態においては、前記粉体材料供給装置６，７及びバインダ液供給装置８，９を有する前記造形ユニット４が、予め定めた一定の移動方向、具体的には三次元造形装置１Ａの前後方向に一直線状に前進するときのみ前記粉体材料の層３を形成するようになっている。
【００２５】
なお、この実施の形態においては、前記造形ユニット４は、第１及び第２の粉体材料供給装置６，７の２つと、第１及び第２バインダ液供給装置８，９の２つとにより構成されていて、前記テーブル２と共に筐体１１内に収容されている。
また、前記造形ユニット４による、造形対象の造形物の一部の層１０が造形された前記粉体材料の層３の形成は、図示しない電子計算機に入力された造形対象となる造形物のデータ（例えば、ＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）ファイル形式のデータ）に基づいて制御され、造形物の形状に合わせて粉体材料のテーブルの上面２ａへの供給及びバインダ液の吐出が行われる。
【００２６】
前記テーブル２は、平坦且つ水平な上面２ａを有していて、該上面２ａが前記粉体材料の層３の形成及び積層高さに応じて、水平な状態を維持したまま鉛直方向に降下自在となっている。
また、このテーブル２の上面２ａは、前記粉体材料供給装置６，７及びバインダ液供給装置８，９の後述する移動方向と直交する方向（この実施の形態の場合、三次元造形装置１Ａの左右方向）に長い、平面視略矩形状に形成されている。
【００２７】
さらに、前記テーブル２は、該テーブル２の上面２ａの正面側（手前側）及び背面側（奥側）、並びに左右両面側の四方を取り囲む平面視矩形枠状に形成された、鉛直方向に延びる筒状部材１２内に収容されている。そして、前記テーブル２の上面２ａに前記粉体材料の層３が形成、積層されるたびに、該テーブル２がこの筒状部材１２内を降下する構成となっている。
したがって、造形対象となる造形物は、最終的には、バインダ液によって結合されていない粉体材料５と共にこの筒状部材１２内に収容された状態で造形が完了することとなる。
【００２８】
なお、前記テーブルには該テーブルを鉛直方向に昇降させる図示しないテーブル用昇降装置が取付けられている。
このテーブル用昇降装置としては、安定的な昇降及び精密な位置制御を行うことができる構成であれば任意の構成を用いることができる。例えば、鉛直方向に延びるねじ軸と、該ねじ軸の回転によりそのねじ軸の外周面を軸線方向に移動するナットを有するボールねじを用いることができる。即ち、前記ねじ軸の上端部を前記テーブル２の下面に連結すると共に、前記ナットを位置不動の基台に固定し、電動モータ等で該ねじ軸を回転させることにより、そのねじ軸を昇降させて前記テーブル２を昇降させる構成とすることができる。
あるいは、鉛直方向にチェーンが移動するチェーンコンベアを設けて、該チェーンコンベアのチェーンの移動によって前記テーブル２を昇降させる構造であってもよい。
さらには、ピストンが鉛直方向に上下動する流体圧シリンダを用いて、該流体圧シリンダのピストンロッドの先端をテーブルの下面に連結し、前記ピストンを移動させることによりテーブル２を昇降させることができる。
また、前記テーブル２の昇降は、ガイドレールによって鉛直方向に案内させた状態で行わせることが好ましく、この場合においては、テーブル２を滑らかに昇降させるため、円柱状や球状の転動子を有するリニアガイドを用いることができる。
【００２９】
前記造形ユニットの第１及び第２の粉体材料供給装置６，７は、前記テーブル２の上面２ａに近接した状態で一方向（この実施の形態の場合は三次元造形装置１Ａの前後方向（前記テーブル２の上面２ａの短手方向と略平行な方向））に直線的に移動自在に形成されたもので、移動しながら前記粉体材料５を所定の供給幅で該テーブル２の上面２ａに供給自在にとなっている。
具体的に、図３に示すように、前記第１及び第２の粉体材料供給装置６，７は、それぞれ、移動方向と直交する方向（即ち、三次元造形装置１Ａの左右方向（前記テーブル２の上面２ａの長手方向と略平行な方向））に延びる、前記粉体材料５を収容するための収容部６ａ，７ａを備えている。さらに、この収容部６ａ，７ａにそれぞれ設けられて該収容部６ａ，７ａ内の粉体材料をテーブル２の上面２ａに落下させる、これらの粉体材料供給装置６，７の移動方向と直交する方向に延びる排出口６ｂ，７ｂを有している。
これにより、これらの第１及び第２の粉体材料供給装置６，７は、前記テーブル２の上面２ａの短手方向に移動しながら、図示しないホッパーから収容部６ａ，７ａ内に供給された粉体材料を、排出口６ｂ，７ｂを通じて前記テーブル２の上面２ａに所定の層厚で供給することがそれぞれ可能となっている。
【００３０】
また、前記第１及び第２の粉体材料供給装置６，７は、前記テーブル２の上面２ａの長手方向の長さと同じ幅で粉体材料５を供給することが可能となっていて、したがって、これらの第１及び第２の粉体材料供給装置６，７がテーブル２の上面２ａの短手方向に直線的に１回移動することにより、該テーブル２の上面２ａの全面に粉体材料５を供給することができる。
さらに、前記第１及び第２の粉体材料供給装置６，７には、テーブル２の上面２ａに供給した粉体材料５を平坦にならすための平坦化部材が設けられている。この実施の形態においては、第１及び第２の粉体材料供給装置６，７のそれぞれの下端側に鉛直下方向きに突出し、これらの第１及び第２粉の体材料供給装置６，７の長手方向に延びる板状の平坦化部材６ｃ，７ｃが設けられて、該平坦化部材６ｃ，７ｃがテーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５の上面に接触して、平坦にならすようになっている。
【００３１】
なお、本発明において使用される粉体材料としては、例えば有機樹脂、金属、セラミック、澱粉、ガラス粉末などが挙げられる。
具体的には、ポリスチレン樹脂、ナイロン（ポリアミド）樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル（ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル））樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ガラスフィラーの入った有機樹脂、カーボンファイバーの入った有機樹脂、微粒状ワックス、鋳物砂、珪酸アルミニウム、石膏、澱粉、石英、Ｔｉ6Ａｌ4Ｖ、ＡｌＳｉ12、ＡｌＳｉ10Ｍｇ、コバルトクロム合金、ニッケル合金、ステンレス合金、鉄、鋼等を用いることができる。
また、前記粉体材料の粒径は、形成される粉体材料の層の層厚より小さければ制限はないが、１μｍ〜３００μｍ程度とすることができ、さらに好ましくは１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍである。
【００３２】
一方、前記第１及び第２のバインダ液供給装置８，９は、前記テーブル２の上面２ａに近接した状態で前記第１及び第２の粉体材料供給装置６，７と同じ方向、即ち、前後方向（前記テーブル２の上面２ａの短手方向と略平行な方向）に直線的に移動自在に形成されている。
そして、前記バインダ液を、最大で前記粉体材料供給装置６，７の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅で該テーブル２の上面２ａに吐出可能に構成となっている。
【００３３】
具体的に、図３に示すように、前記第１及び第２のバインダ液供給装置８，９は、これらのバインダ液供給装置８，９の移動方向と交差する方向（この実施の形態の場合、三次元造形装置１Ａの左右方向（前記テーブル２の上面２ａの長手方向と略平行な方向））に水平に延びて、前記バインダ液をテーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に向けて吐出するインクジェットヘッド８ａ,９ａをそれぞれ備えている。
前記各インクジェットヘッド８ａ,９ａは、三次元造形装置１Ａの左右方向に長いいわゆるライン型ヘッドであり、バインダ吐出用のノズルから、最大で前記粉体材料供給装置６，７の粉体材料の供給幅と同じ吐出幅でバインダ液を一度に吐出することができる構成となっている。そして、造形対象となる造形物の形状に応じてその吐出幅を拡縮させながら粉体材料５にバインダ液を吐出させることが可能となっている。
したがって、前記第１及び第２のバインダ液供給装置８，９は、三次元造形装置１Ａの左右方向に全く移動することなく、前記テーブル２の短手方向に直線的に１回移動することにより、該テーブル２の上面２ａに供給されている１層の粉体材料５全体に対してバインダ液を吐出することができる。
【００３４】
なお、前記前記第１及び第２のバインダ液供給装置８，９におけるバインダ液の吐出量は、バインダ液の種類や、１回の吐出でどの程度の大きさの粉体材料を固めるかによって異なるが、１ｐｌ〜２００ｐｌとすることができ、さらに好ましくは１０ｐｌ〜１５０ｐｌ、より好ましくは３０ｐｌ〜１００ｐｌである。
さらに、前記インジェットヘッド８ａ,９aにおける吐出機構としては、ピエゾ型やサーマル型等の公知の機構を用いることができる。
【００３５】
また、本発明において使用される前記バインダ液は、粉体材料の種類に応じて自由に変えることが可能であるが、例えば粉体材料が石膏や澱粉の場合には水を主にした液体を用いることができ、また、通常のインクジェットプリンタで使われる種々のバインダ液を使うこともできる。この時、染料や顔料を使用してバインダを染色することもできる。
前記バインダ液として使用するものとしては、例えば、有機エステル、フルフリルアルコール、ポリイソシアネート、あるいはポリイソシアネートと３級アミン類とを混ぜたもの等が挙げられる。また、フルフリルアルコールとホルムアルデヒドとを混ぜたもの、場合によってはこれらのフルフリルアルコールとホルムアルデヒドとに尿素を混ぜたものを用いることができる。
【００３６】
さらに、前記バインダ液供給装置８，９において使用するバインダ液の特性や、該バインダ液による前記粉体材料の接合速度等を考慮して、前記粉体材料を粉体材料供給装置６，７により所定の層厚で前記テーブル２の上面２ａに供給するに際して、該粉体材料対して添加剤を前記テーブル２の上面２ａへの供給前に混入することができる。
前記添加剤については、前記バインダ液の種類によって選択される。
例えば、バインダ液が有機エステルである場合には、珪酸ソーダやアルカリフェノールを用いることできる。
また、バインダ液がフルフリルアルコールの場合は、リン酸、硫酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の酸を触媒として添加剤に用いることができ、場合によってはこれらの酸に加えてフェノール樹脂を添加することができる。
さらに、バインダ液がフリフリルアルコールとホルムアルデヒドを混ぜたものである場合、尿素や前記酸を触媒として添加剤に使ってもよい。
前記バインダ液がポリイソシアネートである場合、アルキド樹脂と金属石鹸とを混ぜたものやアミンポリオール樹脂と金属石鹸を混ぜたものを添加剤に用いることができる。また、バインダ液がポリイソシアネートと３級アミン類とを混ぜたものである場合は、添加剤としてベンジリックエーテル型フェノール樹脂を用いることができる。
【００３７】
ところで、図１及び図３、図４に示すように、この実施の形態における前記造形ユニット４は、前記第１及び第２の粉体材料供給装置６，７と、第１及び第２のバインダ液供給装置８，９が、移動方向に向かって交互且つ直列的に配設され、且つ、原点位置から前進する場合における最先頭側が第１の粉体材料供給装置６となっている。したがって、この造形ユニット４は、前進方向の先頭側から、第１の粉体材料供給装置６、第１のバインダ液供給装置８、第２の粉体材料供給装置７、第２のバインダ液供給装置９の順に直列的に配設された構成となっている。
そして、移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置及び該先頭側に位置する粉体材料供給装置の後続側に隣接するバインダ液供給装置を１組として、各組の粉体材料供給装置がテーブルに供給した粉体材料に対して、同じ組のバインダ液供給装置がバインダ液を吐出するようになっている。即ち、この実施の形態の場合、第１の粉体材料供給装置６及び第１のバインダ液供給装置８からなる第１の組１５と、第２の粉体材料供給装置７及び第２のバインダ液供給装置９からなる第２の組１６とを有し、これらの各組１５，１６が、粉体材料５のテーブル２への供給及びその粉体材料５へのバインダ液の吐出を、それぞれ独立して行うことが可能となっている。
【００３８】
さらに、前記粉体材料供給装置とバインダ液供給装置とからなる第１及び第２の組１５，１６は、移動方向（前進方向）の最先頭に位置する第１の組１５の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の第２の組１６は、粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層３の１層の層厚分高く設定されている。
これにより、前記第１の組１５と第２の組１６とが、粉体材料の層３を１層の層厚分だけずらして形成することができるため、造形ユニット４が前進した際には、先頭側の第１の組１５が粉体材料の層３を形成するのと共に、わずかな時間差で後続の第２の組１６が、第１の組１５によって形成された直後の粉体材料の層３の上に、新たに粉体材料の層３を形成しながら積層していくことができる。
したがって、前記造形ユニット４は、１回の前進によって２層の粉体材料の層３，３を積層した状態で形成することができることとなる。
【００３９】
また、この造形ユニット４は、これらの２つの粉体材料供給装置６，７及び２つバインダ液供給装置８，９が、上述した配設の順ですべて一体に形成された構成となっている。
したがって、前記造形ユニット４が全体として移動することにより、これらのすべての粉体材料供給装置６，７及びバインダ液供給装置８，９が一緒に同じ方向に移動するようになっている。
この結果、前記第１の組１５においては、第１の粉体材料供給装置６の移動に第１のバインダ液供給装置８が追随して移動すると共に、第２の組１６においては、第２の粉体材料供給装置７の移動に第２のバインダ液供給装置９が追随して移動し、さらに第１の組１５の移動に第２の組１６が追随して移動することになる。
【００４０】
さらに、前記造形ユニット４には、該造形ユニット４を前後方向に移動させるための造形ユニット用の移動装置２０が取付けられていて、この移動装置２０により前記各粉体材料供給装置６，７及び各バインダ液供給装置６，９を水平に移動させることが可能となっている。
この実施の形態においては、上述のように、すべての粉体材料供給装置６，７及びバインダ液供給装置８，９が一体に形成されているため、造形ユニット４全体を単一の移動装置２０により移動させている。
【００４１】
前記造形ユニット用の移動装置としては、図１及び図２に示すものの場合、三次元造形装置１Ａの前後方向に一直線状且つ水平に延びる、相互に平行な左右一対ガイドレール２１,２２、及びこれらの一対のガイドレール２１，２２上を移動自在の左右一対の移動部材２３，２４を有するガイド機構と、これらの一対の移動部材２３，２４をガイドレール２１，２２に沿って移動させる駆動部材（図示せず）とを備えている。前記一対の移動部材２３，２４は、前記造形ユニット４の長手方向の両端部にそれぞれ連結されていて、該造形ユニット４と一体に移動自在となっている。
そして、前記駆動部材を駆動させて、前記各移動部材２３，２４を、それぞれガイドレール２１，２２上を移動させることにより、前記造形ユニット４がガイドレール２１，２２に沿って、三次元造形装置１Ａの前後方向に一直線状且つ水平に移動する構成となっている。
ここで、前記ガイド機構は、移動部材を滑らかに移動させることができるように、ガイドレール２１，２２と移動部材２３，２４との間に球状または円柱状の転動子が配設されたリニアガイドであることが好ましい。
【００４２】
なお、前記駆動部材としては、前記造形ユニット４を安定的に移動させることができ且つ精密な位置制御が可能である構成であれば任意の構成のものを用いることができるが、例えば、ボールねじ及び電動モータを用いた構成とすることができる。即ち、前記ガイドレール２１，２２の長さ方向と平行な方向に延びるねじ軸、及び前記移動部材２３，２４あるいは造形ユニット４に直接と連結され、そのねじ軸の回転により該ねじ軸の外周面を軸線方向に移動するナットを備えた前記ボールねじと、このボールねじのねじ軸を回転させる前記電動モータとで構成されたものを用いることができる。そして、前記ボールねじのねじ軸を前記電動モータにより回転させることにより、前記造形ユニット４を移動させるようにすることができる。
あるいは、前記ガイドレール２１，２２の長さ方向に沿ってチェーンが回転するチェーンコンベアを設けて、該チェーンコンベアによって前記移動部材２３，２４、延いては前記造形ユニット４を移動させる構造であってもよい。
さらには、駆動部材として、ピストンがガイドレール２１，２２の長さ方向に前後進する流体圧シリンダを用いてもよく、該流体圧シリンダのピストンロッドの先端を前記移動部材２３，２４あるいは造形ユニット４に連結して、前記ピストンを移動させることにより、造形ユニット４全体を移動自在とすることができる。
【００４３】
前記構成を有する三次元造形装置１Ａを用いて造形物を造形する方法について説明する。
造形対象となる造形物を形成するに際しては、準備段階として、前記テーブル２を前記筒状部材１２内における上端位置まで上昇させる。また、前記造形ユニット４は、原点位置（この実施の形態の場合、テーブル２の手前側）に戻した状態で、各粉体材料供給装置６，７に粉体材料５を、各バインダ液供給装置８，９にバインダ液を充填しておく。
【００４４】
そして、図４（ａ）に示すように、前記造形ユニット４を直線的に前進させると共に、その前進中に、前記テーブル２の上面２ａに、第１の組１５である第１の粉体材料供給装置６により粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、該テーブル２の上面２ａに供給された直後の粉体材料５に対して、該第１の粉体材料供給装置６に追随する、隣接した後続の第１のバインダ液供給装置８から、バインダ液を造形対象となる造形物の最下層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の一部の層１０の部分を含む粉体材料の層３である、第１の粉体材料の層２６が連続的に形成されることとなる。
【００４５】
さらに、図４（ｂ）に示すように、前記第１の粉体材料の層２６の形成中において、造形ユニット４の前進に伴って、前記第２の組で１６ある第２の粉体材料供給装置７が前記第１の組１５が形成した第１の粉体材料の層２６に差し掛かった場合には、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には該第１の粉体材料の層２６の上に、該第２の粉体材料供給装置７から新たな粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第１の粉体材料の層２６の上に供給された直後の新たな粉体材料５に対して、該第２の粉体材料供給装置７に追随する、隣接した後続の第２のバインダ液供給装置９から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から２番目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。これにより、第１の粉体材料の層２６の上に、造形対象となる造形物の一部の層１０の部分を含む粉体材料の層３である、第２の粉体材料の層２７が積層された状態で形成されることとなる。
【００４６】
前記造形ユニット４の前進によって、前記第１の組１５の第１の粉体材料供給装置６及び第１のバインダ液供給装置８が、テーブル２の上面２ａから脱した場合には、該第１の組１５による第１の粉体材料の層２６の形成は終了する。そして、造形ユニット４がさらに前進させて、前記第２の組１６の第２の粉体材料供給装置７及び第２のバインダ液供給装置８が、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には第１の粉体材料の層２６の上面から脱した場合には、該第２の組１６による第２の粉体材料の層２７の形成も終了する。
その後、図４（ｃ）に示すように、前記テーブル２を、粉体材料の層の層厚の２層分だけ鉛直方向に降下させて、第２の粉体材料の層２７の上面を前記筒状部材１２内の上端に位置させる一方で、前記造形ユニット４を、既に形成された第１及び第２の粉体材料の層２６，２７に接触することなく原点位置（テーブル２の正面側の位置）に移動させる。
【００４７】
そして、前記造形ユニット４を再び前進させて、第２の粉体材料の層２７の上に、２層の新たな粉体材料の層３，３を形成しながら移動させ、以降、前記テーブル２の上面２ａを粉体材料の層厚の２層分ずつ下降させながら、粉体材料の層を２層ずつ形成して順次積層していくことにより、結合された粉体材料の層内の造形物の一部の層１０が積層され、最終的に造形対象となる造形物が完成することとなる。
なお、前記筒状部材１２内には、造形された造形物が、結合してない粉体材料５と共に収容された状態となるため、結合してない粉体材料５を除去することにより、造形物を取り出すことができる。
【００４８】
このように、前記構成を有する三次元造形装置１Ａによれば、バインダ液を吐出するバインダ液供給装置８，９を、粉体材料５をテーブル２の上面２ａに供給する粉体材料供給装置６，７の移動にそれぞれ追随させながら該粉体材料供給装置６，７と同じ方向に各々移動させると同時に、テーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に対して前記バインダ液を吐出させる。
これにより、テーブル２の上面２ａへの粉体材料５の供給とその後のバインダ液の吐出とをわずかな時間差で行うことができるため、従来のように、粉体材料供給装置による粉体材料の供給に係る動作とバインダ液供給装置によるバインダ液の吐出に係る動作とを切り替える度に、これらの粉体材料供給装置やバインダ液供給装置を原点位置まで戻す場合に比べて、粉体材料の供給とバインダ液の吐出を効率良く行うことができる。
この結果、粉体材料の層３の形成及び積層を効率良く且つ可及的に短い時間で行うこと可能となるため、造形対象となる造形物の造形時間を大幅に短縮することができる。
【００４９】
さらに、この実施の形態の場合、前記造形ユニット４が、第１の粉体材料供給装置６及び第１のバインダ液供給装置８からなる第１の組１５と、第２の粉体材料供給装置７及び第２のバインダ液供給装置９からなる第２の組１６とで構成されている。
これにより、この造形ユニット４の１回の前進によって、複数層（この場合は２層）の粉体材料の層３，３が積層された状態で形成されるため、造形の効率を著しく向上させて、造形物の造形をさらに大幅に短縮することができるという利点がある。
【００５０】
図５〜図７は、本発明の三次元造形装置の第２の実施の形態を示すもので、この第２の実施の形態の三次元造形装置１Ｂは、前記第１の実施の形態に係る造形ユニット４が、粉体材料供給装置６，７及びバインダ液供給装置８，９をすべて一体に形成した構成となっているのに対して、造形ユニットが、各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置を全く別体に形成した構成となっている。
即ち、図６及び図７に示すように、この実施の形態においては、前記造形ユニット３０は、２つの粉体材料供給装置３１，３２と２つのバインダ液供給装置３３，３４とを備えていて、これらの粉体材料供給装置３１，３２及びバインダ液供給装置３３，３４はそれぞれ別体に形成されていると共に、いずれも分離独立して移動可能となっている。
【００５１】
具体的に、前記造形ユニット３０は、テーブル２の上面２ａに粉体材料５を所定の層厚ごとに供給する第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２と、該テーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に該粉体材料５を結合させるバインダ液を吐出する第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４とを有している。
これらの第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２と、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４とは、いずれも同じ方向（この実施の形態の場合は三次元造形装置１Ｂの前後方向（テーブル２の上面２ａの短手方向と略平行な方向））に水平且つ一直線状に移動可能となっている。
なお、この実施の形態においては、前記造形ユニット３０が、さらに具体的には前記粉体材料供給装置３１，３２及びバインダ液供給装置３３，３４が予め定めた一定の移動方向、即ち三次元造形装置１Ｂの前後方向に一直線状に前進するときのみ前記粉体材料の層３を形成するようになっている。
【００５２】
また、前記造形ユニット３０は、前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２と、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４とが、移動方向に向かって交互且つ直列的に配設され、且つ、原点位置（テーブル２の手前側の位置）から前進する場合における最先頭側が第１の粉体材料供給装置３１となっている。したがって、この造形ユニット３０は、前進方向の先頭側から、第１の粉体材料供給装置３１、第１のバインダ液供給装置３３、第２の粉体材料供給装置３２、第２のバインダ液供給装置３４の順に直列的に配設された構成となっている。
そして、前記第１の粉体材料供給装置３１及び第１のバインダ液供給装置３３を第１の組３５、第２の粉体材料供給装置３２及び第２のバインダ液供給装置３４を第２の組３６としている。これにより、第１の組３５においては第１の粉体材料供給装置３１の移動に追随して第１のバインダ液供給装置３３が移動し、また第２の組３６においては第２の粉体材料供給装置３２の移動に追随して第２のバインダ液供給装置３４が移動して、各組３５，３６で粉体材料５のテーブル２への供給及びその粉体材料５へのバインダ液の吐出を、それぞれ独立して行うことが可能となっている。
【００５３】
さらに、前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２と、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４には、各々が別々に移動可能なように移動装置がそれぞれ取付けられている。
この実施の形態における前記移動装置は、図５に示すものの場合、三次元造形装置１Ｂ前後方向に一直線状且つ水平に延びる、相互に平行な左右一対ガイドレール及びこれらの一対のガイドレール上を移動自在の左右一対の移動部材を有するガイド機構と、これらの一対の移動部材をガイドレールに沿って移動させる駆動部材（図示せず）とを、第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２毎に、また第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４毎に個別に備えている。前記一対の移動部材は、前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２と、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４の各長手方向の両端部にそれぞれ連結されていて、該造形ユニット４と一体に移動自在となっている。
【００５４】
より具体的に、前記第１の粉体材料供給装置３１には、左右一対のガイドレール４１，４２と左右一対の移動部材４３，４４とを備えたガイド機構及び駆動部材が、前記第２の粉体材料供給装置３２には、左右一対のガイドレール４５，４６と左右一対の移動部材４７，４８とを備えたガイド機構及び駆動部材が、それぞれ個別に取付けられている。
また、前記第１のバインダ液供給装置３３には、左右一対のガイドレール５１，５２と左右一対の移動部材５３，５４とを備えたガイド機構及び駆動部材が、前記第２のバインダ液供給装置３４には、左右一対のガイドレール５５，５６と左右一対の移動部材５７，５８とを備えたガイド機構及び駆動部材がそれぞれ個別に取付けられている。
前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４の各ガイド機構のガイドレールは、他のガイド機構のガイドレールと干渉しない位置に配置されている。また、各移動部材も、移動中においては他のガイド機構の移動部材に接触せず、各々の移動を妨げない構成となっている。
なお、前記各移動装置の構成、即ちガイド機構及び駆動部材の構成については、基本的に前記第１の実施の形態と同様の構成であり、同様の効果を奏するため、詳細な説明は省略する。
【００５５】
このように、前記造形ユニット３０を、各粉体材料供給装置３１，３２及び各バインダ液供給装置３３，３４をそれぞれ別体に形成して、いずれも分離独立して移動可能な構成としたのは次の理由からである。
即ち、造形物の造形に使用される粉体材料やバインダ液は、造形物の使用目的等に応じて様々な種類のものが選択されるが、使用される粉体材料やバインダ液によっては、粉体材料の供給をある程度時間をかけて行って丁寧に平坦且つ密な層とする必要があったり、バインダ液の粉体材料への浸透や粉体材料の結合にある程度の時間を要したりする場合が考えられる。
また、粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の第１及び第２の組３５，３６について、第１の組３５と第２の組３６とでは、使用する粉体材料やバインダ液が異なる場合も考えられる。したがって、第１の組３５における粉体材料の接合状況次第では、第１の組３５によって粉体材料の層３が形成された直後に、該粉体材料の層３の上に第２の組３６によって新たな粉体材料の層３を形成するのが不適等である可能性もある。
【００５６】
そのため、この実施の形態においては、各粉体材料供給装置３３，３４及び各バインダ液供給装置３５，３６をそれぞれ別体に形成し、いずれも分離独立して移動可能な構成として、使用する粉体材料やバインダ液に合わせて粉体材料の供給のタイミングやバインダ液の吐出のタイミング、あるいは移動速度を制御できるようにしている。
ここで、各粉体材料供給装置３１，３２及び各バインダ液供給装置３３，３４の移動速度については、使用する粉体材料やバインダ液に合わせて任意に設定することができるが、第１の粉体材料供給装置３１の前進によってテーブルの上面を離脱する前に、第２のバインダ液供給装置３４が移動を開始していることが好ましい。
【００５７】
なお、前記造形ユニット３０において、各粉体材料供給装置３１，３２及び各バインダ液供給装置３３，３４をそれぞれ別体に形成し、いずれも分離独立して移動可能な構成とした以外は、前記第１の実施の形態と実質的に同じ構成であり、また同様の作用効果を奏するため、同様の符号を付して詳細な説明は省略する。
また、前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２の構成、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４の構成についても、基本的には前記第１の実施の形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００５８】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｂを用いて造形対象の造形物を造形するに際しては、前記第１の実施の形態と同様の方法で行う。
基本的には、図６及び図７に示すように、前記造形ユニット３０の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の第１及び第２の組３５，３６をそれぞれ前進させることにより、２層の粉体材料の層３，３を形成する。即ち、前記第１の粉体材料供給装置３１及び第１のバインダ液供給装置３３からなる第１の組３５によって先に粉体材料の層３を形成させながら、前記第２の粉体材料供給装置３２及び第２のバインダ液供給装置３４からなる第２の組３６により、該第１の組３５が形成した粉体材料の層３の上に新たな粉体材料の層３を形成、積層させる。
【００５９】
このとき、図６（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、第１の組３５においては、第１の粉体材料供給装置３１を、使用する粉体材料に適合した移動速度で単独で前進させる（図６（ｂ）参照）。次に、第１のバインダ液供給装置３３を、使用するバインダ液や第１の粉体材料供給装置３１で使用している粉体材料に適合した移動速度及びタイミングで、該第１の粉体材料供給装置３１の移動に追随しながら単独で前進させる（図６（ｃ）参照）。
さらに、図７（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、第２の組３６においては、前記第１の組３５が形成した粉体材料の層３の状態、例えば粉体材料の接合状況等に応じて、第２の粉体材料供給装置３２を適切なタイミング及び移動速度で、前記第１のバインダ液供給装置３３の移動に追随しながら前進させ（図７（ａ）参照）。さらに、前記第２のバインダ液供給装置３４を、使用するバインダ液や第２の粉体材料供給装置３２で使用している粉体材料に適合した移動速度及びタイミングで、該第２の粉体材料供給装置３２の移動に追随させながら前進させる（図７（ｂ）参照）。
これにより、前記第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４の１回の前進により、２層の粉体材料の層３，３が形成されることとなる。
【００６０】
以降、前記テーブル２の上面２ａを粉体材料の層厚の２層分ずつ下降させながら、第１及び第２の粉体材料供給装置３１，３２、第１及び第２のバインダ液供給装置３３，３４の前進を繰り返し、２層の新たな粉体材料の層３，３を形成して順次積層していくことにより、結合された粉体材料の層内の造形物の一部の層１０が積層され、最終的に造形対象となる造形物が完成する。
【００６１】
前記構成を有する三次元造形装置においては、基本的に、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
それに加えて、前記造形ユニット３０が、各粉体材料供給装置３１，３２及び各バインダ液供給装置３３，３４がそれぞれ別体に形成されて、使用する粉体材料やバインダ液に応じて、これらの各粉体材料供給装置３１，３２や各バインダ液供給装置３３，３４の移動速度や移動のタイミングを各々制御可能な構成となっているため、複数層の粉体材料の層を一層安定的に形成し、積層することができる。さらに、使用する粉体材料やバインダ液の選択の幅が広がり、使用用途に適合する性能を有する造形物の造形をより容易に行うことができるという利点がある。
【００６２】
図８〜図１１は本発明の三次元造形装置の第３の実施の形態を有するもので、この第３の実施の形態の三次元造形装置１Ｃは、第１及び第２の実施の形態に係る造形ユニットが前進する際に粉体材料の層を形成するのに対して、造形ユニットが往復動（前進及び後進）することにより、連続して粉体材料の層を形成可能な構成となっている。
【００６３】
即ち、この実施の形態の三次元造形装置１Ｃにおける前記造形ユニット６０は、４つの粉体材料供給装置６１〜６４と３つのバインダ液供給装置６５〜６７とを備えていて、これらの粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７はそれぞれ別体に形成されている。
具体的に、前記造形ユニット６０は、テーブル２の上面２ａに粉体材料５を所定の層厚ごとに供給する第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４と、該テーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５に該粉体材料５を結合させるバインダ液を吐出する第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７とを有している。
そして、これらの第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４と、第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７とが、いずれも同じ方向（この実施の形態の場合は三次元造形装置１Ｃの前後方向（テーブル２の上面２ａの短手方向と略平行な方向））に水平且つ一直線状に移動可能となっている。
【００６４】
なお、この実施の形態においては、第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４及び第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７は、それぞれ別体に形成されているものの、三次元造形装置１Ｃの前後方向に対しては、隣接する粉体材料供給装置あるいはバインダ液供給装置と接触した状態で一体的に移動する構成となっている。したがって、前記造形ユニット６０は、全体として一体的に一方向に往復動（前後進）することが可能となっている。
前記造形ユニット６０の移動は移動装置９０によって行われ、該移動装置９０は、左右一対のガイドレール９１，９２と、該造形ユニット６０の長手方向の両端部に取付けられ、これら一対のガイドレール上をそれぞれ移動する移動部材９３，９４と、図示しない電動モータ等の駆動部材とで構成されている。なお、この移動装置９０については、基本的に前記第１の実施の形態と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
さらに、前記造形ユニット６０は、前記第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４と、第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７とが、移動方向に向かって交互且つ直列的に配設され、且つ、該造形ユニット６０の移動方向の両端側に粉体材料供給装置をそれぞれ位置させた構成となっている。
即ち、この造形ユニット６０は、これらの粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７が、前進方向の先頭側から、第１の粉体材料供給装置６１、第１のバインダ液供給装置６５、第２の粉体材料供給装置６２、第２のバインダ液供給装置６６、第３の粉体材料供給装置６３、第３のバインダ液供給装置６７、第４の粉体材料供給装置６４の順に、直列的に配設された構成となっている。
したがって、この造形ユニット６０が前進する場合であっても、あるいは後進する場合であっても、移動方向の最先頭には粉体材料供給装置（前進する場合は第１の粉体材料供給装置６１、後進する場合は第４の粉体材料供給装置６４）が位置することとなる。そして、移動方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置と、その粉体材料供給装置に隣接する後続のバインダ液供給装置とが１組となって、１層の粉体材料の層３を形成する。
【００６６】
ところで、前記造形ユニット６０の第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４及び第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７は、それぞれ鉛直方向に昇降自在に形成されていて、これらの第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４、及び第１〜第３のバインダ液供給装置が、移動方向に応じて昇降することが可能となっている。
具体的には、移動方向の最先頭に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置バインダ液供給装置の組は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなり、且つ最後尾に位置する粉体材料供給装置の位置が最も高くなるようにそれぞれ昇降するようになっている。
【００６７】
したがって、前記造形ユニット６０が前進する場合には、移動方向の最先端側に位置する第１の粉体材料供給装置６１及び第１のバインダ液供給装置６２の組（前進方向の第１の組７１）の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も低い位置となる。
また、前記前進方向の第１の組７１に続く組である第２の粉体材料供給装置６２及び第２のバインダ液供給装置６６の組（前進方向の第２の組７２）の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置は、該前進方向の第１の組７１の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも、粉体材料の層３の１層の層厚分高い位置となる。
さらに、前記前進方向の第２の組７２に続く組である第３の粉体材料供給装置６３及び第３のバインダ液供給装置６７の組（前進方向の第３の組７３）の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置は、該前進方向の第２の組７２の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも、粉体材料の層３の１層の層厚分高い位置となる。
そして、最後尾に位置する第４の粉体材料供給装置６４は、前記前進方向の第３の組７３が形成した粉体材料の層３に接触しない高さ、即ち他の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも高い位置となる。
【００６８】
逆に、前記造形ユニット６０が後進する場合には、該造形ユニット６０における粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７の粉体材料の供給位置及びバインダ液の塗布位置の高さが、前進の場合から変化する。また、１層の粉体材料の層３を形成する粉体材料供給装置とバインダ液供給装置の組も、前進の場合から変更となる。
即ち、後進方向において最先頭側に位置する第４の粉体材料供給装置６４及び第３のバインダ液供給装置６７が組（後進方向の第１の組７５）となり、この後進方向の第１の組７５の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も低い位置となる。
さらに、後進方向の第１の組７５に続く第３の粉体材料供給装置６３及び第２のバインダ液供給装置６６が組（後進方向の第２の組７６）となり、この後進方向の第２の組７６の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置は、前記後進方向の第１の組７５の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも、粉体材料の層３の１層の層厚分高い位置となる。
また、後進方向の第１の組７５に続く第２の粉体材料供給装置６２及び第１のバインダ液供給装置６５が組（後進方向の第３の組７７）となり、この後進方向の第３の組７７の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置は、前記後進方向の第２の組７６の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも、粉体材料の層３の１層の層厚分高い位置となる。
最後尾に位置する第１の粉体材料供給装置は、前記後進方向の第３の組７７が形成した粉体材料の層に接触しない高さ、即ち他の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置よりも高い位置となる。
【００６９】
なお、この実施の形態においては、前記造形ユニット６０の粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７のうち、中央に位置する第２のバインダ液供給装置６６は、該造形ユニット６０の移動方向が変わった場合でも基本的に昇降を行わず、主に他の粉体材料供給装置６５〜６７及びバインダ液供給装置６５，６７が造形ユニット６０の移動方向に合わせて昇降する構成となっている。
即ち、第２のバインダ液供給装置６６の高さを基準として、前記造形ユニット６０の前進時には、この第２のバインダ液供給装置６６よりも先頭側となる第１及び第２の粉体材料供給装置６１，６２と第１のバインダ液供給装置６５とが下降する一方、後尾側となる第３及び第４の粉体材料供給装置６３，６４と第３のバインダ液供給装置６７とが上昇するようになっている。
逆に、前記造形ユニット６０の後進時には、基準となる前記第２のバインダ液供給装置６６よりも先頭側となる第４及び第３の粉体材料供給装置６３，６４と第３のバインダ液供給装置６７とが下降する一方、後尾側となる第２及び第１粉体材料供給装置６１，６２と第１のバインダ液供給装置６５とが上昇するようになっている。
【００７０】
前記第１〜４の粉体材料供給装置６１〜６４及び第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７のそれぞれの昇降は、図示しない昇降装置を用いて行われる。
前記昇降装置としては、これらの第１〜４の粉体材料供給装置６１〜６４及び第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７を安定的に昇降させることができ、また精密な位置制御を行うことができるものであれば任意に構成のものを用いることができる。
例えば、鉛直方向に延びるねじ軸と、該ねじ軸を電動モータ等で回転させることによりそのねじ軸の外周面を軸線方向に移動するナットを有するボールねじを用いることができる。
または、鉛直方向にチェーンが移動するチェーンコンベアを設けて、該チェーンコンベアのチェーンの移動によって各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７を昇降させる構造であってもよい。
さらには、ピストンが鉛直方向に上下動する流体圧シリンダにより、各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７を昇降させることができる。
あるいは、各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７に鉛直方向に延びるラックと取付けて、該ラックを電動モータで回転するピニオンで上下方向に移動させることにより、これら各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７を昇降させる構造とすることができる。
また、前記各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７の昇降は、ガイドレールによって鉛直方向に案内させた状態で行わせることが好ましく、この場合においては、テーブル２を滑らかに昇降させるため、円柱状や球状の転動子を有するリニアガイドを用いることができる。さらに、それぞれのガイドレールにおける各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７の移動端の部分には、これらの各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７の移動を直接的に制限するストッパを設けることが好ましい。
【００７１】
なお、前記造形ユニット６０において、前記第１〜第４の粉体材料供給装置６１〜６４自体の構成、及び第１〜第３のバインダ液供給装置６５〜６７自体の構成については、基本的に前記第１の実施の形態の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の各構成と同じであるため、詳細な説明は省略する。
また、前記造形ユニット６０の移動装置及びテーブル２の構成についても、基本的に前記第１の実施の形態と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００７２】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｃを用いて造形物を造形する方法について説明する。
造形対象となる造形物を形成するに際しては、前記第１の実施の形態と同様に、準備段階として、前記テーブル２を前記筒状部材１２内における上端位置まで上昇させる。また、前記造形ユニット６０は、原点位置（この実施の形態の場合、テーブル２の手前側）に戻した状態で、各粉体材料供給装置６１〜６４に粉体材料を、各バインダ液供給装置６５〜６７にバインダ液を充填しておく。
【００７３】
そして、前記造形ユニット６０を前進させるに際しては、前記各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７を昇降させて、該造形ユニット６０を事前に前進用の形態にする。
即ち、図１０（ａ）に示すように、この造形ユニット６０を、第１の粉体材料供給装置６１及び第１のバインダ液供給装置６５からなる前進方向の第１の組７１の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置の高さを最も低くする。さらに、後続の粉体材料供給装置バインダ液供給装置の前進方向の第２及び第３の組７２，７３は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、粉体材料供給位置及びバインダ液の吐出位置の高さを粉体材料の層３の１層の層厚分ずつ高くすると共に、最後尾に位置する第４の粉体材料供給装置６４の位置を最も高くした形態とする。
【００７４】
その後、図１０（ｂ）に示すように、前記造形ユニット６０を直線的に前進させると共に、その前進中に、前記テーブル２の上面２ａに、前進方向の第１の組７１である第１の粉体材料供給装置６１から粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記テーブル２の上面２ａに供給された直後の粉体材料５に対して、該第１の粉体材料供給装置６１に追随する、隣接した後続の第１のバインダ液供給装置６５から、バインダ液を造形対象となる造形物の最下層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の最下層の部分を含む第１の粉体材料の層８１が形成される。
【００７５】
また、前記第１の粉体材料の層８１の形成中において、造形ユニット６０の前進に伴って、前進方向の第２の組７２である第２の粉体材料供給装置６２が前記前進方向の第１の組７１が形成した第１の粉体材料の層８１に差し掛かった場合には、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には該第１の粉体材料の層８１の上に、該第２の粉体材料供給装置から新たな粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第１の粉体材料の層８１の上に供給された直後の新たな粉体材料５に対して、該第２の粉体材料供給装置６２に追随する、隣接した後続の第２のバインダ液供給装置６６から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から２番目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の下から２段目の層の部分を含む第２の粉体材料の層８２が形成される。
【００７６】
さらに、前記第２の粉体材料の層８２の形成中において、造形ユニット６０のさらなる前進に伴って、前進方向の第３の組７３である第３の粉体材料供給装置６３が前記第２の組７２が形成した第２の粉体材料の層８２に差し掛かった場合には、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には該第２の粉体材料の層８２の上に、該第３の粉体材料供給装置から新たな粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第２の粉体材料の層８２の上に供給された直後の新たな粉体材料５に対して、前記第３の粉体材料供給装置６３に追随する、隣接した後続の第３のバインダ液供給装置６７から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から３番目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の下から３段目の層の部分を含む第３の粉体材料の層８３が形成される。
【００７７】
なお、前記第４の粉体材料供給装置６４は、粉体材料を供給することなく前進方向に移動する。
【００７８】
図１０（ｃ）に示すように、前記造形ユニット６０の前進によって前記第４の粉体材料供給装置６４がテーブル２の上面２ａから脱し、該造形ユニット６０が移動端の位置（この実施の形態の場合、テーブル２の奥側の位置）に達した場合には、この造形ユニット６０の前進方向の動きは一旦終了する。
そして、前記造形ユニット６０に、次の動作、即ち後進方向の移動に備えた準備を行わせる。即ち、図１１（ａ）に示すように、前記各粉体材料供給装置６１〜６４及びバインダ液供給装置６５〜６７を昇降させて、前記造形ユニット６０を後進用の形態に変更する。
具体的には、この造形ユニット６０を、第４の粉体材料供給装置６４及び第３のバインダ液供給装置６７からなる後進方向の第１の組７５の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置の高さを最も低くする。さらに、後続の粉体材料供給装置バインダ液供給装置の後進方向の第２及び第３の組７６，７７は、移動方向の後尾側に行くにしたがって、供給位置及びバインダ液の吐出位置の高さを粉体材料の層３の１層の層厚分ずつ高くすると共に、最後尾に位置する第１の粉体材料供給装置６１の位置を最も高くした形態に変更する。
その一方で、前記テーブル２を、粉体材料の層３の層厚の３層分だけ降下して、第３の粉体材料の層８３の上面を、前記筒状部材１２内の上端に位置させる。
【００７９】
その後、図１１（ｂ）に示すように、前記造形ユニット６０を原点位置に向けて直線的に後進させると共に、その後進中に、前記テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には前進方向の移動の際に最後に形成された第３の粉体材料の層８３の上に、後進方向の第１の組７５である第４の粉体材料供給装置６４から粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第４の粉体材料供給装置６４から供給された直後の粉体材料５に対して、該第４の粉体材料供給装置６４に追随する、隣接した後続の第３のバインダ液供給装置６７から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から４段目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の下から４段目の層の部分を含む第４の粉体材料の層８４が形成される。
【００８０】
また、前記第４の粉体材料層７４の形成中において、造形ユニット６０の後進に伴って、後進方向の第２の組７６である第３の粉体材料供給装置６３が前記後進方向の第１の組７５が形成した第４の粉体材料の層８４に差し掛かった場合には、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には該第４の粉体材料の層８４の上に、該第３の粉体材料供給装置６３から新たな粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第４の粉体材料８４の層の上に供給された直後の新たな粉体材料５に対して、該第３の粉体材料供給装置６３に追随する、隣接した後続の第２のバインダ液供給装置６６から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から５番目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の下から５段目の層の部分を含む第５の粉体材料の層８５が形成される。
【００８１】
さらに、前記第５の粉体材料の層６５の形成中において、造形ユニット６０のさらなる後進に伴って、後進方向の第３の組７７である第２の粉体材料供給装置６２が前記後進方向の第２の組７６が形成した第５の粉体材料の層８５に差し掛かった場合には、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には該第５の粉体材料の層８５の上に、該第２の粉体材料供給装置６２から新たな粉体材料５を所定の層厚で供給させる。
そして、前記第５の粉体材料の層８５の上に供給された直後の新たな粉体材料５に対して、該第２の粉体材料供給装置６２に追随する、隣接した後続の第１のバインダ液供給装置６５から、バインダ液を造形対象となる造形物の下から６番目の層の形状に合わせて吐出させ、結合させる。
これにより、造形対象となる造形物の下から６段目の層の部分を含む第６の粉体材料の層８６が形成される。
【００８２】
なお、前記第１の粉体材料供給装置６１は、粉体材料を供給することなく後進方向に移動する。
【００８３】
前記造形ユニット６０が後進によって原点位置まで戻った場合には、図１１（ｃ）に示すように、前記テーブル２の上面２ａを粉体材料の層厚の３層分だけ降下させる共に、前記造形ユニット６０の各粉体材料供給装置６１〜６４及び各バインダ液供給装置６５〜６７を昇降させて、該造形ユニット６０を再度前進用の形態に変更させる。
その後、そして、前進用の形態となったこの造形ユニット６０を再び前進させて、前記第６の粉体材料の層８６の上に、３層の新たな粉体材料の層を形成しながら移動させる。また、造形ユニット６０の前進が完了した場合には、前記テーブル２の上面２ａを粉体材料の層３の層厚の３層分だけ降下させると共に、該造形ユニット６０を後進用の形態に変更させて後進を開始させ、３層の新たな粉体材料の層を形成しながら移動させる。
以降、前記造形ユニット６０が前進及び後進をする度に、該造形ユニット６０を前進及び後進の形態に変形させる一方で、前記テーブル２の上面２ａを粉体材料の層３の層厚の３層分ずつ下降させ、該造形ユニット６０によって粉体材料の層３を３層ずつ形成して順次積層していくことにより、造形対象となる造形物が完成することとなる。
【００８４】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｃは、基本的に前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
それに加えて、前記造形ユニット６０が往復動（前進及び後進）の度に粉体材料の層３を複数層ずつ形成し積層することができるため、前進時のみに粉体材料の層の形成を行って原点位置に復帰する動作を繰り返す前記第１の実施の形態の構成に比べて、造形ユニットの移動の無駄を省くことができ、これにより、造形物の造形速度を著しく向上させることができるという利点がある。
また、この実施の形態の前記造形ユニット６０の場合、１回の前進又は後進によって３層の粉体材料の層を形成することができるため、１回の前進で２層の粉体材料を形成する第１の実施の形態に比べて、１回の前進又は後進における粉体材料の層の形成の効率が高く、造形物の造形速度がさらに早い。
【００８５】
図１２は、本発明の三次元造形装置の第４の実施の形態を示すもので、この実施の形態の三次元造形装置１Ｄは、前記第２の実施の形態と同様に、粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が前進する際に粉体材料の層を形成する構成となっているが、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置を移動させるための構成が異なっている。
【００８６】
具体的に、この実施の形態の三次元造形装置１Ｄは、前記造形ユニット１００が、複数の粉体材料供給装置１０１〜１０８と、これらの粉体材料供給装置１０１〜１０８と同数のバインダ液供給装置１１１〜１１８とを備えていて、この実施の形態においては、これらの粉体材料供給装置１０１〜１０８及びバインダ液供給装置１１１〜１１８が、三次元造形装置１Ｄの前後方向（テーブル２の上面２ａの短手方向に沿う方向）に原点位置（テーブル２の手前側の位置）から前進することによって粉体材料の層３を順次形成することが可能となっている。
また、これらの粉体材料供給装置１０１〜１０８及びバインダ液供給装置１１１〜１１８はそれぞれ別体に形成されていて、いずれも独立して移動可能な構成となっている。
さらに、前記造形ユニット１００の各粉体材料供給装置１０１〜１０８と各バインダ液供給装置１１１〜１１８とは、いずれも同じ方向に移動可能となっていて、前記粉体材料の層３を形成する際には、前記テーブル２の上面２ａに近接した状態で一直線状に移動（この実施の形態の場合は前進）するようになっている。
【００８７】
さらに、前記造形ユニット１００は、前記粉体材料供給装置１０１〜１０８とバインダ液供給装置１１１〜１１８とが、移動方向に向かって交互且つ直列的に配設され、且つ、該造形ユニット１００の移動方向（前進方向）の最先頭側に粉体材料供給装置１０１を位置させた構成となっている。
また、前進方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置１０１と、該粉体材料供給装置に隣接する後続側のバインダ液供給装置とを１組として、各粉体材料供給装置１０１〜１０８の移動に同じ組のバインダ液供給装置１１１〜１１８を追随させて移動させることできるようになっている。そして、各組においてテーブル２の上面２ａへの粉体材料５の供給と該テーブル２の上面２ａに供給された粉体材料５へのバインダ液の吐出とを行うことにより、それぞれの組が造形対象の造形物の一部の層を含んだ粉体材料の層３を形成することが可能となっている。
【００８８】
さらに、前記造形ユニット１００は、前進方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置と、該粉体材料供給装置に隣接する後続側のバインダ液供給装置とからなる組のうち、前進方向の最先頭に位置する組（具体的には粉体材料供給装置１０１とバインダ液供給装置１１１からなる組）の粉体材料５の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く設定されている。また、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、前進方向の後尾側に行くにしたがって、粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層３の１層の層厚分ずつ高く設定されている。したがって、最後尾に位置する組（具体的には粉体材料供給装置１０８とバインダ液供給装置１１８からなる組）の粉体材料５の供給位置及びバインダ液の吐出位置が、すべての粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の中で最も高く設定されていることとなる。
【００８９】
これにより、これらの粉体材料供給装置１０１〜１０８及びバインダ液供給装置１１１〜１１８の各組が、粉体材料の層３を１層の層厚分だけずらして形成することができるため、造形ユニット１００が前進した際には、先頭側の組が粉体材料の層３の形成を行っている時に、わずかな時間差でその先頭側の組に隣接する後続側の組が、該先頭側の組によって形成された直後の粉体材料の層３の上に、新たに粉体材料の層３を順次形成、積層していくことができる。
この結果、前記造形ユニット１００は、１回の前進によって複数層の粉体材料の層３を積層した状態で形成することができることとなる。
なお、この実施の形態の場合、粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が８組形成されるため、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組の１回の前進によって８層の粉体材料の層を形成し積層することが可能である。
【００９０】
ところで、前記造形ユニット１００は、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８が各々前進して、形成すべき１層の粉体材料の層に対して粉体材料の供給を終了した場合、あるいはバインダ液の吐出が終了した場合には、その粉体材料の供給が終了した粉体材料供給装置１０１〜１０８あるいはバインダ液の吐出が終了したバインダ液供給装置１１１〜１１８を、前記テーブル２の上面２ａと近接させた状態から離脱させて、順次原点位置に復帰させる構成となっている。
また、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８を原点位置に復帰させるに際しては、これらの各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８における当初の前進方向の順番を崩すことなく原点位置に復帰させると共に、再び前記テーブル２の上面２ａに移動させて当初の順番通りに粉体材料の供給及びバインダ液の吐出を行わせるようになっている。
さらに、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８は、原点復帰した場合であっても、粉体材料の供給位置あるいはバインダ液の吐出位置の高さは当初設定された高さが維持されるようになっている。したがって、前記テーブル２の上面２ａに粉体材料の層３を形成する場合には、前進方向の最先頭に位置する組の粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が最も高さが低く、後続の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組は、前進方向の後尾側に行くにしたがって、粉体材料の供給位置及びバインダ液の吐出位置が粉体材料の層の１層の層厚分ずつ高くなった状態が常に維持される。
【００９１】
この実施の形態においては、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８を、それぞれ次のように移動させている。
即ち、各粉体材料供給装置１０１〜１０８又は各バインダ液供給装置１１１〜１１８が、前進に伴って、形成すべき粉体材料の層に対する粉体材料の供給やバインダ液の吐出が終了して移動端（この実施の形態の場合、テーブル２の奥側）の位置に達した場合には、これらの粉体材料供給装置１０１〜１０８又はバインダ液供給装置１０１〜１０８を略鉛直方向に上昇させ、テーブル２の上面２ａに近接した状態から離脱させる。さらに、他の粉体材料供給装置やバインダ液供給装置と接触しない高さまで移動させる。
その後、前記原点位置方向に略水平に直線的に後進させ、該原点位置のほぼ直上の位置において下降させることによりその原点位置に復帰させるようになっている。
したがって、これらの各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８は、図１１に示すように、側面視において略矩形状の軌跡を描くように移動させて、原点位置からの前進、粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了した後の上昇、原点位置方向への後進、原点位置のほぼ直上での下降、原点位置への復帰の一連の動作をそれぞれ繰り返すこととなる。
【００９２】
前記各粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置は、各々を個別に移動させる移動装置により移動するようになっている。
前記移動装置は、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８を、前記粉体材料の層を形成する際にはいずれも前記テーブルの上面に近接した状態で一直線状に移動すると共に、形成すべき１層の粉体材料の層に対して粉体材料の供給が終了した場合には前記テーブルの上面と近接した状態から離脱させて順次原点位置に復帰させることができる構成であれば、任意の構成を用いることができる。
例えば、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８の長手方向の両側端側に設けられ、これら粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８の移動方向（側面視略矩形状）に沿うように延びる左右一対のガイドレール１２０，１２０（ただし、図１２においては一方のガイドレールのみあわらしている。）と、各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８の長手方向の両側端に設けられた、これら一対のガイドレールに沿って走行する左右一対の車輪とを備えたものとすることができる。そして、前記一対の車輪の一方又は両方を電気モータで回転させて、これら一対の車輪を前記ガイドレールに沿って走行させることにより、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８を、前述のような側面視略矩形状の軌跡を描くように移動させる抗し得とすることができる。
または、前記車輪に代えてプーリーを設ける一方で、前記ガイドレールに代えてタイミングベルトやタイミングチェーンを設けてもよい。
【００９３】
なお、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８自体の構成、及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８自体の構成、テーブル２の構成については、基本的には前記第１の実施の形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００９４】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｄを用いて造形物を造形する方法について説明する。
造形対象となる造形物を形成するに際しては、前記第１の実施の形態と同様に、準備段階として、前記テーブル２を前記筒状部材１２内における上端位置まで上昇させる。また、図１２（ａ）に示すように、前記造形ユニット１００は、前記各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８をテーブル２の上面２から離脱させ、且つ最先端側に位置する粉体材料供給装置を原点位置に位置させた状態とする。
【００９５】
そして、図１２（ｂ）に示すように、前記造形ユニット１００の各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８を、前進方向の先頭側に位置するものから、前記テーブル２の上面２ａに近接させた状態で順次直線的に前進させる。
このとき、前進方向の先頭側に位置する粉体材料供給装置と、該粉体材料供給装置に隣接する後続側のバインダ液供給装置との組により粉体材料の層を形成させるが、前進方向の最先頭側に位置する組は、前記テーブル２の上面２ａに直接的に最下層に位置する粉体材料の層３を形成し、後続の組は、テーブル２の上面２ａ、さらに具体的には隣接する先頭側の組が形成している粉体材料の層３の上に新たな粉体材料の層３を順次形成、積層していく。
【００９６】
さらに、図１２（ｃ）に示すように、前進に伴って移動端に達した、粉体材料の供給が終了した粉体材料供給装置あるいはバインダ液の吐出が終了したバインダ液供給装置は、略鉛直方向に順次上昇して該テーブル２の上面２ａに近接した状態から離脱する。また、他の粉体材料供給装置やバインダ液供給装置の前進の妨げにならない高さにおいて後進し、原点位置の上方の位置において下降して該原点位置に復帰するように移動を始める。
【００９７】
そして、前記造形ユニット１００のうち、最後尾に位置するバインダ液供給装置１１８によるバインダ液の吐出が終了した場合には、１回目の前進による粉体材料の層３の形成及び積層が完了したものとして、前記テーブル２を降下させて、最後尾に位置する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が形成した粉体材料の層３の上面を、筒状部材１２内の上端に位置させる。
その後、原点位置に復帰した前記造形ユニットの最先頭側に位置する粉体材料供給装置１０１を再び前進を開始させて、前記最後尾に位置する粉体材料供給装置１０８及びバインダ液供給装置１１８の組が形成した粉体材料の層３の上に新たな粉体材料を供給させる。
以降、前記造形ユニット１００の粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組が順次前進して粉体材料の層３を形成し、原点復帰のための動作を行うという動作を繰り返し行わせる度に、粉体材料の層を８層ずつ形成、積層させることができ、最終的には造形対象となる造形物が完成することとなる。
【００９８】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｄによれば、基本的に前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
しかしながら、前記造形ユニット１００の各粉体材料供給装置１０１〜１０８及び各バインダ液供給装置１１１〜１１８は、粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了すると順次原点位置に復帰する動作をそれぞれ開始するため、前記第１の実施の形態のように造形ユニット全体が原点位置に移動する場合、即ち、すべての粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了した後に原点位置に復帰する動作を開始する場合に比べて、無駄な時間を可及的に省略することができる。つまり、この実施の形態の三次元造形装置１Ｄの場合は、各粉体材料供給装置１０１〜１０８及びバインダ液供給装置１１１〜１１８は、すべての粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了するのを待つことなく、粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了し次第、順次原点位置への復帰動作を開始するため、次回の前進動作を行うまでの時間を大幅に短縮することが可能となる。これにより、造形物の造形速度を向上させることができる。
【００９９】
図１３及び図１４は本発明の第５の実施の形態を示すもので、この実施の形態の三次元造形装置１Ｅは、前記第１の実施の形態に係る三次元造形装置とは、造形ユニットの移動方向が異なっている。
即ち、前記第１の実施の形態においては、造形ユニット４を直線的に移動させる構成となっているが、この第５の実施の形態においては、造形ユニット１３０の第１及び第２の粉体材料供給装置１３１，１３２及び第１及び第２のバインダ液供給装置１３３，１３４を、図１３に示すように、いずれも平面視略角丸長方形状に周回するように移動自在である構成とし、これらの粉体材料供給装置１３１，１３２及びバインダ液供給装置１３３，１３４の周回中に前記粉体材料の層３を形成できるようにしている。
【０１００】
具体的に、この実施の形態においては、長手方向の長さ、粉体材料の供給幅、バインダ液の吐出幅以外は前記第１の実施の形態の造形ユニットとほぼ同じ構成（長手方向の長さ、粉体材料の供給幅、バインダ液の吐出幅は、第１の実施の形態の造形ユニットの約２／３程度の大きさ）の造形ユニット１３０を用いている。
そして、前記造形ユニット１３０を、テーブル２の上面２ａの右半側を通るように、三次元造形装置１Ｅの奥側方向に向かって、該テーブル２の上面２ａの短手方向に略平行に且つ直線的に前進させる一方で、テーブル２の上面２ａの左半側を通るように、三次元造形装置１Ｅの手前側方向に向かって、該テーブルの上面の短手方向に略平行に且つ直線的に前進させる構成となっている。このとき、前記造形ユニット１３０は、前記テーブル２の上面２ａの右半側を移動する際と左半側を移動する際とにそれぞれ２層ずつ粉体材料の層３，３を形成し、該テーブル２の上面２ａの右半側及び左半側のそれぞれに造形物を造形することが可能となっている。
【０１０１】
また、前記造形ユニット１３０における前記テーブル２の上面２ａの右半側の移動と左半側の移動との切り替えは、粉体材料供給装置１３１，１３２及びバインダ液供給装置１３３，１３４が形成するべき粉体材料の層３に対する粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が終了して、前記造形ユニット１３０がテーブル２の上面２ａを完全に通過しきった位置、即ち該テーブル２の上面２ａよりも手前側及び該上面２ａよりも奥側の位置で行われる構成となっている。
そして、造形ユニット１３０を平面視略半円形状を描くように前進させることにより、該造形ユニット１３０における第１の粉体材料供給装置１３１が、移動方向である前進方向の最先頭側に常に位置するように造形ユニット１３０全体の方向を転換させ、これにより、造形ユニット１３０における前記テーブル２の上面２ａの右半側の移動と左半側の移動の切り替えを行っている。
したがって、前記造形ユニット１３０は第１の粉体材料供給装置１３１が常に最先頭に位置した状態で、平面視略角丸長方形状に周回するように移動することが可能となるため、該造形ユニット１３０ほとんど停止させることなく連続的に前進させることができることとなる。
【０１０２】
なお、前記造形ユニット１３０は、該造形ユニット１３０全体を移動させる図示しない移動装置により平面視略角丸長方形状に周回できるようになっている。
前記移動装置としては、造形ユニット全体を安定的に平面視略角丸長方形状に移動させることができれば任意の構成のものを用いることができる。
例えば、前記造形ユニットの周回の軌跡において、該造形ユニットにおけるその軌跡の外周側に位置する部分に電動モータの回転により回転する歯車を設けると共に、その造形ユニットの外周側に位置する部分の軌跡上に該歯車と噛み合う歯を有するレールを設けて、造形ユニットを自走させるようにする構成としてもよい。なお、このとき、造形ユニットの軌跡の内周側に位置する部分には、ガイドレールを設けて、該造形ユニットが姿勢を保った状態で安定的に移動することができるようにすることが好ましい。
【０１０３】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｅは、基本的に前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるが、造形ユニット１３０を連続的に前進させることができるため、第１の実施の形態のように原点位置へ復帰する場合に比べて、移動時間を無駄にすることなく有効に活用しながら効率的に造形物の造形を行うことができるという利点がある。
【０１０４】
なお、図１３及び図１４に示すものの場合、前記造形ユニット１３０が前進して周回する際に、前記テーブル２の上面２ａにおいて該造形ユニット１３０が通らない領域が該テーブル２の上面２ａの中央に存在し、このテーブル２の上面２ａ上に造形物の造形が行えない場所が形成される。
そのため、例えば図１５及び図１６に示すもののように、テーブル２の上面２ａ上に造形物の造形が行えない場所が形成されない構成としてもよい。
【０１０５】
具体的に、図１５及び図１６に示す例では、造形ユニット１３０’における各粉体材料供給装置１３１’，１３２’及びバインダ液供給装置１３３’，１３４’の長手方向長さ、さらに各粉体材料供給装置１３１’，１３２’の粉体材料の供給幅及び各バインダ液供給装置１３３’，１３４’のバインダ液の吐出幅を、テーブル２の上面２ａの長手の辺の長さの半分の大きさ以上とする。且つ、前記造形ユニット１３０’におけるテーブル２の上面２ａの中央側を移動する部分が、テーブル２の上面２ａの長手方向の中央部を常に通って前進する構成としている。
また、前記造形ユニット１３０’におけるテーブル２の上面２ａの中央側を移動する端部は、テーブル２の上面２ａの長手方向の中央部の上方側を通って、該テーブル２の上面２ａの短手方向に延びる中央部レール１３５に移動自在且つ回転自在に連結されている。
そして、この中央部レール１３５が、前記造形ユニット１３０’がテーブル２の上面２ａの長手方向の中央を常に通って前進するように該造形ユニット１３０’の移動をガイドするようにしている。
【０１０６】
なお、この造形ユニット１３０’と中央部レール１３５とを連結するため、例えば図１６に示すような構成を用いることができる。
即ち、前記造形ユニット１３０’に、上方に立ち上がる棒状部１３６ａと該棒状部１３６ａの上端側に設けられた平面視略円板状に形成されたフランジ部１３６ｂとを備えた、断面略Ｔ字状の連結部材１３６を設ける。
一方、中央部レール１３５を、該中央部レール１３５の軸線方向に延びて、前記連結部材１３６のフランジ部１３６ｂが移動自在且つ前記棒状部１３６ａの軸線周りに回転自在に収容される下方向きに開口した溝１３５ａと、該溝１３５ａの一対の溝壁の端部（下端部）にその溝１３５ａの内方向けに略直角にそれぞれ突出させた、前記フランジ部１３６ｂの抜け止め用の一対の突片１３５ｂ，１３５ｂとを備えた構成とする。
これにより、前記造形ユニット１３０’の連結部材１３６のフランジ部１３６ｂ及び棒状部１３６ａの一部を、前記中央部レール１３５の溝１３５内に移動自在に収容させることにより、これらの造形ユニット１３０’と中央部レール１３５とを連結させている。さらに、前記中央部レール１３５は、造形ユニット１３０’がテーブル２の上面２ａの長手方向の中央を常に通って移動するようにガイドすることが可能となる。
【０１０７】
さらに図１７〜図２３は、本発明の三次元造形装置の第６の実施の形態を示すもので、前記第１〜第５の実施の形態が、基本的にテーブルの上面を直線的に移動しながら粉体材料の層を形成していたのに対して、この実施の形態の三次元造形装置は、造形ユニットがテーブルの上面上を一方向に回転しながら粉体材料の層を連続的に形成して積層する点において大きく異なっている。
【０１０８】
即ち、この実施の形態の三次元造形装置１Ｆは、造形物を形成する粉体材料が層状に積層される単一のテーブル１５０と、該テーブル１５０の上面１５０ａに粉体材料の層３を形成する前記造形ユニット１５１とを備えている。
前記造形ユニット１５１は、鉛直方向に延びる軸部材１５２と、該軸部材１５２にこの軸部材１５２の軸線周りに回転自在に取付けられた回転部材１５３とを備えている。
さらに、この回転部材１５３には、前記テーブル１５０の上面１５０ａに前記粉体材料５を所定の層厚ごとに供給する単一の粉体材料供給装置１５４と、該テーブル１５０の上面１５０ａに供給された粉体材料５にバインダ液を吐出する２つのバインダ液供給装置１５５，１５６とがそれぞれ配設されている。
そして、前記回転部材１５３が前記軸部材１５２を該軸部材１５２の軸線周りに回転することにより、前記粉体材料供給装置１５４及びバインダ液供給装置１５５，１５６が、その回転部材１５３と共に前記軸部材１５２を軸線周りに回転しながら粉体材料の供給とバインダ液の吐出とをそれぞれ行って、前記テーブル１５０の上面１５０ａに粉体材料の層３を形成する構成となっている。
なお、前記テーブル１５０は、この実施の形態においては、粉体材料の層３の形成中、造形物の造形が完了するまでは、基本的に昇降することなく高さが一定に維持される構成となっている。
【０１０９】
前記回転部材１５３は、全体として平面視略矩形状の板体状に形成されたもので、長手方向の一端側に板面を上下方向に貫通して前記軸部材１５２が挿入される貫通孔１５７が設けられていると共に、該貫通孔１５７の内周面には、該軸部材１５２の後述するねじ山と噛み合うねじ溝が形成されている。
前記軸部材１５２は、下端側が前記テーブル２の上面２ａに固定された、断面略円形状の棒状のもので、外周面に前記回転部材１５３の貫通孔１５７のねじ溝に噛み合うねじ山が設けられている。
そして、前記回転部材１５３が軸部材１５２の軸線周りに一方向に回転することにより、該回転部材１５３が前記ねじ山及びねじ溝のピッチ分だけ次第に上昇していく構成となっている。このとき、ねじ山及びねじ溝のピッチは、回転部材１５３が軸部材１５２を１周すると粉体材料の層３の層厚の１層分だけ上昇するように設定される。
具体的には、ｚ＝ｂθ（ただし、ｂ＝積層ピッチ／２π、ｚは高さ方向の距離）のねじ山及びねじ溝を用いて、回転部材１５３を軸部材１５２の軸線まわりに回転させる。
一方、前記テーブルは、この実施の形態においては、粉体材料の層３の形成中、造形物の造形が完了するまでは、基本的に昇降することなく高さが一定に維持される構成となっている。
【０１１０】
なお、前記回転部材１５３を回転させるに際しては、任意の方法を用いることができる。
例えば、前記回転部材１５３に、前記貫通孔１５７を回転の中心とするプーリーを固定して、造形ユニット１５１外に設けられた電動モータの回転力をタイミングベルトやタイミングチェーンで伝導させることにより該回転部材を軸部材の軸線周りに回転させる方法を用いることができる。また、前記回転部材１５３に電動モータを固定して、該電動モータの回転力をその電動モータの出力軸に取付けた車輪等を介して軸部材１５２に伝導させることにより、回転部材１５３を軸部材に対して回転させるようにしてもよい。これらの場合、回転部材１５３を滑らかに且つ安定的に回転させるため、回転部材１５３の回転に伴う上昇の度合い合わせたピッチを有する螺旋状に形成されたガイドレールを、前記テーブル１５０の外周を取り囲むように設けて、円柱状や球状の転動子を有するリニアガイドにより回転部材がガイドレール上を移動する構成を用いることが好ましい。
あるいは、前記テーブル１５０の外周を取り囲むように、回転部材１５３の回転に伴う上昇の度合い合わせたピッチを有する螺旋状に形成されたガイドレールを設けると共に、回転部材１５３における前記貫通孔１５７と反対側の長手方向の端部に、該ガイドレール上を走行する車輪を設けた構成を用いることができる。そして、その車輪を電動モータで回転させることにより、回転部材１５３をガイドレールに沿って移動させて、該回転部材１５３を軸部材１５２の軸線周りに回転させながら上昇させるようにしてもよい。このとき、回転部材１５３を滑らかに回転させるため、ガイドレールと回転部材１５３との間に円柱状や球状の転動子を有するリニアガイドを併用することが好ましい。
【０１１１】
また、前記粉体材料供給装置１５４は、前記回転部材１５３における、粉体材料の層３の形成時の回転方向の先頭側に設けられていて、該回転部材１５３における前記貫通孔１５７が設けられた部分の近傍から、該貫通孔１５７が設けられた端部とは反対側の端部側の間にわたる粉体材料の供給幅を有している。
ここで、前記粉体材料供給装置１５４は、基本的に前記第１の実施の形態と同様の構成であるが、テーブル１５０の上面１５０ａに向けて粉体材料を排出する排出口１５４ａの形状が異なっていて、図１９に示すように、前記回転部材１５３に回転時において外周側に位置する端部側にいくほど、排出口１５４ａの開口面積が大きくなる形状となっている。
【０１１２】
前記排出口１５４ａをこのような形状としたのは、前記回転部材１５３の回転時において外周側に位置する端部側は、内周側に比べて周速が大きいため、内周側と同じ量の粉体材料を排出すると排出量が不足し、テーブル１５０の上面１５０ａに形成する粉体材料が均一な層厚にならないためである。
そのため、前記回転部材１５３に回転時において外周側に位置する端部側にいくほど、排出口の開口面積が大きくなる形状として、回転時に外周側に位置する端部側に行くにしたがって粉体材料の排出量を増加させることができるようにして、テーブル１５０の上面１５０ａに対して、粉体材料を均一な層厚となるように供給可能にしている。
なお、粉体材料供給装置１５４のその他の構成については、前記第１の実施の形態と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１３】
さらに、前記２つのバインダ液供給装置１５５，１５６は、前記回転部材１５３の回転時において、前記粉体材料供給装置１５４の後続側に位置する部分に設けられていて、回転時には該粉体材料供給装置１５４と一緒に回転するようになっている。
これらのバインダ液供給装置１５５，１５６のうち、第１のバインダ液供給装置１５５は回転部材１５３における前記粉体材料供給装置１５４とは反対側の短手方向の端部側に設けられ、第２のバインダ供給装置１５６は、該第１のバインダ液供給装置１５５と前記粉体材料供給装置１５４との間の位置に設けられている。
前記第１のバインダ液供給装置１５５は前記粉体材料供給装置１５４の粉体材料の供給幅と同じ幅のバインダ液の吐出幅を有している。
【０１１４】
一方、第２のバインダ液供給装置１５６は、前記第１のバインダ液供給装置１５５を補助するためのものであり、回転時には該粉体材料供給装置１５４及び該第１のバインダ液供給装置１５５と一緒に回転し、その第１のバインダ液供給装置１５５と同期してバインダ液を吐出するようになっている。
この第２のバインダ液供給装置１５６は、前記第１のバインダ液供給装置１５５のバインダ液の吐出幅のよりも吐出幅が小さく、図１９に示すものの場合、第１のバインダ液供給装置１５５のバインダ液の吐出幅の約半分程度となっている。また、この第２のバインダ液供給装置１５６は、前記回転部材１５３の回転時において該回転部材１５３外周側となる端部側に寄った位置に設けられている。
このように、第２のバインダ液供給装置１５６を設けたのは、前記回転部材１５３の回転時において外周側に位置する端部側は、内周側に比べて周速が大きいため、第１のバインダ供給装置１５５のみでは該外周側におけるバインダ液の吐出量が不足して、粉体材料の適切な接合が行われない可能性があるためである。そのため、第２のバインダ液供給装置１５６からのバインダ液の吐出によって、前記回転部材１５３の回転時において外周側に位置する端部側から吐出されるバインダ液の量を十分に確保し、粉体材料の接合を安定的に行うことができるようにしている。
なお、この第２のバインダ液供給装置１５６、及び前記第１のバインダ液供給装置１５５は、バインダ液の吐出幅以外は基本的に同じ構成である。また、これらの第１及び第２のバインダ液供給装置の基本的な構成は前記第１の実施の形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【０１１５】
前記構成を有する三次元造形装置１Ｆを用いて造形物を造形する方法について説明する。
造形対象となる造形物を形成するに際しては、準備段階として、前記回転部材１５３を、テーブル１５０の上面１５０ａ上に造形物の最下層の層を形成することが可能な高さまで降下させておく。このとき、前記造形ユニット１５１の粉体材料供給装置１５４には粉体材料を、各バインダ液供給装置１５５，１５６にはバインダ液をそれぞれ充填しておく。
【０１１６】
そして、前記造形ユニット１５１の回転部材１５３を軸部材１５２の軸線周りに一方向（前記粉体材料供給装置１５４が最先頭となる方向）に回転させると共に、その回転中に、前記テーブル１５０の上面１５０ａに、粉体材料供給装置１５４が粉体材料５を所定の層厚で供給する。
そして、該テーブル１５０の上面１５０ａに供給された直後の粉体材料５に対して、該粉体材料供給装置１５４に追随する、隣接した後続の第１のバインダ液供給装置１５５及び第２のバインダ液供給装置１５６から、バインダ液を造形対象となる造形物の最下層の形状に合わせてそれぞれ吐出し、結合する。
【０１１７】
ここで、図２０〜図２３に示すように、前記粉体材料供給装置１５４と第１及び第２のバインダ液供給装置１５５，１５６は、前記回転部材１５３の回転中においては、絶えず粉体材料５の供給とバインダ液の吐出を行い、造形対象となる造形物の一部の層を含む粉体材料の層３を連続的に形成する。
このとき、前記回転部材１５３は、軸部材１５２の軸線周りに連続的に回転することによって、次第に上昇していくため、前記粉体材料供給装置１５４と第１及び第２のバインダ液供給装置１５５，１５６が回転しながら連続的に粉体材料の層３を形成していくと、この粉体材料の層３は、粉体材料供給装置１５４と第１及び第２のバインダ液供給装置１５５，１５６が１周する毎に自動的に積層されていくこととなる。
したがって、造形対象の造形物の造形が完了するまでの間、前記回転部材１５３が連続的に回転することにより、前記粉体材料供給装置１５４と第１及び第２のバインダ液供給装置１５５，１５６が粉体材料の層３を連続的に形成、積層し続け、最終的には前記造形物が完成することなる。
【０１１８】
このように、前記構成を有する三次元造形装置１Ｆによれば、前記粉体材料供給装置１５４と第１及び第２のバインダ液供給装置１５５，１５６が、回転部材１５３によって軸部材１５２の軸線周りに回転することにより、粉体材料の層３を連続的に形成して積層することができるため、これらの粉体材料供給装置１５４と各バインダ液供給装置１５５，１５６の移動に全く無駄がなく、これにより、造形対象となる造形物の形状によってはきわめて効率的に且つ短時間で造形を行うことができる。
しかも、回転部材１５４を軸部材１５２の軸線周りに回転させながら上昇させるだけで粉体材料の層を連続的に形成して積層することができる構成であるため、実質的に高さ方向の制御だけで造形物の造形が可能となり、装置全体としての制御が比較的容易であるという利点がある。
【０１１９】
なお、図１７〜図２３に示すものの場合、前記回転部材１５３が軸部材１５２の軸線周りに回転した場合に、該軸部材１５２の下端側がテーブル１５０の上面１５０ａに固定されているため、粉体材料供給装置１５４及び各バインダ液供給装置１５５，１５６が粉体材料の供給及びバインダ液の吐出を行えず、該テーブル１５０の上面１５０ａ上に造形物の造形が行えない場所が形成される。また、この場合においては、造形を行えない領域が存在することにより、造形対象となる造形物の形状に制約が生じる可能性がある。
そのため、例えば図２４及び図２５に示すもののように、テーブル１５０の上面１５０ａ上に造形物の造形が行えない場所が形成されない構成としてもよい。
【０１２０】
具体的に、図２４及び図２５に示す例では、造形ユニット１５０’の回転部材１５３’を軸部材１５２’の下端側に固定して、該軸部材１５２’を回転部材１５３’と共に軸線周りに回転させることにより、該回転部材１５３’全体を実質的に軸部材１５２’の軸線周りに回転させると共に、軸部材１５２’はその回転と共に次第に上昇する構成となっている。図２３及び図２４中の符号１５８は、前記軸部材１５２’を回転自在に支持する支持部材であり、この支持部材１５８には該軸部材１５２’が挿入される貫通孔１５８ａが形成されていると共に、該貫通孔１５８ａ内には、軸部材の外周面に形成されたねじ山と噛み合うねじ溝が形成されている。したがって、軸部材１５２’は、軸線回りに回転することにより前記支持部材１５８の貫通孔内を上昇していき、結果として前記回転部材１５３’も上昇することとなる。
【０１２１】
また、前記粉体材料供給装置１５４の粉体材料の供給幅及び第１のバインダ液供給装置１５４のバインダ液の吐出幅を、回転部材の長手方向の長さと同じにすることにより、粉体材料の供給及びバインダ液の吐出をテーブル１５０の上面１５０ａの全域で行えるようにしている。
これにより、粉体材料供給装置１５４及び各バインダ液供給装置１５５，１５６が粉体材料の供給及びバインダ液の吐出が行えない領域が形成されないため、該テーブル１５０の上面１５０ａ全体に造形物の造形を行うことができ、また、造形対象となる造形物の形状の制約も大幅に少なくなる。
【０１２２】
なお、この場合においては、前記軸部材１５２’を回転により該軸部材１５２’自体を次第に上昇させて回転部材１５３’を上昇させ、これにより粉体材料の層を積層する構成となっているが、軸部材の高さを一定、即ち回転部材に取付けられている粉体材料供給装置及び各バインダ液供給装置の高さを一定にして、テーブルの上面を次第に降下させる構成であってもよい。
【０１２３】
前記第１〜第５の実施の形態においては、粉体材料供給装置とバインダ液供給装置とをそれぞれ２つ以上用いているが、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置は、粉体材料共有装置の移動にバインダ液供給装置が追随して移動する構成であれば、少なくとも１つずつあればよい。
また、使用する粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の数については、三次元造形装置全体の大きさや、造形対象となる造形物の大きさ等によって任意に設定することができる。
【０１２４】
また、前記前記第１〜第５の実施の形態においては、基本的にテーブルの上面が降下しながら粉体材料の層を積層させる構成となっているが、造形物の造形中においてはテーブルの上面を昇降させることなく、粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置をそれぞれ粉体材料の層の積層数に応じて上昇させながら粉体材料の層を順次形成して積層する構成であってもよい。
【０１２５】
前記第３の実施の形態においては、造形ユニット６０が、複数の粉体材料供給装置６１〜６４と複数のバインダ液供給装置６５〜６７とを移動方向に向かって交互に且つ直列的に配設されていると共に、移動方向の両端側に粉体材料供給装置６１，６４を位置させた構成となっていて、該造形ユニットの往復動時、即ち前進時及び後進時の両方において粉体材料の層を形成するようになっている。
しかしながら、造形ユニットの前進時及び後進時の両方において粉体材料の層を形成する構成においては、粉体材料供給装置と前記バインダ液供給装置との配列を必ずしもこのような配列とする必要はなく、粉体材料供給装置とバインダ液供給装置とを交互に且つ直列的に配設させた構成であればよい。
【０１２６】
例えば、図２６及び図２７に示すように、造形ユニット１７０を、同数（この場合は３つずつ）の第１〜第３の粉体材料供給装置１７１〜１７３と第１〜第３のバインダ液供給装置１７４〜１７６とを交互に且つ直列的に配設させた構成としてもよい。さらに、これらの各粉体材料供給装置１７１〜１７３及び各バインダ液供給装置１７４〜１７６をそれぞれ昇降自在として、前記造形ユニット１７０の前進と後進の各々の移動方向において、複数の粉体材料の層３の形成に適した形態に変形自在である構成とすることができる。
なお、図２６及び図２７においては、第１〜第３の粉体材料供給装置１７１〜１７３と第１〜第３のバインダ液供給装置１７４〜１７６の基本的な構成、これらの各粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置を昇降させる昇降装置の構成、テーブルの構成等については、基本的に前記第３の実施の形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
【０１２７】
ただし、図２６及び図２７に示すものの場合、前記造形ユニット１７０が、前記粉体材料供給装置及び前記バインダ液供給装置の配列方向の一端側にバインダ液供給装置が、他端側に粉体材料供給装置が位置する構成となっていて、造形ユニットの移動方向によっては、両端側にあるバインダ液供給装置及び粉体材料供給装置が余ってしまう。
その際には、造形ユニット１７０全体としての粉体材料の層の形成を止める必要はなく、余っている両端のバインダ液供給装置や粉体材料供給装置については、バインダ液の吐出や粉体材料の供給を行わせることなく、造形ユニット１７０の移動と共に単に移動させるだけでよい。
【０１２８】
具体的には、図２７（ａ）に示すように、前記造形ユニット１７０が前進する場合には、すべての粉体材料供給装置１７１〜１７３とバインダ液供給装置１７４〜１７６が機能して粉体材料の層３を３層形成することができる。
しかしながら、図２７（ｂ）に示すように、前記造形ユニット１７０が後進する場合に、該造形ユニット１７０を後進用の形態に変形させると、移動方向の最先頭に位置する第３のバインダ液供給装置１７６と最後尾に位置する第１の紛体材料供給装置１７１とが余ってしまう。
したがって、第３のバインダ液供給装置１７６及び第１の紛体材料供給装置１７１については、粉体材料の層３を形成に参加させることなく、粉体材料の層５の形成の妨げにならない高さに昇降させた上で移動（後進）させるようにすれば、造形ユニット１７０全体としての粉体材料の層の形成は継続することができ、造形物の造形を効率よく行うことが可能である。なお、この場合においては、後進する造形ユニット１７０は、２層の粉体材料の層３を形成しながら移動することとなる。
【０１２９】
なお、造形ユニットが、複数の粉体材料供給装置と複数のバインダ液供給装置とを移動方向に向かって交互に且つ直列的に配列させて、造形ユニットの前進及び後進の両方において粉体材料の層を形成する構成においては、移動方向の両端側にバインダ液供給装置を位置させる場合もある。この場合においても、前記造形ユニットの前進あるいは後進の際に、その移動方向の最先頭に位置するバインダ液供給装置についてはバインダ液を吐出させることなく移動させればよい。
【０１３０】
前記第６の実施の形態においては、粉体材料供給装置を１つ、バインダ液供給装置を実質的に２つ用いているが、これらの、これらの粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の数は、三次元造形装置全体の大きさや、造形対象となる造形物の大きさ等によって任意に選択することができる。
また、前記第６の実施の形態では、１つの回転部材１５３に粉体材料供給装置１５４及びバインダ液供給装置１５５，１５６を取付けているが、粉体材料供給装置の移動にバインダ液供給装置が追随して移動し、粉体材料の層を適切に形成、積層することができれば、これらの粉体材料供給装置とバインダ液供給装置とをそれぞれ別の回転材料に取付けた構成としてもよい。
【０１３１】
さらに、前記第６の実施の形態において、粉体材料供給装置１５４及びバインダ液供給装置１５５，１５６が取付けられた回転部材１５３を軸部材の軸線周りに回転させることによって、粉体材料の層を１層ずつ連続的に形成している。
しかしながら、粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置が取付られた回転部材を複数用い、これらの回転部材を、相互に一定の角度を保ちながら軸部材の軸線周りに回転させて、粉炭材料の層を複数層ずつ連続的に形成するようにしてもよい。このとき、各回転部材は、１回転する度に全回転部材が形成する粉体材料の層の数の分だけ上昇しながら粉体材料の層を形成することが肝要である。
【符号の説明】
【０１３２】
１Ａ〜１Ｆ    三次元造形装置
２，１５０    テーブル
２ａ，１５０ａ    （テーブルの）上面
３    粉体材料の層
４，３０，６０，１００，１３０，１３０’，１５１，１７０    造形ユニット
５    粉体材料
６，７，３１，３２，６１〜６４，１０１〜１０８，１３１，１３１’，１３２，１３２’，１５４，１７１〜１７３    粉体材料供給装置
８，９，３３，３４，６５〜６７，１１１〜１１８，１３２，１３２’，１３３，１３３’，１３４，１３４’，１５５，１５６，１７４〜１７６    バインダ液供給装置
１０    三次元造形物の一部の層
１５，１６，３５，３６，７１〜７３，７５〜７７    粉体材料供給装置及びバインダ液供給装置の組
１５２    軸部材
１５３    回転部材
【図１】
2015009509.tif 000003
【図２】
2015009509.tif 000004
【図３】
2015009509.tif 000005
【図４】
2015009509.tif 000006
【図５】
2015009509.tif 000007
【図６】
2015009509.tif 000008
【図７】
2015009509.tif 000009
【図８】
2015009509.tif 000010
【図９】
2015009509.tif 000011
【図１０】
2015009509.tif 000012
【図１１】
2015009509.tif 000013
【図１２】
2015009509.tif 000014
【図１３】
2015009509.tif 000015
【図１４】
2015009509.tif 000016
【図１５】
2015009509.tif 000017
【図１６】
2015009509.tif 000018
【図１７】
2015009509.tif 000019
【図１８】
2015009509.tif 000020
【図１９】
2015009509.tif 000021
【図２０】
2015009509.tif 000022
【図２１】
2015009509.tif 000023
【図２２】
2015009509.tif 000024
【図２３】
2015009509.tif 000025
【図２４】
2015009509.tif 000026
【図２５】
2015009509.tif 000027
【図２６】
2015009509.tif 000028
【図２７】
2015009509.tif 000029