(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて層を形成する層形成工程を有し、
前記層形成工程は、
三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層を形成する輪郭層形成工程と、
前記輪郭層に接する前記三次元造形物の内部に対応する内部層を形成する内部層形成工程と、前記粒子を結合する結合工程と、を含み、
前記輪郭層形成工程で前記輪郭層を形成する際の少なくとも一部の前記液滴は、前記内部層形成工程で前記内部層を形成する際の前記液滴よりも小さく、
前記結合工程は、前記輪郭層形成工程を実行する毎、並びに、前記内部層形成工程を実行する毎に実行されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記吐出部として、異なる大きさの前記液滴を吐出する、第１吐出部及び第２吐出部を用いて実行されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、
前記輪郭層形成工程を複数回実行して前記輪郭層を複数層形成し、
前記内部層形成工程を実行して該複数層の厚みに対応する前記内部層を形成し、
前記結合工程を実行して前記粒子を結合することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記輪郭層及び前記内部層に同一の粒子を含む流動性組成物を吐出することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程は、前記内部層形成工程において前記液滴を重ねることなく所定の厚みの前記内部層を形成するとともに、前記輪郭層形成工程において前記液滴を複数重ねて前記所定の厚みの前記輪郭層を形成することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記粒子は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、アルミナ、シリカを少なくとも１つ含むことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部と、前記吐出部から前記液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御部と、前記粒子を結合するエネルギーを照射するエネルギー照射部と、を有し、
前記制御部は、
三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層と、前記輪郭層に接する前記三次元造形物の内部に対応する内部層とを、前記輪郭層を形成する際の少なくとも一部の前記液滴が前記内部層を形成する際の前記液滴よりも小さくなるように形成するとともに、
前記輪郭層の形成毎、並びに、前記内部層の形成毎に、前記エネルギー照射部からエネルギーを照射させて前記粒子を結合するよう制御することを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法が実施されている。このうち、粒子を含む流動性組成物を用いて層を形成しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。  
例えば、特許文献１には、金属ペーストを用いて層を形成し、三次元造形物の対応領域にレーザーを照射して焼結又は溶融しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の三次元造形物の製造方法では、一の厚みの層を形成して三次元造形物を製造していた。このため、製造速度を上げようとすると、層の厚みを大きくして、金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物の供給スピードを高く（単位時間当たりの供給量を大きく）しなければならず、製造精度が低下していた。一方、製造精度を高くしようとすると、層の厚みを小さくして、高い精度で金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物を供給しなければならず、製造速度が低下していた。このように、従来の三次元造形物の製造方法では、製造速度と製造精度とがトレードオフになっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、迅速に高精度な三次元造形物を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて層を形成する層形成工程を有し、前記層形成工程は、三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層を形成する輪郭層形成工程と、前記輪郭層に接する前記三次元造形物の内部に対応する内部層を形成する内部層形成工程と、を含み、前記輪郭層形成工程で前記輪郭層を形成する際の少なくとも一部の前記液滴は、前記内部層形成工程で前記内部層を形成する際の前記液滴よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
本態様によれば、内部層を形成する際の液滴よりも小さい液滴で輪郭層を形成する。すなわち、相対的に大きい液滴で内部層を形成し、相対的に小さい液滴で輪郭層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部層を迅速に形成できるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭層を高い精度で形成することができる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記層形成工程は、前記吐出部として、異なる大きさの前記液滴を吐出する、第１吐出部及び第２吐出部を用いて実行されることを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、異なる大きさの液滴を吐出する第１吐出部及び第２吐出部を用いて層形成を実行できる。このため、簡単に、相対的に大きい液滴と相対的に小さい液滴とを吐出させることができる。  
なお、「異なる大きさの前記液滴を吐出する」とは、第１吐出部及び第２吐出部がともに１種類の大きさの液滴を吐出可能であり各々の液滴の大きさが異なるという場合のみを意味するのではなく、第１吐出部及び第２吐出部の少なくとも一方が複数種類の大きさの液滴を吐出可能であり第１吐出部及び第２吐出部から吐出可能な液滴の大きさが一部同じとなる場合も含む意味である。
【００１０】
本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有する。このため、層を積層させることで、簡単に、三次元造形物を製造することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記層形成工程は、前記粒子を結合する結合工程を有することを特徴とする。
【００１３】
本態様によれば、粒子を結合する結合工程を有する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。  
なお、「粒子を結合する」とは、例えば、粒子を焼結することや粒子を溶融することなどが挙げられる。
【００１４】
本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第４の態様において、前記層形成工程は、前記輪郭層形成工程を複数回実行して前記輪郭層を複数層形成し、前記内部層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する前記内部層を形成し、前記結合工程を実行して前記複数層に対応する前記粒子を結合することを特徴とする。
【００１５】
本態様によれば、輪郭層形成工程を複数回実行して輪郭層を複数層形成してから内部層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する内部層を形成し、該複数層に対応する粒子を結合する。すなわち、内部層形成工程の回数を減らすことができる。このため、特に迅速に、高精度な三次元造形物を製造することができる。  
ここで、「輪郭」とは、三次元造形物の表面の形状を形作る部分である。三次元造形物の表面にコート層を設ける場合などはコート層の下層を意味する場合もある。
【００１６】
本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第５のいずれか１つの態様において、前記層形成工程は、前記輪郭層及び前記内部層に同一の粒子を含む流動性組成物を吐出することを特徴とする。
【００１７】
本態様によれば、輪郭層及び内部層に同一の粒子を含む流動性組成物を吐出する。このため、均一な成分で三次元造形物を製造することができ、材料特性を活かすことが可能になる。
【００１８】
本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記層形成工程は、前記内部層形成工程において前記液滴を重ねることなく所定の厚みの前記内部層を形成するとともに、前記輪郭層形成工程において前記液滴を複数重ねて前記所定の厚みの前記輪郭層を形成することを特徴とする。
【００１９】
本態様によれば、層形成工程は、内部層形成工程において液滴を重ねることなく所定の厚みの内部層を形成するとともに、輪郭層形成工程において液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成する。すなわち、輪郭層の複数層分の層厚が内部層の１層分の層厚に対応する。このため、輪郭層と内部層との層厚が異なることに伴う層厚の調整などが不要になり、簡単に、高精度な三次元造形物を製造することができる。  
なお、「輪郭層形成工程において液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成する」とは、１回の輪郭層形成工程で液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成することのほか、複数回の輪郭層形成工程で液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成することの両方を含む意味である。
【００２０】
本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記粒子は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、アルミナ、シリカ、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンを少なくとも１つ含むことを特徴とする。
【００２１】
本態様によれば、粒子は、金属、合金、セラミックス、熱可塑性樹脂である。このため、粒子同士の結合を行うことで高精度な各種三次元造形物を製造することが可能になる。
【００２２】
本発明の第９の態様の三次元造形物の製造装置は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部と、前記吐出部から前記液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御部と、を有し、前記制御部は、三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層と、前記輪郭層に接する前記三次元造形物の内部に対応する内部層とを、前記輪郭層を形成する際の前記液滴が前記内部層を形成する際の少なくとも一部の前記液滴よりも小さくなるように形成するよう制御することを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、内部層を形成する際の液滴よりも小さい液滴で輪郭層を形成する。すなわち、相対的に大きい液滴で内部層を形成し、相対的に小さい液滴で輪郭層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部層を迅速に形成できるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭層を高い精度で形成することができる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部の拡大図。
【図２】（ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ’部の拡大図。
【図３】（ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ部の拡大図。
【図４】（ａ）は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ’部の拡大図。
【図５】本発明の一の実施形態に係るヘッドベースの概略透視図。
【図６】本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、溶融部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。
【図７】溶融部の形成形態を概念的に説明する概略図。
【図８】ヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。
【図９】本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。
【図１０】本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。  
図１、図２、図３及び図４は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。  
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、４種類の材料供給部（ヘッドベース）を備えているが、図１、図２、図３及び図４は、各々、一の材料供給部のみを表した図であり、他の材料供給部は省略して表している。また、このうち、図１及び図２の材料供給部は、三次元造形物の構成材料を供給する材料供給部であり、構成材料を固める（溶融する）ためのレーザー照射部を備えている。そして、図３及び図４の材料供給部は、三次元造形物を造形する際に構成材料を支持する支持層を形成するための支持層形成用材料を供給する材料供給部である。  
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚みを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。
【００２６】
図１、図２、図３及び図４に示す三次元造形物の製造装置２０００（以下、形成装置２０００という）は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。  
そして、図１で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物の構成材料を吐出する構成材料吐出部１２３０とエネルギー照射部１３００とを備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０を備えている。  
また、図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物の構成材料を吐出する構成材料吐出部１２３０’とエネルギー照射部１３００’とを備えるヘッドユニット１４００’を複数保持するヘッドベース１１００’が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０’を備えている。  
また、図３で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物を支持する支持層形成用材料を吐出する支持層形成用材料吐出部１７３０を備えるヘッドユニット１９００を複数保持するヘッドベース１６００が保持固定される、ヘッドベース支持部７３０と、を備えている。  
さらに、図４で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に三次元造形物を支持する支持層形成用材料を吐出する支持層形成用材料吐出部１７３０’を備えるヘッドユニット１９００’を複数保持するヘッドベース１６００’が保持固定される、ヘッドベース支持部７３０’と、を備えている。  
ここで、ヘッドベース１１００、ヘッドベース１１００’、ヘッドベース１６００及びヘッドベース１６００’は、ＸＹ平面において並列に設けられている。  
なお、構成材料吐出部１２３０と構成材料吐出部１２３０’、支持層形成用材料吐出部１７３０と支持層形成用材料吐出部１７３０’は、液滴の大きさ（ドット径）が異なること以外は同様の構成のものである。また、構成材料吐出部１２３０と支持層形成用材料吐出部１７３０、構成材料吐出部１２３０’と支持層形成用材料吐出部１７３０’は、吐出される材料（構成材料及び支持層形成用材料）が異なること以外は同様の構成のものである。そして、エネルギー照射部１３００及びエネルギー照射部１３００’は同様の構成のものである。ただし、このような構成に限定されない。
【００２７】
ステージ１２０上には、三次元造形物５００が形成される過程での層５０１、５０２及び５０３が形成される。なお、詳細は後述するが、構成材料吐出部１２３０と構成材料吐出部１２３０’、支持層形成用材料吐出部１７３０と支持層形成用材料吐出部１７３０’から異なるドット径の液滴を吐出することにより、異なる厚みの層を形成可能である。構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０を用いて相対的に小さいドット径の液滴を吐出して薄い層を形成可能であり、構成材料吐出部１２３０’及び支持層形成用材料吐出部１７３０’を用いて相対的に大きいドット径の液滴を吐出して厚い層を形成可能である。  
三次元造形物５００の形成には、レーザーの照射により、熱が発生するため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。こうすることで、レーザーの照射により発生する熱からステージ１２０を保護することができる。試料プレート１２１としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができ、更に溶融（あるいは焼結されてもよい）される三次元造形物の構成材料との反応性も低く、三次元造形物５００の変質を防止することができる。なお、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）では、説明の便宜上、層５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）中の層５０ｎまで）積層される。  
ここで、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎは、各々、支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’から吐出される支持層形成用材料で形成される支持層３００と、構成材料吐出部１２３０及び１２３０’から吐出される構成材料で形成されエネルギー照射部１３００及び１３００’で溶融される溶融層３１０と、で構成される。
【００２８】
また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すヘッドベース１１００を示すＢ部拡大概念図である。図１（ｂ）に示すように、ヘッドベース１１００は、複数のヘッドユニット１４００が保持されている。詳細は後述するが、１つのヘッドユニット１４００は、構成材料供給装置１２００に備える構成材料吐出部１２３０と、エネルギー照射部１３００と、が保持治具１４００ａに保持されることで構成される。構成材料吐出部１２３０は、吐出ノズル１２３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａから構成材料を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂと、を備えている。
【００２９】
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すヘッドベース１１００’を示すＢ’部拡大概念図である。ヘッドベース１１００’は、複数のヘッドユニット１４００’が保持されている。１つのヘッドユニット１４００’は、構成材料供給装置１２００’に備える構成材料吐出部１２３０’と、エネルギー照射部１３００’と、が保持治具１４００ａ’に保持されることで構成される。構成材料吐出部１２３０’は、吐出ノズル１２３０ａ’と、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａ’から構成材料を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂ’と、を備えている。なお、ヘッドベース１１００’は、構成材料吐出部１２３０’から吐出される液滴のドット径が構成材料吐出部１２３０から吐出される液滴のドット径と異なること以外は、ヘッドベース１１００と同様の構成である。
【００３０】
また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すヘッドベース１６００を示すＣ部拡大概念図である。図３（ｂ）に示すように、ヘッドベース１６００は、複数のヘッドユニット１９００が保持されている。ヘッドユニット１９００は、支持層形成用材料供給装置１７００に備える支持層形成用材料吐出部１７３０が保持治具１９００ａに保持されることで構成される。支持層形成用材料吐出部１７３０は、吐出ノズル１７３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１７３０ａから支持層形成用材料を吐出させる吐出駆動部１７３０ｂと、を備えている。また、支持層形成用材料を焼結させるためのレーザー照射部３１００と、レーザー照射部３１００からのレーザー光を位置決めするガルバノミラー３０００をステージ１２０の上方に備えている。
【００３１】
そして、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すヘッドベース１６００’を示すＣ’部拡大概念図である。図４（ｂ）に示すように、ヘッドベース１６００’は、複数のヘッドユニット１９００’が保持されている。ヘッドユニット１９００’は、支持層形成用材料供給装置１７００’に備える支持層形成用材料吐出部１７３０’が保持治具１９００ａ’に保持されることで構成される。支持層形成用材料吐出部１７３０’は、吐出ノズル１７３０ａ’と、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１７３０ａ’から支持層形成用材料を吐出させる吐出駆動部１７３０ｂ’と、を備えている。なお、ヘッドベース１６００’は、支持層形成用材料吐出部１７３０’から吐出される液滴のドット径が支持層形成用材料吐出部１７３０から吐出される液滴のドット径と異なること以外は、ヘッドベース１６００と同様の構成である。
【００３２】
なお、本実施例の形成装置２０００は、異なるドット径の液滴を吐出する構成材料吐出部１２３０及び１２３０’、並びに、支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’を備える。ただし、このような構成に限定されず、例えば、構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０が各々異なるドット径の液滴を吐出可能な構成（異なる層厚（厚み）の層を形成可能な構成）とし、ヘッドベース１１００’及び１６００’を省略した構成としてもよい。
【００３３】
エネルギー照射部１３００及び１３００’は、本実施形態ではエネルギーとして電磁波であるレーザーを照射するエネルギー照射部により説明する（以下、エネルギー照射部１３００及び１３００’をレーザー照射部１３００及び１３００’という）。照射されるエネルギーにレーザーを用いることにより、ターゲットとなる供給材料に狙いを定めてエネルギーを照射することができ、品質の良い三次元造形物を形成することができる。また、例えば吐出される材料の種類に合わせて、照射エネルギー量（パワー、走査速度）を制御することが容易に行うことができ、所望の品質の三次元造形物を得ることができる。ただし、このような構成に限定されず、レーザー照射部１３００及び１３００’の代わりにアーク放電により発生する熱を付与するエネルギー付与部を設け、アーク放電により発生する熱により層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎを焼結又は溶融することにより固める構成としてもよい。なお、例えば、吐出される材料を焼結させて固化することや、溶融して固化することも選択可能であることは言うまでもない。すなわち、吐出される材料は、場合によってはこれが焼結材料であったり、溶融材料であったり、その他の方法によって固化する固化材料であったりする。
【００３４】
図１で表されるように、構成材料吐出部１２３０は、ヘッドベース１１００に保持されるヘッドユニット１４００それぞれに対応させた構成材料を収容した構成材料供給ユニット１２１０と供給チューブ１２２０により接続されている。そして、所定の構成材料が構成材料供給ユニット１２１０から構成材料吐出部１２３０に供給される。構成材料供給ユニット１２１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料を含む材料（金属粒子を含むペースト状の構成材料）が供給材料として構成材料収容部１２１０ａに収容され、個々の構成材料収容部１２１０ａは、供給チューブ１２２０によって、個々の構成材料吐出部１２３０に接続されている。このように、個々の構成材料収容部１２１０ａを備えることにより、ヘッドベース１１００から、複数の異なる種類の材料を供給することができる。
【００３５】
図２で表されるように、構成材料吐出部１２３０’は、ヘッドベース１１００’に保持されるヘッドユニット１４００’それぞれに対応させた構成材料を収容した構成材料供給ユニット１２１０’と供給チューブ１２２０’により接続されている。そして、所定の構成材料が構成材料供給ユニット１２１０’から構成材料吐出部１２３０’に供給される。構成材料供給ユニット１２１０’には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料を含む材料（金属粒子を含むペースト状の構成材料）が供給材料として構成材料収容部１２１０ａ’に収容され、個々の構成材料収容部１２１０ａ’は、供給チューブ１２２０’によって、個々の構成材料吐出部１２３０’に接続されている。このように、個々の構成材料収容部１２１０ａ’を備えることにより、ヘッドベース１１００’から、複数の異なる種類の材料を供給することができる。
【００３６】
図３で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０は、ヘッドベース１６００に保持されるヘッドユニット１９００それぞれに対応させた支持層形成用材料を収容した支持層形成用材料供給ユニット１７１０と供給チューブ１７２０により接続されている。そして、所定の支持層形成用材料が支持層形成用材料供給ユニット１７１０から支持層形成用材料吐出部１７３０に供給される。支持層形成用材料供給ユニット１７１０には、三次元造形物５００を造形する際の支持層を構成する支持層形成用材料（セラミックス粒子を含むペースト状の支持層形成用材料）が供給材料として支持層形成用材料収容部１７１０ａに収容され、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａは、供給チューブ１７２０によって、個々の支持層形成用材料吐出部１７３０に接続されている。このように、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａを備えることにより、ヘッドベース１６００から、複数の異なる種類の支持層形成用材料を供給することができる。
【００３７】
図４で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０’は、ヘッドベース１６００’に保持されるヘッドユニット１９００’それぞれに対応させた支持層形成用材料を収容した支持層形成用材料供給ユニット１７１０’と供給チューブ１７２０’により接続されている。そして、所定の支持層形成用材料が支持層形成用材料供給ユニット１７１０’から支持層形成用材料吐出部１７３０’に供給される。支持層形成用材料供給ユニット１７１０’には、三次元造形物５００を造形する際の支持層を構成する支持層形成用材料（セラミックス粒子を含むペースト状の支持層形成用材料）が供給材料として支持層形成用材料収容部１７１０ａ’に収容され、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａ’は、供給チューブ１７２０’によって、個々の支持層形成用材料吐出部１７３０’に接続されている。このように、個々の支持層形成用材料収容部１７１０ａ’を備えることにより、ヘッドベース１６００’から、複数の異なる種類の支持層形成用材料を供給することができる。
【００３８】
溶融材料または焼結材料として供給される構成材料は、三次元造形物５００の原料となる金属を含有している。該構成材料としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）の粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）や、アルミナ、シリカなどの粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の材料を用いることが可能である。  
また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックも用いることが可能である。  
別の表現をすると、本実施形態の構成材料は、金属粒子を含む流動性組成物である。ただし、粒子に特に限定はなく、金属粒子や合金粒子以外の上述した汎用エンジニアリングプラスチックやエンジニアリングプラスチックの粒子も使用可能である。
【００３９】
支持層形成用材料は、セラミックスを含有している。該支持層形成用材料としては、例えば金属酸化物、金属などの混合粉末と、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などを用いることが可能である。  
別の表現をすると、本実施形態の支持層形成用材料は、セラミックス粒子を含む流動性組成物である。ただし、粒子に特に限定はなく、セラミックス粒子以外の粒子も使用可能である。
【００４０】
形成装置２０００には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物の造形用データに基づいて、上述したステージ１２０、構成材料供給装置１２００及び１２００’に備える構成材料吐出部１２３０及び１２３０’やレーザー照射部１３００及び１３００’、並びに、支持層形成用材料供給装置１７００及び１７００’に備える支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’を制御する制御手段としての制御ユニット４００を備えている。そして、制御ユニット４００には、図示しないが、ステージ１２０、構成材料吐出部１２３０及びレーザー照射部１３００並びに構成材料吐出部１２３０’及びレーザー照射部１３００’が連携して駆動及び動作するよう制御するとともに、ステージ１２０、’支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’が連携して駆動及び動作するよう制御する制御部を備えている。
【００４１】
基台１１０に移動可能に備えられているステージ１２０は、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、ステージコントローラー４１０においてステージ１２０の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台１１０に備える駆動装置１１１に送られ、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向にステージ１２０が移動する。ヘッドユニット１４００及び１４００’に備える構成材料吐出部１２３０及び１２３０’では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において構成材料吐出部１２３０及び１２３０’に備える吐出駆動部１２３０ｂ及び１２３０ｂ’における吐出ノズル１２３０ａ及び１２３０ａ’からの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１２３０ａ及び１２３０ａ’から所定量の構成材料が吐出される。  
同様に、ヘッドユニット１９００及び１９００’に備える支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’に備える吐出駆動部１７３０ｂ及び１７３０ｂ’における吐出ノズル１７３０ａ及び１７３０ａ’からの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１７３０ａ及び１７３０ａ’から所定量の支持層形成用材料が吐出される。
【００４２】
また、レーザー照射部１３００及び１３００’は、制御ユニット４００から制御信号がレーザーコントローラー４３０に送られ、レーザーコントローラー４３０から、複数のレーザー照射部１３００及び１３００’のいずれか、またはすべてにレーザーを照射させる出力信号が送られる。  
ここで、レーザー照射部１３００及び１３００’からのレーザー照射は、ステージコントローラー４１０によるステージ１２０の駆動信号と同期して、ステージコントローラー４１０によるステージ１２０の駆動信号と同期して、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎの所望の領域に照射されるように制御される。
【００４３】
次に、ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。なお、ヘッドユニット１４００’は、ヘッドユニット１４００と同様の構成である。そして、ヘッドユニット１９００及び１９００’は、レーザー照射部１３００が設けられておらず構成材料吐出部１２３０の代わりに支持層形成用材料吐出部１７３０及び１７３０’が同様の配置で構成されていること以外は、ヘッドユニット１４００と同様の構成である。このため、ヘッドユニット１４００’、１９００及び１９００’についての詳細な構成の説明は省略する。  
図５及び図６は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１４００に保持されるレーザー照射部１３００と構成材料吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、このうち図６は、図１（ｂ）に示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図である。  
なお、以下の説明は、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎの所望の領域を溶融して固める例の説明であるが、該所望の領域をこれより低い温度で焼結させて固めてもよい。
【００４４】
図５に示すように、ヘッドベース１１００に複数のヘッドユニット１４００が、図示しない固定手段によって保持されている。また、図６で表されるように、本実施形態に係る形成装置２０００のヘッドベース１１００では、第１列目のヘッドユニット１４０１、第２列目のヘッドユニット１４０２、第３列目のヘッドユニット１４０３、第４列目のヘッドユニット１４０４の、４ユニットが千鳥状に配置されたヘッドユニット１４００を備えている。そして、図６（ａ）で表されるように、ステージ１２０をヘッドベース１１００に対してＸ方向に移動させながら各ヘッドユニット１４００から構成材料を吐出し、レーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。溶融部５０の形成手順については後述する。  
なお、図示しないが、それぞれのヘッドユニット１４０１〜１４０４に備える構成材料吐出部１２３０は、吐出駆動部１２３０ｂを介して構成材料供給ユニット１２１０に供給チューブ１２２０で繋がれ、レーザー照射部１３００はレーザーコントローラー４３０に繋がれ、保持治具１４００ａに保持される構成となっている。
【００４５】
図５に示すように、構成材料吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて三次元造形物の構成材料である材料Ｍが吐出される。ヘッドユニット１４０１では、材料Ｍが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット１４０２では、材料Ｍが連続体状で供給される吐出形態を例示している。本実施形態の形成装置２０００における材料Ｍの吐出形態は液滴状である。しかしながら、一部の吐出ノズル１２３０ａが連続体状で構成材料を供給可能なものも使用可能である。
【００４６】
吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍは、略重力方向に飛翔し、試料プレート１２１上に着弾する。レーザー照射部１３００は、保持治具１４００ａに保持されている。ステージ１２０の移動に伴い、試料プレート１２１上に着弾した材料Ｍがレーザー照射範囲内に入ると材料Ｍが溶融し、レーザー照射範囲外では固化して溶融部５０が形成される。この溶融部５０の集合体が、試料プレート１２１上に形成される三次元造形物５００の溶融層３１０（図１参照）として形成される。
【００４７】
次に、溶融部５０の形成手順について、図６及び図７を用いて説明する。  
図６は、本実施形態のヘッドユニット１４００の配置と、溶融部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。そして、図７は、溶融部５０の形成形態を概念的に表す側面図である。
【００４８】
まず、ステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、複数の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが液滴状に吐出され、試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが配置される。そして、更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、レーザー照射部１３００から照射されるレーザーＬの照射範囲内に入り、材料Ｍが溶融する。更にステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、材料ＭはレーザーＬの照射範囲外となり固化して溶融部５０が形成される。
【００４９】
より具体的には、まず、図７（ａ）で表されるように、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に一定の間隔で材料Ｍを配置させる。
【００５０】
次に、図７（ｂ）で表されるように、ステージ１２０を図１に示す−Ｘ方向に移動させながら、一定の間隔で配置された材料Ｍの間を埋めるように新たに材料Ｍを配置させる。そして、ステージ１２０が−Ｘ方向へ継続して移動させることにより、レーザーＬの照射範囲内に材料Ｍが入ることで溶融される（溶融部５０が形成される）。  
なお、所定の位置に材料Ｍが配置されてからレーザーＬの照射範囲内に入るまでの時間は、ステージ１２０の移動速度で調整することができる。例えば、材料Ｍに溶剤を含む場合、ステージ１２０の移動速度を遅くして、照射範囲内に入るまでの時間を長くすることで溶剤の乾燥を促進することができる。  
また、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが重なるように（間隔を空けないように）配置させて、同一方向へ移動させたままレーザーＬの照射範囲内に入る構成（ステージ１２０のＸ方向における往復移動で溶融部５０を形成する構成ではなく、ステージ１２０のＸ方向における片側の移動のみで溶融部５０を形成する構成）としても良い。
【００５１】
上記のように溶融部５０を形成することによって、図６（ａ）で表されるような、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＸ方向における１ライン分（Ｙ方向における１ライン目）の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。
【００５２】
次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における２ライン目の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、ノズル間のピッチをＰとすると、Ｐ／ｎ（ｎは自然数）ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。本実施例ではｎを３として説明する。  
図７（ａ）及び図７（ｂ）で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図６（ｂ）で表されるような、Ｙ方向における２ライン目の溶融部５０’（溶融部５０ａ’、５０ｂ’、５０ｃ’及び５０ｄ’）が形成される。
【００５３】
次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における３ライン目の溶融部５０（溶融部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、Ｐ／３ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。  
そして、図７（ａ）及び図７（ｂ）で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図６（ｃ）で表されるような、Ｙ方向における３ライン目の溶融部５０’’ （溶融部５０ａ’’、５０ｂ’’、５０ｃ’’及び５０ｄ’’）が形成され、溶融層３１０を得ることができる。
【００５４】
なお、第１層目の層５０１において、上述したように溶融層３１０を形成する前或いは後に、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、吐出された材料を溶融しないということ以外は同様の方法で、支持層３００を形成することができる。支持層３００は焼結された状態であることが望ましい。そして、層５０１に積層させて層５０２、５０３、・・・５０ｎを形成する際にも、同様に、溶融層３１０及び支持層３００を形成することができる。
【００５５】
そして、構成材料吐出部１２３０’からの構成材料の吐出及びレーザー照射部１３００’からのレーザーＬの照射による溶融、支持層形成用材料吐出部１７３０’からの支持層形成用材料の吐出も、上記と同様に行うことができ、同様に、溶融層３１０及び支持層３００を形成することができる。ここで、構成材料吐出部１２３０’及び支持層形成用材料吐出部１７３０’を用いて形成された層（溶融層３１２及び支持層３０２）は、構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０を用いて形成された層（溶融層３１１及び支持層３０１）よりも厚くなる（図９参照）。
【００５６】
上述の本実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００、１４００’、１９００及び１９００’の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図８に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。
【００５７】
図８（ａ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図８（ｂ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。
【００５８】
次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一実施例について説明する。  
図９は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。ここで、図９は、図９（ｎ）で表される形状の三次元造形物の完成体Ｏを形成する際における、製造過程の一例を表している。
【００５９】
最初に、図９（ａ）で表される状態から、図９（ｂ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、層厚の薄い第１層目の層において、支持層３００（３０１）を形成する。ここで、支持層３００（３０１）は、該第１層目の層における三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。  
次に、図９（ｃ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて、層厚の薄い第２層目の層において、支持層３００（３０１）を形成する。
【００６０】
次に、図９（ｄ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて、層厚の薄い第２層目の層において、三次元造形物の輪郭領域に対応する部分に溶融層３１０（３１１）を形成する。  
次に、図９（ｅ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０’から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００’からレーザーＬを照射させて、層厚の薄い第１層目及び第２層目に対応する層厚の厚い第１層目の層として、三次元造形物の下面側の輪郭領域を含み三次元造形物の内部にも対応する部分に溶融層３１０（３１２）を形成する。  
なお、図９（ｅ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０’から構成材料を吐出させて構成される溶融層３１２（後述の支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて構成される支持層３０２も同様）は、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて構成される溶融層３１１及び支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて構成される支持層３０１の２倍の厚さとなっている。
【００６１】
次に、図９（ｆ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０’から支持層形成用材料を吐出させて、層厚の厚い支持層３００（３０２）を形成する。ここで、支持層３００（３０２）も、三次元造形物の形成領域（溶融層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。  
次に、図９（ｇ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０’から構成材料を吐出させるとともにレーザー照射部１３００’からレーザーＬを照射させて、層厚の厚い層として、三次元造形物の側面側の輪郭領域を含み三次元造形物の内部にも対応する部分に溶融層３１０（３１２）を形成する。
【００６２】
次に、図９（ｈ）及び（ｉ）で表されるように、図９（ｆ）及び（ｇ）と同様、層厚の厚い支持層３００（３０２）及び溶融層３１０（３１２）を形成する。  
次に、図９（ｊ）及び（ｋ）で表されるように、図９（ｃ）及び（ｄ）と同様、層厚の薄い支持層３００（３０１）及び溶融層３１０（３１１）を形成する。  
次に、図９（ｌ）で表されるように、図９（ｂ）と同様、層厚の薄い支持層３００（３０１）を形成し、その後、図９（ｍ）で表されるように、図９（ｅ）と同様、三次元造形物の上面側の輪郭領域を含み三次元造形物の内部にも対応する部分に層厚の厚い溶融層３１０（３１２）を形成する。  
こうして、三次元造形物の完成体Ｏが完成する。なお、図９（ｎ）は、三次元造形物の完成体Ｏを試料プレート１２１から取り外し、三次元造形物の完成体Ｏを現像（三次元造形物の完成体Ｏから支持層３００を除去すること）した状態を表している。  
なお、本実施例においては、各層を形成する際、支持層３００を形成してから溶融層３１０を形成したが、溶融層３１０を形成してから支持層３００を形成してもよい。
【００６３】
また、図９（ｍ）などで表されるように、本実施例において、支持層３００は、上層にアンダーカット部（下層に対してＸＹ平面方向に凸になった部分）がある場合に、下層における支持層として、これを支えることが可能な層（所謂サポート層）となっている。ただし、支持層は、このような支持層であることに限定されず、例えば、試料プレート１２１の上面全体に形成される層であって、第１層目の層における溶融層３１０を支えることが可能な層（所謂剥離層）であってもよい。このような剥離層を設けることで、三次元造形物の完成体Ｏを試料プレート１２１から取り外すことに伴う後工程を減らす（容易にする）ことが可能になる。なお、下層においては、レーザー照射部からレーザーＬを照射することにより材料Ｍを焼結させておいてもよい。
【００６４】
次に、上記形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例（図９に対応する例）についてフローチャートを用いて説明する。  
ここで、図１０は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
【００６５】
図１０で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物の形状を表すデータを取得する。
【００６６】
次に、ステップＳ１２０で、層毎のデータを作成する。詳細には、三次元造形物の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。  
この際、生成されるビットマップデータは、三次元造形物の輪郭領域と三次元造形物の接触領域とで区別されたデータになっている。別の表現をすると、構成材料吐出部１２３０及び支持層形成用材料吐出部１７３０から吐出される相対的にドット径が小さい液滴（小ドット）で構成される領域と、構成材料吐出部１２３０’及び支持層形成用材料吐出部１７３０’から吐出される相対的にドット径が大きい液滴（大ドット）で構成される領域とが、層毎に区別されるように形成されたデータになっている。  
なお、大ドットと小ドットの大きさの差に特に限定はないが、大ドットを小ドットの８倍以上とすることで、特に効果的に、迅速に高精度な三次元造形物を製造することが可能になる。
【００６７】
次に、ステップＳ１３０で、形成しようとする層が、小ドットで形成される層か大ドットで形成される層かを判断する。なお。この判断は制御ユニット４００に備えられた制御部により行われる。  
本ステップで、小ドットで形成される層と判断された場合はステップＳ１４０に進み、大ドットで形成される層と判断された場合はステップＳ１７０に進む。
【００６８】
ステップＳ１４０では、例えば図９（ｂ）及び（ｃ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出することにより、小ドットで支持層形成用材料を供給する。  
次に、ステップＳ１５０で、例えば図９（ｄ）で表されるように構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出することにより小ドットで構成材料を供給し、ステップＳ１６０で、ステップＳ１５０で供給された構成材料にレーザー照射部１３００からレーザーＬを照射させて構成材料を固化する。  
なお、ステップＳ１４０と、ステップＳ１５０及びステップＳ１６０とは、データによって複数回繰り返される場合もあれば省略される場合もある。  
また、ステップＳ１４０と、ステップＳ１５０及びステップＳ１６０とは、本実施例ではステップＳ１４０の工程を先に行っているが、ステップＳ１５０及びステップＳ１６０の工程を先に行ってもよい。
【００６９】
一方、ステップＳ１７０では、例えば図９（ｆ）で表されるように、支持層形成用材料吐出部１７３０’から支持層形成用材料を吐出することにより、大ドットで支持層形成用材料を供給する。  
次に、ステップＳ１８０で、例えば図９（ｇ）で表されるように構成材料吐出部１２３０’から構成材料を吐出することにより大ドットで構成材料を供給し、ステップＳ１９０で、ステップＳ１８０で供給された構成材料にレーザー照射部１３００’からレーザーＬを照射させて構成材料を固化する。  
なお、ステップＳ１７０と、ステップＳ１８０及びステップＳ１９０とは、データによって複数回繰り返される場合もあれば省略される場合もある。  
また、ステップＳ１７０と、ステップＳ１８０及びステップＳ１９０とは、本実施例ではステップＳ１７０の工程を先に行っているが、ステップＳ１８０及びステップＳ１９０の工程を先に行ってもよい。
【００７０】
そして、ステップＳ２００により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ２００までが繰り返される。
【００７１】
そして、ステップＳ１３０からステップＳ２００までが繰り返され、三次元造形物の造形が終了すると、ステップＳ２１０で、三次元造形物の現像を行い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。
【００７２】
上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、粒子を含む流動性組成物（金属粒子を含むペースト状の構成材料）を液滴の状態で吐出部（構成材料吐出部１２３０及び１２３０’）から吐出させて層を形成する層形成工程（ステップＳ１４０からステップＳ１９０）を有している。そして、層形成工程は、三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層（溶融層３１１）を形成する輪郭層形成工程（ステップＳ１５０）と、輪郭層に接する三次元造形物の内部に対応する内部層（溶融層３１２）を形成する内部層形成工程（ステップＳ１８０）と、を含んでいる。そして、輪郭層形成工程で輪郭層を形成する際の少なくとも一部の液滴（小ドット）は、内部層形成工程で内部層を形成する際の液滴（大ドット）よりも小さい。  
すなわち、本実施例の三次元造形物の製造方法は、相対的に大きい液滴で内部層を形成し、相対的に小さい液滴で輪郭層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部層を迅速に形成できるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭層を高い精度で形成することができる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
【００７３】
また、別の表現をすると、本実施形態の形成装置２０００は、粒子を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出する吐出部（構成材料吐出部１２３０及び１２３０’）と、吐出部から液滴を吐出させて層を形成するよう制御する制御ユニット４００に備えられた制御部と、を有している。そして、制御部は、三次元造形物の輪郭に対応する輪郭層と、輪郭層に接する三次元造形物の内部に対応する内部層とを、輪郭層を形成する際の液滴が内部層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さくなるように形成するよう制御する。  
すなわち、本実施形態の形成装置２０００は、相対的に大きい液滴で内部層を形成し、相対的に小さい液滴で輪郭層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部層を迅速に形成できるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭層を高い精度で形成することができる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
【００７４】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層形成工程は、吐出部として、異なる大きさの液滴を吐出する、第１吐出部（構成材料吐出部１２３０）及び第２吐出部（構成材料吐出部１２３０’）を用いて実行されると表現できる。このため、簡単に、相対的に大きい液滴と相対的に小さい液滴とを吐出させることができる。  
なお、「異なる大きさの液滴を吐出する」とは、第１吐出部及び第２吐出部がともに１種類の大きさの液滴を吐出可能であり各々の液滴の大きさが異なるという場合のみを意味するのではない。例えば、第１吐出部及び第２吐出部の少なくとも一方が複数種類の大きさ（例えば第１吐出部が５０、１００、１５０ｐｌの液滴を吐出可能で、第２吐出部が５０、１５０、３００ｐｌの液滴を吐出可能な場合等）の液滴を吐出可能であり第１吐出部及び第２吐出部から吐出可能な液滴の大きさが一部同じ（例えば５０ｐｌ）となる場合も含む意味である。  
なお、構成材料吐出部１２３０及び構成材料吐出部１２３０’と第１吐出部及び第２吐出部との対応関係は、逆であってもよい。
【００７５】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、図９及びステップＳ１３０からステップＳ２００までが繰り返されることで表されるように、層形成工程を積層方向に繰り返す積層工程を有する。このため、層を積層させることで、簡単に、三次元造形物を製造することができる。
【００７６】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、ステップＳ１６０及びステップＳ１９０に相当する、粒子を結合する結合工程を有する。このため、頑丈な三次元造形物を製造することが可能になる。  
なお、「粒子を結合する」とは、例えば、本実施例のように粒子を溶融することや、粒子を焼結することなどが挙げられる。さらには、粒子を含む流動性組成物（構成材料）に熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などを含有させ樹脂を硬化させることにより粒子を結合させてもよい。
【００７７】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、図９（ｂ）から図９（ｅ）で表されるように、層厚の薄い層（溶融層３１１及び支持層３０１）を複数層形成し、その後、該複数層に対応する領域に、層厚の厚い溶融層３１２を形成し溶融（結合）することができる。さらに、造形する三次元造形物の形状によっては、輪郭層形成工程に相当する層厚の薄い溶融層３１１（及び支持層３０１）を複数層形成し、その後、該複数層に対応する領域に、内部層形成工程に相当する層厚の厚い溶融層３１２を形成し結合することができる。  
別の表現をすると、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、輪郭層形成工程を複数回実行して輪郭層を複数層形成し、内部層形成工程を実行して該複数層に対応する領域に該複数層の厚みに対応する内部層を形成し、結合工程を実行して該複数層に対応する粒子を結合することができる。このような工程とすることで、内部層形成工程の回数を減らすことができる。このため、特に迅速に、高精度な三次元造形物を製造することができる。
【００７８】
また、本実施例の形成装置２０００では、全ての構成材料収容部１２１０ａ及び１２１０ａ’に同じ構成材料を収容させて三次元造形物の製造を実行できる。すなわち、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、輪郭層及び内部層に同一の粒子を含む流動性組成物を吐出することができる。このようにすることで、均一な成分で三次元造形物を製造することができ、材料特性を活かすことが可能になる。
【００７９】
また、図９で表されるように、本実施例の形成装置２０００では、構成材料吐出部１２３０’から構成材料を吐出させて構成される層（溶融層３１２）及び支持層形成用材料吐出部１７３０’から支持層形成用材料を吐出させて構成される層（支持層３０２）が、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて構成される層（溶融層３１１）及び支持層形成用材料吐出部１７３０から支持層形成用材料を吐出させて構成される層（支持層３０１）の２倍の厚さとなるよう液滴のドット径が調整されている。このため、例えば、造形する三次元造形物が層厚の薄い溶融層３１１を複数層（２層）重ねて形成された部分を有する場合、該層厚の薄い溶融層３１１を複数層（２層）重ねて形成された部分の厚みが、層厚の厚い溶融層３１２の１層分の厚みとなる。  
別の表現をすると、本実施例の三次元造形物の製造方法の層形成工程は、内部層形成工程において液滴を重ねることなく所定の厚みの内部層（溶融層３１２）を形成するとともに、輪郭層形成工程において液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層（溶融層３１１）を形成する。すなわち、輪郭層（溶融層３１１）の複数層分の層厚が内部層（溶融層３１２）の１層分の層厚に対応する。このため、輪郭層と内部層との層厚が異なることに伴う層厚の調整などが不要になり、簡単に、高精度な三次元造形物を製造することができる。  
なお、「輪郭層形成工程において液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成する」とは、１回の輪郭層形成工程で液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成することのほか、複数回の輪郭層形成工程で液滴を複数重ねて所定の厚みの輪郭層を形成することの両方を含む意味である。
【００８０】
また、構成材料に含まれる粒子としては、金属粒子、セラミックス粒子、樹脂粒子など特に限定はないが、金属粒子や、合金粒子であることが好ましい。表面研磨等の後加工工程が大幅に削減され高精度な三次元造形物を製造することが可能になるためである。
【００８１】
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈ溶融部、
１１０  基台、１１１  駆動装置、１２０  ステージ（支持体）、
１２１  試料プレート、１３０  ヘッドベース支持部、
３００、３０１、３０２  支持層、３１０  溶融層、３１１  溶融層（輪郭層）、
３１２  溶融層（内部層）、４００  制御ユニット（制御部）、
４１０  ステージコントローラー、４３０  レーザーコントローラー、
５００  三次元造形物、５０１、５０２及び５０３  層、
７３０  ヘッドベース支持部、１１００、１１００’  ヘッドベース、
１２００、１２００’  構成材料供給装置、
１２１０、１２１０’  構成材料供給ユニット、
１２１０ａ、１２１０ａ’  構成材料収容部、１２２０、１２２０’  供給チューブ、
１２３０  構成材料吐出部（吐出部、第１吐出部）、
１２３０’  構成材料吐出部（吐出部、第２吐出部）、
１２３０ａ、１２３０ａ’  吐出ノズル、１２３０ｂ、１２３０ｂ’  吐出駆動部、
１３００，１３００’  エネルギー照射部（レーザー照射部）、
１４００、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８  ヘッドユニット、
１４００ａ、１４００ａ’  保持治具、１５００  材料供給コントローラー、
１６００、１６００’  ヘッドベース、
１７００、１７００’  支持層形成用材料供給装置、
１７１０、１７１０’  支持層形成用材料供給ユニット、
１７１０ａ、１７１０ａ’  支持層形成用材料収容部、
１７２０、１７２０’  供給チューブ、
１７３０、１７３０’  支持層形成用材料吐出部、
１７３０ａ、１７３０ａ’  吐出ノズル、１７３０ｂ、１７３０ｂ’  吐出駆動部、
１９００、１９００’  ヘッドユニット、１９００ａ、１９００ａ’  保持治具、
２０００  形成装置（三次元造形物の製造装置）、３０００  ガルバノミラー、
３１００  レーザー照射部、Ｌ  レーザー、Ｍ  材料（構成材料）、
Ｏ  三次元造形物の完成体
【図１】
0006642790.tif 000002
【図２】
0006642790.tif 000003
【図３】
0006642790.tif 000004
【図４】
0006642790.tif 000005
【図５】
0006642790.tif 000006
【図６】
0006642790.tif 000007
【図７】
0006642790.tif 000008
【図８】
0006642790.tif 000009
【図９】
0006642790.tif 000010
【図１０】
0006642790.tif 000011