(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を収容可能な複数のタンクと、前記複数のタンクから前記粉末を供給可能であり、供給された前記粉末を一時的に収容可能な共通室と、前記複数のタンクの少なくとも一つから前記共通室に供給された前記粉末を供給領域に供給するよう構成された共通ノズルと、を有する供給部と、
前記共通ノズルと前記供給領域とを相対的に移動させ、前記共通ノズルを前記供給領域に面する複数の供給位置に配置させる移動部と、
前記複数のタンクの少なくとも一つから前記共通室に前記粉末を選択的に供給させ、前記共通室に供給された少なくとも一種類の前記粉末を前記複数の供給位置に配置された前記共通ノズルから前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第２の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分とを有する前記粉末の層を前記供給領域に形成させる制御部と、
前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、結合形成部と、
を具備する積層造形装置。
【請求項２】
前記結合形成部は、前記粉末に接着剤を塗布することで、前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、請求項１の積層造形装置。
【請求項３】
前記結合形成部は前記接着剤を吐出し、
前記移動部は、前記結合形成部と前記供給領域とを相対的に移動させ、前記結合形成部を前記第１の部分又は前記第２の部分に面する複数の塗布位置に配置させ、
前記制御部は、前記塗布位置に配置された前記結合形成部に、当該結合形成部に面する前記第１の部分又は前記第２の部分へ前記接着剤を吐出させ、前記第１の部分の少なくとも一部の前記粉末と、前記第２の部分の少なくとも一部の前記粉末と、に前記接着剤を塗布させる、
請求項２の積層造形装置。
【請求項４】
前記結合形成部は、複数の種類の前記接着剤を吐出可能であり、
前記制御部は、前記塗布位置に配置された前記結合形成部に、前記第１の部分及び前記第２の部分へそれぞれ異なる種類の前記接着剤を吐出させる、
請求項３の積層造形装置。
【請求項５】
前記移動部は、前記共通ノズルと前記結合形成部とを一体として移動させる、請求項３又は請求項４の積層造形装置。
【請求項６】
前記結合形成部は、前記粉末にエネルギー線を照射することで、前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、請求項１の積層造形装置。
【請求項７】
前記結合形成部は、複数の種類のエネルギー線を出射可能であり、
前記制御部は、前記結合形成部に、前記第１の部分及び前記第２の部分へそれぞれ異なる種類の前記エネルギー線を照射させる、
請求項６の積層造形装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記供給部に、一種類の前記粉末によって形成された第３の部分を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分と前記第３の部分とを有する前記粉末の前記層を前記供給領域に形成させ、
前記結合形成部は、前記第３の部分の前記粉末を粉末状のまま残す、
請求項１乃至請求項７のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項９】
前記粉末は、粉末状の当該粉末の融点が、結合した当該粉末の融点よりも低くなる粒径を有し、
前記結合形成部は、前記供給領域の温度を、粉末状の前記粉末の融点よりも高く且つ結合した前記粉末の融点よりも低くする、
請求項１の積層造形装置。
【請求項１０】
粉末を収容可能な複数のタンクと、前記複数のタンクから前記粉末を供給可能であり、供給された前記粉末を一時的に収容可能な共通室と、前記共通室に開口する共通ノズルと、を有する供給部の前記共通ノズルを、供給領域に面する複数の供給位置に配置させる工程と、
前記複数のタンクの少なくとも一つから前記共通室に前記粉末を供給する工程と、
前記共通室に供給された少なくとも一種類の前記粉末を前記複数の供給位置に配置された前記共通ノズルから前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第２の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分とを有する前記粉末の層を前記供給領域に形成させる工程と、
前記第１の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
を有する積層造形方法。
【請求項１１】
複数の種類の粉末を供給可能な供給部を、供給領域に面する複数の供給位置に配置させる工程と、
前記複数の供給位置に配置された前記供給部に少なくとも一種類の前記粉末を前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第２の部分と、一種類の前記粉末によって形成された第３の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分と前記第３の部分とを有する前記粉末の層を前記供給領域に形成させる工程と、
前記第１の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
粉末状のまま残された前記第３の部分の前記粉末を回収する工程と、
を有する積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、積層造形装置及び積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形装置は、例えば、粉末状の材料の層を形成し、各層の材料の一部を結合させることで積層造形を行う。このような積層造形装置は、例えば、積層造形が行われる造形槽に材料を供給し、当該材料をローラやスキージングブレードによって均すことで、材料の層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２６８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の種類の材料による積層造形が可能な積層造形装置によれば、より多くの種類の積層造形品が製造可能となる。しかし、材料をローラやスキージングブレードによって均す積層造形装置は、特定の位置に特定の種類の材料を供給することが難しい。
【０００５】
本発明が解決する課題の一例は、複数の種類の材料を用いた積層造形が可能な積層造形装置及び積層造形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施の形態に係る積層造形装置は、吐出部と、移動部と、制御部と、結合形成部とを備える。前記吐出部は、粉末を収容可能な複数のタンクと、前記複数のタンクから前記粉末を供給可能であり、供給された前記粉末を一時的に収容可能な共通室と、前記複数のタンクの少なくとも一つから前記共通室に供給された前記粉末を供給領域に供給するよう構成された共通ノズルと、を有する。前記移動部は、前記共通ノズルと前記供給領域とを相対的に移動させ、前記共通ノズルを前記供給領域に面する複数の供給位置に配置させる。前記制御部は、前記複数のタンクの少なくとも一つから前記共通室に前記粉末を選択的に供給させ、前記共通室に供給された少なくとも一種類の前記粉末を前記複数の供給位置に配置された前記共通ノズルから前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記粉末によって形成された第２の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分とを有する前記粉末の層を前記供給領域に形成させる。前記結合形成部は、前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる。 
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る三次元プリンタを概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のステージ及び供給装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の造形物を積層造形する手順の第１の例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１の実施形態のノズルが塗布位置に配置されたステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の層の形成が完了したステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の造形物を積層造形する手順の第２の例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係るステージ及び供給装置の一部を示す斜視図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係るステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施の形態に係るステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第５の実施の形態に係るステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第６の実施の形態に係るステージ及び供給装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直下方を下方向、鉛直上方を上方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。
【０００９】
図１は、第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１０を概略的に示す断面図である。三次元プリンタ１０は、積層造形装置の一例である。三次元プリンタ１０は、粉末状の複数の種類の材料１１による層１２の形成と、層１２を形成する材料１１の固化と、を繰り返すことで、三次元形状の造形物１３を造形する。図１は、形成途中の造形物１３を示す。さらに、図１は、一つの層１２を二点鎖線で示す。
【００１０】
図１に示すように、三次元プリンタ１０は、処理槽２１と、ステージ２２と、供給装置２３と、光学装置２４と、制御部２５とを有する。光学装置２４は、結合形成部の一例である。なお、三次元プリンタ１０がエネルギー線以外の手段により材料１１を固化する場合、三次元プリンタ１０は光学装置２４を有さなくても良い。
【００１１】
処理槽２１は、例えば、筐体とも称され得る。ステージ２２は、例えば、台、造形領域、又は塗布領域とも称され得る。供給装置２３は、例えば、保持部、投下部、又は撒布部とも称され得る。光学装置２４は、例えば、形成部又は固化部とも称され得る。
【００１２】
処理槽２１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽２１は、処理室２１ａを有する。処理室２１ａには、ステージ２２、供給装置２３、及び光学装置２４が収容される。なお、ステージ２２、供給装置２３、及び光学装置２４は、処理室２１ａの外にあっても良い。
【００１３】
処理槽２１の処理室２１ａに、供給口３１と、排出口３２とが設けられる。例えば、処理槽２１の外部に設けられたガス供給装置が、窒素及びアルゴンのような不活性ガスを、供給口３１から処理室２１ａに供給する。例えば、処理槽２１の外部に設けられたガス排出装置が、排出口３２から処理室２１ａの上記不活性ガスを排出する。
【００１４】
ステージ２２に、粉末状の材料１１の層１２が形成され、造形物１３が造形される。ステージ２２は、載置台３５と、周壁３６と、昇降機３７とを有する。
【００１５】
図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、ステージ２２の幅に沿う。Ｙ軸は、ステージ２２の奥行き（長さ）に沿う。Ｚ軸は、ステージ２２の高さに沿う。
【００１６】
載置台３５は、例えば、正方形の板材である。なお、載置台３５の形状はこれに限らず、矩形のような他の四角形（四辺形）、多角形、円、及び幾何学形状のような他の形状を呈する部材であっても良い。載置台３５は、上面３５ａと、四つの端面３５ｂとを有する。上面３５ａは、四角形の略平坦な面である。端面３５ｂは、上面３５ａとそれぞれ直交する面である。
【００１７】
載置台３５の上面３５ａは、材料１１が供給され、材料１１の層１２が形成される供給領域Ｒを形成し得る。なお、供給領域Ｒは、載置台３５の上面３５ａに限らず、当該載置台３５の上面３５ａに置かれるベースプレートによっても形成され得る。また、載置台３５の供給領域Ｒに材料１１の層１２が形成されると、当該層１２が次の供給領域Ｒを形成する。このように、供給領域Ｒは、載置台３５の上に順次形成される。
【００１８】
周壁３６は、Ｚ軸に沿う方向に延びるとともに、載置台３５を囲む四角形の筒状に形成される。載置台３５の四つの端面３５ｂは、周壁３６の内面にそれぞれ接する。周壁３６は、四角形の枠状に形成され、開放された上端３６ａを有する。
【００１９】
昇降機３７は、例えば、油圧昇降機である。昇降機３７は、周壁３６の内部で載置台３５をＺ軸に沿う方向に移動可能である。載置台３５が最も上方に移動した場合、載置台３５の上面３５ａと、周壁３６の上端３６ａとは、略同一平面を形成する。
【００２０】
供給領域Ｒは、周壁３６の上端３６ａから、例えば５０μｍ下方に配置される。供給領域Ｒに材料１１の層１２が形成され、当該層１２が次の供給領域Ｒを形成すると、昇降機３７は載置台３５を５０μｍ降下させる。これにより、供給領域Ｒと周壁３６の上端３６ａとの間の距離は、５０μｍに保たれる。なお、供給領域Ｒと周壁３６の上端３６ａとの間の距離は、これに限られず、例えば任意に変更され得る。
【００２１】
供給装置２３は、供給領域Ｒに材料１１を供給するとともに、供給された材料１１を固化する。供給装置２３は、吐出装置４１と、移動装置４２と、収容装置４３と、回収装置４４とを有する。吐出装置４１は、供給部及び結合形成部を有する場合の一例である。移動装置４２は、移動部の一例である。
【００２２】
図２は、ステージ２２及び供給装置２３の一部を示す斜視図である。図３は、ステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。図２及び図３に示すように、吐出装置４１は、ホルダ５１と、複数のノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄと、複数のタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅとを有する。
【００２３】
ホルダ５１は、複数のタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅを保持する。ホルダ５１に保持されたタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅは、Ｙ軸に沿う方向に一列に並ぶ。ホルダ５１は、下方に向く下面５１ａを有する。下面５１ａは、供給領域Ｒに面する。
【００２４】
ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、ホルダ５１の下面５１ａにそれぞれ設けられ、供給領域Ｒに面する。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、Ｙ軸に沿う方向に一列に並ぶ。なお、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの配置はこれに限られない。
【００２５】
ノズル５２Ａは、タンク５３Ａに接続される。ノズル５２Ｂは、タンク５３Ｂに接続される。ノズル５２Ｃは、タンク５３Ｃに接続される。ノズル５２Ｄは、タンク５３Ｄ，５３Ｅにそれぞれ接続される。
【００２６】
タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、複数の種類の材料１１をそれぞれ収容する。図３に示すように、以下の記載において、材料１１は、種類ごとに材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと個別に記載されることがある。
【００２７】
三次元プリンタ１０が使用する複数の材料１１は、中心粒径が約４０μｍの粉末状の金属材料である。なお、材料１１はこれに限らない。例えば、材料１１は、合成樹脂、セラミックス、及び生体物質のような他の材料であっても良い。また、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、同じ成分の材料であって、中心粒径がそれぞれ異なっても良い。このように、複数の種類の材料１１は、互いに成分が異なる材料に限らず、例えば、互いに中心粒径が異なる材料や、互いに形状が異なる材料であっても良い。
【００２８】
タンク５３Ａは、粉末状の材料１１Ａを収容する。材料１１Ａは、例えば鉄粉である。タンク５３Ｂは、粉末状の材料１１Ｂを収容する。材料１１Ｂは、例えば銅粉である。タンク５３Ｃは、粉末状の材料１１Ｃを収容する。材料１１Ｃは、例えばアルミニウム粉である。なお、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃはこれに限られない。
【００２９】
タンク５３Ｄは、接着剤５６を収容する。接着剤５６は、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを固化可能な種類の接着剤である。タンク５３Ｅは、溶剤５７を収容する。溶剤５７は、例えば、接着剤５６に含まれる溶剤である。
【００３０】
ノズル５２Ａは、タンク５３Ａに収容された材料１１Ａを吐出する。ノズル５２Ｂは、タンク５３Ｂに収容された材料１１Ｂを吐出する。ノズル５２Ｃは、タンク５３Ｃに収容された材料１１Ｃを吐出する。このように、吐出装置４１は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃから、複数の種類の材料１１を吐出可能である。
【００３１】
ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、例えば、電磁弁により開閉されることで、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを重力によりそれぞれ吐出する。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの中心粒径の６倍以上の直径を有する開口である。このため、重力によって材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃからそれぞれ滑らかに吐出される。
【００３２】
なお、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、他の手段によって材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出しても良い。例えば、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、アクチュエータによって材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを押し出したり、キャリアガスによって材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを噴き出したりしても良い。
【００３３】
ノズル５２Ｄは、タンク５３Ｄに収容された接着剤５６を吐出する。ノズル５２Ｄは、接着剤５６を、タンク５３Ｅの溶剤５７と混合させて吐出可能である。ノズル５２Ｄは、接着剤５６に混合させる溶剤５７の量を変更可能である。すなわち、吐出装置４１は、ノズル５２Ｄから、複数の濃度の接着剤５６を吐出可能である。複数の濃度の接着剤５６は、複数の種類の接着剤の一例である。
【００３４】
なお、吐出装置４１は、複数の成分や色の接着剤５６を収容する複数のタンク５３Ｄと、当該複数の成分や色の接着剤５６を吐出する複数のノズル５２Ｄとを有しても良い。このように、複数の種類の接着剤５６は、互いに濃度が異なる接着剤に限らず、例えば、互いに成分や色が異なる接着剤であっても良い。
【００３５】
移動装置４２は、吐出装置４１をＸ軸及びＹ軸に沿う方向に移動させる。すなわち、移動装置４２は、吐出装置４１と供給領域Ｒとを相対的に移動させる。移動装置４２は、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出するノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと、接着剤５６を吐出するノズル５２Ｄと、を一体として移動させる。移動装置４２は、レール６１と、二つの搬送部６２とを有する。
【００３６】
レール６１は、ステージ２２の上方に配置され、Ｙ軸に沿う方向に延びる。レール６１の長さは、Ｙ軸に沿う方向におけるステージ２２の長さよりも長い。レール６１は、供給領域Ｒの上に架け渡される。
【００３７】
吐出装置４１のホルダ５１は、レール６１に移動可能に取り付けられる。レール６１は、例えば、モータ、ギア、及びベルトのような種々の部品を有する機構を駆動させることにより、吐出装置４１をレール６１に沿って移動させる。すなわち、レール６１は、吐出装置４１をＹ軸に沿う方向に移動させる。吐出装置４１のノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、供給領域Ｒに面するが、例えば吐出装置４１がレール６１の端部に位置するときに供給領域Ｒから外れても良い。
【００３８】
二つの搬送部６２は、ステージ２２の周壁３６の上端３６ａにそれぞれ載置される。二つの搬送部６２は、Ｙ軸に沿う方向に並んで配置される。搬送部６２は、レール６１を支持する。搬送部６２は、例えば、モータのような種々の部品を有する機構を駆動させることにより、Ｘ軸に沿う方向に移動する。すなわち、搬送部６２は、レール６１に取り付けられた吐出装置４１をＸ軸に沿う方向に移動させる。
【００３９】
移動装置４２は、上述の記載に限られない。例えば、移動装置４２は、吐出装置４１をＺ軸に沿う方向にさらに移動させても良い。また、移動装置４２は、ステージ２２を移動させることで、吐出装置４１と供給領域Ｒとを相対的に移動させても良い。
【００４０】
図１に示すように、収容装置４３は、複数の供給管６５を通じて、複数のタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅにそれぞれ接続される。収容装置４３は、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと、接着剤５６と、溶剤５７とを、対応するタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅに供給する。なお、供給管６５は、例えば可撓性及び伸縮性を有し、吐出装置４１の位置にかかわらずステージ２２から離間する。
【００４１】
なお、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅは、カートリッジであっても良い。この場合、収容装置４３とタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅとは接続されなくても良い。
【００４２】
回収装置４４は、回収管６６を通じて、収容装置４３に接続される。回収装置４４は、例えば、Ｙ軸に沿う方向に延びるとともに、ステージ２２の上方をＸ軸に沿う方向に移動可能である。回収装置４４は、下方の粉末状の材料１１を吸引し、収容装置４３に送る。
【００４３】
光学装置２４は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌを平行光に変換する変換レンズ、レーザ光Ｌを収束させる収束レンズ、及び、レーザ光Ｌの照射位置を移動させるガルバノミラーのような、種々の部品を有する。図１は、レーザ光Ｌを二点鎖線で示す。レーザ光Ｌは、エネルギー線の一例であり、複数の種類の材料１１を溶融可能である。なお、エネルギー線はレーザ光Ｌのように材料を溶融できるものであれば良く、電子ビームや、マイクロ波から紫外線領域の電磁波などであっても良い。
【００４４】
光学装置２４は、レーザ光Ｌのパワー密度を変更可能である。さらに、光学装置２４は、複数の波長のレーザ光Ｌを選択的に出射可能である。このように、光学装置２４は、複数の種類のレーザ光Ｌを出射する。複数の種類のレーザ光Ｌは、互いに波長が異なるレーザ光Ｌに限らず、例えば、互いにパワー密度が異なるレーザ光Ｌであっても良い。
【００４５】
光学装置２４は、ステージ２２の上方に位置する。なお、光学装置２４は他の場所に配置されても良い。光学装置２４は、前記光源が出射したレーザ光Ｌを、前記変換レンズによって平行光に変換する。光学装置２４は、傾斜角度を変更可能な前記ガルバノミラーにレーザ光Ｌを反射させ、前記収束レンズによってレーザ光Ｌを収束させることで、レーザ光Ｌを供給領域Ｒの所望の位置に照射する。
【００４６】
制御部２５は、ステージ２２、供給装置２３、及び光学装置２４に、電気的に接続される。制御部２５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭのような種々の電子部品を有する。制御部２５は、前記ＲＯＭ、又は他の記憶装置に格納されたプログラムを読み出し実行することで、ステージ２２、供給装置２３、及び光学装置２４を制御する。三次元プリンタ１０は、制御部２５の制御（プログラム）に基づき、造形物１３を積層造形する。
【００４７】
以下、三次元プリンタ１０が粉末状の複数の種類の材料１１から造形物１３を積層造形する手順の第１の例について説明する。なお、三次元プリンタ１０が造形物１３を積層造形する方法は、以下に説明されるものに限らない。
【００４８】
図４は、造形物１３を積層造形する手順の第１の例を示すフローチャートである。まず、三次元プリンタ１０の制御部２５に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物１３の三次元形状のデータが入力される（Ｓ１１）。当該三次元形状のデータは、例えばＣＡＤのデータであるが、これに限らない。
【００４９】
上記三次元形状のデータは、造形物１３の各部分を作る材料についての情報を含む。すなわち、上記三次元形状のデータは、造形物１３の、材料１１Ａによって作られる部分（以下、第１の部分１３ａと称する）と、造形物１３の、材料１１Ｂによって作られる部分（以下、第２の部分１３ｂと称する）と、の情報を含む。
【００５０】
本実施形態における造形物１３は、材料１１Ａ，１１Ｂによって作られる。材料１１Ｃは、層１２を支持するためのサポート材として用いられる。なお、造形物１３は、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃによって作られても良く、四種類以上の材料１１によって作られても良い。
【００５１】
次に、制御部２５は、取得した上記データの三次元形状を、複数の層に分割する（スライス）。制御部２５は、スライスされた三次元形状を、例えば複数の点や直方体（ピクセル）の集まりに変換する（ラスタライズ、ピクセル化）。このように、制御部２５は、取得した造形物１３の三次元形状のデータから、複数の二次元形状の層のデータを生成する（Ｓ１２）。生成されたデータは、制御部２５の記憶部（不図示）に記憶される。なお、上記二次元形状の層のデータに含まれる複数のピクセルのそれぞれの面積は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの開口面積よりも広い。
【００５２】
次に、制御部２５は、上記複数の二次元形状の層のデータから、複数の層１２のデータを生成する（Ｓ１３）。複数の層１２のデータは、上記複数の二次元形状の層のデータと同様に、複数のピクセルの集まりである。層１２のデータは、材料１１Ａが供給されて固化される部分（第１の部分１３ａ）と、材料１１Ｂが供給されて固化される部分（第２の部分１３ｂ）と、材料１１Ｃが供給される部分と、の情報をそれぞれ含む。
【００５３】
次に、制御部２５は、移動装置４２によって、吐出装置４１を移動させる（Ｓ１４）。吐出装置４１は、例えば、ノズル５２Ａが供給領域Ｒの角部分に面する初期位置に予め配置される。移動装置４２は、吐出装置４１を当該初期位置から、例えばＹ軸に沿う方向に移動させる。
【００５４】
図３に示すように、供給領域Ｒは、複数の区画Ｓを含む。図３は、複数の区画Ｓを二点鎖線で区切る。複数の区画Ｓは、層１２のデータの複数のピクセルに対応する四角形の領域である。
【００５５】
移動装置４２が吐出装置４１を移動させることで、区画Ｓの上方を、吐出装置４１のノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄが順に通過する。すなわち、移動部４２は、供給領域Ｒの区画Ｓに面する位置に、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄを順に配置させる。以下、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが区画Ｓに面する位置は、吐出位置と称される。吐出位置は、供給位置の一例である。また、ノズル５２Ｄが区画Ｓに面する位置は、塗布位置と称される。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが区画Ｓに面した後に、ノズル５２Ｄが区画Ｓに面する。
【００５６】
なお、図３において、層１２が供給領域Ｒを形成するが、最初は載置台３５の上面３５ａが供給領域Ｒを形成する。なお、載置台３５の上面３５ａに置かれたベースプレートや、載置台３５の上面３５ａに予め形成された材料１１の層１２によって、供給領域Ｒが形成されていても良い。
【００５７】
次に、制御部２５は、各区画Ｓに、対応するノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが面するか否かを判断する（Ｓ１５）。すなわち、制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが、対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されたか否かを判断する。
【００５８】
制御部２５は、例えば、レール６１や搬送部６２に含まれるモータの回転量をセンサによって取得することで、吐出装置４１のノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの位置を検出する。なお、制御部２５は、他の手段によって吐出装置４１のノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの位置を検出しても良い。
【００５９】
層１２のデータの材料１１Ａが供給されるピクセルに対応する区画Ｓに、ノズル５２Ａが面する場合、制御部２５は、ノズル５２Ａが対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されたと判断する（Ｓ１５：Ｙｅｓ）。同様に、層１２のデータの材料１１Ｂ，１１Ｃが供給されるピクセルに対応する区画Ｓに、ノズル５２Ｂ，５２Ｃが面する場合、制御部２５は、ノズル５２Ｂ，５２Ｃが対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されたと判断する。
【００６０】
制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されたと判断した場合、当該ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに、対応する区画Ｓへ材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出させる（Ｓ１６）。例えば、図３の一点鎖線の矢印で示すように、制御部２５は、ノズル５２Ｃに区画Ｓへ材料１１Ｃを吐出させる。
【００６１】
制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに、対応する区画Ｓへ材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出させることで、区画Ｓに材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの層を形成する。すなわち、各区画Ｓに、材料１１Ａ、材料１１Ｂ、又は材料１１Ｃの層が選択的に形成される。
【００６２】
制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されていないと判断した場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、各区画Ｓに、対応するノズル５２Ｄが面するか否かを判断する（Ｓ１７Ａ）。すなわち、制御部２５は、ノズル５２Ｄが、対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されたか否かを判断する。制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに区画Ｓへ材料１１を吐出させた場合（Ｓ１６）も、同様に判断を行う（Ｓ１７Ａ）。
【００６３】
図５は、ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されたステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。図５に示すように、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが供給領域Ｒに材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出することで、供給領域Ｒに、第１の部分１２ａと、第２の部分１２ｂと、第３の部分１２ｃとが形成される。第１の部分１２ａは、少なくとも一つの区画Ｓに、材料１１Ａによって形成された層１２の一部である。第２の部分１２ｂは、少なくとも一つの区画Ｓに、材料１１Ｂによって形成された層１２の一部である。第３の部分１２ｃは、少なくとも一つの区画Ｓに、材料１１Ｃによって形成された層１２の一部である。
【００６４】
層１２のデータの材料１１Ａ，１１Ｂが固化されるピクセルに対応する区画Ｓに、ノズル５２Ｄが面する場合、制御部２５は、ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されたと判断する（Ｓ１７Ａ：Ｙｅｓ）。
【００６５】
制御部２５は、ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されたと判断した場合、当該ノズル５２Ｄに、対応する区画Ｓへ接着剤５６を吐出させる（Ｓ１８Ａ）。例えば、図５の一点鎖線の矢印で示すように、制御部２５は、ノズル５２Ｄに区画Ｓへ接着剤５６を吐出させる。
【００６６】
層１２のデータは、材料１１Ａが固化されるピクセルの接着剤５６の濃度と、材料１１Ｂが固化されるピクセルの接着剤５６の濃度と、の情報をさらに含む。制御部２５は、ノズル５２Ｄに、当該層１２のデータに基づく濃度の接着剤５６を吐出させる。なお、吐出装置４１が複数の成分の接着剤５６を吐出する複数のノズル５２Ｄを有する場合、制御部２５は、ノズル５２Ｄに、対応する区画Ｓへ少なくとも一種類の接着剤５６を吐出させる。
【００６７】
ノズル５２Ｄが面する区画Ｓには、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの層が既に形成されている。ノズル５２Ｄは、材料１１Ａ，１１Ｂの層が形成された区画Ｓに接着剤５６を吐出することで、当該区画Ｓの材料１１Ａ又は材料１１Ｂに接着剤５６を塗布する。
【００６８】
接着剤５６は、区画Ｓで層を形成する材料１１Ａ又は１１Ｂに染み込む。これにより、当該区画Ｓの材料１１Ａ又は材料１１Ｂは結合し固化する。接着剤５６が塗布された材料１１Ａ，１１Ｂは、隣接する固化した材料１１Ａ又は１１Ｂとも結合する。
【００６９】
さらに、層１２のデータは、材料１１Ａ，１１Ｂが固化されるピクセルについて、接着剤５６の他の条件の情報をさらに含んでも良い。例えば、層１２のデータは、各ピクセルについて、接着剤５６の量の情報を含んでも良い。この場合、制御部２５は、ノズル５２Ｄに、当該層１２のデータに基づく量の接着剤５６を吐出させる。このように、制御部２５は、ノズル５２Ｄに、区画Ｓに対応する条件で接着剤５６を吐出させる。
【００７０】
制御部２５は、ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されていないと判断した場合（Ｓ１７Ａ：Ｎｏ）、層１２の形成が完了したか否かを判断する（Ｓ１９）。制御部２５は、ノズル５２Ｄに区画Ｓへ接着剤５６を吐出させた場合（Ｓ１８Ａ）も、同様に判断を行う（Ｓ１９）。
【００７１】
制御部２５は、層１２の形成が完了していない場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、移動装置４２に吐出装置４１を再度移動させる（Ｓ１４）。制御部２５は、区画Ｓへの材料１１の吐出（Ｓ１６）を繰り返すことで、供給領域Ｒに複数の種類の材料１１の層１２を形成する。さらに、制御部２５は、材料１１Ａ，１１Ｂの固化（Ｓ１８Ａ）を繰り返すことで、層１２を形成する複数の種類の材料１１の一部である材料１１Ａ，１１Ｂを結合及び固化させ、造形物１３の第１の部分１３ａ及び第２の部分１３ｂの一部を形成する。なお、層１２が材料１１Ａ，１１Ｂのみによって形成される場合、制御部２５は、当該層１２を形成する材料１１の全てを結合及び固化させる。
【００７２】
移動装置４２は、吐出装置４１を、Ｙ軸に沿う方向における供給領域Ｒの一方の端部から他方の端部に向かって移動させる。吐出装置４１がＹ軸に沿う方向における供給領域Ｒの他方の端部に到達すると、移動装置４２は、吐出装置４１をＹ軸に沿う方向における供給領域Ｒの一方の端部に戻し、吐出装置４１をＸ軸に沿う方向に移動させる。移動装置４２が吐出装置４１をＸ軸に沿う方向に移動させる距離は、区画Ｓの一辺の長さに大よそ等しい。移動装置４２は、吐出装置４１をＸ軸に沿う方向に移動させると、再度、吐出装置４１をＹ軸に沿う方向に移動させる。移動装置４２がこのような吐出装置４１の移動を繰り返すことで、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、供給領域Ｒの全ての区画Ｓの上を通過する。
【００７３】
図６は、層１２の形成が完了したステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。制御部２５は、層１２の形成が完了した場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、全ての層１２の形成が完了したか否かを判断する（Ｓ２０）。制御部２５は、全ての層１２の形成が完了していない場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、昇降機３７に、載置台３５を降下させる（Ｓ２１）。これにより、形成された材料１１の層１２が、周壁３６の上端３６ａの５０μｍ下方に次の供給領域Ｒを形成する。
【００７４】
制御部２５は、材料１１の層１２の形成を繰り返すことで（Ｓ１４〜Ｓ２１）、造形物１３を形成する。制御部２５は、全ての層１２の形成が完了したと判断した場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、造形物１３の積層造形を終了する。
【００７５】
造形物１３の積層造形が終了すると、制御部２５は、回収装置４４を供給領域Ｒの上方に移動させる。回収装置４４は、粉末状のまま残された材料１１Ｃを吸引して回収し、収容装置４３に送る。
【００７６】
上述のように、制御部２５は、ノズル５２Ｄに、材料１１Ａ，１１Ｂにのみ接着剤５６を塗布させる。すなわち、制御部２５は、ノズル５２Ｄに、材料１１Ｃを粉末状のまま残させ、他の材料１１Ａ，１１Ｂを結合させ固化させる。このため、回収装置４４は材料１１Ｃのみを回収でき、吸引した材料１１を分別することなく材料１１Ｃを収容装置４３で再利用できる。
【００７７】
回収装置４４が材料１１Ｃを回収することで、ステージ２２の載置台３５の上に、材料１１Ａ，１１Ｂによって作られた造形物１３が残る。これにより、三次元プリンタ１０のユーザは、処理槽２１の中から、造形物１３を取り出すことができる。造形物１３は、アームやベルトのような搬送機構によって、処理槽２１の処理室２１ａの外に搬出されても良い。
【００７８】
以上の説明において、制御部２５は、接着剤５６を塗布することで材料１１Ａ，１１Ｂを結合させたが、光学装置２４にレーザ光Ｌを照射させることによって材料１１Ａ，１１Ｂを結合させても良い。以下、制御部２５が材料１１Ａ，１１Ｂをレーザ光Ｌによって結合する場合の一例について説明する。
【００７９】
図７は、造形物１３を積層造形する手順の第２の例を示すフローチャートである。三次元プリンタ１０は、第１の例と同様に、造形物１３の三次元形状データから層１２のデータを生成し、（Ｓ１１〜Ｓ１３）、吐出装置４１を移動させて区画Ｓに対応する材料１１を吐出する（Ｓ１４〜Ｓ１６）。
【００８０】
制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されていないと判断した場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、材料１１Ａ，１１Ｂが供給された区画Ｓの上から、吐出装置４１が移動したか否かを判断する（Ｓ１７Ｂ）。制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに区画Ｓへ材料１１を吐出させた場合（Ｓ１６）も、同様に判断を行う（Ｓ１７Ｂ）。
【００８１】
制御部２５は、材料１１Ａ，１１Ｂが供給された区画Ｓの上から、吐出装置４１が移動したと判断すると（Ｓ１７Ｂ：Ｙｅｓ）、光学装置２４に当該区画Ｓへレーザ光Ｌを照射させる（Ｓ１８Ｂ）。
【００８２】
層１２のデータは、材料１１Ａが固化されるピクセルに対応するレーザ光Ｌと、材料１１Ｂが固化されるピクセルに対応するレーザ光Ｌと、の情報をさらに含む。制御部２５は、光学装置２４に、当該層１２のデータに基づくパワー密度及び波長のレーザ光Ｌを出射させる。すなわち、制御部２５は、光学装置２４に、区画Ｓに対応する種類のレーザ光Ｌを、当該区画Ｓの材料１１Ａ又は材料１１Ｂに照射させる。
【００８３】
光学装置２４は、区画Ｓの材料１１Ａ又は材料１１Ｂにレーザ光Ｌを照射することで、当該材料１１Ａ，１１Ｂを溶融させる。これにより、当該区画Ｓの材料１１Ａ又は材料１１Ｂは結合し固化する。
【００８４】
三次元プリンタ１０は、第１の例と同様に、材料１１の層１２の形成を繰り返すことで（Ｓ１４〜Ｓ２１）、造形物１３を形成する。制御部２５は、全ての層１２の形成が完了したと判断した場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、造形物１３の積層造形を終了する。
【００８５】
第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１０において、制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出させ、供給領域Ｒに複数の種類の材料１１の層１２を形成させる。ノズル５２Ｄ又は光学装置２４は、層１２を形成する材料１１Ａ，１１Ｂを結合させる。これにより、三次元プリンタ１０は、複数の種類の材料１１Ａ，１１Ｂを用いた積層造形をすることができる。
【００８６】
第１の例において、ノズル５２Ｄは、材料１１Ａ，１１Ｂに接着剤５６を塗布することで、層１２を形成する材料１１Ａ，１１Ｂを結合させる。これにより、ノズル５２Ｄが容易に材料１１を結合させることができる。
【００８７】
制御部２５は、塗布位置に配置されたノズル５２Ｄに、対応する区画Ｓへ接着剤５６を吐出させ、区画Ｓの材料１１Ａ，１１Ｂに接着剤５６を塗布させる。これにより、層１２を形成する材料１１Ａ，１１Ｂを結合させることが容易になる。
【００８８】
制御部２５は、ノズル５２Ｄに、対応する区画Ｓへ複数の濃度の接着剤５６を吐出させる。これにより、区画Ｓに吐出された材料１１Ａ，１１Ｂに応じた濃度の接着剤５６が塗布され、当該区画Ｓの材料１１Ａ，１１Ｂがより確実に結合される。
【００８９】
移動装置４２は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃとノズル５２Ｄとを一体として移動させる。これにより、移動装置４２の構造が簡素になり、三次元プリンタ１０の製造コストが低減されるとともに、処理槽２１の処理室２１ａがより広く利用可能になる。
【００９０】
第２の例において、光学装置２４は、材料１１Ａ，１１Ｂにレーザ光Ｌを照射することで、層１２を形成する材料１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一部を結合させる。すなわち、光学装置２４は、材料１１Ａ，１１Ｂを溶融することで、材料１１Ａ，１１Ｂを結合させる。これにより、材料１１Ａ，１１Ｂがより強固に結合される。なお、光学装置２４は、材料１１Ａ，１１Ｂを焼結して結合させても良い。
【００９１】
制御部２５は、光学装置２４に、区画Ｓに対応する種類のレーザ光Ｌを、当該区画Ｓの材料１１Ａ，１１Ｂに照射させる。これにより、区画Ｓに吐出された材料１１Ａ，１１Ｂに応じた種類のレーザ光Ｌが照射され、当該区画Ｓの材料１１Ａ，１１Ｂがより確実に結合される。
【００９２】
制御部２５は、ノズル５２Ｄに、材料１１Ｃを粉末状のまま残させ、他の材料１１Ａ，１１Ｂを結合させる。このため、積層造形後に粉末状のまま残った材料１１を回収する場合、一種類の材料１１Ｃのみが回収され、当該材料１１Ｃが容易に再利用可能となる。
【００９３】
以下に、第２の実施の形態について、図８を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【００９４】
図８は、第２の実施の形態に係るステージ２２及び供給装置２３の一部を示す斜視図である。図８に示すように、第２の実施形態の供給装置２３は、二つの吐出装置４１Ａ，４２Ｂと、二つの移動装置４２Ａ，４２Ｂと、フレーム７１と、を有する。
【００９５】
吐出装置４１Ａは、ホルダ５１Ａと、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃとを有する。ホルダ５１Ａは、第１の実施形態のホルダ５１と同様に、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを保持する。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、ホルダ５１Ａに設けられる。すなわち、吐出装置４１Ａは、複数の種類の材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出する。
【００９６】
吐出装置４１Ｂは、ホルダ５１Ｂと、ノズル５２Ｄと、タンク５３Ｄ，５３Ｅとを有する。ホルダ５１Ｂは、第１の実施形態のホルダ５１と同様に、タンク５３Ｄ，５３Ｅを保持する。ノズル５２Ｄは、ホルダ５１Ｂに設けられる。すなわち、吐出装置４１Ｂは、複数の濃度の接着剤５６を吐出する。
【００９７】
移動装置４２Ａは、レール６１Ａと搬送部６２Ａとを有する。レール６１Ａは、第１の実施形態と同様に、吐出装置４１ＡをＹ軸に沿う方向に移動させる。搬送部６２Ａは、第１の実施形態と同様に、吐出装置４１ＡをＸ軸に沿う方向に移動させる。
【００９８】
移動装置４２Ｂは、移動装置４２Ａと、Ｘ軸に沿う方向に並んで配置される。移動装置４２Ｂは、レール６１Ｂと搬送部６２Ｂとを有する。レール６１Ｂは、第１の実施形態と同様に、吐出装置４１ＢをＹ軸に沿う方向に移動させる。搬送部６２Ｂは、第１の実施形態と同様に、吐出装置４１ＢをＸ軸に沿う方向に移動させる。
【００９９】
フレーム７１は、略四角形の枠状に形成される。フレーム７１は、周壁３６の上端３６ａに載置される。フレーム７１のＹ軸に沿う方向の長さは、周壁３６のＹ軸に沿う方向の長さと大よそ等しい。フレーム７１のＸ軸に沿う方向の長さは、周壁３６のＸ軸に沿う方向の長さよりも長い。搬送部６２Ａ，６２Ｂは、フレーム７１の上端７１ａに載置される。
【０１００】
フレーム７１は、Ｘ軸に沿う方向における吐出装置４１Ａ，４１Ｂの移動可能な範囲を拡張する。これにより、吐出装置４１Ａ，４１Ｂの両方が、供給領域Ｒの全ての区画Ｓの上を通過可能になる。
【０１０１】
移動装置４２Ａ，４２Ｂは、吐出装置４１Ａ，４１Ｂを個別に移動させる。移動装置４２Ｂは、Ｘ軸に沿う方向において、吐出装置４１Ａが吐出装置４１Ｂから所定の距離だけ離間してから、吐出装置４１Ｂを移動させる。
【０１０２】
ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓに面する塗布位置に配置されたとき、当該区画Ｓに隣接する区画Ｓに、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのいずれかの層が既に形成されている。このため、ノズル５２Ｄが対応する区画Ｓの材料１１Ａ又は１１Ｂに接着剤５６を塗布した場合に、当該区画の材料１１Ａ又は１１Ｂが崩れることが抑制される。
【０１０３】
以下に、第３の実施の形態について、図９を参照して説明する。図９は、第３の実施の形態に係るステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。図９に示すように、第３の実施形態のホルダ５１は、共通室８１と、共通ノズル８２とを有する。共通ノズル８２は、第３の実施形態における吐出部の一例である。
【０１０４】
第３の実施形態において、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃにそれぞれ設けられる。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、それぞれ共通室８１に開口する。
【０１０５】
共通室８１は、ホルダ５１の内部に設けられる。ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出すると、当該材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、共通室８１に供給される。
【０１０６】
共通ノズル８２は、ホルダ５１の下面５１ａに設けられ、供給領域Ｒに面する。共通ノズル８２は、共通室８１に開口する。共通ノズル８２は、共通室８１に供給された材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを、例えば重力により吐出する。
【０１０７】
制御部２５は、共通ノズル８２が対応する区画Ｓに面する吐出位置に配置されると、当該区画Ｓに対応するノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃから材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出させる。共通室８１に供給された少なくとも一つの材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、共通ノズル８２から、対応する区画Ｓに吐出される。
【０１０８】
制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに、複数の種類の材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを共通室８１へ吐出させても良い。すなわち、共通ノズル８２は、共通室８１で混合された二種類以上の材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出しても良い。
【０１０９】
第３の実施形態の三次元プリンタ１０において、制御部２５は、吐出位置に配置された共通ノズル８２に、対応する区画Ｓへ複数の種類の材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを吐出させる。これにより、三次元プリンタ１０は、混合された複数の種類の材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを用いた積層造形をすることができる。
【０１１０】
以下に、第４の実施の形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、第４の実施の形態に係るステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。第４の実施形態のタンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと分散剤Ｄとをそれぞれ収容する。
【０１１１】
第４の実施形態の材料１１は、粒子径が１００ｎｍより小さい、いわゆるナノ粒子である。第４の実施形態の材料１１Ａは、例えば金（Ａｕ）の粉末である。なお、材料１１Ａはこれに限られない。
【０１１２】
金属のナノ粒子の融点は、ナノ粒子よりも大きく結合した金属（バルク材）の融点よりも低い。例えば金のナノ粒子の融点は、金の本来の融点（約１０６４℃）よりも数百℃低い。すなわち、タンク５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃに収容される材料１１は、当該材料１１の融点が、結合した当該材料１１の融点よりも低くなる粒径を有する。
【０１１３】
分散剤Ｄは、例えば、純水やエタノールである。なお、分散剤Ｄはこれに限られない。ナノ粒子は、凝集することで融点を上昇させる。分散剤Ｄは、材料１１のナノ粒子を分散させる。これにより、分散剤Ｄは、材料１１のナノ粒子が凝集し、当該材料１１の融点が上昇することを抑制する。
【０１１４】
載置台３５の上面３５ａに、ベースプレート９１が載置される。ベースプレート９１は、例えば金の板材である。すなわち、ベースプレート９１は、材料１１Ａと同じ材料で作られる。なお、ベースプレート９１はこれに限られない。ベースプレート９１は、最初に供給領域Ｒを形成する。
【０１１５】
載置台３５は、ヒータ３５ｃを有する。ヒータ３５ｃは、結合形成部の一例である。ヒータ３５ｃは、載置台３５と、載置台３５に載置されたベースプレート９１とを加熱する。すなわち、ヒータ３５ｃは、供給領域Ｒを加熱する。
【０１１６】
第４の実施形態において、排出口３２は、処理室２１ａの空気を排出し、処理室２１ａを真空にする。このため、載置台３５やベースプレート９１が気体によって冷却されることが抑制される。処理室２１ａはこれに限らず、供給口３１によって例えば窒素が充填されても良い。
【０１１７】
制御部２５は、ヒータ３５ｃによって、供給領域Ｒの温度を、材料１１のナノ粒子の融点よりも高く、且つ、結合した材料１１の融点よりも低くする。このため、ヒータ３５ｃによって加熱されるベースプレート９１は、溶融せずに固体のまま保たれる。
【０１１８】
ノズル５２Ａが吐出位置に配置されると、制御部２５は、ノズル５２Ａに、材料１１Ａのナノ粒子を含む分散剤Ｄを吐出させる。ノズル５２Ａは、例えば、アクチュエータにより分散剤Ｄを加圧することで吐出させる。
【０１１９】
ノズル５２Ａから吐出された材料１１Ａのナノ粒子を含む分散剤Ｄは、ベースプレート９１が形成する供給領域Ｒに向かう。処理室２１ａが真空であるため、供給領域Ｒに到達するまでの間に、分散剤Ｄは蒸発する。このため、材料１１Ａのナノ粒子のみが、供給領域Ｒに到達する。
【０１２０】
供給領域Ｒの温度は、材料１１Ａのナノ粒子の融点よりも高い。このため、供給領域Ｒに到達した材料１１Ａのナノ粒子は溶融し、ベースプレート９１に結合する。ベースプレート９１に結合することで、材料１１Ａの融点は、供給領域Ｒの温度よりも高くなる。このため、ベースプレート９１に結合した材料１１Ａは、凝固して固体に戻る。
【０１２１】
ベースプレート９１に結合した材料１１Ａは、ヒータ３５ｃによって加熱される。このため、当該材料１１Ａに、ノズル５２Ａから吐出された材料１１Ａのナノ粒子が到達すると、材料１１Ａのナノ粒子は溶融する。これにより、材料１１Ａが互いに結合される。
【０１２２】
このように、ヒータ３５ｃは、積層される材料１１Ａのナノ粒子を結合させる。ヒータ３５ｃは、同様に、材料１１Ｂ，１１Ｃのナノ粒子を溶融及び凝固させる。すなわち、供給領域Ｒに材料１１の層が形成された直後に、ヒータ３５ｃが材料１１を結合させる。材料１１のナノ粒子の積層と、材料１１のナノ粒子の溶融と、材料１１の結合及び凝固とが繰り返されることにより、造形物１３が造形される。
【０１２３】
なお、分散剤Ｄは、蒸発せずに供給領域Ｒに到達しても良い。例えば、分散剤Ｒは、供給領域Ｒに付着可能な粘度を有するとともに、エタノールや純水よりも長い時間をかけて蒸発するゲル溶媒であっても良い。このような分散剤Ｄは、材料１１のナノ粒子を含んだまま供給領域Ｒに付着し、徐々に蒸発する。分散剤Ｄが蒸発すると、材料１１のナノ粒子は、重力によって供給領域Ｒに到達する。これにより、蒸発した分散剤Ｄにより材料１１が飛散することが抑制される。
【０１２４】
第４の実施形態の三次元プリンタ１０において、粉末状の材料１１は、当該材料１１の融点が、結合した当該材料１１の融点よりも低くなる粒径を有する。ヒータ３５ｃは、供給領域Ｒの温度を、粉末状の材料１１の融点よりも高く且つ結合した材料１１の融点よりも低くする。これにより、吐出された粉末状の材料１１は、供給領域Ｒに到達すると溶融し、結合する。結合した材料１１の融点はヒータ３５ｃによって設定された温度よりも高いため、結合した材料１１は凝固する。これにより、三次元プリンタ１０は、接着剤５６やレーザ光Ｌ無しで積層造形をすることができる。
【０１２５】
さらに、材料１１Ｃのようなサポート材無しで積層造形をすることができる。このため、制御部２５は、ノズル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに複数の種類の材料１１を吐出させ、供給領域Ｒの一部に複数の種類の材料１１の層１２を形成させる。
【０１２６】
以下に、第５の実施の形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、第５の実施の形態に係るステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。図１１に示すように、第５の実施形態の供給装置２３は、マスク形成装置１００を有する。
【０１２７】
マスク形成装置１００は、ホルダ１０１と、ノズル１０２と、タンク１０３とを有する。マスク形成装置１００は、供給領域Ｒに、マスク１０５を形成する。マスク１０５は、材料１１Ａ，１１Ｂが供給される区画Ｓを開放する開口部１０６を有する。
【０１２８】
ホルダ１０１は、タンク１０３を保持するとともに、レール６１に取り付けられる。これにより、マスク形成装置１００は、移動装置４２により移動させられる。ノズル１０２は、ホルダ１０１に設けられ、供給領域Ｒに向く。タンク１０３は、マスク１０５の材料を収容する。
【０１２９】
マスク形成装置１００は、サポート材である材料１１Ｃが供給される区画Ｓに、ノズル１０２からマスク１０５の材料を吐出する。これにより、材料１１Ａ，１１Ｂが供給される区画Ｓが開放されたマスク１０５が形成される。
【０１３０】
吐出装置４１のノズル５２Ａ，５２Ｂが、開口部１０６によって開放された区画Ｓに、材料１１Ａ，１１Ｂを吐出する。これにより、区画Ｓに、より正確に材料１１Ａ，１１Ｂの層が形成される。
【０１３１】
開口部１０６によって開放された区画Ｓに供給された材料１１Ａ，１１Ｂは、例えば、接着剤５６によって結合及び固化される。材料１１Ａ，１１Ｂが固化されると、マスク１０５の表面に残った粉末状の材料１１Ａ，１１Ｂが除去され、マスク１０５が例えばエッチングにより除去される。そして、マスク１０５が除去された区画Ｓに、吐出装置４１がサポート材である材料１１Ｃを供給する。
【０１３２】
なお、マスク１０５が形成された後、材料１１Ａ，１１Ｂは、吐出装置４１に限らず、ローラや撒布によって区画Ｓに供給されても良い。また、接着剤５６も、撒布により区画Ｓに供給されても良い。
【０１３３】
以下に、第６の実施の形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、第６の実施の形態に係るステージ２２及び供給装置２３の一部を示す断面図である。図１２に示すように、第６の実施形態の吐出装置４１は、ヒータ１１０を有する。
【０１３４】
ホルダ５１は、ヒータ１１０を収容する。ヒータ１１０は、タンク５３Ａ，５３Ｂを収容する。ヒータ１１０は、タンク５３Ａ，５３Ｂを、材料１１Ａ，１１Ｂの融点より高い温度に加熱する。これにより、タンク５３Ａ，５３Ｂに収容される材料１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一部が溶融する。
【０１３５】
ノズル５２Ａ，５２Ｂは、少なくとも部分的に溶融した材料１１Ａ，１１Ｂを吐出する。材料１１Ａ，１１Ｂは、供給領域Ｒに接触することで冷却される。これにより、材料１１Ａ，１１Ｂは凝固して結合する。
【０１３６】
材料１１Ａ，１１Ｂは、供給領域Ｒに積層した直後に、凝固して結合する。このため、三次元プリンタ１０は、接着剤５６やレーザ光Ｌ無しで積層造形をすることができる。さらに、材料１１Ｃのようなサポート材無しで積層造形をすることができる。
【０１３７】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、制御部は、吐出部に少なくとも一種類の材料を吐出させ、供給領域の少なくとも一部に複数の種類の材料の層を形成させる。結合形成部は、層を形成する複数の種類の材料の少なくとも一部を結合させる。これにより、積層造形装置は、複数の種類の材料を用いた積層造形をすることができる。
【０１３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１３９】
例えば、第１の実施形態において、材料１１Ｃが粉末状のまま残されたが、材料１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの全てが結合されても良い。結合された材料１１Ｃは、例えば、エッチングによって除去されても良い。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
供給領域に粉末状の複数の種類の材料を供給可能な供給部と、
前記供給部と前記供給領域とを相対的に移動させ、前記供給部を前記供給領域に面する複数の供給位置に配置させる移動部と、
前記複数の供給位置に配置された前記供給部に少なくとも一種類の前記材料を前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記材料によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記材料によって形成された第２の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分とを有する前記材料の層を前記供給領域に形成させる制御部と、
前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、結合形成部と、
を具備する積層造形装置。
［２］
前記結合形成部は、前記材料に接着剤を塗布することで、前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、［１］の積層造形装置。
［３］
前記結合形成部は前記接着剤を吐出し、
前記移動部は、前記結合形成部と前記供給領域とを相対的に移動させ、前記結合形成部を前記第１の部分又は前記第２の部分に面する複数の塗布位置に配置させ、
前記制御部は、前記塗布位置に配置された前記結合形成部に、当該結合形成部に面する前記第１の部分又は前記第２の部分へ前記接着剤を吐出させ、前記第１の部分の少なくとも一部の前記材料と、前記第２の部分の少なくとも一部の前記材料と、に前記接着剤を塗布させる、
［２］の積層造形装置。
［４］
前記結合形成部は、複数の種類の前記接着剤を吐出可能であり、
前記制御部は、前記塗布位置に配置された前記結合形成部に、前記第１の部分及び前記第２の部分へそれぞれ異なる種類の前記接着剤を吐出させる、
［３］の積層造形装置。
［５］
前記移動部は、前記吐出部と前記結合形成部とを一体として移動させる、［３］又は［４］の積層造形装置。
［６］
前記結合形成部は、前記材料にエネルギー線を照射することで、前記第１の部分の少なくとも一部を結合させるとともに、前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる、［１］の積層造形装置。
［７］
前記結合形成部は、複数の種類のエネルギー線を出射可能であり、
前記制御部は、前記結合形成部に、前記第１の部分及び前記第２の部分へそれぞれ異なる種類の前記エネルギー線を照射させる、
［６］の積層造形装置。
［８］
前記制御部は、前記供給部に、一種類の前記材料によって形成された第３の部分を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分と前記第３の部分とを有する前記材料の前記層を前記供給領域に形成させ、
前記結合形成部は、前記第３の部分の前記材料を粉末状のまま残す、
［１］乃至［７］のいずれか一つの積層造形装置。
［９］
粉末状の前記材料は、当該材料の融点が、結合した当該材料の融点よりも低くなる粒径を有し、
前記結合形成部は、前記供給領域の温度を、粉末状の前記材料の融点よりも高く且つ結合した前記材料の融点よりも低くする、
［１］の積層造形装置。
［１０］
粉末状の複数の種類の材料を供給可能な供給部を、供給領域に面する複数の供給位置に配置させる工程と、
前記複数の供給位置に配置された前記供給部に少なくとも一種類の前記材料を前記供給領域へ供給させ、少なくとも一種類の前記材料によって形成された第１の部分と、前記第１の部分と異なる少なくとも一種類の前記材料によって形成された第２の部分と、を前記供給領域に形成させ、前記第１の部分と前記第２の部分とを有する前記材料の層を前記供給領域に形成させる工程と、
前記第１の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
前記第２の部分の少なくとも一部を結合させる工程と、
を有する積層造形方法。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…三次元プリンタ、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…材料、１２…層、２４…光学装置、２５…制御部、３５…載置台、４１，４１Ａ，４１Ｂ…吐出装置、４２，４２Ａ，４２Ｂ…移動装置、５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ…ノズル、５６…接着剤、５７…溶剤、８２…共通ノズル、１１０…ヒータ、Ｒ…供給領域、Ｓ…区画、Ｌ…レーザ光、Ｄ…分散剤。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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