(57)【要約】【課題】インクジェット積層造形法を用いて、効率よく三次元造形物を製造する技術を提供する。【解決手段】この三次元造形装置１は、複数の処理装置３１〜３６と、搬送装置４０，５０とを有する。複数の処理装置は、インクジェット方式により基板８上または造形物上に液状のモデル材およびサポート材の積層を行う積層装置３１と、液状のモデル材およびサポート材を硬化する硬化装置３２と、積層装置３１および硬化装置３２により形成された造形物に対して、サポート材の除去処理、モデル材のエッチング処理、または造形物の洗浄処理のうち少なくとも１つの処理を含むウェット処理を施すウェット処理装置３５と、ウェット処理後の造形物を乾燥する乾燥装置３６とを含む。搬送装置４０，５０が処理装置３１〜３６間において基板８または造形物を搬送することにより、効率よく三次元造形物を製造できる。【選択図】図１
2017100407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理装置と、
前記処理装置間において基板または造形物を搬送する搬送装置と、
を有する三次元造形装置であって、
複数の前記処理装置は、
インクジェット方式により前記基板上または前記造形物上に液状のモデル材およびサポート材の積層を行う積層装置と、
液状の前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化装置と、
前記積層装置および前記硬化装置により形成された前記造形物に対して、前記サポート材の除去処理、前記モデル材のエッチング処理、または前記造形物の洗浄処理のうち少なくとも１つの処理を含むウェット処理を施すウェット処理装置と、
前記ウェット処理後の前記造形物を乾燥する乾燥装置と、
を含む、三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
複数の前記処理装置は、
前記硬化装置において硬化された前記造形物に対してマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置
をさらに備え、
前記ウェット処理装置は、前記マイクロ波照射装置において前記マイクロ波が照射された前記造形物に対して前記除去処理を行う、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
複数の前記処理装置は、
硬化後の前記造形材および前記サポート材に対して表面改質処理を行う表面改質装置
をさらに備え、
前記積層装置は、前記表面改質処理が施された前記造形物上に液状の前記モデル材および前記サポート材の積層を行う、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の三次元造形装置であって、
１つの前記ウェット処理装置において、前記除去処理および前記洗浄処理が行われる、三次元造形装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の三次元造形装置であって、
１つの前記ウェット処理装置において、前記除去処理、前記エッチング処理および前記洗浄処理が行われる、三次元造形装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の三次元造形装置であって、
前記ウェット処理装置は、
前記造形物を収容可能な処理槽と、
前記処理槽内に、第１処理液を供給する第１処理液供給部と、
前記処理槽内に、前記第１処理液に対して不溶であり、前記第１処理液よりも比重が重く、かつ、前記第１処理液よりも沸点が低い第２処理液を供給する第２処理液供給部と、
前記処理槽内を加熱する加熱部と、
を備え、
前記ウェット処理装置は、前記第１処理液および前記第２処理液が二層に貯留された処理槽内に前記造形物が浸漬された状態で前記加熱部が前記処理槽内を加熱することにより、前記除去処理を行う、三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の三次元造形装置であって、
前記硬化装置は、液状の前記モデル材および前記サポート材に対して紫外線照射を行うことにより、液状の前記モデル材および前記サポート材を硬化する、三次元造形装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の三次元造形装置であって、
前記処理装置の全てと、前記搬送装置とが内部に収容される筐体
をさらに有する、三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンティング等の三次元造形技術が急速に普及している。三次元造形法により得られる造形物は、工業製品の試作品、展示品、医療用模型などに利用される。従来の三次元造形技術としては、光造形法、粉末法、インクジェット積層造形法などが知られている。インクジェット積層造形法は、インクジェット方式によって吐出される樹脂を積層することで、任意の形状を造形することができる。
【０００３】
インクジェット積層造形法では、造形途中におけるモデル材の崩落や撓みを防止するために、サポート材が用いられる。インクジェット積層造形法で造形物を作製するときには、まず、モデル材およびサポート材の積層工程と、各層の硬化工程とを繰り返し、その後、サポート材を除去する。
【０００４】
サポート材の除去方法としては、ユーザが手作業で除去する方法や、サポート材を薬液に浸漬して除去する方法が用いられている。サポート材の除去に薬液を用いた場合、さらにその後に造形物を洗浄する工程を行う必要がある。薬液を用いた従来のサポート材の除去方法については、例えば、特開２０１１−５６５８号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、サポート材の除去を薬液を用いて行う場合、上記の積層工程・硬化工程とサポート材の除去工程とが別の装置で行われるため、装置間において造形物を移動させる必要がある。このように、複数の装置を用いて三次元造形物を形成する場合、ユーザが手動で造形物を移動させると手間がかかるとともに、迅速な対応をするためには常に監視する必要がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、インクジェット積層造形法を用いて、効率よく三次元造形物を製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、複数の処理装置と、前記処理装置間において基板または造形物を搬送する搬送装置と、を有する三次元造形装置であって、複数の前記処理装置は、インクジェット方式により前記基板上または前記造形物上に液状のモデル材およびサポート材の積層を行う積層装置と、液状の前記モデル材および前記サポート材を硬化する硬化装置と、前記積層装置および前記硬化装置により形成された前記造形物に対して、前記サポート材の除去処理、前記モデル材のエッチング処理、または前記造形物の洗浄処理のうち少なくとも１つの処理を含むウェット処理を施すウェット処理装置と、前記ウェット処理後の前記造形物を乾燥する乾燥装置と、を含む。
【０００９】
本願の第２発明は、第１発明の三次元造形装置であって、複数の前記処理装置は、前記硬化装置において硬化された前記造形物に対してマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置をさらに備え、前記ウェット処理装置は、前記マイクロ波照射装置において前記マイクロ波が照射された前記造形物に対して前記除去処理を行う。
【００１０】
本願の第３発明は、第１発明または第２発明の三次元造形装置であって、複数の前記処理装置は、硬化後の前記造形材および前記サポート材に対して表面改質処理を行う表面改質装置をさらに備え、前記積層装置は、前記表面改質処理が施された前記造形物上に液状の前記モデル材および前記サポート材の積層を行う。
【００１１】
本願の第４発明は、第１発明ないし第３発明のいずれかの三次元造形装置であって、１つの前記ウェット処理装置において、前記除去処理および前記洗浄処理が行われる。
【００１２】
本願の第５発明は、第１発明ないし第３発明のいずれかの三次元造形装置であって、１つの前記ウェット処理装置において、前記除去処理、前記エッチング処理および前記洗浄処理が行われる。
【００１３】
本願の第６発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかの三次元造形装置であって、前記ウェット処理装置は、前記造形物を収容可能な処理槽と、前記処理槽内に、第１処理液を供給する第１処理液供給部と、前記処理槽内に、前記第１処理液に対して不溶であり、前記第１処理液よりも比重が重く、かつ、前記第１処理液よりも沸点が低い第２処理液を供給する第２処理液供給部と、前記処理槽内を加熱する加熱部と、を備え、前記ウェット処理装置は、前記第１処理液および前記第２処理液が二層に貯留された処理槽内に前記造形物が浸漬された状態で前記加熱部が前記処理槽内を加熱することにより、前記除去処理を行う。
【００１４】
本願の第７発明は、第１発明ないし第６発明のいずれかの三次元造形装置であって、前記硬化装置は、液状の前記モデル材および前記サポート材に対して紫外線照射を行うことにより、液状の前記モデル材および前記サポート材を硬化する。
【００１５】
本願の第８発明は、第１発明ないし第７発明のいずれかの三次元造形装置であって、前記処理装置の全てと、前記搬送装置とが内部に収容される筐体をさらに有する。
【発明の効果】
【００１６】
本願の第１発明〜第８発明によれば、インクジェット積層造形法を用いた三次元造形装置において、基板または造形物の各処理装置間における移動を搬送装置により行うことができる。これにより、三次元造形物を効率よく製造できる。
【００１７】
特に、本願の第２発明によれば、マイクロ波照射後にサポート材の除去処理を行う。これにより、サポート材の除去効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】三次元造形装置の構成を示した概略図である。
【図２】三次元造形処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】１次造形物製造工程の流れを示したフローチャートである。
【図４】ウェット処理工程の流れを示したフローチャートである。
【図５】積層工程の様子を示した図である。
【図６】硬化工程の様子を示した図である。
【図７】表面改質工程の様子を示した図である。
【図８】積層工程の様子を示した図である。
【図９】サポート材除去工程の様子を示した図である。
【図１０】エッチング工程の様子を示した図である。
【図１１】洗浄工程の様子を示した図である。
【図１２】変形例に係る三次元造形装置の構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
＜１．三次元造形装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかる三次元造形装置１の上方から見た構成を示した図である。この三次元造形装置１は、インクジェット積層造形法を用いて基板８上にモデル材９０１およびサポート材９０２を積層させて得られた１次造形物９１から、サポート材９０２を除去して最終造形物９を得るための装置である。なお、以下では、１次造形物９１、後述する２次造形物９２および最終造形物９を含む、モデル材９０１およびサポート材９０２を積層・硬化させて得られた物体を造形物と総称する。
【００２１】
１次造形物９１は、三次元データを高さ位置毎に分解した複数の二次元データに基づいて、モデル材９０１およびサポート材９０２を順次に積層することにより、造形される。したがって、１次造形物９１は、モデル材９０１により構成される部分と、サポート材９０２により構成される部分とを有する。また、最終造形物９は、１次造形物９１からサポート材９０２が除去され、モデル材９０１のみにより構成されたものである。
【００２２】
モデル材９０１は、最終造形物９を構成する材料である。モデル材９０１には、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが用いられる。サポート材９０２は、造形中にモデル材９０１が崩れたり撓んだりすることを防止するために、モデル材９０１を支持する材料である。サポート材９０２は、基板８とモデル材９０１との間や、モデル材９０１の中空構造の内部に充填される。サポート材９０２には、例えば、炭化水素等のワックス系材料が用いられる。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の三次元造形装置１は、筐体２０、複数の処理装置３１〜３６、第１搬送装置４０、第２搬送装置５０および制御部１０を有する。
【００２４】
筐体２０は、複数の処理装置３１〜３６、第１搬送装置４０および第２搬送装置５０を収容する筐体である。筐体２０は、搬出入チャンバ２１、第１処理チャンバ２２、第２処理チャンバ２３、第３処理チャンバ２４、第４処理チャンバ２５および通路部２６を有する。
【００２５】
搬出入チャンバ２１は、外部から基板８を搬入して一時的に収容したり、各処理装置３１〜３６により形成された最終造形物９を一時的に収容して外部へと搬出したりするためのチャンバである。搬出入チャンバ２１には、基板８および最終造形物９を外部との間において搬出入するための開閉扉（図示せず）が設けられている。本実施形態では、搬出入チャンバ２１が、筐体２０の長手方向一方側に配置される。
【００２６】
処理チャンバ２２〜２５にはそれぞれ、複数の処理装置３１〜３６のうちの少なくとも１つが収容される。処理チャンバ２２〜２５のそれぞれに収容される処理装置については、後述する。
【００２７】
通路部２６は、搬出入チャンバ２１および処理チャンバ２２〜２５の間において第１搬送装置４０が通過するための空間である。通路部２６は、筐体２０の短手方向に延びる第１通路部２６１と、筐体２０の長手方向に延びる第２通路部２６２とを有する。第１通路部２６１は、搬出入チャンバ２１の長手方向他方側、かつ、処理チャンバ２２〜２５および第２通路部２６２の長手方向一方側に配置される。第２通路部２６２は、第１通路部２６１の略中央から長手方向他方側へ延びる。これにより、通路部２６は、略Ｔ字状に形成される。
【００２８】
各処理チャンバ２２〜２５は、第２通路部２６２の短手方向の両側に配置される。また、各処理チャンバ２２〜２５は、開放時に第２通路部２６２と連通する開閉扉を有する。開閉扉を開放すると、第２通路部２６２と各処理チャンバ２２〜２５内との間で、基板８や造形物を搬出入できる。
【００２９】
複数の処理装置３１〜３６は、積層装置３１、硬化装置３２、表面改質装置３３、マイクロ波照射装置３４、ウェット処理装置３５および乾燥装置３６を含む。積層装置３１、硬化装置３２および表面改質装置３３は、第１処理チャンバ２２内に収容される。マイクロ波照射装置３４は、第２処理チャンバ２３に収容される。ウェット処理装置３５は、第３処理チャンバ２４に収容される。乾燥装置３６は、第４処理チャンバ２５に収容される。各処理装置３１〜３６の詳細な構成については後述する。
【００３０】
第１搬送装置４０は、処理装置３１〜３６間において基板８または造形物を搬送する装置である。本実施形態の第１搬送装置４０は、ベース部４１とロボット部４２とを有する。ベース部４１は、ロボット部４２を支持しつつ、通路部２６に沿って移動する移動機構を有する。ベース部４１は、複数の車輪と、当該車輪の駆動機構とを有し、第１通路部２６１および第２通路部２６２の略中央を移動可能である。また、ベース部４１は、ロボット部４２を上下に延びる回転軸を中心として３６０°回転可能な回転機構を有する。
【００３１】
なお、本実施形態の第１搬送装置４０は、第１通路部２６１と第２通路部２６２との両方を移動可能であるが、本発明はこれに限られない。三次元造形装置１は、第１通路部２６１内を移動する第１搬送装置４０と、第２通路部２６２内を移動する第１搬送装置４０とを有していてもよい。また、ベース部４１を移動させる移動機構は、車輪に限られない。ベース部４１は、例えば、モータおよびボールねじを用いた移動機構を有していてもよい。
【００３２】
ロボット部４２は、上下に配置された２対のハンド４２１を有する。ロボット部４２は、対となる２つのハンド４２１の間隔を変更可能である。また、ロボット部４２は、ハンド４２１の上下方向の位置を変更可能である。これにより、ロボット部４２は、２対のハンド４２１を用いて基板８または造形物を保持できる。このような構成により、第１搬送装置４０は、チャンバ２１〜２５間において基板８または造形物を搬送できる。
【００３３】
第２搬送装置５０は、第１処理チャンバ２２の内部において、基板８を搬送する装置である。本実施形態の第２搬送装置５０は、第１処理チャンバ２２内において筐体２０の長手方向に延びる１対のレール５１と、レール５１上に保持される載置台５２と、載置台５２をレール５１に沿って移動させる移動機構（図示せず）とを有する。第２搬送装置５０は、基板８が載置された載置台５２を、積層装置３１、硬化装置３２および表面改質装置３３の間で移動させる。積層装置３１、硬化装置３２および表面改質装置３３は、載置台５２上に基板８が載置された状態のまま、各装置の処理を実行する。
【００３４】
制御部１０は、三次元造形装置１内の各部を動作制御するための手段である。図１中に概念的に示したように、制御部１０は、ＣＰＵ等の演算処理部１０１、ＲＡＭ等のメモリ１０２、およびハードディスクドライブ等の記憶部１０３を有するコンピュータにより構成される。記憶部１０３内には、三次元造形装置１における各処理を実行するためのコンピュータプログラムＰやデータＤが、記憶されている。
【００３５】
制御部１０は、積層装置３１、硬化装置３２、表面改質装置３３、マイクロ波照射装置３４、ウェット処理装置３５および乾燥装置３６と、第１搬送装置４０と、第２搬送装置５０とそれぞれ電気的に接続される。制御部１０は、記憶部１０３に記憶されたコンピュータプログラムＰやデータＤをメモリ１０２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部１０１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、三次元造形工程が進行する。
【００３６】
＜２．三次元造形処理の流れについて＞
続いて、上記の三次元造形装置１を用いて最終造形物９を取得する三次元造形処理について、説明する。図２は、当該三次元造形処理の流れを示したフローチャートである。図３は、１次造形物製造工程の流れを示したフローチャートである。図４は、ウェット処理工程の流れを示したフローチャートである。
【００３７】
図２に示すように、三次元造形物を製造する際には、まず、搬出入チャンバ２１に基板８が搬入される（ステップＳ１０１）。本実施形態では、ユーザが、基板８を手動で搬出入チャンバ２１へと搬入する。ただし、搬出入チャンバ２１への基板８の搬入は、搬送ロボットにより自動的に行われてもよい。続いて、第１搬送装置４０が、搬出入チャンバ２１から１つの基板８を取り出し、当該基板８を第１処理チャンバ２２へと搬送する（ステップＳ１０２）。具体的には、第１搬送装置４０は、第１処理チャンバ２２のうち、積層装置３１部分に配置された載置台５２上に当該基板８を載置する。
【００３８】
次に、第１処理チャンバ２２内において、１次造形物製造工程が行われる（ステップＳ１０３）。図３に示すように、ステップＳ１０３の１次造形物製造工程では、制御部１０は、まず、カウント数ｎをｎ＝１と設定する（ステップＳ２０１）。カウント数ｎは、三次元データを高さ位置毎にＮ層に分解した複数の二次元データの下から何層目かを示す１以上の自然数である。なお、Ｎは、２以上の自然数である。
【００３９】
ステップＳ２０１の後、制御部１０は、積層装置３１において第ｎ層の積層工程を行う（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２では、積層装置３１において、三次元データを高さ位置毎に分解した複数の二次元データの第ｎ層が形成される。
【００４０】
図５は、ステップＳ２０２における第１層の積層工程の様子を示した図である。積層装置３１は、インクジェット方式により基板８上または形成途中の１次造形物９１上に液状のモデル材９０１およびサポート材９０２の積層を行う装置である。本実施形態のモデル材９０１およびサポート材９０２は、紫外線硬化性樹脂である。
【００４１】
図５に示すように、積層装置３１は、基板８または形成途中の１次造形物９１の上面に液状のモデル材９０１を供給するモデル材供給部３１１と、基板８上に液状のサポート材９０２を供給するサポート材供給部３１２とを有する。モデル材供給部３１１は、モデル材９０１の液滴を吐出する第１吐出ヘッド３１３を有し、サポート材供給部３１２は、サポート材９０２の液滴を吐出する第２吐出ヘッド３１４を有する。また、積層装置３１は、第１吐出ヘッド３１３と第２吐出ヘッド３１４とをそれぞれ移動させるヘッド移動機構３１５をさらに有する。
【００４２】
モデル材供給部３１１が第１吐出ヘッド３１３を移動させつつモデル材９０１の液滴を吐出し、サポート材供給部３１２が第２吐出ヘッド３１４を移動させつつサポート材９０２の液滴を吐出することにより、硬化前の液状の第ｎ層が形成される。ｎ＝１である場合、図５に示すように、基板８の上面に液状の第１層が形成される。
【００４３】
続いて、第２搬送装置５０により、基板８が積層装置３１から硬化装置３２へと搬送される（ステップＳ２０３）。そして、制御部１０は、硬化装置３２において第ｎ層の硬化工程を行う（ステップＳ２０４）。
【００４４】
図６は、ステップＳ２０４における第１層の硬化工程の様子を示した図である。硬化装置３２は、積層装置３１により吐出された液状のモデル材９０１およびサポート材９０２を硬化する装置である。本実施形態の硬化装置３２は、紫外線照射装置である。硬化装置３２は、液状のモデル材９０１およびサポート材９０２に対して紫外線照射を行うことにより、モデル材９０１およびサポート材９０２を硬化する。
【００４５】
なお、モデル材９０１およびサポート材９０２に用いられる材料の種類に応じて、硬化装置３２には、紫外線照射装置以外の装置が用いられてもよい。例えば、モデル材９０１およびサポート材９０２が熱硬化性樹脂である場合、硬化装置３２には、ハロゲンヒータ等の加熱装置が用いられる。また、モデル材９０１およびサポート材９０２が熱可塑性樹脂である場合、硬化装置３２には、冷却装置が用いられる。
【００４６】
ステップＳ２０４における硬化工程の後、制御部１０は、カウント数ｎがＮ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。制御部１０は、カウント数ｎがＮ未満であると判断すると、ステップＳ２０６へ進む。
【００４７】
ステップＳ２０６では、第２搬送装置５０により、基板８が硬化装置３２から表面改質装置３３へと搬送される。そして、制御部１０は、表面改質装置３３において第ｎ層の表面改質工程を行う（ステップＳ２０７）。
【００４８】
図７は、ステップＳ２０７における第１層の表面改質工程の様子を示した図である。表面改質装置３３は、硬化後のモデル材９０１およびサポート材９０２に対して表面改質処理を行う装置である。本実施形態の表面改質装置３３は、プラズマ照射装置である。この表面改質装置３３は、プラズマ照射を行うことにより、硬化後のモデル材９０１およびサポート材９０２の表面に親水基を付与する。
【００４９】
なお、表面改質装置３３には、硬化後のモデル材９０１およびサポート材９０２の表面に親水基を付与するＵＶ照射装置や、硬化後のモデル材９０１およびサポート材９０２の表面に親油基を付与するＨＭＤＳ処理装置や、その他の表面処理装置が用いられてもよい。
【００５０】
図８は、ｎ＝２のステップＳ２０２における第２層の積層工程の様子を示した図である。ステップＳ２０７の表面改質工程では、次の積層工程（ステップＳ２０２）において液状のモデル材９０１およびサポート材９０２が載せられる１次造形物９１の上面に改質処理が施される。これにより、図８に示すように、次のステップＳ２０２において、液状のモデル材９０１およびサポート材９０２が、硬化したモデル材９０１およびサポート材９０２上で拡がることなく、安定した液滴形状を維持できる。
【００５１】
ステップＳ２０７における表面改質工程の後、制御部１０は、カウント数ｎをインクリメントする（ステップＳ２０８）。その後、第２搬送装置５０により、基板８が表面改質装置３３から積層装置３１へと搬送される（ステップＳ２０９）。
【００５２】
そして、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０９を繰り返すことにより、カウント数ｎ＝２からｎ＝（Ｎ−１）について積層工程、硬化工程および表面改質工程を繰り返す。これにより、１次造形物９１が第（Ｎ−１）層まで形成される。
【００５３】
その後、カウント数ｎ＝Ｎに対してステップＳ２０２〜ステップＳ２０４が行われると、第Ｎ層の積層工程および硬化工程が行われて１次造形物９１が完成する。これにより、引き続き行われるステップＳ２０５において、制御部１０は、カウント数ｎがＮ以上であると判断し、ステップＳ２１０へと進む。
【００５４】
ステップＳ２１０では、第２搬送装置５０により、１次造形物９１が上面側に形成された基板８が、積層装置３１へと搬送される。すなわち、基板８が、第１処理チャンバ２２搬入時の初期位置へと搬送される。これにより、１次造形物製造工程（ステップＳ１０３）が終了する。
【００５５】
このように、１次造形物形成工程（ステップＳ１０３）においては、まず、基板８上に、積層装置３１において、液状のモデル材９０１およびサポート材９０２が１層分吐出される。そして、硬化装置３２において当該１層が硬化されて１次造形物９１の一部が形成される。さらに、表面改質装置３３において硬化された層の表面に改質処理が施される。
【００５６】
その後、積層装置３１、硬化装置３２および表面改質装置３３によって、モデル材９０１およびサポート材９０２の積層と、硬化と、表面改質とが繰り返し行われることにより、１次造形物９１が得られる。
【００５７】
１次造形物９１が形成されると、次に、第１搬送装置４０により、１次造形物９１が、第１処理チャンバ２２から第２通路部２６１を通って第２処理チャンバ２３へと搬送される（ステップＳ１０４）。そして、制御部１０は、マイクロ波照射装置３４において１次造形物９１に対してマイクロ波を照射する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
マイクロ波照射装置３４は、１次造形物９１に対してマイクロ波を照射する装置である。本実施形態で用いられるサポート材９０２は、マイクロ波を照射することにより加熱され、可塑性を生じる。このため、サポート材９０２の除去処理が行いやすくなる。すなわち、サポート材９０２の除去処理に要する時間を短縮できる。
【００５９】
続いて、第１搬送装置４０により、１次造形物９１が、第２処理チャンバ２３から第２通路部２６１を通って第３処理チャンバ２４へと搬送される（ステップＳ１０６）。その後、第３処理チャンバ２４内において、ウェット処理工程が行われる（ステップＳ１０７）。
【００６０】
図４に示すように、ステップＳ１０７のウェット処理工程では、まず、ウェット処理装置３５によってサポート材除去工程が行われる（ステップＳ３０１）。
【００６１】
図９は、ステップＳ３０１におけるサポート材除去工程の様子を示した図である。ウェット処理装置３５は、１次造形物９１に対してウェット処理を行う装置である。本実施形態のウェット処理装置３５においては、サポート材９０２の除去処理と、サポート材９０２除去後のモデル材９０１に対するエッチング処理と、エッチング処理後の最終造形物９に対する洗浄処理とが行われる。
【００６２】
図９に示すように、ウェット処理装置３５は、造形物を収容可能な処理槽６１と、第１処理液供給部６２と、第２処理液供給部６３と、エッチング処理液供給部６４と、洗浄液供給部６５と、加熱部６６と、排液部６７とを有する。
【００６３】
第１処理液供給部６２は、サポート材９０２の除去処理に用いられる第１処理液Ｌ１を処理槽６１に供給する。第２処理液供給部６３は、サポート材９０２の除去処理に用いられる第２処理液Ｌ２を処理槽６１に供給する。第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２は互いに不溶である。すなわち、第２処理液Ｌ２は、第１処理液Ｌ１に対して不溶である。また、第２処理液Ｌ２は、第１処理液Ｌ１よりも比重が重く、かつ、第１処理液Ｌ１よりも沸点が低い。このため、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２は、処理槽６１内において、互いに分離した状態で二層に貯留される。
【００６４】
エッチング処理液供給部６４は、１次造形物９１のエッチング処理に用いられるエッチング処理液Ｌ３を処理槽６１内に供給する。サポート材９０２が除去された後の１次造形物９１は、モデル材９０１のみから形成される。すなわち、エッチング処理液は、モデル材９０１の表面をエッチングする薬液である。洗浄液供給部６５は、ＤＩＷ（脱イオン水）等の洗浄液Ｌ４を処理槽６１に供給する。加熱部６６は、処理槽６１内に貯留された液体を加熱するヒータである。排液部６７は、処理槽６１内に貯留された液体を処理槽６１外へと排出する。
【００６５】
ステップＳ３０１のサポート材除去工程では、ウェット処理装置３５は、１次造形物９１を処理槽６１内に配置した状態で、第１処理液供給部６２および第２処理液供給部６３から処理槽６１内へ、それぞれ第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２を供給する。これにより、図９に示すように、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が二層に貯留された処理槽６１内に１次造形物９１が浸漬された状態となる。また、加熱部６６を駆動させて、加熱部６６が処理槽６１内に貯留された処理液を加熱する。
【００６６】
サポート材９０２が加熱されることにより、サポート材９０２が融解する。そして、サポート材９０２が処理液中に分散する。融解したサポート材９０２は、主に第１処理液Ｌ１中に分散する。
【００６７】
加熱部６６は、処理槽６１内の温度を、第１処理液Ｌ１が沸騰せず、かつ、第２処理液Ｌ２が沸騰する温度に加熱する。このようにすれば、処理液Ｌ１の気化を抑制しつつ、処理槽６１内の第２処理液Ｌ２中に、沸騰による気泡を生じさせることができる。当該気泡の物理的衝撃によって、融解したサポート材９０２が第１処理液Ｌ１中に分散するのが促進される。したがって、サポート材９０２の除去処理に要する時間を短縮できる。
【００６８】
サポート材９０２の融解・分散が終了すると、１次造形物９１からサポート材９０２が除去された２次造形物９２が得られる。これにより、ステップＳ３０１のサポート材除去工程が終了する。その後、排液部６７が処理槽６１内の第１処理液および第２処理液を処理槽６１外へ排出する（ステップＳ３０２）。
【００６９】
次に、ウェット処理装置３５によってエッチング工程が行われる。（ステップＳ３０３）。図１０は、ステップＳ３０３におけるエッチング工程の様子を示した図である。ステップＳ３０３のエッチング工程では、ウェット処理装置３５は、エッチング処理液供給部６４から処理槽６１内へエッチング処理液Ｌ３を供給する。これにより、図１０に示すように、エッチング処理液Ｌ３内に２次造形物９２が浸漬された状態となる。その結果、２次造形物９２の表面がエッチングされ、最終造形物９が得られる。エッチング処理が終了すると、排液部６７が処理槽６１内のエッチング処理液を処理槽６１外へ排出する（ステップＳ３０４）。
【００７０】
続いて、ウェット処理装置３５によって洗浄工程が行われる（ステップＳ３０５）。図１１は、ステップＳ３０５における洗浄工程の様子を示した図である。ステップＳ３０５の洗浄工程では、ウェット処理装置３５は、洗浄液供給部６５から処理槽６１内へ洗浄液Ｌ４を供給する。これにより、最終造形物９の表面に付着したエッチング処理液Ｌ３が除去される。洗浄処理が終了すると、排液部６７が処理槽６１内の洗浄液Ｌ４を処理槽６１外へ排出する（ステップＳ３０６）。これにより、ウェット処理装置３５によるウェット処理工程（ステップＳ１０７）が完了する。
【００７１】
なお、本実施形態では、サポート材除去工程（ステップＳ３０１）および排液工程（ステップＳ３０２）の後、２次造形物９２の洗浄を行うことなくエッチング工程（ステップＳ３０３）を行った。しかしながら、サポート材除去工程（ステップＳ３０１）および排液工程（ステップＳ３０２）の後、２次造形物９２に対してステップＳ３０５の洗浄工程と同様の洗浄処理を行った後で、エッチング工程（ステップＳ３０３）を行ってもよい。
【００７２】
ウェット処理工程（ステップＳ１０７）の終了後、第１搬送装置４０により、最終造形物９が、第３処理チャンバ２４から第２通路部２６１を通って第４処理チャンバ２５へと搬送される（ステップＳ１０８）。その後、第４処理チャンバ２５内において、乾燥装置３６による乾燥工程が行われる（ステップＳ１０９）。乾燥装置３６は、液体が付着した造形物を乾燥するための装置である。本実施形態の乾燥装置３６は、減圧乾燥装置である。すなわち、ステップＳ１０９では、乾燥装置３６は、最終造形物９に対して、減圧乾燥処理を行う。
【００７３】
ステップＳ１０９における乾燥処理が終了すると、第１搬送装置４０により、最終造形物９が、第４処理チャンバ２５から、第２通路部２６２および第１通路部２６１を通って搬出入チャンバ２１へと搬送される（ステップＳ１１０）。これにより、三次元造形工程が終了する。
【００７４】
＜３．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
図１２は、一変形例に係る三次元造形装置１Ａの概略図である。図１２の例では、筐体２０Ａが、搬入チャンバ２１Ａ、積層装置３１Ａ、硬化装置３２Ａおよび表面改質装置３３Ａが収容される第１処理チャンバ２２Ａ、マイクロ波照射装置３４Ａが収容される第２処理チャンバ２３Ａ、ウェット処理装置３５Ａが収容される第３処理チャンバ２４Ａ、乾燥装置３６Ａが収容される第４処理チャンバ２５Ａ、第１通路部２６３Ａ、第２通路部２６４Ａ、第３通路部２６５Ａおよび搬出チャンバ２７Ａを有する。
【００７６】
搬入チャンバ２１Ａは、外部から基板８を搬入して一時的に収容するためのチャンバである。搬出チャンバ２７Ａは、各処理装置３１Ａ〜３６Ａにより形成された最終造形物９Ａを一時的に収容して外部へと搬出するためのチャンバである。
【００７７】
図１２の例では、筐体２０Ａの長手方向一方側から他方側へ向かって、搬入チャンバ２１Ａ、第１通路部２６３Ａ、第１処理チャンバ２２Ａ、第２通路部２６４Ａ、第２処理チャンバ２３Ａないし第４処理チャンバ２５Ａ、第３通路部２６５Ａ、搬出チャンバ２７Ａの順に配置されている。
【００７８】
すなわち、第１通路部２６３Ａは、搬入チャンバ２１Ａと第１処理チャンバ２２Ａとの間に配置される。第２通路部２６４Ａは、第１処理チャンバ２２Ａと、第２処理チャンバ２３Ａないし第４処理チャンバ２５Ａとの間に配置される。第３通路部２６５Ａは、第２処理チャンバ２３Ａないし第４処理チャンバ２５Ａと、搬出チャンバ２７Ａとの間に配置される。各通路部２６３Ａ〜２６５Ａにはそれぞれ、第１搬送装置４０Ａが配置される。
【００７９】
図１２の例のように、通路部が一繋がりでなくてもよい。なお、三次元造形装置が互いに繋がらない複数の通路部を有する場合、各通路部に、基板または造形物を搬送する搬送装置が配置される。
【００８０】
上記の実施形態では、三次元造形装置内に基板の搬入を行うための部位と、製造した造形物の搬出を行うための部位とが、共通の搬出入チャンバであったが、本発明はこれに限られない。図１２の例のように、基板の搬入を行う搬入部と、製造した造形物の搬出を行う搬出部とが別々に設けられてもよい。
【００８１】
また、上記の実施形態では、三次元造形装置が、１つの工程を行う処理チャンバをそれぞれ１つずつ有していたが、本発明はこれに限られない。三次元造形装置は、例えば、１次造形物を製造するための第１処理チャンバを２つ有していてもよい。このようにすれば、ウェット処理工程および乾燥工程と比べて、１次造形物製造工程にかかる時間が長い場合であっても、複数の最終造形物を効率よく製造できる。
【００８２】
また、上記の実施形態では、１次造形物製造工程において、積層したモデル材およびサポート材の表面を平坦化する処理が施されていないが、本発明はこの限りではない。１次造形物製造工程が、直前に積層したモデル材およびサポート材の上面を平坦化する平坦化工程を含んでもよい。その場合、平坦化工程は、積層工程の後かつ硬化工程の前に行われてもよいし、硬化工程の後かつ次の積層工程の前に行われてもよい。なお、平坦化処理は、例えば、ローラやブレード等の平坦化部材をモデル材およびサポート材の上面に接触させることにより、施される。
【００８３】
また、上記の実施形態では、１次造形物を製造するために、基板が搬送されることにより、基板が順に積層装置、硬化装置および表面改質装置により各処理を施されたが、本発明はこの限りではない。１次造形物を製造するために、基板が固定され、積層装置、硬化装置および表面改質装置がそれぞれ基板の上方へ搬送されることにより、基板に対して各処理が施されてもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、１次造形物を製造するための積層装置、硬化装置および表面改質装置が１つのチャンバ内に配置されていたが、本発明はこの限りではない。積層装置、硬化装置および表面改質装置は、それぞれ別個のチャンバ内に配置されてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、１次造形物を製造するために、積層装置、硬化装置および表面改質装置の３種類の装置が用いられたが、本発明はこれに限られない。モデル材およびサポート材の種類によっては、表面改質処理を必要としない場合がある。この場合、１次造形物を製造するために、積層装置および硬化装置のみが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ  三次元造形装置
８  基板
９，９Ａ  最終造形物
１０  制御部
１３  積層装置
２０，２０Ａ  筐体
３１，３１Ａ  積層装置
３２，３２Ａ  硬化装置
３３，３３Ａ  表面改質装置
３４，３４Ａ  マイクロ波照射装置
３５，３５Ａ  ウェット処理装置
３６，３６Ａ  乾燥装置
４０，４０Ａ  第１搬送装置
５０  第２搬送装置
６１  処理槽
６２  第１処理液供給部
６３  第２処理液供給部
６４  エッチング処理液供給部
６５  洗浄液供給部
６６  加熱部
６７  排液部
９１  １次造形物
９２  ２次造形物
９０１  モデル材
９０２  サポート材
Ｌ１  第１処理液
Ｌ２  第２処理液
Ｌ３  エッチング処理液
Ｌ４  洗浄液
【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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