JP2015110278A - 造形装置、造形方法、および造形物 - Google Patents

Abstract

【課題】積層造形法において廃棄される造形材料の量がより少なく、より低い材料コストで造形できる造形装置、造形方法を提供する。
【解決手段】造形装置１００は、粒体２ａを含む造形材料１を積層して造形物９を形成する造形装置であって、造形材料１を用いたシート材５を作成するシート作成部１０と、シート材５を所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする裁断部１１と、造形シート６を搬送して積層する積層機構３０と、積層された造形シート６の所望の領域に粒体２ａ同士を結着させるＵＶインク２０５を付与する描画部２０と、第１不要部分７を回収する第１回収部６０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、造形装置、造形方法、および造形物に関する。

３次元形状の立体モデル（造形物）を造形する方法の一つに積層造形法がある。積層造形法としては、例えば、光硬化性樹脂を積層させながらレーザーで選択的に硬化させて造形物の断面各層を形成する光造形法、粉末材料を積層させながらレーザーで選択的に溶着し固化させて各層を形成する粉末焼結法、熱可塑性材料を加熱しノズルから押し出して堆積させることにより各層を形成する溶融物堆積法、紙などのシート材をモデルの断面形状にカットして積層し接着することにより形成するシート積層法、などが提案されている。
特許文献１には、シート積層法による造形装置において、連続シートを積層領域に送り出す連続シート送り手段を備え、巻取りローラーが不要で、巻取りのためのシート領域（積層領域の外側に幅広の領域）を必要としないシート積層式造形装置が提案されている。この装置により、シート材料が無駄に消費される量が多いという問題点が解決されるとしている。

特開２００１−３０１０６０号公報

しかしながら、特許文献１のシート積層式造形装置では、シート材料で有効に使用できる領域（積層領域）をより広くすることはできるが、造形物を構成しない領域のシート材料は切断され排除されるため、造形物の形状によっては、無駄に消費されるシート材料の量が多くなってしまうという問題があった。つまり、造形物の構成に必要な正味のシート材料が少ない場合であっても、切断され排除されるシート材料の量が多い場合には、材料コストが高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］ 本適用例に係る造形装置は、粒体を含む造形材料を用いて造形物を形成する造形装置であって、前記造形材料を用いたシート材を作成するシート作成部と、前記シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断部と、前記第１不要部分を回収する第１回収部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、造形装置は、造形材料を用いたシート材を作成するシート作成部と、シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断部とを備えている。すなわち、本造形装置に造形材料を供給することにより造形シート（造形物を構成するために積層するシート）が作成されるため、予め積層造形用のシート材を準備しておく必要がなくなる。
また、本適用例の造形装置は、第１不要部分を回収する第１回収部を備えている。すなわち、造形物を構成するための造形シートに使われない造形材料が、廃棄されずに第１不要部分として回収される。その結果、回収された第１不要部分を、本適用例の造形装置において、再度、シート材を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例２］ 上記適用例に係る造形装置において、前記シート作成部と前記裁断部と前記第１回収部とは同一領域に設けられていることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置において、シート作成部と裁断部と第１回収部とは同一領域に設けられている。すなわち、シート作成部において、造形材料を用いたシート材が造形シートと第１不要部分とにカットされ、カットされた第１不要部分がシート作成部において回収される。つまり、シート作成部と裁断部を有する裁断部と第１回収部を有する回収部とを別々の領域に設けることなく同一の領域に構成しているため、造形装置をよりコンパクトにすることができる。

［適用例３］ 上記適用例に係る造形装置において、前記造形シートの所望の領域に前記粒体同士を結着させる結着液を付与する描画部と、前記造形シートに付与された前記結着液を硬化する硬化部と、前記造形シートの前記結着液が付与されていない第２不要部分を除去する造形現出部と、除去された前記第２不要部分を回収する第２回収部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置は、造形シートの所望の領域に粒体同士を結着させる結着液を付与する描画部と、造形シートに付与された結着液を硬化する硬化部と、造形シートの結着液が付与されず硬化していない第２不要部分を除去する造形現出部とを備えている。造形物を造形するために所望の領域に付与した結着液は、造形物を構成する主材としての粒体同士を結着させる。また、硬化部によって硬化することで、造形物としての剛性がより高められる。造形現出部において、結着液が付与されず硬化していない第２不要部分が除去されることで、所望の造形物が現出する。
更に、本適用例の造形装置は、除去された第２不要部分を回収する第２回収部を備えている。すなわち、造形物を構成しない領域の造形材料が、廃棄されずに第２不要部分として回収される。その結果、回収された第２不要部分を、本適用例の造形装置において、再度、シート材を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例４］ 上記適用例に係る造形装置において、回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を粉砕する粉砕部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置は、回収された第１不要部分および／または第２不要部分を粉砕する粉砕部を備えている。つまり、シート材として作成された造形材料の不要部分が回収され粉砕されるため、シート材を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

［適用例５］ 上記適用例に係る造形装置において、前記シート作成部に前記造形材料を供給する造形材料供給部を備え、前記第１回収部が前記造形材料供給部に前記第１不要部分を搬送する第１搬送部および／または前記第２回収部が前記造形材料供給部に前記第２不要部分を搬送する第２搬送部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置は、シート作成部に造形材料を供給する造形材料供給部を備え、第１回収部が造形材料供給部に第１不要部分を搬送する第１搬送部および／または第２回収部が造形材料供給部に第２不要部分を搬送する第２搬送部を備えている。すなわち、回収された第１不要部分、第２不要部分は、それぞれを搬送する第１搬送部、第２搬送部によって造形材料供給部に搬送される。つまり、例えば、回収された不要部分がそのまま造形材料として再利用できる仕様の場合には、装置内でダイレクトにリユースできる環境が構築される。回収された不要部分が、再度、シート材を作成するための原料として活用されるため、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例６］ 上記適用例に係る造形装置において、前記造形材料供給部が、供給される前記造形材料と搬送される前記第１不要部分および／または前記第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置において、造形材料供給部は、供給される造形材料と搬送される第１不要部分および／または第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整部を備えている。例えば、回収された不要部分がそのまま造形材料として再利用できる仕様の場合には、装置内でダイレクトにリユースできる構成であっても良いが、より安定した造形を行うためには、造形材料や回収される不要部分の仕様や特性のバラツキなどを考慮して造形シートの仕様を一定の範囲で管理する必要がある。具体的には、例えば、造形材料の粘度や粒体の密度などを一定の範囲で管理する必要がある。
本適用例によれば、混合比率調整部を備えているため、回収され再利用される造形材料の比率を一定の値以下にする、あるいは、新しく供給される造形材料のバラツキおよび回収される不要部分のバラツキの度合いに合わせて、それぞれが混合される比率を適正な範囲に調整するなどのコントロールが可能となる。その結果、より材料コストを低減する中で、より品質の安定した造形物を得ることができる。

［適用例７］ 上記適用例に係る造形装置において、前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、前記シート作成部は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部と、加熱された前記造形材料を展延し前記シート材を形成する展延部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置において、造形材料は、粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、シート作成部は、造形材料を熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部を備えている。換言すると、本適用例に係る造形装置は、粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含んだ造形材料を使用して造形物を造形する装置である。使用する造形材料が粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含んでいるため、例えば、熱可塑性バインダーの融点より低い温度の場合、造形材料は、粒体を含んだ固体の状態（例えば、ろう状、ワセリン状、フレーク状など）であり、また、造形材料加熱部により、熱可塑性バインダーの融点より高い温度にすると、造形材料は、シート状に展延することが可能な流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となる。

また、シート作成部は、加熱され流動性を備えた造形材料を展延しシート材を形成する展延部を備えている。造形材料が熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱された状態においては、展延部は、例えば、水平な平板上でスクイージなどを用いることで、造形材料を容易に略均一な厚みの層に展延させることができる。次に、展延した造形材料の層を再び熱可塑性バインダーの融点未満の温度に冷却する（あるいは戻す）ことで、固体としての略均一な厚みのシート材を得ることができる。

このように作成されたシート材は、裁断部により、造形のための（所望の形状の）造形シートと第１不要部分とにカットされる。造形シートは積層機構により搬送され、残された第１不要部分が第１回収部によって回収される。回収された第１不要部分は、展延される前の造形材料と同じ（組成が同じであり、同じ温度では同じ状態を呈する）であるため、シート材作成前の造形材料に混ぜる（戻す）ことができる。

［適用例８］ 上記適用例に係る造形装置において、回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置は、回収された第１不要部分および／または第２不要部分を熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱部を備えている。つまり、シート材として作成された造形材料の不要部分が回収され、回収材料加熱部によって加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となるため、シート材作成前の造形材料に混ぜる（戻す）ことがより容易となり、シート材を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

［適用例９］ 上記適用例に係る造形装置において、前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、前記シート作成部は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部と、加熱された前記造形材料を展延し前記シート材を形成する展延部と、を備え、前記第１回収部が前記第１不要部分を前記造形材料加熱部に搬送する第３搬送部を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置において、第１回収部は、第１不要部分を、造形材料加熱部に搬送する第３搬送部を備えている。造形材料加熱部に搬送された第１不要部分は、熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となり、シート作成部に供給される造形材料に容易に融合する。つまり、シート材作成前の造形材料に混ぜる（戻す）ことがより容易となる。

［適用例１０］ 上記適用例に係る造形装置において、前記硬化部は、前記造形シートに付与された前記結着液に光を照射する光照射部を有し、前記結着液が光硬化性インクであることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形装置において、硬化部は、造形シートに付与された結着液に光を照射する光照射部を有し、結着液が光硬化性インクである。つまり、造形物を造形するために所望の領域に光硬化性インクを付与し、硬化部が有する光照射部によって光硬化性インクに光を照射することで、結着した粒体同士が硬化し、造形物としての剛性をより高めることができる。

［適用例１１］ 本適用例に係る造形方法は、粒体を含む造形材料を用いて造形物を形成する造形方法であって、前記造形材料を用いたシート材を作成するシート作成工程と、前記シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断工程と、前記第１不要部分を回収する第１回収工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、造形方法は、造形材料を用いたシート材を作成するシート作成工程と、シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断工程とを含んでいる。すなわち、造形方法には、造形シート（造形物を構成するために積層するシート）を作成する工程が含まれているため、予め積層造形用のシート材を準備しておく必要がない。
また、本適用例の造形方法は、第１不要部分を回収する第１回収工程を含んでいる。すなわち、造形物を構成するための造形シートに使われない造形材料が、廃棄されずに第１不要部分として回収される。その結果、回収された第１不要部分を、再度、シート材を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例１２］ 上記適用例に係る造形方法において、前記造形シートの所望の領域に前記粒体同士を結着させる結着液を付与する描画工程と、前記造形シートに付与された前記結着液を硬化する硬化工程と、前記造形シートの前記結着液が付与されていない第２不要部分を除去する造形現出工程と、除去された前記第２不要部分を回収する第２回収工程と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法は、造形シートに付与された結着液を硬化する硬化工程と、造形シートの結着液が付与されていない第２不要部分を除去する造形現出工程とを含んでいる。造形物を造形するために所望の領域に付与した結着液は、造形物を構成する主材としての粒体同士を結着させる。また、硬化工程によって硬化することで、造形物としての剛性がより高められる。造形現出工程において、結着液が付与されず硬化していない第２不要部分が除去されることで、所望の造形物が現出する。
更に、本適用例の造形方法は、除去された第２不要部分を回収する第２回収工程を含んでいる。すなわち、造形物を構成しない領域の造形材料が、廃棄されずに第２不要部分として回収される。その結果、回収された第２不要部分を、再度、シート材を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例１３］ 上記適用例に係る造形方法において、回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を粉砕する粉砕工程を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法は、回収された第１不要部分および／または第２不要部分を粉砕する粉砕工程を含んでいる。つまり、シート材として作成された造形材料の不要部分が回収され粉砕されるため、シート材を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

［適用例１４］ 上記適用例に係る造形方法において、前記造形材料に回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を加えるリユース工程を含み、前記リユース工程は、前記造形材料と加えられる前記第１不要部分および／または前記第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整工程を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法は、造形材料に回収された第１不要部分および／または第２不要部分を加えるリユース工程を含んでいる。すなわち、造形物を構成するための造形シートに使われない造形材料（第１不要部分および／または第２不要部分）が、廃棄されずに再度造形材料として造形材料に加えられる。その結果、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、リユース工程は、造形材料と加えられる第１不要部分および／または第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整工程を含んでいる。例えば、回収された不要部分がそのまま造形材料として再利用できる仕様の場合には、そのままダイレクトにリユースしても良いが、より安定した造形を行うためには、造形材料や回収される不要部分の仕様や特性のバラツキなどを考慮して造形シートの仕様を一定の範囲で管理する必要がある。具体的には、例えば、造形材料の粘度や粒体の密度などを一定の範囲で管理する必要がある。本適用例によれば、混合比率調整工程を含んでいるため、回収され再利用される造形材料の比率を一定の値以下にする、あるいは、新しく供給される造形材料のバラツキおよび回収される不要部分のバラツキの度合いに合わせて、それぞれが混合される比率を適正な範囲に調整するなどのコントロールが可能となる。その結果、より材料コストを低減する中で、より品質の安定した造形物を得ることができる。

［適用例１５］ 上記適用例に係る造形方法において、前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、前記シート作成工程は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱工程と、加熱された前記造形材料を展延し前記造形シートを形成する展延工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法において、造形材料は、粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、シート作成工程は、造形材料を熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱工程を含んでいる。使用する造形材料が粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含んでいるため、例えば、熱可塑性バインダーの融点より低い温度の場合、造形材料は、粒体を含んだ固体の状態（例えば、ろう状、ワセリン状、フレーク状など）であり、また、造形材料加熱工程により、熱可塑性バインダーの融点より高い温度にすると、造形材料は、シート状に展延することが可能な流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となる。

また、シート作成工程は、加熱され流動性を備えた造形材料を展延し造形シートを形成する展延工程を含んでいる。造形材料が熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱された状態においては、展延部は、例えば、水平な平板上でスクイージなどを用いることで、造形材料を容易に略均一な厚みの層に展延させることができる。次に、展延した造形材料の層を再び熱可塑性バインダーの融点未満の温度に冷却する（あるいは戻す）ことで、固体としての略均一な厚みのシート材を得ることができる。

このように作成されたシート材は、裁断工程により、造形のための（所望の形状の）造形シートと第１不要部分とにカットされる。造形シートは積層工程により搬送され、残された第１不要部分が第１回収工程によって回収される。回収された第１不要部分は、展延される前の造形材料と同じ（組成が同じであり、同じ温度では同じ状態を呈する）であるため、シート材作成前の造形材料に混ぜる（戻す）ことができる。

［適用例１６］ 上記適用例に係る造形方法において、回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱工程を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法は、回収された第１不要部分および／または第２不要部分を熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱工程を含んでいる。つまり、シート材として作成された造形材料の不要部分が回収され、回収材料加熱工程によって加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となるため、シート材作成前の造形材料に混ぜる（戻す）ことがより容易となり、シート材を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

［適用例１７］ 上記適用例に係る造形方法において、前記熱可塑性バインダーが水系溶媒に可溶であることを特徴とする。

本適用例のように、造形材料に含まれる熱可塑性バインダーが水系溶媒に可溶であることで、例えば、結着液が付与されず、従って硬化することなく残った造形材料は、水に溶解させることができる。つまり、造形材料による積層構造から、硬化した部分で造形された造形物を取り出す（現出させる）場合に、例えば、水洗など、水を用いたより簡便な方法により、造形物を構成しない不要部分を取り除くことができる。また、取り除いた不要部分から水を除去することで、再度、シート材を作成するための原料を得ることができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

［適用例１８］ 上記適用例に係る造形方法において、前記硬化工程は、前記造形シートに付与された前記結着液に光を照射する光照射工程を含み、前記結着液が光硬化性インクであることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に係る造形方法において、硬化工程は、造形シートに付与された結着液に光を照射する光照射工程を含み、結着液が光硬化性インクである。つまり、造形物を造形するために所望の領域に光硬化性インクを付与し、光照射工程によって光硬化性インクに光を照射することで、結着した粒体同士が硬化し、造形物としての剛性をより高めることができる。

［適用例１９］ 本適用例に係る造形物は、上記適用例に記載の造形装置によって造形されたことを特徴とする。

上記適用例に係る造形装置によって造形された造形物は、造形に必要な材料コストがより低減されて造形されるため、より安価に提供される。

［適用例２０］ 本適用例に係る造形物は、上記適用例に記載の造形方法によって造形されたことを特徴とする。

上記適用例に係る造形方法によって造形された造形物は、造形に必要な材料コストがより低減されて造形されるため、より安価に提供される。

造形材料の常温における状態を示す概念図 （ａ）：実施形態に係る造形装置を模式的に示す側面図、（ｂ）：造形装置が備える回収部を模式的に示す側面図 シート作成部を模式的に示す側面図 造形シートの所望の領域に結着液を付与した様子を示す概念図 造形材料のリユースルートを示す概念図

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態）
実施形態の一例として、３次元形状の立体モデル（造形物）を造形する一つの手法としての積層造形における「造形装置」およびそれを用いた「造形方法」を説明する。積層造形の方法としては、造形物の断面形状を形成すべく造形材料で構成された薄い層に選択的に結着液を付与し、結着液を付与した部分を硬化させながら次々と積層することにより造形物を形成する方法を用いている。
以下、それぞれについて具体的に説明する。

＜造形材料＞
まず、本実施形態の造形装置、造形方法に用いる造形材料１について説明する。
図１は、造形材料１の常温（１５〜２５℃）における状態を示す概念図である。
造形材料１は、積層造形法により３次元形状の立体モデル（造形物）を造形する際に使用する材料（主材）であり、造形材料１によって造形物の基本となる各層、つまり造形物の各断面形状を形成するための造形シートを形成する。
造形材料１は、粉末の「粒体」から成る粉末材料２および「熱可塑性バインダー」としてのバインダー材料３などによって構成される。

粉末材料２は、造形材料１を用いて形成される造形物の主要な構成材料である。粉末材料２には、アクリル樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、アクリルシリコーン樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、ポリスチレン樹脂粉末、ナイロン樹脂粉末、ポリアクリロニトリル樹脂粉末、二酸化ケイ素粉末、酸化アルミニウム粉末などの粉末材料から選ばれる１種類または２種類以上の粉末を用いることができる。

粉末材料２は、粒体２ａの集合体として構成される。粒体２ａは、平均球相当径が０．１μｍ以上３０μｍ以下の略球形であることが好ましく、１μｍ以上１５μｍ以下であることが更に好ましい。また、真球形状に近いほどより好ましい。これにより、造形物の形状に係る制御性、特に造形物の外形を規定する辺や角部における形状の制御性が向上する。
また、粒体２ａの粒径は、造形材料１によって形成される造形シートの平均厚さ以下であることが好ましく、造形シートの平均厚さの２分の１以下であることがより好ましい。これにより、造形シートにおける粒体２ａの体積充填率を向上させ、ひいては、造形物の機械的強度を向上させることができる。

また、粉末材料２には、上記粒径の範囲内で、互いに異なる粒径の粒体２ａが含まれていることが好ましい。なお、粒体２ａの粒径の分布としては、ガウス分布（正規分布）に近い分散であってもよいし、最大径側あるいは最小径側に粒径分布の最大値を有するような分散（片分散）であってもよい。
粒体２ａの粒径が単一の値である場合、造形物を形成したときの粒体２ａによる体積充填率は、最密充填時の理論値である６９．８％を超えることはなく、実際には５０〜６０％程度の充填率となる。これに対し、粉末材料２に互いに異なる粒径の粒体２ａが含まれる（粒径が範囲を持って分布する）ようにすれば、例えば相対的に大きな粒径を有した粒体２ａ同士によって形成された空隙に、相対的に粒径の小さい粒体２ａが配置されることによって体積充填率が向上される。これにより、造形物の機械的強度を向上させることができる。

粉末材料２に用いる粒体２ａの材料の例を以下に示す。
シリコーン樹脂粒体として、例えば、トスパール（登録商標）１１１０（粒径１１μｍ）、トスパール１２０（粒径２μｍ）、トスパール１３０（粒径３μｍ）、トスパール１４５（粒径４．５μｍ）、トスパール２０００Ｂ（粒径６μｍ）、トスパール３１２０（粒径１２μｍ）（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）（トスパール：登録商標）等が挙げられる。

アクリルシリコーン樹脂粒体として、例えば、シャリーヌ（登録商標）Ｒ−１７０Ｓ（粒径３０μｍ）（日信化学工業（株）製）（シャリーヌ：登録商標）が挙げられる。
アクリル樹脂粒体としては、例えば、エポスター（登録商標）Ｌ１５（粒径１０〜１５μｍ）、エポスターＭ０５（粒径４〜６μｍ）、エポスターＧＰＨ４０〜Ｈ１１０（粒径４〜１１μｍ）（（株）日本触媒製）（エポスター：登録商標）、テクポリマー（登録商標）ＭＢ−８Ｃ（粒径８μｍ）、テクポリマーＭＢＸ−８（粒径８μｍ）、テクポリマーＭＢＰ−８（粒径８μｍ）（積水化成品工業（株）製）（テクポリマー：登録商標）が挙げられる。

ポリエチレン樹脂粒体として、例えば、フロービーズ（登録商標）ＬＥ−１０８０（粒径６μｍ）、フロービーズＬＥ−２０８０（粒径１１μｍ）、フロービーズＨＥ−３０４０（粒径１１μｍ）、フロービーズＣＬ−２０８０（粒径１１μｍ）（住友精化（株）製）（フロービーズ：登録商標）が挙げられる。

ポリスチレン樹脂粒体として、例えば、テクポリマー（登録商標）ＳＢＸ−１２（粒径１２μｍ）（積水化成品工業（株）製）が挙げられる。

ナイロン樹脂粒体として、例えば、ＳＰ−５（粒径５μｍ）、ＳＰ−１０（粒径１０μｍ）、ＴＲ−１（粒径１３μｍ）、ＴＲ−２（粒径２０μｍ）（東レ（株）製）が挙げられる。

ポリアクリロニトリル樹脂粒体として、例えば、Ａ−２０（粒径２４μｍ）、ＡＳＦシリーズ（粒径７μｍ）（東洋紡（株）製）が挙げられる。

二酸化ケイ素粒体として、例えば、ＳＯ−Ｅ１（粒径０．２５μｍ）、ＳＯ−Ｅ２（粒径０．５μｍ）（（株）アドマテックス製）、サンスフェア（登録商標）Ｈ−３１（粒径３μｍ）、サンスフェアＨ−５１（粒径５μｍ）、サンスフェアＨ−１２１（粒径１２μｍ）、サンスフェアＨ−２０１（粒径２０μｍ）、サンスフェアＬ−３１（粒径３μｍ）、サンスフェアＬ−５１（粒径５μｍ）、サンスフェアＮＰ−３０（粒径４μｍ）、サンスフェアＮＰ−１００（粒径１０μｍ）、サンスフェアＮＰ−２００（粒径２００μｍ）（ＡＧＣエスアイテック（株）製）（サンスフェア：登録商標）が挙げられる。

酸化アルミニウム粒体として、例えば、ＡＯ−５０２（粒径０．７μｍ）、ＡＯ−８０９（粒径１０μｍ）、ＡＯ−８２０（粒径２０μｍ）（（株）アドマテックス製）が挙げられる。

バインダー材料３は、造形材料１において粉末材料２とバインダー材料３とを混ぜ、略均一に分散させたときに粒体２ａ同士を結着する機能を持つ所謂バインダーである。図１に示すように、粉末材料２とバインダー材料３とが略均一に分散するように混ぜ合わせたとき、バインダー材料３は、例えば、フレーク状のバインダーフレーク３ａとして粒体２ａを結着している。

バインダー材料３には、３０℃以上９０℃以下の融点を有する熱可塑性の高分子化合物が用いられる。バインダー材料３としては、例えば、好適例として、水溶性のポリエチレングリコールを用いることができる。具体的には、例えば、平均分子量が１０００〜８０００のポリエチレングリコールとして、ＰＥＧ１０００（融点：３７〜４０℃）、ＰＥＧ１５００（融点：３８〜４１℃）、ＰＥＧ２０００（融点：５０〜５３℃）、ＰＥＧ４０００（融点：５３〜５８℃）などが挙げられる。それぞれ、常温では、ろう状、ワセリン状、フレーク状などの固体で、融点を超えると融解し透明液体となる。

バインダー材料３は、ポリエチレングリコールに限定するものではなく、常温で固体の熱可塑性バインダーであれば良く、例えば、ポリエーテル変性シリコーン（信越化学工業（株）ＫＦ‐６００４）（融点：４５℃）、水溶性ナイロン（東レ（株）Ｐ−７０）（融点：８５℃）、ポリカプロラクトンジオール（（株）ダイセル製 ＰＣＬ−２１０；融点：４６〜４８℃、ＰＣＬ−２３０；融点：５５〜５８℃）、などであっても良い。

なお、水系溶媒とは水、および無機塩の水溶液等の非有機系溶媒を含むものであって、このうち水が水系溶媒として用いられることが好ましい。造形材料による積層構造から、結合（硬化）した部分で造形された造形物を取り出す（現出させる）場合に、加温して現出することができるため、現出まで含めた全体の造形時間を短縮することが可能である。

また、上記水系溶媒は水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよい。例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、 ノルマルプロピルアルコール、ブタノール、イソブタノール、ＴＢＡ（ターシャリーブタノール）、ブタンジオール、エチルヘキサノール、ベンジルアルコールなどのアルコール類や、１.３ ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類、イソプロピルエーテル、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、ジオキサン、ＭＴＢＥ（メチルターシャリーブチルエーテル）、ブチルカルビトールなどのエーテル系溶媒が挙げられる。水溶性の有機溶媒が添加されることにより、造形材料による積層構造から、結合（硬化）した部分で造形された造形物を取り出す（現出させる）場合に、現出まで含めた全体の造形時間を短縮することが可能である。

＜造形装置＞
図２（ａ）は、本実施形態に係る造形装置１００を模式的に示す側面図、図２（ｂ）は、造形装置１００が備える回収機構を模式的に示す側面図である。
図２（ａ）において、Ｚ軸方向が上下方向、Ｚ方向が上方向（つまり−Ｚ方向が鉛直方向）、Ｙ軸方向が前後方向、＋Ｙ方向が手前方向、Ｘ軸方向が左右方向、＋Ｘ方向が左方向、Ｘ−Ｙ平面が、造形装置１００が設置される平面と平行な面としている。

造形装置１００は、造形材料１を用いて積層造形法により３次元形状の立体モデル（造形物９）を造形する装置である。
造形装置１００は、シート作成部１０、裁断部１１、描画部２０、積層機構３０、造形部４０、造形現出部５０、第１回収部６０、第２回収部７０、造形材料供給部８０およびそれぞれを制御する制御部（図示省略）などから構成されている。

図３を参照し、シート作成部１０を説明する。図３は、シート作成部１０を模式的に示す側面図である。
シート作成部１０は、造形材料１を用いたシート材５、およびシート材５を裁断して造形シート６（図２（ａ），（ｂ）参照）を作成する部分であり、展延テーブル１５、造形材料加熱部１２、展延部１３などを備えている。また、裁断部１１および第１回収部６０は、シート作成部１０に備えられている。

造形材料加熱部１２は、展延テーブル１５の＋Ｘ側の端部に設けられており、供給された造形材料１をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱し維持するホットプレート１４を備えている。造形材料供給部８０から供給された造形材料１は、ホットプレート１４上でバインダー材料３が溶融することで、流動性の有る流動性造形材料４となる。

展延テーブル１５は、ホットプレート１４と同一の面内（同一の高さ）のホットプレート１４に対して−Ｘ側に延在し、展延部１３によって、流動性造形材料４が展延されるＸ―Ｙ平面を構成している。

展延部１３は、展延スクイージ１６を備えている。展延スクイージ１６は、Ｘ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸方向に延在する細長い板状体であり、Ｘ−Ｙ平面上で流動性造形材料４を−Ｘ方向にすり押すように移動させることで、流動性造形材料４を薄く展延させることができる。展延部１３は、展延テーブル１５に流動性造形材料４を展延させ、バインダー材料３の融点未満の温度に戻す（冷却する）ことでシート材５を形成する。
なお、バインダー材料３の融点や、造形装置１００が稼動する環境によっては、図３に示すように、展延テーブル１５を冷却するための冷却機構１７を設けても良い。

裁断部１１は、カッター１１１、カッターヘッド１１２を備え、制御部のコントロールによって、シート材５を所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする。
カッターヘッド１１２は、Ｚ軸方向に上下することで、カッターヘッド１１２の下端に備えるカッター１１１をシート材５（展延テーブル１５の表面のレベル）に当接させ、次に、造形物９の断面形状に基づく所望の形状が得られるようにＸ−Ｙ平面で移動してシート材５を裁断し、造形シート６を切り出す。シート材５は、造形シート６と第１不要部分７とに分離する。
カッターヘッド１１２をＺ軸方向およびＸ―Ｙ平面内で移動させる駆動機構については、図示を省略している。

なお、裁断部１１は、シート材５にカッター１１１を当接させて裁断する構成に限定するものではない。例えばレーザー光などを用いて裁断する方法であっても良い。

造形シート６が呈する「造形物９の断面形状に基づく所望の形状」とは、造形物９の断面形状を略忠実に再現した形状、造形物９がオーバーハング形状（上方ほど大きな形状や上部に張り出す部分の有る形状）を有する場合には、そのサポート部を含む形状、あるいは、造形物９の最大の断面形状が含まれる共通のシート形状（例えば同じ大きさの長方形や円形）などが含まれる。

第１回収部６０は、第１不要部分７を回収し、再び造形材料１として活用できるようにするための機構であり、「第３搬送部」としての回収スクイージ１８ｘおよび回収スクイージ１８ｙ（図示省略）、回収部６１、「第１搬送部」の一部を構成するスクリューコンベア６２などを備えている。

回収スクイージ１８ｘは、Ｘ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸方向に延在する細長い板状体であり、Ｘ−Ｙ平面上の残留する第１不要部分７を移動させることで、ホットプレート１４上に戻すことができる。
回収スクイージ１８ｙは、Ｙ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸方向に延在する細長い板状体であり、Ｘ−Ｙ平面上の残留する第１不要部分７を移動させることで、第１回収部６０が備える回収部６１に回収することができる。

回収部６１は、回収スクイージ１８ｙによって回収される第１不要部分７を集め、底部に設けられたスクリューコンベア６２に渡す受け皿を構成している。スクリューコンベア６２は「粉砕部」として第１不要部分７を粉砕しながら搬送する。
また、スクリューコンベア６２は、回収された第１不要部分７をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する「回収材料加熱部」としてのヒーター６３を備えている。ヒーター６３により、回収された第１不要部分７は、加熱され流動性を帯びることで、スクリューコンベア６２により搬送されることを容易としている。

図２（ａ）に戻り造形装置１００の説明を継続する。
積層機構３０は、切り出された造形シート６を搬送して造形部４０に積層する機能を有し、造形シート６を吸着する吸着板３１、吸着板３１を造形部４０が備える積層ステージ４１の位置まで移動させる積層駆動部（図示省略）などを含み構成されている。

造形部４０は、積層ステージ４１と、積層ステージ４１をＺ軸方向に昇降させるステージ昇降機構４２などを備えている。
積層ステージ４１は、積層機構３０によって搬送された造形シート６を次々に積層させるＸ―Ｙ平面を構成している。
ステージ昇降機構４２は、積層ステージ４１上に展延され形成された造形シート６の層厚みに応じて積層ステージ４１を降下させる。積層ステージ４１が降下することで、積層機構３０によって搬送され積層のために造形シート６が載置される面が一定の位置となる。

描画部２０は、吐出ヘッド２０１、カートリッジ装填部２０２、キャリッジ２０３、キャリッジ移動機構２０４（構成図省略）などを備えている。
吐出ヘッド２０１は、インクジェット法により「結着液」としての光硬化性インク（ＵＶインク２０５）を積層ステージ４１に積層された造形シート６に吐出するノズル（図示省略）を備えている。
カートリッジ装填部２０２は、ＵＶインク２０５を収容したインクカートリッジを装填し、ＵＶインク２０５を吐出ヘッド２０１に供給する。
キャリッジ２０３は、吐出ヘッド２０１、カートリッジ装填部２０２（つまりはインクカートリッジ）を搭載し、キャリッジ移動機構２０４によって、積層ステージ４１の上面を移動する。
キャリッジ移動機構２０４は、Ｘ−Ｙ軸直動搬送機構を有し、キャリッジ２０３をＸ―Ｙ平面で移動（走査）させる。

描画部２０は、制御部（図示省略）による制御によって、積層ステージ４１の最上層に積層された造形シート６に、ＵＶインク２０５による所望の画像（造形物９の断面形状を反映した画像）を形成する。具体的には、制御部は、予め入力された造形物９を構成する各断面層の画像情報を有し、この画像情報に応じて、吐出ヘッド２０１（キャリッジ２０３）を移動する位置、ＵＶインク２０５を吐出するタイミングを制御し、対応する各造形シート６にＵＶインク２０５を付与する。

硬化部２１は、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化させる「光照射部」としての紫外線照射機２１１を備えている。最上層に積層され、ＵＶインク２０５が付与された造形シート６に紫外線を照射し、次に積層される造形シート６に付与されるＵＶインク２０５との融合が阻害されない程度に（光重合が完了しない程度に）ＵＶインク２０５を硬化させる。より深層の造形シート６に付与されたＵＶインク２０５は、透過する紫外線の照射によりその硬度が徐々に高められる。
なお、造形装置１００は、紫外線照射機２１１をキャリッジ２０３に搭載する構成としても良い。この場合、ＵＶインク２０５を付与しながら紫外線を照射し硬化させる。

造形現出部５０は、造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を除去する部分であり、切削ナイフ、回転ブラシなどの不要部除去部材（図示省略）を備えている。不要部除去部材によって、第２不要部分８が除去され、造形物９が現出される。ここで造形物９から分離した第２不要部分８は、第２回収部７０によって回収される。

なお、図２（ａ）では、造形部４０と造形現出部５０とが同じ位置の構成になっているが、別の位置つまり造形現出部５０を独立させる構成でも良い。具体的には、例えば、造形現出部５０を造形部４０の−Ｘ方向側に設け、描画部２０による描画と硬化部２１による硬化が完了した積層物を載せた積層ステージ４１が造形部４０から分離し、造形現出部５０に移動する構成でも良い。

第２回収部７０は、造形現出部５０で除去された第２不要部分８を回収し、再び造形材料１として活用できるようにするための機構であり、回収部７１、「第２搬送部」の一部を構成するスクリューコンベア７２などを備えている。

回収部７１は、造形現出部５０の不要部除去部材によって除去される第２不要部分８を集め、底部に設けられたスクリューコンベア７２に渡す受け皿を構成している。スクリューコンベア７２は「粉砕部」として第２不要部分８を粉砕しながら搬送する。
また、スクリューコンベア７２は、回収された第２不要部分８をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する「回収材料加熱部」としてのヒーター７３を備えている。ヒーター７３により、回収された第２不要部分８は、加熱され流動性を帯びることで、スクリューコンベア７２により搬送されることを容易としている。

第１回収部６０によって回収された（回収部６１に回収され、スクリューコンベア６２により搬送される）第１不要部分７および第２回収部７０によって回収された（回収部７１に回収されスクリューコンベア７２により搬送される）第２不要部分８は、図２（ｂ）に示すように、スクリューコンベア７４によりまとめられて造形材料供給部８０に搬送される。つまり、スクリューコンベア６２とそれに連結するスクリューコンベア７４により「第１搬送部」が構成され、スクリューコンベア７２とそれに連結するスクリューコンベア７４により「第２搬送部」が構成されている。
また、スクリューコンベア７４は、回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する「回収材料加熱部」としてのヒーター７５を備えている。

造形材料供給部８０は、収容された造形材料１をシート作成部１０（造形材料加熱部１２）に供給する部分であり、ホッパー８１および混合比率調整部９０を備えている。
ホッパー８１は造形材料加熱部１２の上方に位置する材料吐出口から内部に収容された造形材料１を造形材料加熱部１２に供給する。また、ホッパー８１は、造形材料１が投入される２つの投入口８２ａ、８２ｂを備えている。投入口８２ａには、新規の造形材料１が、投入口８２ｂには、回収された（スクリューコンベア７４により搬送された）造形材料１（第１不要部分７および／または第２不要部分８）が投入される。

混合比率調整部９０は、２つの投入口８２ａ、８２ｂのそれぞれから投入された新規の造形材料１と回収された造形材料１（第１不要部分７および／または第２不要部分８）とが混合される比率を調整することができる。混合比率調整部９０によって調整された混合比の造形材料１が、シート作成部１０に供給される。

＜造形方法＞
次に、造形装置１００を使用した造形方法について説明する。
本実施形態に係る造形方法は、以下の工程を含んでいる。
（１）粒体２ａと粒体２ａ同士を結着するバインダー材料３とを含む造形材料１を、バインダー材料３の融点以上の温度に加熱し、流動性造形材料４を形成する工程
（２）流動性造形材料４を展延しシート材５を作成するシート作成工程
（３）シート材５を所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする裁断工程
（４）造形シート６を搬送して積層する積層工程
（５）積層された造形シート６の所望の領域にＵＶインク２０５を付与する描画工程
（６）第１不要部分７を回収する第１回収工程
（７）造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化する硬化工程
（８）造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を除去する造形現出工程
（９）除去された第２不要部分８を回収する第２回収工程
（１０）回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８を粉砕する粉砕工程
（１１）回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する回収材料加熱工程
（１２）造形材料１と第１不要部分７および／または第２不要部分８とが混合される比率を調整する混合比率調整工程
（１３）混合比率が調整された第１不要部分７および／または第２不要部分８がリユースされるリユース工程
以下、図２（ａ），（ｂ）を参照して順に説明する。
造形装置１００に造形材料１を供給した後の工程から造形物９を現出させる前までの工程は、予め設定した条件に従い、造形装置１００が備える制御部の制御によって行われる。

まず、粒体２ａおよびバインダー材料３を含む造形材料１を準備し、造形材料供給部８０（ホッパー８１の投入口８２ａ）に充填する。粒体２ａおよびバインダー材料３の比率は、粒体２ａの粒径、粒経の分布、粒体２ａによる体積充填率、展延して形成するシート材５の層厚みなど、造形物９の造形仕様に応じ、適宜設定することが望ましい。また、それぞれの分散が均一になることが好ましい。

次に、造形材料供給部８０から造形材料加熱部１２に造形材料１を供給する。造形材料加熱部１２に供給される造形材料１の量は、シート材５の１層分の量に見合う量に制御されている。また、この段階では、回収された造形材料１が無いため、混合比率調整部９０において混合比率調整は行わない。

造形材料加熱部１２は、ホットプレート１４により造形材料１をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱し、バインダー材料３を融解することで、造形材料１の流動性を高め、流動性造形材料４を形成する。

次に、展延部１３により流動性造形材料４を展延テーブル１５上に展延する。具体的には、流動性を帯びた造形材料１（流動性造形材料４）の＋Ｘ側に当接させた展延スクイージ１６を−Ｘ方向に移動させることによって展延テーブル１５の表面に押し伸ばす。

展延テーブル１５は、常温に維持されており、展延テーブル１５上に展延された流動性造形材料４が常温に冷却される。造形装置１００が稼動する環境によっては、冷却機構１７（図３）によって展延テーブル１５を冷却する。
流動性造形材料４は、常温に冷却されることで、バインダー材料３が凝固し、シート材５が形成される。

シート材５の層厚みは、展延スクイージ１６による展延の仕様によって制御する。具体的には、シート材５の層厚みは、展延スクイージ１６の下端とＸ―Ｙ平面（例えば初期位置における展延テーブル１５の表面）との間隙の大きさ、展延スクイージ１６の移動速度、流動性造形材料４の粘度などによって変化するため、所望の厚みになるように適宜設定を行うことが望ましい。

次に、裁断部１１により、シート材５を造形物９の断面形状に基づき、所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする（裁断工程）。

次に、積層機構３０によって、切り出された造形シート６を搬送して造形部４０に積層する（積層工程）。一方、搬送されずに展延テーブル１５に残った第１不要部分７は、第１回収部６０によって回収部６１に回収する（第１回収工程）。回収した第１不要部分７は、スクリューコンベア６２によって粉砕しながら（粉砕工程）また、スクリューコンベア６２が備えるヒーター６３により、加熱し（回収材料加熱工程）流動性を高めて搬送する。

次に、描画部２０によって、積層ステージ４１上に形成された造形シート６に、ＵＶインク２０５による所望の画像を形成する（描画工程）。具体的には、予め制御部に入力された造形物９を構成する各断面層の画像情報に応じて、吐出ヘッド２０１を移動させながらＵＶインク２０５を吐出して、造形物の断面形状に対応する位置にＵＶインク２０５を付与する。

図４は、造形装置１００によって造形シート６の所望の領域にＵＶインク２０５（結着液）を付与した様子を示す概念図である。
図１においてフレーク状に分散していたバインダー材料３は、一旦溶融し凝固することで、粒体２ａの体積充填率を高め、造形シート６の全体に略均一に分布する。所望の位置に選択的に付与されたＵＶインク２０５は、図３に示すように、粒体２ａ、バインダー材料３を含む領域に浸透する。

次に、硬化部２１によって、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化させる（硬化工程）。具体的には、キャリッジ２０３を積層ステージ４１上から退避させた後に、紫外線照射機２１１によって造形シート６に紫外線を照射し、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化させる。
なお、ＵＶインク２０５の硬化は、次に積層される造形シート６に付与されるＵＶインク２０５との界面の接合強度を保つために、光重合が完了しない程度に紫外線を照射し硬化させることが好ましい。より深層の造形シート６に付与されたＵＶインク２０５は、透過する紫外線の照射によりその硬度が徐々に高められるが、造形物９を構成する最上層の造形シート６に対しては、光重合が完了するように充分な紫外線の照射を行う。
造形装置１００が、紫外線照射機２１１をキャリッジ２０３に搭載している場合には、ＵＶインク２０５を付与しながら紫外線を照射し硬化させる。

次に、ステージ昇降機構４２は、積層ステージ４１上に展延され形成された造形シート６の層厚みに応じて積層ステージ４１を降下させる。積層ステージ４１が降下することで、積層機構３０によって搬送され積層のために造形シート６が載置される面が一定の位置となる。

以降、造形材料供給部８０から造形材料加熱部１２に造形材料１を供給する工程から上記の工程を繰り返し、造形シート６を積層する。

造形シート６の積層が造形物９の造形に対応した高さに達し積層が完了したら、造形物９を現出させる。具体的には、造形現出部５０において、造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を除去する（造形現出工程）。

次に、第２回収部７０によって除去された第２不要部分８を回収する（第２回収工程）。回収した第２不要部分８は、スクリューコンベア７２によって粉砕しながら（粉砕工程）また、スクリューコンベア７２が備えるヒーター７３により、加熱し（回収材料加熱工程）流動性を高めて搬送する。

第１回収部６０によって回収した第１不要部分７および第２回収部７０によって回収した第２不要部分８は、スクリューコンベア７４によりまとめて造形材料供給部８０に搬送し、造形材料供給部８０の投入口８２ｂに投入する。

投入口８２ｂから投入する造形材料１（第１不要部分７および／または第２不要部分８）は、新たに投入する新規の造形材料１に対して混合比率調整部９０によって予め指定した混入比率で混入しリユースする（リユース工程）。

以上述べたように、本実施形態による造形装置、造形方法、および造形物によれば、以下の効果を得ることができる。
造形装置１００は、造形材料１を用いたシート材５を作成するシート作成部１０と、シート材５を所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする裁断部１１とを備えている。すなわち、造形材料１を供給することにより造形物９を構成するために積層する造形シート６が作成されるため、予め積層造形用のシート材を準備しておく必要がなくなる。

また、作成された造形シート６を搬送して積層する積層機構３０と、積層された造形シート６の所望の領域に粒体２ａ同士を結着させるＵＶインク２０５を付与する描画部２０とを備えている。粒体２ａは、造形物９を構成する主材として活用することができ、積層させた造形シート６の所望の領域にＵＶインク２０５を付与し、粒体２ａ同士を結着させることで造形物９が構成されていく。
更に、造形装置１００は、第１不要部分７を回収する第１回収部６０を備えている。すなわち、造形物９を構成するための造形シート６に使われない造形材料１が、廃棄されずに第１不要部分７として回収される。その結果、回収された第１不要部分７を、再度、シート材５を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、造形装置１００は、裁断部１１および第１回収部６０がシート作成部１０に備えられている。すなわち、シート作成部１０において、造形材料１を用いたシート材５が造形シート６と第１不要部分７とにカットされ、カットされた第１不要部分７がシート作成部１０において回収される。つまり、例えば、シート作成部１０と裁断部１１を有する裁断部と第１回収部６０を有する回収部とを別々の領域に設けることなく一つの領域（シート作成部１０）に構成しているため、造形装置１００をよりコンパクトにすることができる。

また、造形装置１００は、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化する硬化部２１と、造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を除去する造形現出部５０とを備えている。造形物９を造形するために所望の領域に付与したＵＶインク２０５は、造形物９を構成する主材としての粒体２ａ同士を結着させる。また、硬化部２１によって硬化することで、造形物９としての剛性がより高められる。造形現出部５０において、ＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８が除去されることで、所望の造形物９が現出する。
更に、造形装置１００は、除去された第２不要部分８を回収する第２回収部７０を備えている。すなわち、造形物９を構成しない領域の造形材料１が、廃棄されずに第２不要部分８として回収される。その結果、回収された第２不要部分８を、再度、シート材５を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、造形装置１００は、回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８を粉砕する粉砕部としてスクリューコンベア６２，７２を備えている。つまり、シート材５として作成された造形材料１の不要部分が回収され粉砕されるため、シート材５を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

また、造形装置１００は、シート作成部１０に造形材料１を供給する造形材料供給部８０を備え、第１回収部６０が造形材料供給部８０に第１不要部分７を搬送する第１搬送部（スクリューコンベア６２とそれに連結するスクリューコンベア７４）および第２回収部７０が造形材料供給部８０に第２不要部分８を搬送する第２搬送部（スクリューコンベア７２とそれに連結するスクリューコンベア７４）を備えている。すなわち、回収された第１不要部分７、第２不要部分８は、それぞれを搬送する第１搬送部、第２搬送部によって造形材料供給部８０に搬送される。つまり、例えば、回収された不要部分がそのまま造形材料１として再利用できる仕様の場合には、装置内でダイレクトにリユースできる環境が構築される。回収された不要部分が、再度、シート材５を作成するための原料として活用されるため、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、造形装置１００において、造形材料供給部８０は、供給される造形材料１と搬送される第１不要部分７および／または第２不要部分８とが混合される比率を調整する混合比率調整部９０を備えている。そのため、回収され再利用される造形材料１の比率を一定の値以下にする、あるいは、新しく供給される造形材料１のバラツキおよび回収される不要部分のバラツキの度合いに合わせて、それぞれが混合される比率を適正な範囲に調整するなどのコントロールが可能となる。その結果、より材料コストを低減する中で、より品質の安定した造形物９を得ることができる。

また、造形装置１００において、造形材料１は、粒体２ａ同士を結着する熱可塑性バインダーとしてのバインダー材料３を含み、シート作成部１０は、造形材料１をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部１２を備えている。そのため、バインダー材料３の融点より低い温度の場合、造形材料１は、粒体２ａを含んだ固体の状態（例えば、ろう状、ワセリン状、フレーク状など）であり、また、造形材料加熱部１２により、バインダー材料３の融点より高い温度にすると、造形材料１は、シート状に展延することが可能な流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となる。

また、シート作成部１０は、加熱され流動性を備えた造形材料１を展延し、バインダー材料３の融点未満の温度に冷却して造形シート６を形成する展延部１３を備えている。造形材料１がバインダー材料３の融点以上の温度に加熱された状態においては、展延部１３は、展延テーブル１５上で展延スクイージ１６を用いることで、造形材料１を容易に略均一な厚みの層に展延させることができる。次に、展延した造形材料１の層を再びバインダー材料３の融点未満の温度に冷却する（あるいは戻す）ことで、固体としての略均一な厚みのシート材５を得ることができる。

シート材５は、裁断部１１により、造形のための（所望の形状の）造形シート６と第１不要部分７とにカットされる。造形シート６は積層機構３０により搬送され、残された第１不要部分７が第１回収部６０によって回収される。回収された第１不要部分７は、展延される前の造形材料１と同じ（組成が同じであり、同じ温度では同じ状態を呈する）であるため、シート材５作成前の造形材料１に混ぜる（戻す）ことができる。

また、造形装置１００は、回収された第１不要部分７および第２不要部分８をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する回収材料加熱部としてヒーター６３，７３，７５を備えている。シート材５として作成された造形材料１の不要部分が回収され、これら回収材料加熱部によって加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となるため、シート材５作成前の造形材料１に混ぜる（戻す）ことがより容易となり、シート材５を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

また、造形装置１００において、第１回収部６０は、第１不要部分７を、造形材料加熱部１２に搬送する第３搬送部としての回収スクイージ１８ｘを備えている。造形材料加熱部１２に搬送された第１不要部分７は、バインダー材料３の融点以上の温度に加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となり、シート作成部１０に供給される造形材料１に容易に融合する。つまり、シート材５作成前の造形材料１に混ぜる（戻す）ことがより容易となる。

また、造形装置１００において、硬化部２１は、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５に光を照射する紫外線照射機２１１を有し、結着液がＵＶインク２０５である。つまり、造形物９を造形するために所望の領域にＵＶインク２０５を付与し、紫外線照射機２１１によってＵＶインク２０５に光を照射することで、結着した粒体２ａ同士が硬化し、造形物９としての剛性をより高めることができる。

また、本実施形態の造形方法は、造形材料１を用いたシート材５を作成するシート作成工程と、シート材５を所望の形状の造形シート６と第１不要部分７とにカットする裁断工程とを含んでいる。すなわち、造形材料１を供給することにより造形物９を構成するために積層する造形シート６が作成されるため、予め積層造形用のシート材５を準備しておく必要がなくなる。

また、造形シート６を搬送して積層する積層工程と、積層された造形シート６の所望の領域に粒体２ａ同士を結着させるＵＶインク２０５を付与する描画工程とを含んでいる。粒体２ａは、造形物９を構成する主材として活用することができ、積層させた造形シート６の所望の領域にＵＶインク２０５を付与し、粒体２ａ同士を結着させることで造形物９が構成されていく。
更に、本実施形態の造形方法は、第１不要部分７を回収する第１回収工程を含んでいる。すなわち、造形物９を構成するための造形シート６に使われない造形材料１が、廃棄されずに第１不要部分７として回収される。その結果、回収された第１不要部分７を、再度、シート材５を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、本実施形態の造形方法は、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５を硬化する硬化工程と、造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を除去する造形現出工程とを含んでいる。造形物９を造形するために所望の領域に付与したＵＶインク２０５は、造形物９を構成する主材としての粒体２ａ同士を結着させる。また、硬化工程によって硬化することで、造形物９としての剛性がより高められる。造形現出工程において、ＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８が除去されることで、所望の造形物９が現出する。
更に、本実施形態の造形方法は、除去された第２不要部分８を回収する第２回収工程を含んでいる。すなわち、造形物９を構成しない領域の造形材料１が、廃棄されずに第２不要部分８として回収される。その結果、回収された第２不要部分８を、再度、シート材５を作成するための原料として活用することができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、本実施形態の造形方法は、回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８を粉砕する粉砕工程を含んでいる。つまり、シート材５として作成された造形材料１の不要部分が回収され粉砕されるため、シート材５を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

また、本実施形態の造形方法は、造形材料１に回収された第１不要部分７および／または第２不要部分８を加えるリユース工程を含んでいる。すなわち、造形物９を構成するための造形シート６に使われない造形材料１（第１不要部分７および／または第２不要部分８）が、廃棄されずに再度造形材料１として造形材料１に加えられる。その結果、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

また、リユース工程は、造形材料１と加えられる第１不要部分７および／または第２不要部分８とが混合される比率を調整する混合比率調整工程を含んでいる。そのため、回収され再利用される造形材料１の比率を一定の値以下にする、あるいは、新しく供給される造形材料１のバラツキおよび回収される不要部分のバラツキの度合いに合わせて、それぞれが混合される比率を適正な範囲に調整するなどのコントロールが可能となる。その結果、より材料コストを低減する中で、より品質の安定した造形物９を得ることができる。

また、本実施形態の造形方法は、造形材料１は、粒体２ａ同士を結着するバインダー材料３を含み、シート作成工程は、造形材料１をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する造形材料加熱工程を含んでいる。そのため、バインダー材料３の融点より低い温度の場合、造形材料１は、粒体２ａを含んだ固体の状態（例えば、ろう状、ワセリン状、フレーク状など）であり、また、造形材料加熱工程により、バインダー材料３の融点より高い温度にすると、造形材料１は、シート状に展延することが可能な流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となる。

また、シート作成工程は、加熱され流動性を備えた造形材料１を展延し、バインダー材料３の融点未満の温度に冷却して造形シート６を形成する展延工程を含んでいる。造形材料１がバインダー材料３の融点以上の温度に加熱された状態においては、展延部１３は、展延テーブル１５上で展延スクイージ１６を用いることで、造形材料１を容易に略均一な厚みの層に展延させることができる。次に、展延した造形材料１の層を再びバインダー材料３の融点未満の温度に冷却する（あるいは戻す）ことで、固体としての略均一な厚みのシート材５を得ることができる。

このように作成されたシート材５は、裁断工程により、造形のための（所望の形状の）造形シート６と第１不要部分７とにカットされる。造形シート６は積層工程により搬送され、残された第１不要部分７が第１回収工程によって回収される。回収された第１不要部分７は、展延される前の造形材料１と同じ（組成が同じであり、同じ温度では同じ状態を呈する）であるため、シート材５作成前の造形材料１に混ぜる（戻す）ことができる。

また、本実施形態の造形方法は、回収された第１不要部分７および第２不要部分８をバインダー材料３の融点以上の温度に加熱する回収材料加熱工程を含んでいる。つまり、シート材５として作成された造形材料１の不要部分が回収され、回収材料加熱工程によって加熱されることで、流動性を備えた状態（例えばペースト状や液状）となるため、シート材５作成前の造形材料１に混ぜる（戻す）ことがより容易となり、シート材５を作成するための原料としてより再利用しやすい状態にすることができる。

また、本実施形態の造形方法において、硬化工程は、造形シート６に付与されたＵＶインク２０５に光を照射する光照射工程を含み、結着液がＵＶインク２０５である。つまり、造形物９を造形するために所望の領域にＵＶインク２０５を付与し、光照射工程によってＵＶインク２０５に光を照射することで、結着した粒体２ａ同士が硬化し、造形物９としての剛性をより高めることができる。

また、造形装置１００によって造形された造形物９は、造形に必要な材料コストがより低減されて造形されるため、より安価に提供される。

また、本実施形態の造形方法によって造形された造形物９は、造形に必要な材料コストがより低減されて造形されるため、より安価に提供される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。

（変形例）
図５は、造形材料のリユースルートを示す概念図である。
上述した実施形態における造形方法では、図５に示すように、第１不要部分７を回収する第１回収工程によるルートＡ、第２不要部分８を回収する第２回収工程によるルートＢにより造形材料１がリユースされるとして説明した。
リユースのルートはこれらに限定するものではなく、例えば、造形現出工程において、水洗などにより造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を洗い流し、水洗した水に溶解した造形材料１を回収するルートＣを含むものであってもよい。

具体的に説明する。
上述した実施形態では、造形現出工程は、造形シート６のＵＶインク２０５が付与されず硬化していない第２不要部分８を切削ナイフ、回転ブラシなどの不要部除去部材によって除去し、造形物９から分離した第２不要部分８を、第２回収部７０によって回収する（ルートＢ）として説明した。例えば、造形物９の形状が細密で複雑な形状をしている場合などにおいては、不要部除去部材による第２不要部分８の除去が適切ではない場合があり、充分に第２不要部分８の除去ができない場合がある。これに対し、造形材料１は、バインダー材料３が水溶性であるため、水洗により、容易に第２不要部分８の除去を行うことができる。

例えば、図５に示すように、造形現出部５０において大まかな部分の第２不要部分８を除去した造形物９を取り出し、水槽３００に浸して水洗することで、細部に残留した第２不要部分８を除去することができる。なお、水洗の方法はこれに限定するものではなく、シャワー水など流水による水洗であっても良い。
水洗した水３０１から、ろ過装置などを含む水分除去手段３０２によって造形材料１を再生し、図５に示すルートＣによって、造形装置１００にリユースすることができる。

本変形例のように、造形材料１に含まれるバインダー材料３が水溶性であることで、ＵＶインク２０５が付与されず、従って硬化することなく残った造形材料１は、水に溶解させることができる。つまり、造形材料１による積層構造から、硬化した部分で造形された造形物９を取り出す（現出させる）場合に、水洗など、水を用いたより簡便な方法により、造形物９を構成しない不要部分を取り除くことができる。また、取り除いた不要部分から水を除去することで、再度、シート材５を作成するための原料としての造形材料１を得ることができ、造形に必要な材料コストをより低減させることができる。

１…造形材料、２…粉末材料、２ａ…粒体、３…バインダー材料、３ａ…バインダーフレーク、４…流動性造形材料、５…シート材、６…造形シート、７…第１不要部分、８…第２不要部分、９…造形物、１０…シート作成部、１１…裁断部、１２…造形材料加熱部、１３…展延部、１４…ホットプレート、１５…展延テーブル、１６…展延スクイージ、１７…冷却機構、１８ｘ，１８ｙ…回収スクイージ、２０…描画部、２１…硬化部、３０…積層機構、３１…吸着板、４０…造形部、４１…積層ステージ、４２…ステージ昇降機構、５０…造形現出部、６０…第１回収部、６１…回収部、６２，７２，７４…スクリューコンベア、６３，７３，７５…ヒーター、７０…第２回収部、７１…回収部、８０…造形材料供給部、８１…ホッパー、８２ａ，８２ｂ…投入口、９０…混合比率調整部、１００…造形装置、１１１…カッター、１１２…カッターヘッド、２０１…吐出ヘッド、２０２…カートリッジ装填部、２０３…キャリッジ、２０４…キャリッジ移動機構、２０５…ＵＶインク、２１１…紫外線照射機。

Claims (20)

1. 粒体を含む造形材料を用いて造形物を形成する造形装置であって、
   前記造形材料を用いたシート材を作成するシート作成部と、
   前記シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断部と、
   前記第１不要部分を回収する第１回収部と、を備えることを特徴とする造形装置。
2. 前記シート作成部と前記裁断部と前記第１回収部とは同一領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記造形シートの所望の領域に前記粒体同士を結着させる結着液を付与する描画部と、
   前記造形シートに付与された前記結着液を硬化する硬化部と、
   前記造形シートの前記結着液が付与されていない第２不要部分を除去する造形現出部と、
   除去された前記第２不要部分を回収する第２回収部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の造形装置。
4. 回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を粉砕する粉砕部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の造形装置。
5. 前記シート作成部に前記造形材料を供給する造形材料供給部を備え、
   前記第１回収部が前記造形材料供給部に前記第１不要部分を搬送する第１搬送部および／または前記第２回収部が前記造形材料供給部に前記第２不要部分を搬送する第２搬送部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の造形装置。
6. 前記造形材料供給部が、供給される前記造形材料と搬送される前記第１不要部分および／または前記第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整部を備えることを特徴とする請求項５に記載の造形装置。
7. 前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、
   前記シート作成部は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部と、加熱された前記造形材料を展延し前記シート材を形成する展延部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の造形装置。
8. 回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱部を備えることを特徴とする請求項７に記載の造形装置。
9. 前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、
   前記シート作成部は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱部と、加熱された前記造形材料を展延し前記シート材を形成する展延部と、を備え、
   前記第１回収部が前記第１不要部分を前記造形材料加熱部に搬送する第３搬送部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の造形装置。
10. 前記硬化部は、前記造形シートに付与された前記結着液に光を照射する光照射部を有し、前記結着液が光硬化性インクであることを特徴とする請求項３に記載の造形装置。
11. 粒体を含む造形材料を用いて造形物を形成する造形方法であって、
    前記造形材料を用いたシート材を作成するシート作成工程と、
    前記シート材を所望の形状の造形シートと第１不要部分とにカットする裁断工程と、
    前記第１不要部分を回収する第１回収工程と、を含むことを特徴とする造形方法。
12. 前記造形シートの所望の領域に前記粒体同士を結着させる結着液を付与する描画工程と、
    前記造形シートに付与された前記結着液を硬化する硬化工程と、
    前記造形シートの前記結着液が付与されていない第２不要部分を除去する造形現出工程と、
    除去された前記第２不要部分を回収する第２回収工程と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の造形方法。
13. 回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を粉砕する粉砕工程を含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の造形方法。
14. 前記造形材料に回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を加えるリユース工程を含み、
    前記リユース工程は、前記造形材料と加えられる前記第１不要部分および／または前記第２不要部分とが混合される比率を調整する混合比率調整工程を含むことを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の造形方法。
15. 前記造形材料は、前記粒体同士を結着する熱可塑性バインダーを含み、
    前記シート作成工程は、前記造形材料を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する造形材料加熱工程と、加熱された前記造形材料を展延し前記造形シートを形成する展延工程と、を含むことを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の造形方法。
16. 回収された前記第１不要部分および／または前記第２不要部分を前記熱可塑性バインダーの融点以上の温度に加熱する回収材料加熱工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の造形方法。
17. 前記熱可塑性バインダーが水系溶媒に可溶であることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の造形方法。
18. 前記硬化工程は、前記造形シートに付与された前記結着液に光を照射する光照射工程を含み、前記結着液が光硬化性インクであることを特徴とする請求項１２に記載の造形方法。
19. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の造形装置によって造形されたことを特徴とする造形物。
20. 請求項１１ないし請求項１８のいずれか一項に記載の造形方法によって造形されたことを特徴とする造形物。

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