JP2023072156A - 造形物、造形装置、及び造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多い造形物の提供。【解決手段】造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、前記造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物である。【選択図】なし

Description

本発明は、造形物、造形装置、及び造形物の製造方法に関する。

近年、立体造形装置は多種多様な分野で幅広く用いられている。例えば、平坦化ローラへの粉体の付着を抑えながら、小粒径の粉体の減少や成分変化の少ない造形層を形成することを目的とし、平坦化ローラとクリーニングブレードの間に１０μｍ～１００μｍのギャップを有する造形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

本発明は、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多い造形物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としての本発明の造形物は、造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、前記造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす。

本発明によると、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多い造形物を提供することができる。

図１は、本発明の造形装置の一例を示す平面図である。 図２は、本発明の造形装置の一例を示す側面図である。 図３は、本発明の造形装置における粉体槽近傍の一例を示す側面図である。 図４は、本発明の造形装置の一例を示す全体外観図である。 図５は、本発明の造形装置における粉体槽近傍の一例を示す外観図である。 図６は、本発明の造形装置における制御部の一例を示すブロック図である。 図７Ａは、本発明の造形物の製造方法の一例を示す概略図である。 図７Ｂは、本発明の造形物の製造方法の他の一例を示す概略図である。 図７Ｃは、本発明の造形物の製造方法の他の一例を示す概略図である。 図７Ｄは、本発明の造形物の製造方法の他の一例を示す概略図である。 図７Ｅは、本発明の造形物の製造方法の他の一例を示す概略図である。 図８は、従来の条件でのリコート時の粉体の挙動を示す図である。 図９は、本発明の条件でのリコート時の粉体の挙動を示す図である。 図１０Ａは、平坦化ローラの回転数と水平方向の力の関係を示すグラフである。 図１０Ｂは、リコート時の平坦化ローラの回転数と水平方向の力の関係を示す図である。 図１１は、平坦化ローラの周速度及び平坦化ローラの移動速度と個数平均径との関係を示すグラフである。 図１２は、平坦化ローラの周速度及び平坦化ローラの移動速度と小粒径の割合との関係を示すグラフである。 図１３は、平坦化ローラの周速度及び平坦化ローラの移動速度とグリーン体密度との関係を示すグラフである。 図１４は、平坦化ローラの周速度及び平坦化ローラの移動速度と１粒子あたりの接点数との関係を示すグラフである。

本発明においては、「粉体」は「粉」、「粉末」又は「粉末材料」と称することもある。また、「造形液」は「硬化液」又は「反応液」と称することもある。また、「固化物」は「硬化物」と称することもある。また、「固化物」が積層した「造形物」を「グリーン体」、「焼結体」、「成形体」、又は「立体造形物」と称することもある。「グリーン体」を熱処理して脱脂したものを「脱脂体」と称することもある。なお、「グリーン体」と「脱脂体」とを合わせて「焼結前駆体」と称することもある。また、「造形装置」は「立体造形装置」、「立体造形物の製造装置」、「粉体造形装置」と称することもある。「造形物の製造方法」は、「立体造形物の製造方法」、「造形方法」と称することもある。

（造形物）
本発明の造形物は、造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、前記造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす。

従来より、造形物の製造方法では、硬化液を吐出する前に、平坦化手段としての平坦化ローラを回転させながら粉体を薄く敷き詰める工程を含む。平坦化ローラの回転によって小粒径の粉体が飛散することで、造形物を形成する粉体の個数平均径が大きくなることが問題となっている。造形物を形成する粉体の個数平均径が大きい場合、造形物内の隙間が増えるため、グリーン体密度が低下し、粒子間点数が少なくなりグリーン体特性の低下が生じる。
そこで、従来の小粒径の粉体が飛散するという課題に対して、小粒径の粉体の割合が多い粉体を使用して解決する方法が考えられる。しかし、小粒径の割合が多い粉体は、一般的に流動性が悪化するため、平坦化ローラで平坦化する際に造形槽内に不均一に供給されるという課題がある。また、ホッパー構成で造形槽に粉体を供給する場合でも、粉体が円滑に流れ出ず不均一に供給されるという課題がある。それによって、造形槽内で品質の不均一が生じる可能性がある。したがって、粉体の粒度分布を変える以外の方法で小粒径の粉体が減少するという課題を解決することが望ましい。

上記特許文献１に記載の従来技術は、平坦化ローラに付着した粉体を平坦化領域に堆積させるという技術であり、平坦化ローラに付着せず飛散する小粒径の粉体は造形物内に供給することはできない。小粒径の粉体は重量が小さく、平坦化ローラの回転に巻き上げられることで付着よりも飛散していく割合の方が多いと考えられる。また、層間に小粒径の粉体が堆積するという技術であり均一に小粒径の粉体が供給されるものではなく、造形品質が偏る原因となり得る。小粒径の粉体の割合が大きい粉体を従来技術に適用した場合であっても、造形物の品質が不均一となる課題は解決されない。したがって、従来技術では、平坦化ローラの回転によって小粒径の粉体が飛散することにより、造形物に含まれる粉体の個数平均径は造形に使用した粉体よりも大きくなるという課題を解決する効果は得られないと考えられる。

以上の知見に基づき、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、造形物に含まれる粉体の個数平均径を、造形に使用した粉体よりも小さい個数平均径の粉体で造形物を形成することにより、造形物の品質や供給を安定させるために個数平均径が大きい粉体を用いた場合であっても、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多いという優れたグリーン体特性を有する造形物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。

したがって、本発明においては、造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす。次式、ｄ＞ｄ’、を充たすことによって、小粒径の粉体がリコート中に減少することを防止できると共に、大粒径の粉体を排除する効果が得られ、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多いという高いグリーン体特性を有する造形物が得られる。

収容手段に収容されている粉体としては、造形装置の収容手段に収容されている粉体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、造形前、特に造形装置の平坦化手段による平坦化処理前の粉体も含まれる。
収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄは、３μｍ以上８０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上５０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以上４０μｍ以下が更に好ましい。
収容手段に収容されている粉体における、個数粒径が（０．６×個数平均径ｄ）μｍ以下である小粒径の粉体の割合は２０％以上が好ましく、２３％以上がより好ましく、２５％以上が更に好ましく、２６％以上が特に好ましく、２７％以上がより特に好ましい。なお、小粒径の粉体の割合の上限値は４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。

造形物に含まれる粉体とは、造形装置の収容手段に収容されている粉体を用いて造形された造形物中に存在する粉体を意味し、造形液により結合された後の造形物中の粉体を意味する。
造形物に含まれる粉体の個数平均径ｄ’は、３μｍ以上８０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上５０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以上４０μｍ以下が更に好ましい。
造形物に含まれる粉体における、個数粒径が（０．６×個数平均径ｄ）μｍ以下である小粒径の粉体の割合は２０％以上が好ましく、２３％以上がより好ましく、２５％以上が更に好ましく、２６％以上が特に好ましく、２７％以上がより特に好ましい。なお、小粒径の粉体の割合の上限値は４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。

収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄ（μｍ）、造形物に含まれる粉体の個数平均径ｄ’（μｍ）、及び個数粒径が（０．６×個数平均径ｄ）μｍ以下である小粒径の粉体の割合は、以下のようにして測定することができる。
この際、収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄ（μｍ）と造形物に含まれる粉体の個数平均径ｄ’（μｍ）とを同一の測定条件に揃えるため、収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄ（μｍ）は、以下に示すように、ビーカーワーク体を測定することにより求める。

＜ビーカーワーク体の作製＞
ビーカーワーク体とは、造形に使用した粉体と造形液をビーカー内で混ぜ合わせたものを型に入れた後、硬化させ、造形装置を用いずに簡易的に作製した評価用サンプルのことを意味する。
ビーカーワーク体を作製することにより、造形物と同じ条件で造形に使用した粉体（収容手段に収容されている粉体）の粒度分布を造形物と同じ条件で測定することができる。

次に、造形物及びビーカーワーク体について、以下のようにして、粒度分布を測定する。
＜造形物に含まれる粉体及びビーカーワーク体の粒度分布の測定＞
造形した造形物及びビーカーワーク体について、Ｘ線ＣＴ装置による観察を実施し、得られた三次元のＣＴ像の画像解析から粒度分布を算出する。
Ｘ線ＣＴ装置はＸｒａｄｉａ５１０（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を使用した。撮影は、Ｘ線電圧８０ｋＶ、Ｘ線電力７Ｗ、露光時間３秒、撮影角度３６０度、撮影枚数２４０１枚にて実施した。なお、視野範囲は直径（φ）１５２９．７×高さ（Ｈ）１５２９．７μｍ^３の円柱形状で、ボクセルサイズ１．５０５７μｍである。
画像解析は三次元画像解析ソフトのＤｒａｇｏｎｆｌｙ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｓｔｅｍ社製）を使用した。解析手順は以下の通りである。
まず、視野範囲に対して、深層学習（アルゴリズム：ＦＣ－ＤｅｎｓｅＮｅｔ）を用いて画像のセグメンテーション（識別）を行い、粒子と空隙部を分けた。その後、ＯｐｅｎＰＮＭと呼ばれるＰｙｔｈｏｎモジュールにて集合体となっている粒子を１つずつ分離した。最後に、１粒子ごとに相当半径（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）を算出し、１０，０００個の粒子について、個数基準の粒度分布（個数平均径、（０．６×個数平均径）μｍ以下である小粒径の粉体の割合）を求める。

造形物は、造形槽に堆積した粉体からなる粉体層に造形液を付与して、粉体層中の粉体の粒子同士を固化させた造形層を積層することにより造形される。

＜粉体＞
粉体としては、（１）基材を有する場合、（２）基材と有機材料とを有する場合がある。
（１）基材を有する場合としては、基材からなることが好ましい。（２）基材と有機材料とを有する場合としては、基材の表面が有機材料によって被覆されている構成が好ましい。
なお、本発明で用いられる粉体は、ＳＬＳ方式、ＳＭＳ方式、ＨＳＳ方式、又はＢＪ法などの各種立体造形方法において好適に使用される。

－基材－
基材としては、粉体乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その材質としては、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂、磁性材料などが挙げられるが、極めて高強度な立体造形物を得る観点から、最終的に焼結処理（工程）が可能な金属、セラミックスなどが好ましい。

金属としては、材質として金属を含むものであれば特に限定されるものではなく、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉛（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ネオジウム（Ｎｄ）、又はこれらの合金などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ステンレス鋼、チタン又はこれらの合金が好適である。
アルミニウム合金としては、例えば、ＡｌＳｉ_１０Ｍｇ、ＡｌＳｉ_１２、ＡｌＳｉ_７Ｍｇ_０．６、ＡｌＳｉ_３Ｍｇ、ＡｌＳｉ_９Ｃｕ_３、Ｓｃａｌｍａｌｌｏｙ、ＡＤＣ１_２などが挙げられる。

セラミックスとしては、例えば、酸化物、炭化物、窒化物、水酸化物などが挙げられる。
酸化物としては、例えば、金属酸化物などが挙げられる。金属酸化物としては例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

基材としては、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、純Ａl（東洋アルミニウム株式会社製、Ａ１０７０－３０ＢＢ）、純Ｔi（大阪チタニウムテクノロジーズ社製）、ＳＵＳ３１６Ｌ（山陽特殊製鋼株式会社製、商品名：ＰＳＳ３１６Ｌ）；ＡｌＳＩ１０Ｍｇ（東洋アルミニウム株式会社製、Ｓｉ１０ＭｇＢＢ）；ＳｉＯ_２（株式会社トクヤマ製、商品名：エクセリカＳＥ－１５Ｋ）、ＡｌＯ_２（大明化学工業株式会社製、商品名：タイミクロンＴＭ－５Ｄ）、ＺｒＯ_２（東ソー株式会社製、商品名：ＴＺ－Ｂ５３）などが挙げられる。
なお、基材は、有機材料との接着性の向上やコーティング性の向上を行う目的で公知の表面処理（表面改質処理）を施してもよい。

－有機材料－
有機材料としては、上記（１）の場合に用いられ、反応性官能基を有し、造形液に溶解し、造形液に含まれる架橋剤と反応して共有結合による架橋構造を形成できるものであればよい。

反応性官能基としては、架橋剤と反応して共有結合を形成できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミド基、リン酸基、チオール基、アセトアセチル基、エーテル結合などが挙げられる。
これらの中でも、基材との密着性の向上や架橋剤との反応性の点で、有機材料としての樹脂が水酸基を有していることが好ましい。

有機材料としては水酸基を有する樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、ポリビニルアセタール（ガラス転移温度：１０７℃）、ポリビニルブチラール（ガラス転移温度：６７℃）、ポリアクリルポリオール（ガラス転移温度：８０℃）、ポリエステルポリオール（ガラス転移温度：１３３℃）、ポリブタジエンポリオール（ガラス転移温度：－１７℃）、エチルセルロース（ガラス転移温度：１４５℃）、ニトロセルロース（ガラス転移温度：５０℃）、などが挙げられる。他にも、酢酸ビニル共重合体（塩化ビニル－酢酸ビニルやエチレン－酢酸ビニル等）の部分鹸化体やポリエーテルポリオール、フェノール系ポリオールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリアクリルポリオールが好ましい。

＜造形液＞
本発明で用いられる造形液は、粉体に付与して、該粉体の粒子同士を固化させるものであり、（１）粉体が基材と有機材料とを含有する場合には、造形液が架橋剤を含有し、有機溶媒を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
（２）粉体が基材を含有する場合には、造形液が有機材料を含有し、架橋剤、及び有機溶媒を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。

上記（１）においては、粉体に含まれる有機材料に造形液が付与されると、有機材料は造形液に含まれる有機溶媒により溶解すると共に、造形液に含まれる架橋剤の作用により架橋する。
上記（２）においては、粉体に造形液が付与されると、造形液に含まれる有機材料が有機溶媒の揮発により析出し粉体が固化する。

－有機材料－
上記（２）の場合における造形液に含まれる有機材料としては、基材である金属と有機材料との界面の密着性の観点から、水酸基を有する樹脂が好ましい。
水酸基を有する樹脂としては、例えば、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリアクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル共重合体（塩化ビニル－酢酸ビニル、エチレン－酢酸ビニル等）の部分鹸化体、ポリエーテルポリオール、フェノール系ポリオールなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
有機材料の含有量は、造形液の全量に対して、１質量％以上２０質量％以下が好ましく、１質量％以上１０質量％以下がより好ましい。

有機溶媒としては、例えば、ｎ－オクタン、ｍ－キシレン、ソルベントナフサ等の脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素；ジイソブチルケトン、３－ヘプタノン、２－オクタノン等のケトン類；酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸ｎ－ヘキシル、酢酸ｎ－オクチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、カプリル酸エチル、オクチル酸エチル、アセト酢酸エチル、３－エトキシプロピオン酸エチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、マレイン酸ビス２－エチルヘキシル、トリアセチン、トリブチリン、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル；ジブチルエーテル、１，２－ジメトキシベンゼン、１，４－ジメトキシベンゼン等のエーテル；ジメチルスルホキシド、ジヒドロターピニルアセテートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

有機溶媒の含有量は、造形液の全量に対して、３０質量％以上９０質量％以下が好ましく、５０質量％以上８０質量％以下がより好ましい。有機溶媒の含有量が３０質量％以上９０質量％以下であると、樹脂の溶解性を向上させ、立体造形物の強度を向上させることができる。また、装置の不動作時（待機時）にノズルが乾燥することを防ぎ、液詰まりやノズル抜けを抑制できる。

－架橋剤－
架橋剤は、上記（１）の場合には、粉体の有機材料（樹脂）の反応性官能基と共有結合を形成することにより架橋構造を形成し、得られる固化物の強度をより一層高め、耐溶剤性を向上させることができる。
また、上記（２）の場合には、粉体に造形液が付着後、熱や紫外線によって架橋剤を架橋させて、得られる固化物の強度をより一層高め、耐溶剤性を向上させることができる。
なお、本発明において、「架橋剤」は「硬化剤」と同義である。

架橋剤としては、特に制限はなく、イソシアネート、酸無水物、エポキシ、及びフェノールアルデヒドの中から適宜採用することができ、いずれかを分子内又は分子末端に２以上有することが好ましく、３以上有することがより好ましい。

－その他の成分－
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、乾燥防止剤、粘度調整剤、浸透剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、着色剤、保存剤、安定化剤などが挙げられる。

本発明の一態様において、粉体が金属粒子を含み、金属粒子がアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、及びこれらの合金から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。この態様によると、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多い造形物が得られる。

本発明の一態様において、金属粒子が樹脂により表面が被覆されていないことが好ましい。この態様によると、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多い造形物が得られる。

（造形装置及び造形物の製造方法）
本発明の造形装置は、本発明の造形物を製造する造形装置であって、粉体からなる粉体層を積層する造形槽と、前記粉体層を平坦化する平坦化手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
前記平坦化手段は、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たし、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たすことが好ましい。
ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。

本発明の造形物の製造方法は、本発明の造形物を製造する造形物の製造方法であって、粉体からなる粉体層を積層する積層工程と、平坦化手段を用いて前記粉体層を平坦化する平坦化工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
前記平坦化手段は、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たし、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たすことが好ましい。
ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。

平坦化手段としては、平坦化ローラが挙げられる。

上記の平坦化条件で造形することにより、小粒径の粉体がリコート中に減少することを防止できると共に、大粒径の粉体を排除する効果が得られることにより、造形装置の収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たすことができる。

ここで、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状などは本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状などにすることができる。

図１は、本発明の造形装置の一例を示す平面図、図２は、本発明の造形装置の一例を示す側面図、図３は、本発明の造形装置における粉体槽近傍の一例を示す側面図、図４は、本発明の造形装置の一例を示す全体外観図、図５は、本発明の造形装置における粉体槽近傍の一例を示す外観図、図６は、本発明の造形装置における制御部の一例を示すブロック図である。

図１に示す造形装置は、粉体が結合された層状造形物である造形層３０が形成される造形部１と、造形部１の層状に敷き詰められた粉体層３１に造形液１０を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット５とを備えている。

造形部１は、粉体槽１１と、平坦化手段（リコータ）である回転体としての平坦化ローラ１２などを備えている。

粉体槽１１は、粉体２０を供給する供給槽２１と、造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形槽２２と、を有している。
供給槽２１の底部は供給ステージ２３として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。
同様に、造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。
造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。

供給ステージ２３は、例えば、図４に示すように、モータ２７によって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降され、造形ステージ２４は、同じく、モータ２８によって矢印Ｚ方向に昇降される。

粉体槽１１は、箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２の２つの上面が開放された槽を備えている。
供給槽２１内部には供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
供給ステージ２３の側面は供給槽２１の内側面に接するように配置されている。
造形ステージ２４の側面は造形槽２２の内側面に接するように配置されている。
これらの供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
供給槽２１及び造形槽２２の周りを含めて造形槽２２の隣りには余剰粉体受け槽２９を設けることができる（図５）。

余剰粉体受け槽２９を設けた場合には、粉体層３１を形成するときに平坦化ローラ１２によって移送供給される粉体２０のうちの余剰の粉体２０が落下する。
余剰粉体受け槽２９に落下した余剰の粉体２０は供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置５５４に戻される。

供給槽２１上には図６の粉体供給装置５５４が配置される。
造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少した場合に、粉体供給装置５５４を構成するタンク内の粉体を供給槽２１に供給する。
粉体供給のための粉体搬送方法としては、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式などが挙げられる。

平坦化ローラ１２は、供給槽２１の供給ステージ２３上に供給された粉体２０を造形槽２２に供給し、平坦化部材である平坦化ローラ１２によって均して平坦化して、粉体層３１を形成する。
この平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４のステージ面（粉体２０が積載される面）に沿って矢印Ｙ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構２５によって移動される。
また、平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転駆動される。

平坦化ローラ１２は、供給槽２１から粉体２０を造形槽２２へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粉体である粉体層３１を形成する。
この平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の内寸（即ち、粉体が供される部分又は仕込まれている部分の幅）よりも長い棒状部材であり、往復移動機構２５によってステージ面に沿ってＹ方向（副走査方向）に往復移動される。
この平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転されながら、供給槽２１の外側から供給槽２１及び造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉体２０が造形槽２２上へと移送供給され、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら粉体２０を平坦化することで粉体層３１が形成される。

図２に示すように、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ１２に付着した粉体２０を除去するための粉体除去部材である粉体除去板１３が配置されている。
粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２とともに移動する。
また、粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向になる状態で配置されている。

本実施形態では、造形部１の粉体槽１１が供給槽２１と造形槽２２の二つの槽を有する構成としているが、造形槽２２のみとして、造形槽２２に粉体供給装置から粉体を供給して、平坦化手段で平坦化する構成とすることもできる。

造形ユニット５は、造形ステージ２４上の粉体層３１に造形液１０を吐出する液体吐出ユニット５０を備えている。
造形ユニット５は、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されたスライダ部７２を有し、造形ユニット５全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。
この造形ユニット５は、後述するＹ方向走査機構５５２によって全体がＹ方向に往復移動される。

液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された２つ（１又は３つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、後述するＺ方向昇降機構５５１によってＺ方向に昇降される。

キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に移動可能に保持されている。
ガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０、７０に昇降可能に保持されている。
このキャリッジ５１は、後述するＸ方向走査機構５５０によってモータ、プーリ及びベルトから構成される主走査移動機構を介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他の矢印Ｙ方向、矢印Ｚ方向についても同様とする。）に往復移動される。
また、キャリッジ５１には造形槽２２に１層の造形層３０を形成するときに、少なくとも当該造形液１０が付着した領域に粉体２０を供給する粉体後供給手段である粉体後供給部８０が一体に備えられている。

２つのヘッド５２ａ、５２ｂ（以下、区別しないときは「ヘッド５２」という。）は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ２列配置されている。
各々のノズル列は、造形液を吐出する。なお、ヘッド構成や吐出する液体はこれらに限るものではない。
これらの液体の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。

Ｘ方向の一方側には、液体吐出ユニット５０のヘッド５２の維持回復を行うメンテナンス機構６１が配置されている。
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。
キャップ６２をヘッド５２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着させ、ノズルから造形液を吸引する。
ノズルに詰まった粉体の排出や高粘度化した造形液を排出するためである。
その後、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイパ６３でワイピング（払拭）する。
また、メンテナンス機構６１は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面をキャップ６２で覆い、粉体２０がノズルに混入することや造形液１０が乾燥することを防止する。

立体造形装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。この図６は立体造形装置の制御部のブロック図である。

制御部５００は、この立体造形装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。

制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。

制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。

制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。

制御部５００は、液体吐出ユニット５０のヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。

制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。

制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。

制御部５００は、供給ステージ２３を昇降させるモータ２７を駆動するモータ駆動部５１３と、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動するモータ駆動部５１４を備えている。

制御部５００は、平坦化ローラ１２を移動させる往復移動機構２５のモータ５５３を駆動するモータ駆動部５１５と、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータ２６を駆動する５１６を備えている。

制御部５００は、供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置５５４を駆動する供給系駆動部５１７と、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。

制御部５００は、粉体後供給部８０から粉体２０の供給を行わせる後供給駆動部５１９を備えている。

制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。

制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。

なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置（粉体積層造形装置）６０１によって造形システムが構成される。

次に、造形の流れについて図７Ａから図７Ｅを参照して説明する。この図７Ａから図７Ｅは造形の流れの説明に供する模式的説明図である。

造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
この造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図７Ａに示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。

このとき、造形槽２２の上面（粉体層表面）と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔ１となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。
この間隔Δｔ１が次に形成する粉体層３１の厚さに相当する。
間隔Δｔ１は、数十μｍ～１００μｍ程度であることが好ましい。

次いで、図７Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。

さらに、図７Ｃに示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させ、図７Ｄに示すように、造形ステージ２４の造形層３０上で所定の厚さΔｔ１になる粉体層３１を形成する（平坦化）。
粉体層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図７Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置に戻される。
ここで、平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。
一定に保って移動できることで、平坦化ローラ１２で粉体２０を造形槽２２の上へと搬送させつつ、造形槽２２上又は既に形成された造形層３０の上に均一厚さΔｔ１の粉体層３１を形成できる。

その後、図７Ｅに示すように、液体吐出ユニット５０のヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、次の粉体層３１に造形層３０を積層形成する（造形）。
なお、造形層３０は、例えば、ヘッド５２から吐出された造形液１０が粉体２０と混合されることで、粉体２０に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体２０が結合されることで形成される。

次いで、上述した粉体供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。
このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。
以後、粉体の供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。

次に、従来技術におけるリコート時の粉体面上の挙動について、図８を用いて説明する。
図８は、平坦化ローラ１２と造形槽３１を拡大して模式的に示したものである。供給槽から平坦化ローラによって造形槽へと移送供給された粉体は、その材質や粒度分布にもよるが、かさ密度に近い密度で造形槽３１に堆積される。

図８に示すように、平坦化ローラ１２によって造形槽３１へ粉体を敷き詰める。この時、質量の小さい小粒径の粉体は平坦化ローラ１２の回転によって舞い上げられることによって、造形槽に供給される粉体は供給槽にある粉体と比べて小粒径の粉体の割合が小さくなる。小粒径の粉体の割合が小さくなることで、造形物内に小さな空隙が生じやすくなり、グリーン体密度が低下する。加えて粒子の接点数も減るため焼結性が悪化するという問題がある。

小粒径の粉体の割合が小さくなる課題に対して、小粒径の粉体の割合が多い粉体を使用し解決する方法が想定される。しかし、小粒径の粉体の割合が多い粉体は、一般的に流動性が悪化するため、平坦化ローラで平坦化する際に造形槽内の不均一に供給されるという課題がある。一方、ホッパー構成で造形槽に粉体を供給する場合には、粉体が円滑に流れ出ず不均一に供給されるという課題がある。これにより造形槽内で品質の不均一が生じる可能性がある。そのため、粉体の粒度分布を変える以外の方法により小粒径の粉体の減少という課題を解決することが望ましい。

次に、図１１に示すように、造形装置の収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、造形物に含まれている粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たすことが明らかである。
これは、下記の二つの要因によって、造形槽内に供給される粉体の個数平均径が小さくなり、その結果、造形槽内の粉体から形成される造形物の個数平均径も小さくなったためであると考えられる。
一つ目の理由は、平坦化ローラの回転数をある一定以下の範囲に定めたことで、小粒径の粉体が飛散することを抑制したためであると考えられる。
二つ目の理由は、同じく平坦化ローラの回転数をある一定以下に定めたことで、粉体を水平方向に運ぶ力が大きくなり、水平方向の力を受けやすいと推測される大粒径を排除しやすくなったためであると考えられる。

一つ目の理由の根拠として、Ｖ／ｖと造形物内の小粒径の粉体の割合への結果が挙げられる（図１２参照）。図１２は、平坦化ローラの周速度及び平坦化ローラの移動速度と小粒径の割合との関係を示すグラフである。
Ｖ／ｖの値が小さくなる場合、特にローラの回転数が過大となる場合は、造形物内の小粒径の割合が小さくなることがわかった。その理由は、粉体を巻き上げる力が大きくなり飛散しやすくなるためであると考えられる。特に、造形に使用した粉体の個数平均径ｄよりも４０％以上小さい粉体（０．６ｄよりも小さい粉体）は平坦化条件によって飛散する量が大きく変化することがわかった。

二つ目の理由の根拠として、平坦化ローラ１２の回転数と水平方向の力の関係が挙げられる（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。図１０Ａは、平坦化ローラの回転数と水平方向の力の関係を示すグラフである。図１０Ｂは、リコート時の平坦化ローラの回転数と水平方向の力の関係を示す図である。
平坦化ローラの周速度ｖ（ｍｍ／ｓ）が小さいほど水平方向に加わる力が大きくなるため、粉体面から飛び出しやすくリコートの力の影響を受けやすい大粒径の粉体（造形に使用した粉体の個数平均径よりも大きい粒子）は水平方向の力を受け余剰粉体受けに排出されやすくなり、結果として大粒径の粉体は粉体面に供給されづらくなる。特に、１層分の厚みを平均粒径の１～３０倍、より好ましくは、２～２０倍の範囲内に設定することで、大粒径の粉体が排除されやすくなることがわかった。

ここで、平坦化ローラの移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を大きくした場合、粉体面にかかる力の内、水平方向に加わる力が大きくなる。このことが、小粒径の粉体を飛散することを抑制し、かつ大粒径の粉体を排除する効果が大きくなることが、以上の結果から明らかとなった。したがって、平坦化ローラの移動速度Ｖを大きくした場合は、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たす範囲であれば、平坦化ローラの周速度ｖの値をある程度大きくしても、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られる。

次に、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物を実現する方法について説明する。平坦化ローラの移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と、平坦化ローラの回転数ω（ｍｉｎ^－１）及び平坦化ローラの直径Ｄｍｍから求めた平坦化ローラの周速度ｖ（ｍｍ／ｓ）とが、以下の範囲内で実現できることが明らかとなった。

ここで、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られたことによる効果を確認するため、造形物の主要な特性値であるグリーン体密度及び粒子接点数を測定した。結果を図１３及び図１４に示す。
図１３の結果から、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たす条件は、次式、Ｖ／ｖ＜０．０４を充たす条件と比べてグリーン体密度が向上することがわかる。これは、本発明では、小粒径の粉体の割合が大きくなったことにより、造形物内部の空隙に小さな粉体が入りこむようになったことでグリーン体の密度が向上したためであると考えられる。
また、図１４に、Ｖ／ｖと１粒子あたりの接点数との関係を示す。次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たす条件は、次式、Ｖ／ｖ＜０．０４を充たす条件と比べて１粒子あたりの粒子接点が増加していることがわかる。粒子接点数は焼結性に影響することが知られており、粒子接点が多いほど焼結密度が向上するという効果が期待される。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（比較例１）
図７Ａ～図７Ｅに示す造形物の製造方法にしたがって、表１に示す平坦化条件により造形物を製造した。造形物のサイズは主走査方向：２８ｍｍ、副走査方向：１０ｍｍ、積層方向：３ｍｍであった。

＜粉体＞
粉体としてはＡｌ－Ｓｉ系アルミニウム合金粉体（ＡｌＳｉ１０Ｍｇ－３０Ｂ、東洋アルミニウム株式会社製）を用いた。粉体の比重は２．７であった。

＜造形液＞
日本酢ビ・ポバール株式会社製のＪＭＲ－１０ＬＬを１３．３５質量％、三協化学株式会社製のトリグライムを８６．６１質量％、ＡＧＣセイケミカル株式会社製のサーフロンＳ－６９３を０．０４質量％となるように混合し、８０℃で加温しながら２時間マグネチックスターラーで撹拌し、２時間撹拌後、加温を停止してから室温になるまで撹拌を続けることで造形液を作製し、表１に示す吐出条件で吐出した。

（実施例１）
比較例１において、表２に示すように、平坦化条件における平坦化ローラの回転数を低くし、平坦化ローラ移動速度を高くした以外は、比較例１と同様にして、造形を行ったところ、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られた。

（実施例２）
実施例１において、表３に示すように、平坦化条件における平坦化ローラの回転数を低くした以外は、実施例１と同様にして、造形を行ったところ、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られた。

（実施例３）
実施例２において、表４に示すように、平坦化条件における平坦化ローラの回転数を低くした以外は、実施例２と同様にして、造形を行ったところ、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られた。

（実施例４）
実施例１において、表５に示すように、平坦化条件における平坦化ローラの回転数を変更し、ローラ移動速度を大きくした以外は、実施例１と同様にして、造形を行ったところ、次式、ｄ＞ｄ’、を充たす造形物が得られた。

＜ビーカーワーク体の作製＞
実施例１～４及び比較例１の造形に使用した粉体と造形液を用いて、以下のようにして、ビーカーワーク体を作製した。ここで、ビーカーワーク体とは、粉体と造形液を混ぜ合わせたものを型に入れた後、硬化させ、造形装置を用いずに簡易的に作製した評価用サンプルのことを意味する。
ビーカーワーク体を作製することにより、実施例１～４及び比較例１の造形物と同じ条件で造形に使用した粉体（収容手段に収容されている粉体）の粒度分布を造形物と同じ条件で測定することができる。

次に、得られた実施例１～４及び比較例１で造形した造形物について、以下のようにして、粒度分布、グリーン体密度、及び粒子接点数を測定し、効果判定１及び効果判定２を行った。結果を表７及び表８、図１１～図１４に示した。なお、ビーカーワーク体の粒度分布を表６に示した。

＜造形物に含まれる粉体及びビーカーワーク体の粒度分布の測定＞
実施例１～４及び比較例１で造形した造形物及び上記ビーカーワーク体について、Ｘ線ＣＴ装置による観察を実施し、得られた三次元のＣＴ像の画像解析から粒度分布を算出した。
Ｘ線ＣＴ装置はＸｒａｄｉａ５１０（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を使用した。撮影は、Ｘ線電圧８０ｋＶ、Ｘ線電力７Ｗ、露光時間３秒、撮影角度３６０度、撮影枚数２４０１枚にて実施した。なお、視野範囲は直径φ１５２９．７×高さ（Ｈ）１５２９．７μｍ^３の円柱形状で、ボクセルサイズ１．５０５７μｍであった。
画像解析は三次元画像解析ソフトのＤｒａｇｏｎｆｌｙ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｓｔｅｍ社製）を使用した。解析手順は以下の通りである。
まず、視野範囲に対して、深層学習（アルゴリズム：ＦＣ－ＤｅｎｓｅＮｅｔ）を用いて画像のセグメンテーション（識別）を行い、粒子と空隙部を分けた。その後、ＯｐｅｎＰＮＭと呼ばれるＰｙｔｈｏｎモジュールにて集合体となっている粒子を１つずつ分離した。最後に、１粒子ごとに相当半径（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）を算出し、１０，０００個の粒子について、個数基準の粒度分布（個数平均径、（０．６×個数平均径）μｍ以下である小粒径の粉体の割合）を求めた。

＜グリーン体密度＞
造形物の密度を測定する方法としては、アルキメデスの原理を利用した測定法を用いた。大気中の重量Ａを測定した後、密度ρ_０が既知の液体中に沈めた際の重量Ｂを測定する。収容手段に収容された粉の材料固有の密度をρ’とすると、造形物（グリーン体）密度ρ（質量％）は以下のようにして求めた。
ρ＝１００ρ_０Ａ／ρ’（Ａ－Ｂ）
密度測定に用いる液体は、純水を用いた。内部に空隙のあるグリーン体を測定するため、大気中の重量Ａを測定した後、造形物内部まで液体が浸透することを防ぐため防水スプレーを塗布した。

＜１粒子当たりの粒子接点数＞
Ｘ線ＣＴ装置による観察を実施し、得られた三次元のＣＴ像の画像解析から粒子接点数を算出した。Ｘ線ＣＴ装置はＸｒａｄｉａ５１０（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製）を使用した。撮影は、Ｘ線電圧８０ｋＶ、Ｘ線電力７Ｗ、露光時間３秒、撮影角度３６０度、撮影枚数２４０１枚にて実施した。なお、視野範囲は直径φ１５２９．７×高さ（Ｈ）１５２９．７μｍ^３の円柱形状で、ボクセルサイズ１．５０５７μｍであった。
画像解析は三次元画像解析ソフトのＤｒａｇｏｎｆｌｙ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｓｔｅｍ社製）を使用した。解析手順は以下の通りである。
まず、視野範囲に対して、深層学習（アルゴリズム：ＦＣ－ＤｅｎｓｅＮｅｔ）を用いて画像のセグメンテーション（識別）を行い、粒子と空隙部を分けた。その後、ＯｐｅｎＰＮＭと呼ばれるＰｙｔｈｏｎモジュールにて集合体となっている粒子を１つずつ分離並びに粒子接点状態を可視化した。測定範囲内の全接点数と全粒子数が測定され、１粒子あたりの接点数は以下の式で算出した。
１粒子当たりの接点数＝（全接点数×２）／粒子の個数

＜効果判定１＞
以下の判定基準に基づき、効果判定１を行った。
［判定基準］
〇：ｄ’／ｄ＜１．０
×：ｄ’／ｄ≧１．０

＜効果判定２＞
以下の判定基準に基づき、効果判定２を行った。
［判定基準］
◎：造形物中の小粒径（０．６ｄ以下）の割合が収容手段に収容された粉の小粒径（０．６ｄ以下）の割合より大きい
〇：造形物中の小粒径（０．６ｄ以下）の割合が収容手段に収容された粉の小粒径（０．６ｄ以下）の割合より小さい

表７～表８及び図１１～図１４の結果から、実施例１～４は、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たすとき、ｄ＞ｄ’の関係を充たす造形物が得られ、グリーン体密度が大きく、粒子間点数が多いという優れたグリーン体特性を有することがわかった。

（実施例５～２５及び比較例２～７）
実施例１～４及び比較例１において、表９及び表１０に示す条件に変更した以外は、実施例１～４及び比較例１と同様にして、実施例５～２５及び比較例２～７の造形物を得た。
得られた各造形物について、実施例１～４及び比較例１と同様にして、粒度分布、グリーン体密度、及び粒子接点数を測定し、効果判定１及び効果判定２を行った。結果を表９及び表１０に示した。

表９の粉の詳細については、以下のとおりである。狙いの個数平均径ｄとするために、下記の粉を分級して用いた。
＊アルミニウム合金：Ａｌ－Ｓｉ系アルミニウム合金（東洋アルミニウム株式会社製、ＡｌＳｉ１０Ｍｇ－３０Ｂ、ＡｌＳｉ１０Ｍｇ－５０Ｂ）
＊ステンレス：ＳＵＳ３１６Ｌ（山陽特殊製鋼株式会社製、商品名：ＰＳＳ３１６Ｌ）
＊チタン合金：Ｔｉ－６ＡＬ－４Ｖ（トーホーテック社製、商品名：ＡＣＡ４５０、ＡＣＡ１５０）
＊純銅：三井金属鉱業株式会社製、商品名：ＡＳ－Ｃ１５、ＭＡ－ＣＣ－Ｓ、ＭＡ－ＣＨ－Ｓ
＊銅合金：三井金属鉱業株式会社製、商品名：ＭＡ－ＣＣＲ２５Ｌ

表９及び表１０の結果から、材種及び粒径の異なる粉体として、ステンレス、チタン合金、純銅、及び銅合金を用いても、アルミニウム合金と同様の効果が得られることがわかった。このことから、本発明の効果は一般的に立体造形に用いられる金属粉の材種及び粒径の範囲内であれば、広く効果が得られることがわかった。

また、本発明においては、造形装置の造形槽に供給する粉体を保持する収容手段として、供給槽を想定しているが、ホッパー構成についても本発明は適用可能である。また、硬化手段としてインクジェットヘッドを用いて造形液を吐出する工程を想定しているが、レーザや電子ビームを用いた工程でも適用可能である。
また、平坦化ローラの表面粗さが０．５μｍ以上、平坦化ローラの接地抵抗が１００Ω以上、及び粉体の表面電位の絶対値が０．５ｋＶ以上のいずれかを充たす場合、平坦化ローラに粉体が付着することによって平坦化後の粉体面に凹凸が生じて表面粗さが悪化する。そのため、平坦化ローラの表面粗さが０．５μｍ未満であり、かつ平坦化ローラの接地抵抗が１００Ω未満、かつ粉体の表面電位の絶対値が０．５ｋＶ未満を満たすことが好ましい。

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、
前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、前記造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たすことを特徴とする造形物である。
＜２＞ 前記造形物に含まれる粉体の個数平均径ｄ’が３μｍ以上８０μｍ以下である、前記＜１＞に記載の造形物である。
＜３＞ 前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄが３μｍ以上８０μｍ以下である、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の造形物である。
＜４＞ 前記収容手段に収容されている粉体における、個数粒径が（０．６×個数平均径ｄ）μｍ以下である小粒径の粉体の割合が２６％以上である、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の造形物である。
＜５＞ 前記粉体が金属粒子を含み、前記金属粒子がアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ステンレス鋼、チタン及びこれらの合金から選択される少なくとも１種を含有する、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の造形物である。
＜６＞ 前記金属粒子が樹脂により表面が被覆されていない、前記＜５＞に記載の造形物である。
＜７＞ 粉体からなる粉体層を積層する造形槽と、
前記粉体層を平坦化する平坦化手段と、
を有し、
前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たすことを特徴とする造形装置である。
ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。
＜８＞ 前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たす、前記＜７＞に記載の造形装置である。
＜９＞ 粉体からなる粉体層を積層する積層工程と、
平坦化手段を用いて前記粉体層を平坦化する平坦化工程と、
を含み、
前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たすことを特徴とする造形物の製造方法である。
ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。
＜１０＞ 前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たす、前記＜９＞に記載の造形物の製造方法である。

前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の造形物、前記＜７＞から＜８＞のいずれかに記載の造形装置、及び前記＜９＞から＜１０＞のいずれかに記載の造形物の製造方法によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。

１ 造形部
５ 造形ユニット
７ ベース部材
１０ 液滴
１１ 粉体槽
１２ 平坦化ローラ
１３ 粉体除去板
２０ 粉体
２１ 供給槽
２２ 造形槽
２３ 供給ステージ
２４ 造形ステージ
２５ 余剰粉体受け槽
２６、２８ モータ
３０ 造形層
３１ 粉体層
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２、５２ａ、５２ｂ 液体吐出ヘッド
５４、５５ ガイド部材
５６ タンク装着部
６０ タンク
６１ メンテナンス機構
６２ キャップ
６３ ワイパ
７１ ガイド部材
７２ スライダ部

特許第６６２０５０５号公報

Claims (10)

1. 造形装置の収容手段に収容されている粉体に基づいて造形された造形物であって、
   前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径をｄ（μｍ）とし、前記造形物に含まれる粉体の個数平均径をｄ’（μｍ）とすると、次式、ｄ＞ｄ’、を充たすことを特徴とする造形物。
2. 前記造形物に含まれる粉体の個数平均径ｄ’が３μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１に記載の造形物。
3. 前記収容手段に収容されている粉体の個数平均径ｄが３μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１から２のいずれかに記載の造形物。
4. 前記収容手段に収容されている粉体における、個数粒径が（０．６×個数平均径ｄ）μｍ以下である小粒径の粉体の割合が２６％以上である、請求項１から３のいずれかに記載の造形物。
5. 前記粉体が金属粒子を含み、前記金属粒子がアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ステンレス鋼、チタン及びこれらの合金から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１から４のいずれかに記載の造形物。
6. 前記金属粒子が樹脂により表面が被覆されていない、請求項５に記載の造形物。
7. 粉体からなる粉体層を積層する造形槽と、
   前記粉体層を平坦化する平坦化手段と、
   を有し、
   前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たすことを特徴とする造形装置。
   ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。
8. 前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たす、請求項７に記載の造形装置。
9. 粉体からなる粉体層を積層する積層工程と、
   平坦化手段を用いて前記粉体層を平坦化する平坦化工程と、
   を含み、
   前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．０４、を充たすことを特徴とする造形物の製造方法。
   ただし、ｖは平坦化手段の周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｖは平坦化手段の移動速度（ｍｍ／ｓ）を表す。
10. 前記平坦化手段が、次式、Ｖ／ｖ≧０．１、を充たす、請求項９に記載の造形物の製造方法。
    
    

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