JP6872163B2 - 三次元造形装置および三次元造形方法 - Google Patents

Description

本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関するものである。

従来、造形用粉体で粉体層を形成した後に当該粉体層における造形情報に応じた箇所の造形用粉体同士を結合させて造形物層を形成する工程を繰り返し、これにより得られる複数の造形物層を積層させた積層物からなる三次元造形物を形成する三次元造形装置が知られている。

例えば、特許文献１には、無機質あるいは有機質からなる粉末の層の所定個所に光ビームを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に前記粉末の層を被覆して再び所定個所に光ビームを照射して焼結層を形成するという工程を繰り返す三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、三次元造形物の表面を滑らかにする目的で、焼結層の周囲の粉末を除去して当該焼結層の側面を露出させ、その焼結層の側面に再び光ビームを照射し、その側面に付着したまま残っている粉末を溶融、固化させる処理を行う。また、この三次元造形装置では、露出させた焼結層の側面に光ビームを照射する際に、表面の硬度向上や耐食性向上などのために、表面改質材料を噴射させ、焼結層側面の粉末と表面改質材料とを反応させたり混合させたりして、表面改質を行う。

ところが、特許文献１に開示の三次元造形装置では、焼結層等の造形物層の側面上に残る粉末（造形用粉体）を溶融、固化することで、三次元造形物の表面に形成される当該粉末に対応した凹凸を軽減できるが、溶融、固化された後も当該粉末の粒状感が残る場合があり、いまだ凹凸の軽減は不十分である。これは、表面改質材料を噴射して表面改質を行った後も同様である。

上述した課題を解決するために、本発明は、造形用粉体同士を結合させて形成された造形物の表面に、前記造形用粉体よりも平均粒径が小さくかつ該造形用粉体と同じ材料からなる小径粉体を供給する小径粉体供給手段を備える三次元造形装置であって、前記小径粉体を前記造形物の表面に結合させる小径粉体結合手段を備え、前記小径粉体結合手段は、前記小径粉体供給手段により前記小径粉体を前記造形物の表面に供給する前に、該造形物の表面に小径粉体を接着させる接着剤を付与する接着剤付与手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、三次元造形物の表面凹凸を従来よりも軽減できるという優れた効果が奏される。

実施形態における三次元造形装置の主要部を示す斜視図である。 同三次元造形装置により造形情報に応じた箇所の造形用粉体を結合させて造形物層を形成する工程を模式的に示した模式図である。 形成された造形物層の上に造形用粉体の薄層を形成する工程を模式的に示した模式図である。 実施形態の造形処理の流れを示すフローチャートである。 小径粉体が付着した三次元造形物の表面部分を拡大した模式図である。 三次元形状データに従った三次元造形物の形状を示す模式図である。 造形槽内に最終的な積層物（三次元造形物）が造形された状態を示す模式図である。 造形槽内から最終的な積層物（三次元造形物）を取り出した状態を示す模式図である。 実施形態における小径粉体供給装置の一例を示す説明図である。 小径粉体を吹き付ける前の三次元造形物の表面に対して造形液を噴霧させる噴霧装置を示す説明図である。 実施形態における小径粉体供給装置の他の例を示す説明図である。 実施形態における回収装置の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明に係る三次元造形装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における三次元造形装置の主要部を示す斜視図である。
図２は、本実施形態の三次元造形装置により造形情報に応じた箇所の造形用粉体３０を結合させて造形物層を形成する工程を模式的に示した模式図である。
図３は、形成された造形物層の上に造形用粉体３０の薄層を形成する工程を模式的に示した模式図である。
本実施形態の三次元造形装置１は、主に、吐出ヘッド２を備えたヘッドユニット５と、粉体槽１０と、リコータローラ２０とから構成されている。

ヘッドユニット５に設けられる吐出ヘッド２は、粉体槽１０に貯留される造形用粉体３０を固化させる結合材としての造形液４を吐出するものであり、図中Ｘ方向に延びるガイドロッド３ａ，３ｂに沿って移動可能である。吐出ヘッド２としては、インクジェット記録装置の記録ヘッドなどに使用される公知の吐出ヘッドを利用することができ、造形液４を吐出できる構成であれば、その吐出方式に特に制限されることはない。

粉体槽１０には、三次元造形物を造形するための造形槽１１と、造形槽１１に補給する造形用粉体３０を貯留する補給用貯留槽１２とが設けられている。造形槽１１には、図中Ｚ方向に駆動して造形槽１１の底面を上下動させる造形用ステージ１３が設けられている。また、補給用貯留槽１２には、図中Ｚ方向に駆動して補給用貯留槽１２の底面を上下動させる補給用ステージ１４が設けられている。

リコータローラ２０は、図中Ｘ方向に延びる回転軸をもち回転駆動可能に構成されている。

ヘッドユニット５と粉体槽１０との間は、相対移動手段によって図中Ｙ方向に相対移動可能に構成されている。この相対移動手段は、ヘッドユニット５をＹ方向へ移動させる手段であっても、粉体槽１０をＹ方向へ移動させる手段であっても、両方をＹ方向へ移動させる手段であってもよい。また、粉体槽１０とリコータローラ２０との間も、相対移動手段によって図中Ｙ方向に相対移動可能に構成されている。この相対移動手段も、粉体槽１０をＹ方向へ移動させる手段であっても、リコータローラ２０をＹ方向へ移動させる手段であっても、両方をＹ方向へ移動させる手段であってもよい。

図４は、本実施形態の造形処理（平滑化処理を含む。）の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の三次元造形装置１により造形する三次元造形物の三次元形状データ（造形情報）は、本三次元造形装置１に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される（Ｓ１）。三次元造形装置１の制御部は、入力された三次元形状データに基づき、上下方向に分解された多数の造形物層のデータ（造形用のスライスデータ）を生成する。生成されるスライスデータは、本三次元造形装置１の吐出ヘッド２から吐出される造形液４によって造形用粉体３０を固着させて形成される各造形物層に対応しており、その造形物層の厚みは、三次元造形装置１の能力に応じて適宜設定される。

三次元造形物を造形する際、まず、造形槽１１内の造形用ステージ１３を所定の高さに位置させた状態で、補給用貯留槽１２内の粉体をリコータローラ２０で造形槽１１内に移動させることで、造形槽１１内に造形用粉体３０を充填する（Ｓ２）。そして、粉体槽１０とリコータローラ２０とをＹ方向へ相対移動させることで、回転駆動しているリコータローラ２０により造形槽１１内の造形用粉体３０の上面を平坦化する（Ｓ３）。その後、粉体槽１０とヘッドユニット５とをＹ方向へ相対移動させて、造形槽１１の上方の所定位置にヘッドユニット５を位置決めさせ、ヘッドユニット５内の吐出ヘッド２をＸ方向へ移動させながら、三次元造形物の三次元形状データ（スライドデータ）に従った箇所に造形液４を選択的に吐出する。

ヘッドユニット５内の吐出ヘッド２をＸ方向へ移動させながら吐出を行うことで、Ｘ方向の一列又は複数列の吐出処理が終了したら、粉体槽１０とヘッドユニット５とをＹ方向へ相対移動させ、再びＸ方向の一列又は複数列の吐出処理を行う。このような吐出処理を繰り返すことで、三次元形状データ（スライドデータ）に従ったＸＹ平面上の箇所に造形液４を選択的に吐出する。その結果、造形液４が吐出された箇所の造形用粉体３０は粉体同士が固着して結合し、図２に示すように、１つの造形物層３１が形成される（Ｓ４）。

続いて、補給用ステージ１４を上昇させるとともに造形用ステージ１３を下降させ、粉体槽１０とリコータローラ２０とをＹ方向へ相対移動させる。これにより、回転駆動するリコータローラ２０によって、補給用貯留槽１２内に貯留されている造形用粉体３０の上層部分を造形槽１１内へ移すとともに、造形槽１１に移した造形用粉体３０の上面を平坦化する。その結果、造形槽１１においては、図３に示すように、先ほど形成された造形物層３１の上に造形用粉体３０の薄層が形成される（Ｓ５）。

その後、再び、ヘッドユニット５内の吐出ヘッド２をＸ方向へ移動させながら、三次元形状データ（スライスデータ）に従った箇所に造形液４を選択的に吐出する吐出処理を行い、先ほどの造形物層３１の上に新たな１つの造形物層３１を形成する。このような工程を繰り返すことにより、複数の造形物層３１が積層されていき、最終的に、これらの造形物層３１が一体化した積層物が形成される。その後、形成された積層物の表面を平滑化するための平滑化処理を実施する。

本実施形態における平滑化処理は、造形用粉体３０よりも平均粒径の小さな小径粉体３５を、形成された積層物の表面に供給してその積層物の表面に結合させる処理である。このような処理により、図５に示すように、積層物表面上に存在する造形用粉体３０に対応した凹凸の凹部内に小径粉体３５を入り込ませて積層物の表面凹凸を軽減することで、積層物の表面を平滑化する。なお、本実施形態では、入力された三次元形状データに従った最終的な積層物（三次元造形物）まで造形した後に平滑化処理を実施するが、途中段階の積層物まで造形した後に平滑化処理を実施し、その後に残りの造形物層を積層して最終的な積層物（三次元造形物）を造形してもよい。

以下、平滑化処理の具体例について説明する。
本実施形態では、例えば図６に示すような三次元造形物に対応する三次元形状データに従って造形処理を実施することで、図７に示すように、最終的な積層物（三次元造形物）３２が造形槽１１内に造形される。このように三次元造形物３２を造形した後（Ｓ６のＹｅｓ）、その三次元造形物３２を造形槽１１から取り出すことで（Ｓ７）、図８に示すように、造形液４が付着していない余剰の造形用粉体３０が当該三次元造形物３２の周囲から除去される。

造形槽１１から取り出した三次元造形物３２は、次に、小径粉体３５をコーティングするための小径粉体供給装置の場所に移送され、その小径粉体供給装置により、三次元造形物３２の表面に小径粉体３５をコーティングする（Ｓ８）。小径粉体３５の材料としては、平均粒径が造形用粉体３０よりも小さく、かつ、三次元造形物３２の表面に結合させることが可能な材料であれば特に制限はないが、造形用粉体３０と同じ材料、同じ材質のものが好ましい。造形用粉体３０と同じ材料、材質の小径粉体３５であれば、三次元造形物３２を構成する造形用粉体３０の焼結処理において、コーティングした小径粉体３５の結合処理も同時に行うことができる。本実施形態の小径粉体３５としては、平均粒径が造形用粉体３０よりも小さく、かつ、造形用粉体３０と同じ材料のものを用いる。

また、小径粉体３５の平均粒径は、造形用粉体３０の平均粒径の１／１０以下であるのが好ましい。ここで、本実施形態における小径粉体３５の平均粒径と同じ平均粒径をもった造形用粉体３０を用いて造形処理を行えば、平滑化処理を行わなくても、本実施形態と同様の平滑な表面をもつ三次元造形物を得ることが可能であるとも考えられる。しかしながら、造形用粉体３０の平均粒径は、通常、数十μｍ程度が好適であるところ、これをその１／１０以下の平均粒径（数μｍ程度）とした場合、造形用粉体３０の流動性が悪化し、リコータローラ２０により形成される造形用粉体３０の薄層において高い密度を得ることが困難となり、三次元造形物の強度不足など、三次元造形物の造形自体に支障が出る。

次に、小径粉体３５がコーティングされた三次元造形物３２を焼結処理装置の場所へ移送し、焼結処理装置により、小径粉体３５がコーティングされた未焼結の三次元造形物３２に対して焼結処理を行う（Ｓ９）。この焼結処理により、三次元造形物３２において脱脂、焼結がなされ、三次元造形物３２の内部では、造形用粉体３０同士が結合、収縮して隙間のない密な状態となる。また、三次元造形物３２の表面では、三次元造形物３２の表面上に存在する造形用粉体３０に対応した凹凸の凹部内に入り込んだ小径粉体３５が造形用粉体３０の表面上の造形用粉体３０と結合して、三次元造形物３２の表面凹凸が軽減され、三次元造形物３２の表面が平滑なものとなる。特に、本実施形態では、焼結処理によって小径粉体３５の粒状感もほぼ解消されるので、より平滑な表面を得ることができる。

図９は、本実施形態における小径粉体供給装置の一例を示す説明図である。
図９に示す小径粉体供給装置は、吹付ノズル４１から小径粉体３５を、粉体状のまま、未焼結の三次元造形物３２の表面に吹き付けて供給する構成を採用している。小径粉体供給装置は、小径粉体３５を収容するタンク６０と、小径粉体３５を吹付ノズル４１へ供給する供給路６４及びポンプ６２を有する。ポンプ６２は、供給路６４に設けられ、タンク６０内の小径粉体３５を供給路６４を介して吹付ノズル４１へ供給する。
このような構成の小径粉体供給装置であれば、三次元造形物３２の外方から死角になっている表面部分があっても、粉体状の小径粉体３５が回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった三次元造形物３２であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物３２の表面全体を平滑化することができる。

このとき、三次元造形物３２の表面に付着した小径粉体３５が焼結処理前に脱落してしまうおそれがある。そのような場合には、吹付ノズル４１により小径粉体３５を三次元造形物３２の表面に吹き付ける前に、三次元造形物３２の表面に対して接着剤を供給する前処理を行ってもよい。この接着剤としては、例えば吐出ヘッド２から吐出する造形液４を利用することができる。具体例としては、図１０に示すように、別の噴霧ノズル４３により造形液４を三次元造形物３２の表面へ噴霧して供給し、その後、吹付ノズル４１により小径粉体３５を三次元造形物３２の表面に吹き付ける。
接着剤を塗布する装置は、図１０に示すように、図９の小径粉体供給装置と同様の構成を有し、造形液４を収容するタンク６０と、造形液４を吹付ノズル４１へ供給する供給路６４及びポンプ６２を有する。ポンプ６２は、供給路６４に設けられ、タンク６０内の造形液４を供給路６４を介して吹付ノズル４１へ供給する。

この構成によれば、三次元造形物３２の表面に付着した小径粉体３５は造形液４によって三次元造形物３２の表面に固着し、脱落が防止される。更に、三次元造形物３２の表面から余分な小径粉体３５を脱落させることで、三次元造形物３２の表面に付着する小径粉体３５の層厚を均一化することも可能となる。これにより、三次元造形物３２の平滑化処理（小径粉体３５を表面に付着させること）による寸法精度のバラつきを抑制することが可能となる。

図１１は、本実施形態における小径粉体供給装置の他の例を示す説明図である。
図１１に示す小径粉体供給装置は、粉体状の小径粉体３５を容器４２に貯留しておき、その容器４２の小径粉体３５中に未焼結の三次元造形物３２を沈めて、三次元造形物３２の表面に小径粉体３５を供給する構成を採用している。このような構成の小径粉体供給装置であれば、三次元造形物３２の外方から死角になっている表面部分があっても、粉体状の小径粉体３５が回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった三次元造形物３２であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物３２の表面全体を平滑化することができる。

なお、図１１に示す小径粉体供給装置においても、図１０に示すように造形液４等の接着剤を三次元造形物３２の表面へ供給した後に、その三次元造形物３２を容器４２の小径粉体３５中に沈めるようにしてもよい。この場合も、小径粉体３５が三次元造形物３２の表面から脱落するのを防止できるとともに、三次元造形物３２の表面に付着する小径粉体３５の層厚均一化を図ることができる。

また、小径粉体３５を未焼結の三次元造形物３２の表面に供給する構成としては、上述したものに限らず、例えば、小径粉体３５を含む液体を三次元造形物３２の表面に付与することで、三次元造形物３２の表面上に小径粉体３５を供給する構成であってもよい。また、小径粉体３５を、複数回に分けて、未焼結の三次元造形物３２の表面に供給する構成としてもよい。このとき、例えば、図９に示す構成と図１０に示す構成とを併用してもよい。

次に、造形物層を形成する工程中に飛散する造形用粉体を回収する回収装置について説明する。
図１２は、本実施形態における回収装置５０の概略構成を示す模式図である。
一般に、三次元造形物３２を高品質に造形するためには、その造形用粉体３０として、できるだけ粒径の揃ったものを用いるのが有効である。しかしながら、造形用粉体３０を事前に分級する処理を行って粒径の揃った造形用粉体３０を用意しようとするとコストが高騰する。そのため、本実施形態では、粒径バラつきが比較的大きい造形用粉体３０を用いているので、平均粒径に比べて小径の造形用粉体３０ａが混在している。

このような小径の造形用粉体３０ａは、吐出ヘッド２から吐出される造形液４によって造形用粉体３０を固着させて形成した造形物層３１の上に造形用粉体３０の薄層を形成する際、リコータローラ２０の回転によって巻き上げられて飛散しやすい。そのため、本実施形態では、このように飛散する小径の造形用粉体３０ａを回収装置５０で回収している。

本実施形態の回収装置５０は、図１２に示すように、飛散した小径の造形用粉体３０ａをポンプ５１の駆動により回収通路５２内に吸い込み、回収通路５２を通じて回収容器５３へ回収する構成を採用している。このように飛散した小径の造形用粉体３０ａを回収することで、粒径バラつきが比較的大きい造形用粉体３０を用いる場合であっても、造形槽１１内で三次元造形物３２の造形に使用される段階の造形用粉体３０の粒径バラつきを小さくすることができる。よって、予め分級されていない造形用粉体３０を用いる場合でも、高品質な三次元造形物３２を造形することが可能である。

また、回収容器５３に回収される造形用粉体３０ａは、上述したとおり、造形槽１１内で三次元造形物３２の造形に使用される造形用粉体３０の平均粒径よりも小さいものであるため、平滑化処理で用いる小径粉体３５として利用することが可能である。したがって、三次元造形物３２の造形には不適な小径の造形用粉体３０ａを廃棄することなく、平滑化処理に有効利用できるというメリットがある。この場合、回収通路５２中に分級フィルタ等のフィルタ部材５４を設けるなどして、飛散した造形用粉体３０ａの中から、平滑化処理で用いる小径粉体３５として利用できる粒径をもったものを選別して回収容器５３に回収するようにしてもよい。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
造形用粉体３０同士を結合させて形成された造形物としての三次元造形物３２の表面に、前記造形用粉体よりも平均粒径が小さくかつ該造形用粉体と同じ材料からなる小径粉体３５を供給する吹付ノズル４１、容器４２等の小径粉体供給手段を備えることを特徴とする。
本態様において、造形物表面に供給される小径粉体３５は、造形用粉体よりも平均粒径が小さいため、造形物表面上に存在する造形用粉体に対応した凹凸の凹部内に入り込むことができる。これにより、造形物の表面凹凸を軽減することができる。しかも、この小径粉体３５は、造形用粉体と同じ材料であるため、積層物表面の改質を伴うことなく、積層物の表面凹凸を軽減できるので、当該積層物を構成する材料（造形用粉体３０）そのものの表面凹凸を軽減できる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記小径粉体を前記造形物の表面に結合させる焼結処理装置等の小径粉体結合手段を備えることを特徴とする。
これによれば、造形物表面上に供給された小径粉体３５を小径粉体結合手段により造形物の表面に結合させて、造形物の表面凹凸を軽減することができる。

（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記小径粉体結合手段は、前記小径粉体供給手段により前記小径粉体を前記造形物の表面に供給する前に、該造形物の表面に小径粉体を接着させる造形液４等の接着剤を付与する噴霧ノズル４３等の接着剤付与手段を有することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の表面に供給された小径粉体が脱落するのを防止できる。また、前記造形物の表面に付着する小径粉体３５の層厚均一化を図ることができ、三次元造形物の平滑化処理（小径粉体を表面に付着させること）による寸法精度のバラつきを抑制することが可能となる。

（態様Ｄ）
前記態様Ｃにおいて、前記接着剤として、前記造形用粉体同士を結合させるために用いる造形液４等の結合剤を用いることを特徴とする。
これによれば、造形工程で用いられる結合剤とは別に接着剤を用意する必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。

（態様Ｅ）
前記態様Ｂ〜Ｄのいずれかの態様において、前記小径粉体結合手段は、前記小径粉体が表面に供給された前記造形物を加熱することにより該小径粉体を焼結させて、該小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする。
これによれば、前記造形物の表面に小径粉体を強固に結合させることができる。特に、小径粉体が造形用粉体と同じ材料で形成されたものであるため、造形用粉体とともに小径粉体の焼結処理を行うことができ、製造工程が簡略化できる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記小径粉体供給手段は、前記小径粉体３５を吹付ノズル４１等の吹付手段により前記造形物の表面に向けて吹き付けることによって供給することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の外方から死角になっている表面部分があっても、吹き付けた小径粉体が回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった造形物であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物の表面全体を平滑化することができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記小径粉体供給手段は、前記小径粉体が貯留された容器４２内に前記造形物を収容することによって供給することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の外方から死角になっている表面部分があっても、容器４２内の小径粉体が流動して回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった造形物であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物の表面全体を平滑化することができる。

（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、前記造形物を形成するときに飛散する造形用粉体３０ａを回収する回収装置５０等の回収手段を有し、前記小径粉体供給手段は、前記回収手段が回収した造形用粉体３０ａを前記小径粉体３５として用いることを特徴とする。
これによれば、小径粉体３５を更に低コストで得ることが可能となる。

（態様Ｉ）
三次元造形方法において、造形用粉体同士を結合させて形成された造形物の表面に、前記造形用粉体よりも平均粒径が小さくかつ該造形用粉体と同じ材料からなる小径粉体を供給することを特徴とする。
本態様において、造形物表面に供給される小径粉体３５は、造形用粉体よりも平均粒径が小さいため、造形物表面上に存在する造形用粉体に対応した凹凸の凹部内に入り込むことができる。これにより、表面凹凸が軽減された造形物が得られ、その造形物を含む三次元造形物の表面凹凸が軽減される。しかも、この小径粉体３５は、造形用粉体と同じ材料であるため、積層物表面の改質を伴うことなく、積層物の表面凹凸を軽減できるので、当該積層物を構成する材料（造形用粉体３０）そのものの表面凹凸を軽減できる。

（態様Ｊ）
前記態様Ｉにおいて、前記造形物の表面に供給された前記小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする。
これによれば、造形物表面上に供給された小径粉体３５を造形物の表面に結合させて、造形物の表面凹凸を軽減することができる。

（態様Ｋ）
前記態様Ｊにおいて、前記小径粉体を前記造形物の表面に供給する前に、該造形物の表面に小径粉体を接着させる接着剤を付与することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の表面に供給された小径粉体が脱落するのを防止できる。また、前記造形物の表面に付着する小径粉体３５の層厚均一化を図ることができ、三次元造形物の平滑化処理（小径粉体を表面に付着させること）による寸法精度のバラつきを抑制することが可能となる。

（態様Ｌ）
前記態様Ｋにおいて、前記接着剤として、前記造形用粉体同士を結合させるために用いる結合剤を用いることを特徴とする。
これによれば、造形工程で用いられる結合剤とは別に接着剤を用意する必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。

（態様Ｍ）
前記態様Ｊ〜Ｌのいずれかの態様において、前記小径粉体が表面に供給された前記造形物を加熱することにより該小径粉体を焼結させて、該小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする。
これによれば、前記造形物の表面に小径粉体を強固に結合させることができる。特に、小径粉体が造形用粉体と同じ材料で形成されたものであるため、造形用粉体とともに小径粉体の焼結処理を行うことができ、製造工程が簡略化できる。

（態様Ｎ）
前記態様Ｉ〜Ｍのいずれかの態様において、前記小径粉体を吹付手段により前記造形物の表面に向けて吹き付けることによって供給することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の外方から死角になっている表面部分があっても、吹き付けた小径粉体が回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった造形物であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物の表面全体を平滑化することができる。

（態様Ｏ）
前記態様Ｉ〜Ｍのいずれかの態様において、前記小径粉体が貯留された容器内に前記造形物を収容することによって供給することを特徴とする。
これによれば、前記造形物の外方から死角になっている表面部分があっても、容器４２内の小径粉体が流動して回り込んで付着できる。よって、このような死角のある形状をもった造形物であっても、その表面全体に小径粉体３５を供給することができ、三次元造形物の表面全体を平滑化することができる。

（態様Ｐ）
前記態様Ｉ〜Ｏのいずれかの態様において、前記造形物を形成するときに飛散する造形用粉体を回収し、回収した造形用粉体を前記小径粉体として用いることを特徴とする。
これによれば、小径粉体３５を更に低コストで得ることが可能となる。

１ 三次元造形装置
２ 吐出ヘッド
４ 造形液
５ ヘッドユニット
１０ 粉体槽
１１ 造形槽
１２ 補給用貯留槽
１３ 造形用ステージ
１４ 補給用ステージ
２０ リコータローラ
３０，３０ａ 造形用粉体
３１ 造形物層
３２ 三次元造形物
３５ 小径粉体
４１ 吹付ノズル
４２ 容器
４３ 噴霧ノズル
５０ 回収装置
５１ ポンプ
５２ 回収通路
５３ 回収容器
５４ フィルタ部材
６０ タンク
６２ ポンプ
６４ 供給路

特許第３９４３３１５号公報

Claims (12)

1. 造形用粉体同士を結合させて形成された造形物の表面に、前記造形用粉体よりも平均粒径が小さくかつ該造形用粉体と同じ材料からなる小径粉体を供給する小径粉体供給手段を備える三次元造形装置であって、
   前記小径粉体を前記造形物の表面に結合させる小径粉体結合手段を備え、
   前記小径粉体結合手段は、前記小径粉体供給手段により前記小径粉体を前記造形物の表面に供給する前に、該造形物の表面に小径粉体を接着させる接着剤を付与する接着剤付与手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
2. 請求項１に記載の三次元造形装置において、
   前記接着剤として、前記造形用粉体同士を結合させるために用いる結合剤を用いることを特徴とする三次元造形装置。
3. 請求項１又は２に記載の三次元造形装置において、
   前記小径粉体結合手段は、前記小径粉体が表面に供給された前記造形物を加熱することにより該小径粉体を焼結させて、該小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする三次元造形装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記小径粉体供給手段は、前記小径粉体を吹付手段により前記造形物の表面に向けて吹き付けることによって供給することを特徴とする三次元造形装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記小径粉体供給手段は、前記小径粉体が貯留された容器内に前記造形物を収容することによって供給することを特徴とする三次元造形装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記造形物を形成するときに飛散する造形用粉体を回収する回収手段を有し、
   前記小径粉体供給手段は、前記回収手段が回収した造形用粉体を前記小径粉体として用いることを特徴とする三次元造形装置。
7. 造形用粉体同士を結合させて形成された造形物の表面に、前記造形用粉体よりも平均粒径が小さくかつ該造形用粉体と同じ材料からなる小径粉体を供給し、
   前記小径粉体を前記造形物の表面に供給する前に、該造形物の表面に小径粉体を接着させる接着剤を付与し、
   前記造形物の表面に供給された前記小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする三次元造形方法。
8. 請求項７に記載の三次元造形方法において、
   前記接着剤として、前記造形用粉体同士を結合させるために用いる結合剤を用いることを特徴とする三次元造形方法。
9. 請求項７又は８に記載の三次元造形方法において、
   前記小径粉体が表面に供給された前記造形物を加熱することにより該小径粉体を焼結させて、該小径粉体を該造形物の表面に結合させることを特徴とする三次元造形方法。
10. 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の三次元造形方法において、
    前記小径粉体を吹付手段により前記造形物の表面に向けて吹き付けることによって供給することを特徴とする三次元造形方法。
11. 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の三次元造形方法において、
    前記小径粉体が貯留された容器内に前記造形物を収容することによって供給することを特徴とする三次元造形方法。
12. 請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の三次元造形方法において、
    前記造形物を形成するときに飛散する造形用粉体を回収し、回収した造形用粉体を前記小径粉体として用いることを特徴とする三次元造形方法。

Images