KR20210092674A - 토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법 - Google Patents

토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법 Download PDF

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KR20210092674A
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요시히로 키노시타
에이이치로 나리마츠
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주식회사 엘지화학
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Abstract

입자의 고착 위치의 제어성이 향상된 토출 장치, 성형 장치, 토출 장치의 동작 방법, 및 성형체의 제조 방법을 제공한다.
입자를 고착면에 충돌시켜 고착시키기 위해서 사용되는 토출 장치로서, 상기 입자를 포함하는 에어로졸을 제1 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제1 토출기와, 기체를 상기 제1 토출 속도보다 빠른 제2 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제2 토출기를 구비하며, 상기 제2 토출기는, 상기 기체가 상기 에어로졸과 적어도 부분적으로 겹침으로써 상기 에어로졸의 적어도 일부를 상기 고착면을 향해 가속시켜 상기 입자를 상기 고착면에 고착시키도록 상기 기체를 토출하는, 토출 장치를 제공한다.

Description

토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법
본 발명은 2018년 12월 06일에 일본특허청에 제출된 일본 특허 출원 제2018-229026의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은, 토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 임의의 입체 형상을 갖도록 금속이나 금속 산화물과 같은 무기 재료나 유기·무기 하이브리드 재료 등의 조형을 행하기 위한, 주형을 사용하지 않는 3차원 조형법이 개발되고 있다.
예를 들면, 대표적인 무기 재료의 3차원 조형법인 광조형법이, 일본 특허 제 4800074호 공보(특허 문헌 1) 등에 개시되어 있다. 광조형법에서는, 일단 바인더(광경화성 조성물 등) 및 거기에 분산된 무기 입자로 성형체를 형성한 후, 이를 가열하여 바인더의 탈지를 행하고, 또한 탈지 후의 무기 입자로 이루어지는 성형체를 고온 소성하여 무기 입자들을 소결시킨다.
한편, 미립자를 포함하는 에어로졸을 고속으로 기재에 충돌시킴으로써, 바인더를 사용하지 않고, 상온에서 기재 상에 당해 미립자로 이루어지는 박막을 형성하는 기술이 개발되어 있다. 이 기술에 의하면, 가열 조작을 행하지 않고, 에어로졸중의 미립자를 기재에 고착시킬 수 있다. 이에 의해 형성된 박막은, 마치 고온에서 소결을 행한 것 같은 상태로 얻어진다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제4800074호 공보
광조형법에서는, 입체 형상이 복잡해지면, 탈지 공정에 있어서, 열분해된 바인더의 잔류물을 충분히 성형체로부터 제거할 수 없는 경우가 있었다. 또, 소결 공정에 있어서, 성형체의 부위마다의 열팽창률의 차 등에 기인하여, 소결 후에 성형체에 균열이나 파손 등의 결함이 생기는 경우가 있었다.
한편, 에어로졸의 충돌 고착법에 대해서는, 보텀업식의 3차원 조형에 응용하기 위해서는, 박막 형성시와 같이 에어로졸을 대면적에 대해서 토출하는 것이 아니라, 기재 상의 소영역에 집중적으로 충돌시켜 상술한 것과 같은 유사 소결체를 작은 사이즈로 형성하는 것이 필요하다. 그러나, 토출기로부터 분사된 에어로졸은, 기재에 도달하기까지 어느 정도의 퍼짐을 갖게 되므로, 기재에 충돌해 고착된 입자는, 기재 상에서 토출기의 바로 아래를 중심으로 해서 일정한 퍼짐으로 분포한다. 고착 입자는, 이 분포의 중심에 있어서 가장 빽빽해지고, 분포의 중심으로부터 외측을 향함에 따라 성겨진다.
에어로졸을 토출기로부터 기재를 향해 분사함으로써 직접 고착시키려고 하면, 필연적으로 이렇게 비교적 넓은 영역에 걸쳐서 큰 소밀(疏密)차를 갖는 분포가 발생하므로, 입자가 고착되는 영역을 원하는 소면적으로 한정하는 것이 곤란했다.
본 발명은, 입자의 고착 위치의 제어성이 향상된 토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는, 입자를 고착면에 충돌시켜 고착시키기 위해서 사용되는 토출 장치로서, 상기 입자를 포함하는 에어로졸을 제1 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제1 토출기와, 기체를 상기 제1 토출 속도보다 빠른 제2 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제2 토출기를 구비하고, 상기 제2 토출기는, 상기 기체가 상기 에어로졸과 적어도 부분적으로 겹침으로써 상기 에어로졸의 적어도 일부를 상기 고착면을 향해 가속시켜 상기 입자를 상기 고착면에 고착시키도록 상기 기체를 토출하는, 토출 장치이다.
상기 양태의 토출 장치에 있어서, 상기 제1 토출 속도는, 상기 제1 토출 속도로 토출된 상기 에어로졸이 상기 고착면에 충돌했을 경우에 상기 입자가 상기 고착면에 실질적으로 고착되지 않는 속도여도 되고, 상기 제2 토출 속도는, 상기 제2 토출 속도로 토출된 상기 에어로졸이 상기 고착면에 충돌했을 경우에 상기 입자가 상기 고착면에 실질적으로 고착되는 속도여도 된다.
상기 양태의 토출 장치에 있어서, 상기 입자는, 상기 에어로졸이 어느 역치(이하, '임계 속도'라고 한다. ) 이상의 속도로 토출되어 상기 고착면에 충돌했을 경우에, 실질적으로 상기 고착면에 고착되고, 상기 제1 토출 속도는, 상기 입자의 상기 임계 속도 미만이어도 되고, 상기 제2 토출 속도는, 상기 입자의 상기 임계 속도 이상이어도 된다.
상기 양태의 토출 장치에 있어서, 상기 제1 토출기 및 상기 제2 토출기는, 상기 고착면의 제1 부분에 상기 에어로졸 및 상기 기체의 양쪽 모두가 부딪치고, 상기 고착면의 제2 부분에 상기 에어로졸이 부딪치지만 상기 기체가 부딪치지 않는 경우에, 고착된 상기 입자가 상기 제1 부분을 덮는 면적과 상기 제1 부분의 면적의 비가, 고착된 상기 입자가 상기 제2 부분을 덮는 면적과 상기 제2 부분의 면적의 비보다 커지도록 구성되어도 된다. 또한, 상기 제1 토출기 및 상기 제2 토출기는, 상기 제1 부분에서 상기 입자의 고착이 일어나고, 상기 제2 부분에서는 상기 입자의 고착이 일어나지 않도록 구성되어도 된다.
상기 양태의 토출 장치에 있어서, 상기 제1 토출기의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제1 토출기 이동 기구와, 상기 제2 토출기의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제2 토출기 이동 기구를 더 구비하고, 상기 제1 토출기 이동 기구 및 상기 제2 토출기 이동 기구는, 상기 제1 토출기와 상기 제2 토출기 사이의 거리 및 상기 제1 토출기가 상기 에어로졸을 토출하는 방향과 상기 제2 토출기가 상기 기체를 토출하는 방향이 이루는 각 중 적어도 한쪽을 변경할 수 있어도 된다.
본 발명의 다른 양태는, 고착면을 구비하는 스테이지와, 상기 어느 한 양태의 토출 장치를 구비하는 성형 장치이다.
상기 양태의 성형 장치에 있어서, 성형체의 3차원 형상 데이터에 의거하여, 상기 성형체가 3차원 형상으로 형성되도록 상기 토출 장치를 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다. 또한, 상기 고착면 상의 상기 입자를 감시하는 감시부를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 감시부로부터의 정보에 의거하여, 상기 에어로졸이 토출되는 상기 고착면 상의 영역 및 상기 기체가 토출되는 상기 고착면 상의 영역 중 적어도 한쪽을 결정해도 된다.
상기 양태의 성형 장치에 있어서, 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 제거하는 세정부를 더 구비해도 된다. 또한, 상기 세정부는, 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 날려 버리는 송기 장치를 가져도 된다. 또한, 상기 세정부는, 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 회수하는 회수 장치를 가져도 된다.
본 발명의 다른 양태는, 입자를 고착면에 충돌시켜 고착시킴으로써, 고착된 상기 입자로부터 소정의 형상의 성형체를 제조하는 방법으로서, 상기 입자를 포함하는 에어로졸을 제1 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출함과 더불어, 상기 에어로졸과 적어도 부분적으로 겹치도록, 기체를 상기 제1 토출 속도보다 빠른 제2 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출함으로써, 상기 에어로졸의 적어도 일부를 상기 고착면을 향해 가속시켜 상기 입자를 상기 고착면에 고착시키는 토출 단계와, 상기 고착면에 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 제거하는 세정 단계를 포함하고, 상기 토출 단계 및 상기 세정 단계를 반복함으로써, 상기 성형체가 상기 고착면 상에 형성되는, 성형체의 제조 방법이다.
상기 양태의 성형체의 제조 방법에 있어서, 상기 고착면을 연직 방향 하향으로 이동시키는 고착면 이동 단계를 더 포함하고, 상기 토출 단계 및 상기 세정 단계 및 상기 고착면 이동 단계를 반복함으로써, 3차원 형상을 갖는 상기 성형체가 형성되어도 된다.
상기 양태의 성형체의 제조 방법에 있어서, 상기 고착면 상의 상기 입자를 감시하는 감시 단계와, 상기 감시 단계에서 얻어진 정보에 의거하여, 상기 토출 단계에 있어서 상기 에어로졸이 토출되는 상기 고착면 상의 영역 및 상기 기체가 토출되는 상기 고착면 상의 영역 중 적어도 한쪽을 결정하는 위치 결정 단계를 더 포함해도 된다.
도 1은, 실시형태에 따른 성형 장치를 나타내는 개략적인 정면도이다.
도 2는, 실시형태에 따른 제1 토출기 및 제2 토출기에 의한 에어로졸 및 기체의 토출 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 가상적으로 제2 토출기를 사용하지 않고 제1 토출기로부터 에어로졸을 제1 토출 속도로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는, 가상적으로 제2 토출기를 사용하지 않고 제1 토출기로부터 에어로졸을 제2 토출 속도로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는, 제1 토출기로부터 에어로졸을 제1 토출 속도로 토출함과 더불어 제2 토출기로부터 기체를 제2 토출 속도로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시형태에 따른 토출 장치의 배치 변경에 따른 에어로졸 및 기체의 토출 모습의 변화를 나타내는 사시도이다.
도 7은, 실시형태에 따른 토출 장치의 배치 변경에 따른 에어로졸 및 기체의 토출 모습의 변화를 나타내는 사시도이다.
도 8은, 실시형태에 따른 토출 장치의 배치 변경에 따른 에어로졸 및 기체의 토출 모습의 변화를 나타내는 사시도이다.
도 9는, 실시형태에 따른 성형 장치의 시스템 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10은, 실시형태에 따른 성형 장치에 의한 성형체의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은, 실시형태의 변형예에 따른 제1 토출기 및 제2 토출기에 의한 에어로졸 및 기체의 토출 모습을 나타내는 사시도이다.
[부호의 설명]
1 : 성형 장치
10 : 스테이지
10a : 고착면
12 : 챔버
14 : 토출 장치
14a : 제1 토출 장치
14b : 제2 토출 장치
16 : 감시부
18 : 세정부
20 : 제어부
22 : 스테이지 이동 기구
24 : 진공 펌프
30 : 제1 가스 봄베
32 : 제1 유량 조절기
34 : 에어로졸 발생기
35 : 제2 유량 조절기
36 : 제1 토출기
38 : 제1 토출기 이동 기구
40 : 제2 가스 봄베
42 : 제3 유량 조절기
44 : 제2 토출기
46 : 제2 토출기 이동 기구
48 : 토출 제어부
50 : 송기 장치
52 : 회수 장치
54 : 송기 장치 이동 기구
56 : 회수 장치 이동 기구
61 : 제1 부분
62 : 제2 부분
63 : 제3 부분
70 : 입력부
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 토출 장치, 성형 장치, 및 성형체의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성에 동일한 부호를 붙인다. 이러한 구성에 대한 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
설명의 편의상, x방향, y방향, 및 z방향에 대해 정의한다. x방향 및 y방향은, 수평면과 평행한 방향이다. y방향은, x방향과 교차하는(예를 들면 대략 직교 하는) 방향이다. z방향은, 연직 방향과 평행한 방향이며, x방향 및 y방향과 대략 직교한다.
본 명세서에 있어서, '에어로졸'이란, 미소한 고체 입자 혹은 액체 입자 또는 그 양쪽 모두가 기체 중에서 콜로이드상으로 분산된 졸을 의미한다.
본 명세서에 있어서, '고착'이란, 화학적 결합 또는 물리적 결합에 의해 대상물에 고정되어 있는 상태를 의미한다. 또, 대상물에 충돌한 다수의 입자가 당해 대상물에 '실질적으로 고착되는'이라고 했을 경우, 대상물에 충돌한 당해 다수의 입자 중 입자수로 50% 이상이 대상물에 고착되는 것을 의미한다. 반대로, 다수의 입자가 대상물에 '실질적으로 고착되지 않는다'라고 했을 경우, 대상물에 충돌한 당해 다수의 입자 중 입자수로 90% 이상이 대상물에 고착되지 않는 것을 의미한다. 또한 입자가 고착되는 대상은, 스테이지, 스테이지 상 등에 지지된 기재, 스테이지나 기재에 이미 고착된 다른 입자나 재료막 등의 표면이 있을 수 있으나, 본 명세서에서는 이들을 총칭하여 '고착면'이라고 한다. 단, 고착 대상은 반드시 넓은 면을 가지고 있을 필요는 없고, 상기와 같이 스테이지나 기재에 아일랜드형으로 고착된 입자의 일부에 고착되는 경우 등도 포함하여 '고착면에 고착되는'이라고 한다. 또, 본 명세서에서는, 스테이지 상에 기재가 배치되는 경우의 기재도 포함하여 '스테이지'로 총칭한다. 이하에서는, 주로 입자가 스테이지(또는 스테이지에 지지된 기재)에 고착되는 경우에 대해 설명하나, 이하의 설명은 입자가 다른 입자 등 다른 고착면에 고착되는 경우도 마찬가지이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 실시형태에 따른 성형 장치(1)에 대해 설명한다. 도 1은, 실시형태에 따른 성형 장치(1)를 나타내는 개략적인 정면도이다. 도 2는, 실시형태에 따른 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)에 의한 에어로졸 S 및 기체 G의 토출 모습을 나타내는 사시도이다.
[구성]
성형 장치(1)는, 무기 재료로 이루어지는 3차원 성형체(성형체)를 제조할 수 있다. 여기서, '무기 재료'란, 유기 재료 이외의 임의의 재료를 가리키며, 금속 단체, 합금, 금속 원소 및 비금속 원소로 이루어지는 화합물(예를 들면, 금속 산화물이나 금속 질화물, 금속염 등), 비금속 원소로 이루어지는 화합물(예를 들면, 질화붕소 등) 등이 포함된다. 단, 성형 장치(1)에 의해 제조되는 3차원 성형체는, 유기 재료를 더 포함해도 된다. 또, 성형 장치(1)를 유기 재료만으로 이루어지는 3차원 성형체의 제조에 이용하는 것도 가능하다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 성형 장치(1)는, 스테이지(10), 챔버(12), 토출 장치(14), 감시부(16), 세정부(18), 및 제어부(20)(도 9 참조)를 구비한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 스테이지(10)는, 수평면을 따라(즉, xy평면에 대해서 평행하게) 배치된 평판이다. 스테이지(10)의 두께 방향은, z방향에 대해서 대략 평행이다. 스테이지(10)는, 스테이지 이동 기구(22)(도 1 참조)에 의해, 적어도 z방향으로 이동 가능하다. 스테이지 이동 기구(22)는, 예를 들면 모터(도시 생략)에 의해 구동하는 랙앤피니언(Rack and pinion)식의 액추에이터이다. 단, 스테이지(10)가 연직 방향 등 다른 방향에 대해서 평행하게 배치되어도 된다.
스테이지(10)는, 입자 P를 고착시키기 위한 고착면(10a)을 구비하고 있다. 고착면(10a)은, 상술한 바와 같이, 스테이지(10) 자체의 상면이어도 되고, 스테이지(10)에 지지된 기재의 상면이어도 되고, 스테이지(10) 또는 기재에 이미 고착된 입자 P의 표면이어도 된다. 기재의 재료는 특별히 한정되지 않고, 무기 재료여도 되고, 유기 재료여도 되고, 이들의 하이브리드 재료여도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버(12)는, 스테이지(10), 후술하는 토출 장치(14)의 제1 토출기(36)와 제2 토출기(44), 및 세정부(18)를 수용한다. 챔버(12)의 내부 공간은, 챔버(12)의 외부 공간과 구분되어 있다. 챔버(12)의 내부 공간은, 챔버(12)에 접속된 진공 펌프(24)에 의해 감압될 수 있다. 챔버(12)의 내부 공간을 진공화함으로써, 음압 분위기하에서 성형 작업을 행하는 것이 가능해져, 불순물의 혼입 등을 억제할 수 있다. 또, 챔버(12)의 내부 공간이 질소 가스나 아르곤 가스등의 불활성 가스로 채워져도 된다.
토출 장치(14)는, 에어로졸 S를 발생시켜 토출하는 제1 토출 장치(14a)와, 기체 G를 발생시켜 토출하는 제2 토출 장치(14b)를 구비한다. 제1 토출 장치(14a)는, 제1 가스 봄베(30), 제1 유량 조절기(32), 에어로졸 발생기(34), 제2 유량 조절기(35), 제1 토출기(36), 및 제1 토출기 이동 기구(38)를 구비한다. 제2 토출 장치(14b)는, 제2 가스 봄베(40), 제3 유량 조절기(42), 제2 토출기(44), 및 제2 토출기 이동 기구(46)를 구비한다. 토출 장치(14)는, 또한 제1 토출 장치(14a) 및 제2 토출 장치(14b)를 제어하는 토출 제어부(48)(도 9 참조)를 구비한다.
제1 토출 장치(14a)는, 에어로졸 S를 발생시켜 스테이지(10)를 향해 토출한다. 제1 토출 장치(14a)의 제1 가스 봄베(30)는, 에어로졸 S를 발생시키기 위한 가스를 수용하고 있다. 가스는, 헬륨 가스나 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 외에, 공기나 산소 가스, 수소 가스, 유기 가스 등 임의의 가스여도 된다. 제1 가스 봄베(30) 내의 가스는, 제1 유량 조절기(32)에 의해 조절된 유량으로 에어로졸 발생기(34)에 보내진다.
제1 유량 조절기(32)는, 제1 가스 봄베(30)로부터의 가스의 유량을 조절할 수 있는 것이면, 매스 플로우 컨트롤러나 간이적인 압력조절 밸브 등 임의의 것을 사용 가능하다. 제1 유량 조절기(32)는, 토출 제어부(48)(도 9 참조)에 의해 제어된다.
에어로졸 발생기(34)는, 에어로졸 S를 위한 입자 P를 수용하고 있다. 에어로졸 발생기(34)는, 제1 가스 봄베(30)로부터의 가스를 받는다. 가스는, 에어로졸 발생기(34)의 내부에서 입자 P와 혼합되어, 입자 P가 고압 가스에 분산된 에어로졸이 형성된다. 형성된 에어로졸은, 에어로졸 S로서 에어로졸 발생기(34)로부터 제2 유량 조절기(35)를 통해 제1 토출기(36)에 보내진다. 입자 P의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
또한, 에어로졸 발생기(34)의 구성은 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 입자 P의 분산액을 가스 중에 분무하여 건조시킴으로써 에어로졸을 발생시켜도 되고, 분산액의 분무에는 가압 분무 외에, 정전식 분무나 음파식 분무, 잉크젯 기술 등을 이용 가능하다. 그 밖에, 입자 P가 가스 중에 분산된 에어로졸이 형성되는 한, 임의의 에어로졸 발생기를 사용할 수 있다.
제2 유량 조절기(35)는, 에어로졸 발생기(34)로부터 제1 토출기(36)에 공급되는 에어로졸 S의 유량을 조절한다. 제1 유량 조절기(32)와 동일하게, 가스의 유량을 조절할 수 있는 것이면 임의의 것을 사용 가능하다. 제2 유량 조절기(35)는, 토출 제어부(48)(도 9 참조)에 의해 제어된다. 또한, 제2 유량 조절기(35)는, 에어로졸 발생기(34)의 구성 요소로서 설치되어도 된다. 혹은, 제2 유량 조절기(35)를 생략하고, 제1 토출기(36)에 공급되는 에어로졸 S의 유량까지 일괄하여 제1 유량 조절기(32)로 제어해도 된다.
제1 토출기(36)는, 선단에 개구를 갖는 테이퍼 노즐의 형태이다. 제1 토출기(36)는, 스테이지(10)로부터 이격하여 스테이지(10)의 상방에 배치되어 있다. 단, 제1 토출기(36)의 배치는 상기 예에 한정되지 않고, 제1 토출기(36)가 스테이지(10)의 하방이나 측방에 배치되어도 된다. 제1 토출기(36)는, 제1 토출기 이동 기구(38)에 의해, x방향, y방향, 및 z방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하다. 또, 제1 토출기(36)는, 제1 토출기 이동 기구(38)에 의해, 예를 들면 z축에 관해 회동 가능하고, z축과 평행한 평면 내에서도 회동 가능하다. 제1 토출기 이동 기구(38)는, 예를 들면 모터(도시 생략)에 의해 구동하는 다관절 아암이다.
제1 토출기(36)는, 에어로졸 발생기(34)로부터 보내져 온 에어로졸 S를, 선단의 개구로부터 스테이지(10)를 향해 제1 토출 속도 V1로 토출한다. 제1 토출기(36)는, 에어로졸 S를 간헐적 또는 연속적으로 토출할 수 있다. 제1 토출기(36)에 의한 에어로졸 S의 토출 속도는, 제2 유량 조절기(35)에 의해 적절히 조절 가능하다. 단, 토출 속도의 조절은, 챔버(12)와 에어로졸 발생기(34) 사이의 압력차를 조절하거나, 도시 생략한 구동 기구로 제1 토출기(36)의 노즐 직경이나 형상을 전환하거나 함으로써 행해져도 되고, 이들 방법이 제2 유량 조절기(35)와 병용되어도 된다. 또한, 에어로졸 S의 토출 속도는, 예를 들면 챔버(12) 내에서 제1 토출기(36)와 스테이지(10)의 사이에 설치된 속도 검출기(도시 생략)에 의해 검출될 수 있다.
또한, 제1 토출 장치(14a)는, 에어로졸 S 중의 응집된 입자 P를 분산시키기 위한 해쇄기나, 소정의 크기를 상회하는 입자 P를 분리하기 위한 필터나 분급기 등을 구비해도 된다.
제2 토출 장치(14b)는, 기체 G를 발생시켜 스테이지(10)를 향해 토출한다. 제2 토출 장치(14b)의 제2 가스 봄베(40)는, 기체 G를 위한 가스를 수용하고 있다. 가스는, 제1 가스 봄베(30)에 수용된 가스와 동일하게, 헬륨 가스나 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 외에, 공기나 산소 가스, 수소 가스, 유기 가스 등 임의의 가스여도 된다. 제2 가스 봄베(40) 내의 가스는, 제3 유량 조절기(42)에 의해 조절된 유량으로 제2 토출기(44)에 보내진다.
제3 유량 조절기(42)는, 제1 유량 조절기(32)와 동일하게, 제2 가스 봄베(40)로부터의 가스의 유량을 조절할 수 있는 것이면 임의의 것을 사용 가능하다. 제3 유량 조절기(42)는, 토출 제어부(48)(도 9 참조)에 의해 제어된다.
제2 토출기(44)는, 선단에 개구를 갖는 테이퍼 노즐의 형태이다. 제2 토출기(44)는, 스테이지(10)에 대해서 제1 토출기(36)와 같은 측에 배치된다. 예를 들면, 제2 토출기(44)는, 제1 토출기(36)에 대해서 병렬하도록 배치된다. 제1 토출기(36)와 동일하게, 제2 토출기(44)는, 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해, x방향, y방향, 및 z방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하다. 또, 제2 토출기(44)는, 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해, 예를 들면 z축에 관해 회동 가능하고, z축과 평행한 평면 내에서도 회동 가능하다. 제2 토출기 이동 기구(46)는, 예를 들면 모터(도시 생략)에 의해 구동하는 다관절 아암이다.
제2 토출기(44)는, 제2 가스 봄베(40)로부터 보내져 온 기체 G를, 선단의 개구로부터 스테이지(10)를 향해 제2 토출 속도 V2로 토출한다. 제2 토출기(44)는, 기체 G를 간헐적 또는 연속적으로 토출할 수 있다. 제2 토출기(44)에 의한 기체 G의 토출 속도는, 에어로졸 S와 동일하게, 제3 유량 조절기(42)에 의해 적절히 조절 가능하다. 또, 상술한 바와 같이, 압력차나 노즐 직경의 전환 등에 의해 토출 속도를 조절해도 된다. 또, 에어로졸 S와 동일하게, 기체 G의 토출 속도도, 예를 들면 챔버(12) 내에 설치된 속도 검출기(도시 생략)에 의해 검출될 수 있다.
제2 토출 속도 V2는, 제1 토출기(36)로부터 에어로졸 S가 토출되는 제1 토출 속도 V1보다 빠르다. 제2 토출기(44)는, 기체 G가 제1 토출기(36)로부터 토출되는 에어로졸 S와 적어도 부분적으로 겹치도록, 기체 G를 스테이지(10)를 향해 토출한다. 에어로졸 S 및 기체 G의 토출의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
감시부(16)는, 스테이지(10) 상의 입자 P의 모습을 감시한다. 감시부(16)는 예를 들면 스테이지(10)로부터 이격하여 스테이지(10)의 상방에 배치된 촬상 카메라를 포함한다. 이 촬상 카메라는, 스테이지(10)의 표면의 모습을 촬영하고, 감시부(16)는, 촬영한 화상에 의거하여, 스테이지(10) 상의 입자 P의 위치나 형상을 검출한다(이 검출 작업은, 후술하는 제어부(20)가 행해도 된다). 또한, 감시부(16)의 구성 요소는 촬상 카메라에 한정되지 않고, 방사선이나 초음파를 스테이지(10) 상에 조사함으로써 스테이지면의 모습을 관찰하는 방사선 분석 장치(예를 들면 X선회절 장치)나 초음파 분석 장치 등이어도 되고, 이들이 병용되어도 된다.
세정부(18)는, 송기 장치(50) 및 회수 장치(52)를 구비한다. 세정부(18)는, 스테이지(10) 상에서 스테이지(10)에 고착되지 않고 잔존하고 있는 입자 P나 다른 불순물 등을 제거할 수 있다.
송기 장치(50)는, 기류를 스테이지(10)에 내뿜어, 스테이지(10)에 고착되어 있지 않은 입자 P 등을 날려 버린다. 송기 장치(50)는, 기류를 발생시키는 것이면 임의의 구성이어도 된다. 예를 들면, 가스 공급원(도시 생략)으로부터 받은 가스를 노즐로부터 분사하는 것이어도 되고, 선풍기처럼 팬을 돌려 기류를 발생시키는 것이어도 된다. 송기 장치(50)는, 송기 장치 이동 기구(54)에 의해, 적어도 x방향, y방향, 및 z방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하다. 또, 송기 장치(50)는, 송기 장치 이동 기구(54)에 의해, 예를 들면 z축에 관해 회동 가능하고, z축과 평행한 평면 내에서도 회동 가능하다. 송기 장치 이동 기구(54)는, 예를 들면 모터(도시 생략)에 의해 구동하는 다관절 아암이다. 단, 송기 장치(50)는 고정되어 있어도 된다. 이 경우, 송기 장치 이동 기구(54)는 생략된다.
회수 장치(52)는, 송기 장치(50)에 의해 날려 버려진 입자 P를 흡입하여 회수한다. 회수 장치(52)는, 흡인 기능을 갖는 것이면 임의의 구성이어도 된다. 단, 회수 장치(52)는 반드시 흡인 기능을 가지지 않아도 되고, 단지 송기 장치(50)에 의해 날려 버린 입자 P를 회수하기 위한 개구를 갖는 부재여도 된다. 또, 송기 장치(50)가 생략되고, 고착되어 있지 않은 입자 P의 제거가 회수 장치(52)의 흡인만에 의해 행해져도 된다. 송기 장치(50)와 동일하게, 회수 장치(52)는, 회수 장치 이동 기구(56)에 의해, 적어도 x방향, y방향, 및 z방향 중 적어도 한 방향으로 이동 가능하다. 또, 회수 장치(52)는, 회수 장치 이동 기구(56)에 의해, 예를 들면 z축에 관해 회동 가능하고, z축과 평행한 평면 내에서도 회동 가능하다. 회수 장치 이동 기구(56)는, 예를 들면 모터(도시 생략)에 의해 구동하는 다관절 아암이다. 단, 회수 장치(52)는 고정되어 있어도 된다. 이 경우, 회수 장치 이동 기구(56)는 생략된다.
세정부(18)는, 스테이지(10)의 세정을 행한 후, 감시부(16)에 의해 취득된 정보로부터 스테이지(10)에 고착되어 있지 않은 입자 P가 남아 있다고 판단되었을 경우에는, 다시 송기 장치(50) 및 회수 장치(52)에 의해 스테이지(10)의 세정을 행할 수 있다. 혹은, 세정부(18)는, 정기적으로 스테이지(10)의 세정을 행하도록 구성되어도 된다.
회수 장치(52)는, 회수한 입자 P를 다시 에어로졸 발생기(34)로 되돌려도 된다. 이에 의해, 스테이지(10)에 고착되지 않았던 입자 P를 에어로졸 S의 원료로서 재이용할 수 있다.
제어부(20)는, 제조되는 성형체의 3차원 형상 데이터 등의 입력 데이터를 받아, 성형 장치(1)의 각 구성 요소를 제어한다. 제어부(20)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit) 또는 GPU(Graphics Processing Unit)와 같은 프로세서에 의해 실현된다. 제어부(20)의 동작에 대해서는, 도 9 및 도 10을 참조하여 후술한다.
[에어로졸 재료]
제1 토출기(36)로부터 토출되는 에어로졸 S는, 제1 가스 봄베(30)로부터 공급된 가스에 입자 P가 분산된 에어로졸로 구성된다.
입자 P는, 예를 들면 금속, 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물, 수산화물, 탄산화물, 인산화물 등 임의의 무기 재료, 임의의 유기 재료, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 입자이다. 입자 P의 재료는 특별히 한정되지 않는다.
금속의 예로는, 알루미늄, 티탄, 철, 구리, 스테인리스강, 니켈크롬강 등을 들 수 있다.
산화물의 예로는, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화티탄, 산화철, 산화아연, 산화이트륨, 산화지르코늄, 티탄산바륨, 티탄산지르콘산납 등을 들 수 있다.
질화물의 예로는, 질화규소, 질화알루미늄, 질화티탄, 질화철 등을 들 수 있다.
산질화물의 예로는, 산질화규소, 산질화알루미늄 등을 들 수 있다.
탄화물의 예로는, 탄화규소, 탄화티탄, 탄화붕소, 탄화지르코늄 등을 들 수 있다.
수산화물의 예로는, 수산마그네슘, 수산화철, 수산 아파타이트 등을 들 수 있다.
탄산화물의 예로는, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬 등을 들 수 있다.
인산화물의 예로는, 인산철, 인산망간, 인산칼슘 등을 들 수 있다.
유기 재료의 예로는, 폴리에틸렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 탄화수소, 폴리스티렌이나 폴리이미드 등의 엔지니어 플라스틱, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이나 폴리불화비닐리덴(PVdF) 등의 불소계 폴리머, 단백질, 지방 등의 생체 고분자 등을 들 수 있다.
[토출 장치의 작용]
도 2 내지 도 5를 참조하여, 실시형태에 있어서의 토출 장치(14)의 작용에 대해 설명한다.
도 2는, 실시형태에 따른 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)에 의한 에어로졸 S 및 기체 G의 토출 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 기체 G는, 제1 토출기(36)로부터 토출되는 에어로졸 S와 적어도 부분적으로 겹치도록, 에어로졸 S가 토출되는 제1 토출 속도 V1보다 빠른 제2 토출 속도 V2로 제2 토출기(44)로부터 토출된다. 이에 의해, 에어로졸 S 중 기체 G와 겹친 부분은, 기체 G에 의해, 에어로졸 S의 다른 부분에 비해 스테이지(10)를 향해 가속한다. 그 결과, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1과 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2의 중첩 부분인 제1 부분(61)에는, 기체 G에 의해 가속된 에어로졸 S가 충돌한다. 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1 중 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2와 겹치지 않는 부분인 제2 부분(62)에는, 기체 G에 의해 가속되어 있지 않은 에어로졸 S가 충돌한다. 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2 중 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1과 겹치지 않는 부분인 제3 부분(63)에는, 실질적으로 에어로졸 S가 충돌하지 않는다. 여기서, '토출 영역'이란, 가상적으로 제1 토출기(36) 또는 제2 토출기(44)로부터 스테이지(10)를 향해 에어로졸 S를 토출했을 경우에, 에어로졸 S 중의 입자 P의 대부분(예를 들면 95%)이 착지하는 영역을 의미한다.
제1 토출 속도 V1은, 입자 P를 포함하는 에어로졸 S가 제1 토출기(36)로부터 스테이지(10)를 향해 제1 토출 속도 V1로 토출되었을 경우에, 입자 P가 스테이지(10)에 실질적으로 고착되지 않는 속도로 설정할 수 있다. 한편, 제2 토출 속도 V2는, 입자 P를 포함하는 에어로졸 S가 제1 토출기(36)로부터 스테이지(10)를 향해 제2 토출 속도 V2로 토출되었을 경우에, 입자 P가 스테이지(10)에 실질적으로 고착되는 속도로 설정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 에어로졸 S가 어느 역치(본 명세서에 있어서 '임계 속도'라고 한다. ) 이상의 토출 속도로 토출되었을 경우에 에어로졸 S 중의 입자 P가 스테이지(10)에 실질적으로 고착되고, 제1 토출 속도 V1은 임계 속도 미만이며, 제2 토출 속도 V2는 임계 속도 이상이다. 여기서, 임계 속도는, 입자 P의 종류나 크기, 스테이지(10)나 기재의 재료 등에 의존한다. 예를 들면, 평균 입경이 약 0.4μm인 α-Al2O3의 입자 P를 포함하고, 질소 가스를 캐리어 가스로 하는 에어로졸 S를 사용하여, 3mm의 노즐 직경을 갖는 제1 토출기(36)에서 5cm만큼 떨어진 구리제의 기재에 입자 P의 고착을 행했을 경우, 임계 속도는 150m/s 정도이다. 이 경우, 제1 토출 속도 V1은, 예를 들면 20m/s~100m/s, 바람직하게는 50m/s~80m/s이며, 제2 토출 속도 V2는, 예를 들면 200m/s~1000m/s, 바람직하게는 400m/s~800m/s이다. 예를 들면, 제1 토출 속도 V1은 60m/s이며, 제2 토출 속도 V2는 500m/s이다.
이렇게 제1 토출 속도 V1 및 제2 토출 속도 V2를 설정함으로써, 토출된 에어로졸 S 중 기체 G와 겹친 부분에 포함되는 입자 P만을 스테이지(10)에 실질적으로 고착시키는 것이 가능해진다. 이에 대해, 도 3~도 5를 참조하여 추가로 설명한다.
도 3은, 가상적으로 제2 토출기(44)를 사용하지 않고 제1 토출기(36)로부터 에어로졸 S를 제1 토출 속도 V1로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치(1)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3(a)에서는, 에어로졸 S가 제1 토출기(36)로부터 스테이지(10) 상의 고착면(10a)을 향해 제1 토출 속도 V1로 토출된다. 에어로졸 S는, 제1 토출기(36)의 선단으로부터 일정한 퍼짐을 갖고 토출된다. 제1 토출기(36)의 중심축(36a)에 가까울수록, 에어로졸 S의 농도(나아가서는 입자 P의 농도)가 크고, 입자 P가 빽빽하게 존재한다.
도 3(b)에서는, 토출된 에어로졸 S 중의 입자 P가 고착면(10a) 상에 착지하고 있다. 상술한 바와 같이, 제1 토출 속도 V1로 토출된 에어로졸 S 중의 입자 P는 고착면(10a)에 실질적으로 고착되지 않기 때문에, 고착면(10a) 상의 입자 P는 모두 고착면(10a)에 고착되어 있지 않은 비고착 입자 NP가 된다.
도 3(c)에서는, 송기 장치(50)로부터의 기류에 의해 고착면(10a) 상의 비고착 입자 NP가 날려 버려져, 회수 장치(52)에 의해 회수된다. 이에 의해, 실질적으로 모든 입자 P가 고착면(10a)으로부터 제거된다.
도 3(d)는, 송기 장치(50)의 조작 후에 스테이지(10)를 위에서 본 평면도이다. 실질적으로 모든 입자 P가 제거되므로, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1 및 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2의 어느 것에도 입자 P는 실질적으로 남아있지 않다.
도 4는, 가상적으로 제2 토출기(44)를 사용하지 않고 제1 토출기(36)로부터 에어로졸 S를 제2 토출 속도 V2로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치(1)의 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 실시형태에서는, 제2 토출기(44)를 병용하는 경우, 제1 토출기(36)는, 에어로졸 S를 제2 토출 속도 V2 가 아니라 제1 토출 속도 V1로 토출한다.
도 4(a)에서는, 에어로졸 S가 제1 토출기(36)로부터 스테이지(10) 상의 고착면(10a)을 향해 제2 토출 속도 V2로 토출된다.
도 4(b)에서는, 토출된 에어로졸 S 중의 입자 P가 고착면(10a) 상에 착지하고 있다. 상술한 바와 같이, 제2 토출 속도 V2로 토출된 에어로졸 S 중의 입자 P는 고착면(10a)에 실질적으로 고착되므로, 고착면(10a) 상의 입자 P는 모두 고착면(10a)에 고착된 고착 입자 FP가 된다.
도 4(c)에서는, 송기 장치(50)로부터 고착면(10a)에 기류가 내뿜어지는데, 고착면(10a) 상의 입자 P는 모두 고착면(10a)에 실질적으로 고착되어 있으므로, 고착면(10a)으로부터 제거되지 않는다.
도 4(d)는, 송기 장치(50)의 조작 후에 스테이지(10)를 위에서 본 평면도이다. 실질적으로 모든 입자 P가 고착면(10a)으로부터 제거되지 않기 때문에, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1 전체에 걸쳐서 고착 입자 FP가 남아 있다.
도 5는, 제1 토출기(36)로부터 에어로졸 S를 제1 토출 속도 V1로 토출함과 더불어 제2 토출기(44)로부터 기체 G를 제2 토출 속도 V2로 토출했을 경우의, 실시형태에 따른 성형 장치(1)의 동작을 나타내는 도면이다. 이것이, 본 명세서에서 설명하는 실시형태의 실제 동작의 일례에 상당한다.
도 5(a)에서는, 에어로졸 S가 제1 토출기(36)로부터 스테이지(10) 상의 고착면(10a)을 향해 제1 토출 속도 V1로 토출되고, 기체 G가 제2 토출기(44)로부터 고착면(10a)을 향해 제2 토출 속도 V2로 토출된다. 여기서, 에어로졸 S와 기체 G가 겹치는 영역에 있어서는, 보다 기세가 강한 기체 G에 의해, 에어로졸 S가 스테이지(10)를 향해 가속한다.
도 5(b)에서는, 토출된 에어로졸 S 중의 입자 P가 고착면(10a) 상에 착지하고 있다. 상술한 바와 같이, 기체 G는 제2 토출 속도 V2로 토출되므로, 토출된 에어로졸 S 중 기체 G와 겹치는 부분이 기체 G에 의해 충분히 가속하면, 당해 부분에 포함되는 입자 P는, 고착면(10a)에 충돌하여 고착면(10a)에 실질적으로 고착된다. 이 때문에, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1과 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2의 중첩 부분인 제1 부분(61)(도 2 참조)에 있어서는, 고착면(10a) 상의 입자 P는 모두 고착면(10a)에 고착된 고착 입자 FP이다.
한편, 에어로졸 S는 제1 토출 속도 V1로 토출되므로, 토출된 에어로졸 S 중 기체 G와 겹치지 않는 부분에 포함되는 입자 P는, 고착면(10a)에 충돌해도 고착면(10a)에 실질적으로 고착되지 않는다. 이 때문에, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1 중 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2와 겹치지 않는 부분인 제2 부분(62)(도 2 참조)에 있어서는, 고착면(10a) 상의 입자 P는 모두 고착면(10a)에 고착되어 있지 않은 비고착 입자 NP이다.
도 5(c)에서는, 송기 장치(50)로부터의 기류에 의해 고착면(10a) 상의 비고착 입자 NP가 날려 버려져, 회수 장치(52)에 의해 회수된다. 한편, 제1 부분(61)에 존재하는 고착 입자 FP는, 송기 장치(50)에 의해 날려 버려지지 않고 고착면(10a) 상에 남는다.
도 5(d)는, 송기 장치(50)의 조작 후에 스테이지(10)를 위에서 본 평면도이다. 결과적으로, 실질적으로 제1 부분(61)에만 고착 입자 FP가 남고, 그 이외의 부분에는 실질적으로 고착 입자 FP도 비고착 입자 NP도 남지 않게 된다. 만일 우발적으로 제2 부분(62)에도 다소의 입자 P가 고착되었다고 해도, 제1 부분(61)은, 고착 입자 FP로 덮이는 비율이 제2 부분(62)보다 현격히 커진다. 즉, 고착 입자 FP가 제1 부분(61)을 덮는 면적과 제1 부분(61) 전체의 면적의 비에 의해 정의되는 제1 부분(61)의 커버율은, 고착 입자 FP가 제2 부분(62)을 덮는 면적과 제2 부분(62) 전체의 면적의 비에 의해 정의되는 제2 부분(62)의 커버율보다 현격히 크다.
또한, 도 5(d)에서는, 도 4(d)에 비해 보다 많은 고착 입자 FP가 제1 부분(61)에 고착되어 있으나, 이는 예를 들면, 도 5에 나타내는 케이스에서는, 도 4에 나타내는 케이스보다 장시간에 걸쳐서 에어로졸 S 및 기체 G의 토출을 행함으로써 실현된다. 도 5에 나타내는 케이스에서는, 도 4에 나타내는 케이스와는 달리, 제2 부분(62)의 비고착 입자 NP를 감시부(16)에 의해 제거할 수 있으므로, 도 4보다 장시간에 걸쳐서 토출 조작을 행한 후에 비고착 입자 NP를 제거함으로써, 도 4(d)에 있어서의 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1의 중심부와 동일한 정도 또는 그 이상으로 많은 입자 P를 제1 부분(61)에 집중적으로 고착시키는 것이 가능하다.
또한, 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2 중 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1과 겹치지 않는 부분인 제3 부분(63)에는, 원래 에어로졸 S가 공급되지 않기 때문에, 토출 조작 후, 제3 부분(63)에는 실질적으로 입자 P가 남지 않는다.
이렇게, 제1 토출 속도 V1을 임계 속도 미만으로 설정함과 더불어 제2 토출 속도 V2를 임계 속도 이상으로 설정함으로써, 에어로졸 S 중 기체 G와 겹치는 부분만을 임계 속도 이상으로 가속시켜, 당해 부분에 포함되는 입자 P만을 고착면(10a)에 고착시킬 수 있다.
또한, 제1 토출기 이동 기구(38) 및 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)의 배치를 적절히 조절함으로써, 스테이지(10) 상에 있어서의 제1 부분(61)의 위치나 크기, 형상을 필요에 따라 조절할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 토출기(44)가 제1 토출기(36)에 가까워지도록 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제2 토출기(44)를 x방향으로 이동시키면, 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1과 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2의 중첩 부분인 제1 부분(61)이 커져, 보다 대면적에 걸쳐서 입자 P를 한 번에 고착시킬 수 있다. 반대로, 입자 P를 고착시키는 면적을 작게 하는 경우에는, 제2 토출기(44)가 제1 토출기(36)로부터 멀어지도록 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제2 토출기(44)를 이동시키면 된다.
또, 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 토출기(44)가 스테이지(10)로부터 멀어지도록 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제2 토출기(44)를 z방향(예를 들면 윗방향)으로 이동시키면, 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2가 커짐으로써 제1 부분(61)도 커지므로, 보다 대면적에 걸쳐서 입자 P를 한 번에 고착시킬 수 있다. 반대로, 제2 토출기(44)가 스테이지(10)에 가까워지도록 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제2 토출기(44)를 z방향(예를 들면 아래방향)으로 이동시키면, 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2를 작게 할 수 있어, 보다 작은 영역에 대해서 입자 P의 고착을 행할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 토출기(44)가 기체 G를 토출하는 방향이 스테이지(10)의 법선 방향에 대해서 기울도록 제2 토출기 이동 기구(46)에 의해 제2 토출기(44)를 y축에 관해 회동시켰을 경우도, 제1 부분(61)을 크게 하거나 작게 하거나 할 수 있으므로, 입자 P가 고착되는 면적을 변화시킬 수 있다.
[시스템 구성]
다음에, 도 9를 참조하여, 성형 장치(1)의 시스템 구성에 대해 설명한다.
도 9는, 실시형태에 따른 성형 장치(1)의 시스템 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
입력부(70)는, 제조 예정의 성형체의 입력 데이터(예를 들면, 성형체의 3차원 구조 데이터)를 받아들임과 더불어, 당해 입력 데이터를 제어부(20)에 송신한다.
감시부(16)는, 스테이지(10) 상의 입자 P의 감시 데이터를 취득함과 더불어, 당해 감시 데이터를 제어부(20)에 송신한다. 감시 데이터에는, 스테이지(10)의 고착 입자 FP나 비고착 입자 NP의 위치나 형상 등이 포함된다.
제어부(20)는, 입력부(70)로부터 받아들인 입력 데이터 및 감시부(16)로부터 취득한 감시 데이터 등에 의거하여, 스테이지(10)가 적절한 위치로 이동하도록, 스테이지 이동 기구(22)를 제어함과 더불어, 송기 장치(50) 및 회수 장치(52)가 적절한 배치가 되도록, 송기 장치 이동 기구(54) 및 회수 장치 이동 기구(56)를 각각 제어한다. 또, 제어부(20)는, 사용자의 입력 등에 따라, 챔버(12)의 내부 공간의 진공화를 개시, 조절, 또는 정지하도록 진공 펌프(24)를 제어한다.
제어부(20)는, 토출 장치(14)의 제어를 행하는 토출 제어부(48)를 구비한다. 토출 제어부(48)는, 입력 데이터 및 감시 데이터 등에 의거하여, 제1 토출 장치(14a) 및 제2 토출 장치(14b)를 각각 제어한다. 구체적으로는, 토출 제어부(48)는, 에어로졸 S를 적절한 양이나 농도, 적절한 타이밍에 제1 토출기(36)에 공급하도록 제1 유량 조절기(32), 에어로졸 발생기(34), 및 제2 유량 조절기(35)를 제어함과 더불어, 에어로졸 S를 적절한 속도 또한 적절한 타이밍에 토출하도록 제1 토출기(36)를 제어한다. 또, 토출 제어부(48)는, 기체 G를 적절한 양 또한 적절한 타이밍에 제2 토출기(44)에 공급하도록 제3 유량 조절기(42)를 제어함과 더불어, 기체 G를 적절한 속도 또한 적절한 타이밍에 토출하도록 제2 토출기(44)를 제어한다. 또한, 토출 제어부(48)는, 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)가 적절한 배치가 되도록, 제1 토출기 이동 기구(38) 및 제2 토출기 이동 기구(46)를 각각 제어한다.
[성형체의 제조 방법]
다음에, 도 10을 참조하여, 성형 장치(1)에 의한 성형체의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 10은, 실시형태에 따른 성형 장치(1)에 의한 성형체의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
스테이지(10) 상에서 제1층의 형성이 개시되면(S100), 우선, 제어부(20)는, 입력 데이터에 의거하여, 스테이지(10) 상의 입자 P를 고착시키는 고착 예정 위치(상기의 제1 부분(61)에 상당한다)를 결정하는 것과 더불어, 당해 고착 예정 위치에 입자 P를 고착시키기 위해서 에어로졸 S 및 기체 G가 각각 토출되는 2개의 토출 영역(상기의 제1 토출기(36)의 토출 영역 R1 및 제2 토출기(44)의 토출 영역 R2에 상당한다)을 결정한다(S102).
다음에, 제어부(20)는, 결정된 고착 예정 위치 및 각 토출 영역에 의거하여, 필요에 따라 제1 토출기(36), 제2 토출기(44), 송기 장치(50), 및 회수 장치(52)를 이동시켜 그들의 위치나 각도를 변경하도록, 제1 토출기 이동 기구(38), 제2 토출기 이동 기구(46), 송기 장치 이동 기구(54), 및 회수 장치 이동 기구(56)에 각각 지시한다(S104).
다음에, 제어부(20)는, 제1 토출기(36)의 토출 영역을 향해 에어로졸 S를 토출하도록 제1 토출기(36)에 지시함과 더불어, 제2 토출기(44)의 토출 영역을 향해 기체 G를 토출하도록 제2 토출기(44)에 지시한다(S106). 여기서, 제어부(20)는, 미리 결정된 임계 속도에 의거하여, 제2 유량 조절기(35)에 지시하여, 제1 토출기(36)의 토출 속도가 임계 속도 미만의 제1 토출 속도 V1이 되도록, 제1 토출기(36)에 공급되는 에어로졸 S의 유량을 조절시킴과 더불어, 제3 유량 조절기(42)에 지시하여, 제2 토출기(44)의 토출 속도가 임계 속도 이상인 제2 토출 속도 V2가 되도록, 제2 토출기(44)에 공급되는 기체 G의 유량을 조절시킨다. 상술한 바와 같이, 토출된 에어로졸 S 중 기체 G와 겹치는 부분이 기체 G에 의해 가속하여, 이 부분에 포함되는 입자 P만이 스테이지(10)에 고착된다. 또한, 제1 토출기(36)의 토출 타이밍과 제2 토출기(44)의 토출 타이밍은 동시여도 되고, 시간차가 있어도 된다.
다음에, 제어부(20)는, 스테이지(10)에 기류를 내뿜어 비고착 입자 NP를 스테이지(10)로부터 날려 버리도록 송기 장치(50)에 지시한다(S108). 또, 제어부(20)는, 송기 장치(50)에 의해 날려 버려진 비고착 입자 NP를 회수하도록 회수 장치(52)에 지시한다(S110). 또한, 제어부(20)는, 이 타이밍에, 송기 장치(50) 및 회수 장치(52)를 이동시키도록 송기 장치 이동 기구(54) 및 회수 장치 이동 기구(56)에 지시해도 된다.
다음에, 제어부(20)는, 스테이지(10)에 고착된 고착 입자 FP의 정보를 취득하도록 감시부(16)에 지시한다(S112). 예를 들면, 제어부(20)는, 촬상 카메라로 위에서 본 스테이지(10)의 화상을 촬영하도록 감시부(16)에 지시한다. 제어부(20)는, 감시부(16)가 취득한 화상 등에 의거하여, 스테이지(10) 상의 고착 입자 FP의 위치나 형상을 확인한다. 예를 들면, 제어부(20)는, 고착 입자 FP가 고착 예정 위치에 적절히 고착되어 있는지, 고착 예정 위치 이외의 위치에 고착 입자 FP가 고착되어 있지 않은지, 고착 예정 위치에 고착된 고착 입자 FP의 양은 적절한지, 고착 입자 FP에 크랙 등이 생기지 않았는지, 등을 판정한다.
다음에, 제어부(20)는, 입력 데이터에 비추어, 제1층의 형성이 완료되었는지 여부를 판정한다(S114). 예를 들면, 제어부(20)는, 지금까지의 동작 이력을 참조하여, 입력 데이터에 있어서의 제1층의 고착 예정 위치 중에 아직 고착 조작을 행하지 않은 것이 있는지 여부를 판정하여, 아직 고착 조작을 행하지 않은 고착 예정 위치가 있다고 판정되었을 경우에는, 제어부(20)는, 제1층의 형성이 완료되지 않았다고 판정한다. 제1층의 전체 고착 예정 위치에 대해서 고착 조작을 행했다고 판정되었을 경우에는, 제어부(20)는, 제1층의 형성이 완료되었다고 판정한다. 혹은, 제어부(20)는, 입력 데이터와 감시부(16)에 의해 취득된 실제의 스테이지(10) 상의 모습의 비교 대조를 행해, 입력 데이터에 있어서 제1층에서 입자 P의 고착이 행해져야 할 전체 위치와, 실제로 스테이지(10) 상에서 입자 P가 고착되어 있는 전체 위치의 일치 정도를 계산해도 된다. 이 경우, 입력 데이터에 있어서의 고착 예정 위치와 감시부(16)에 의해 얻어진 실제의 고착 위치가 충분히 일치하고 있다고 판정되었을 경우, 제어부(20)는, 제1층의 형성이 완료되었다고 판정한다.
제1층의 형성이 완료되지 않았다고 판정되었을 경우(S114:NO), 제어부(20)는, S102로 돌아와, 상기의 판정 결과에 의거하여, 다음 고착 예정 위치 및 토출 영역을 결정한다. 예를 들면, 고착 입자 FP가 고착 예정 위치에 적절히 고착되었다고 판정되었을 경우에는, 제어부(20)는, 입력 데이터에 비추어, 제1층 내의 다음 고착 예정 위치 및 토출 영역을 결정한다. 예를 들면, 고착 예정 위치에 고착된 고착 입자 FP의 양이 불충분하다고 판정되었을 경우에는, 제어부(20)는, 고착 예정 위치를 변경하지 않고 또는 약간 변경하여, 재차 토출을 행하도록 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)에 지시한다.
여기서, 다음 고착 예정 위치는, 임의의 방법으로 결정된다. 예를 들면, 다음 고착 예정 위치는, 우선 x방향을 따라 스테이지(10)의 일단으로부터 타단으로 나아가고, 그 후 y방향으로 약간 나아가고, 다시 x방향을 따라 스테이지(10)의 일단으로부터 타단으로 나아가고, 다시 y방향으로 약간 나아가고, … 와 같은 순서에 따라 결정되어도 되고, 직전의 고착 위치로부터의 거리에 의거하여(예를 들면, 직전의 고착 위치에 가장 가까운 고착 예정 위치가 다음 고착 예정 위치로 설정되도록) 결정되어도 된다.
또한, 성형 장치(1)는, 입력 데이터에 있어서의 고착 예정 위치와는 다른 위치에 입자 P가 고착되어 버렸을 경우에 당해 입자 P를 스테이지(10)로부터 제거하기 위한 고착 입자 제거 수단(도시 생략)을 구비해도 된다. 고착 입자 제거 수단은, 예를 들면 스테이지(10)에 고착된 입자 P를 물리적으로 깎아내는, 위치 제어 가능한 절삭 장치이다.
한편, 제1층의 형성이 완료되었다고 판정되었을 경우(S114:YES)에는, 제어부(20)는, 에어로졸 S 및 기체 G의 토출을 정지하도록 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)에 지시한다(S116).
다음에, 제어부(20)는, 입력 데이터에 비추어, 성형체 전체의 형성이 완료되었는지 여부를 판정한다(S118). 예를 들면, 제어부(20)는, 지금까지의 동작 이력을 참조하여, 입력 데이터에 있어서의 각 층의 전체 고착 예정 위치 중에서 아직 고착 조작을 행하지 않은 것이 있는지 여부를 판정하여, 아직 고착 조작을 행하지 않은 고착 예정 위치가 있다고 판정되었을 경우에는, 제어부(20)는, 성형체 전체의 형성이 완료되지 않았다고 판정한다. 성형체의 형성이 완성되지 않았다고 판정되었을 경우(S118:NO), 제어부(20)는, 스테이지(10)를 z방향으로 이동시키도록(예를 들면, z방향으로 1층분만큼 하강시키도록) 스테이지 이동 기구(22)에 지시한다(S120). 그 후, 흐름은 S100으로 돌아와, 제2층의 형성이 개시된다.
한편, 성형체 전체의 형성이 완료되었다고 판정되었을 경우(S118:YES), 성형체의 제조가 완료된다. 제1층부터 최종층까지 형성이 완료됨으로써, 임의의 3차원 입체 형상을 갖는 성형체가 얻어진다.
[효과]
이상 설명한 성형 장치(1)에 의하면, 토출기로부터 토출된 에어로졸의 분포중 일부의 소영역만을 스테이지에 고착시킬 수 있다. 이에 의해, 단지 토출기로 에어로졸을 고속 분사함으로써 입자 고착을 행하는 경우에 비해, 현격히 작은 영역에서의 입자 고착이 가능해진다. 즉, 입자의 고착 위치의 분해능 및 선택성, 나아가서는 위치 제어성이 향상된다. 이러한 소영역으로의 입자 고착을 반복함으로써, 바인더의 사용이나 가열 처리를 필요로 하지 않고, 3차원 조형체의 정밀한 성형을 행할 수 있게 된다.
바인더를 사용하지 않기 때문에, 바인더의 광경화 공정이나 탈지 공정이 불필요해진다. 또, 상온에서의 고착이 가능하므로, 소결 공정도 불필요하고, 가열에 의한 재료의 변질이나 손상을 억제할 수 있다. 또한, 탈지 공정이나 소결 공정 등의 가열 공정이 불필요하므로, 성형 작업의 전체 공정을 상온에서 실시할 수 있어, 가열 장치 등이 불필요해진다. 이 때문에, 작업이 현격히 용이하고 또한 저비용이 될 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 성형 장치(1)의 토출 장치(14)는, 제1 토출기(36)의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제1 토출기 이동 기구(38)와, 제2 토출기(44)의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제2 토출기 이동 기구(46)를 더 구비하고, 제1 토출기 이동 기구(38) 및 제2 토출기 이동 기구(46)는, 제1 토출기(36)와 제2 토출기(44) 사이의 거리 및 제1 토출기(36)가 에어로졸 S를 토출하는 방향과 제2 토출기(44)가 기체 G를 토출하는 방향이 이루는 각 중 적어도 한쪽을 변경할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 입자 P가 고착되는 영역(즉 제1 부분(61))의 크기나 형상을 필요에 따라 변경할 수 있다. 이에 의해, 입자 P의 고착 위치의 선택성이 향상되고, 나아가서는 성형 장치(1)에 의한 3차원 조형의 자유도가 향상된다.
본 실시형태에 의하면, 성형 장치(1)는, 고착면(10a) 상의 입자 P를 감시하는 감시부(16)를 더 구비하고, 제어부(20)는, 감시부(16)로부터의 정보에 의거하여, 에어로졸 S가 토출되는 고착면(10a) 상의 영역 R1 및 기체 G가 토출되는 고착면(10a) 상의 영역 R2 중 적어도 한쪽을 결정한다. 이러한 구성에 의하면, 실제로 스테이지(10)에 고착된 입자 P의 위치나 형상에 의거하여, 다음 고착 예정 위치를 결정할 수 있으므로, 보다 정밀한 조형이 가능해진다. 또, 토출된 에어로졸 S의 분포에는 어느 정도의 랜덤성이 존재하는 바, 상술한 바와 같은 피드백 제어에 의해 이러한 랜덤성을 보상할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 성형 장치(1)는, 고착되어 있지 않은 입자 P를 고착면(10a)으로부터 제거하는 세정부(18)를 더 구비하고, 세정부(18)는, 고착되어 있지 않은 입자 P를 고착면(10a)으로부터 날려 버리는 송기 장치(50) 및 고착되어 있지 않은 입자 P를 고착면(10a)으로부터 회수하는 회수 장치(52)를 갖는다. 이러한 구성에 의하면, 비고착 입자 NP를 제거하는 것뿐만 아니라, 그 후에 토출되는 에어로졸 S의 원료로서 재이용하는 것이 가능해지므로, 성형 작업의 비용을 저감할 수 있다.
[변형예]
상기 예에서는, 에어로졸 S와 기체 G를 병용함으로써 입자 P를 작은 스폿에 고착시키는 것을 반복하여 성형체를 형성하고 있으나, 성형 공정 중에 어느 정도의 대면적 또는 층 전체에 입자 P를 고착시키는 것이 필요해진 경우에는, 제2 토출기(44)로부터의 기체 G의 공급을 일단 정지하고, 제1 토출기(36)로부터 에어로졸 S를 임계 속도 이상의 제2 토출 속도 V2로 토출시킴으로써, 대면적에 대해서 한 번에 입자 P를 고착시킬 수도 있다. 즉, 제1 토출기(36)의 토출 속도 및 제2 토출기(44)의 사용 유무를 필요에 따라 전환함으로써, 소면적으로의 고착과 대면적으로의 고착을 상황에 따라 구분하여 사용할 수 있다.
상기 예에서는, 에어로졸 S와 기체 G가 동일한 정도의 퍼짐을 가지고 토출되고 있으나, 도 11처럼 제2 토출기(44)로부터 토출되는 기체 G의 퍼짐을 제1 토출기(36)보다 줄여도 된다. 이 경우도, 상기 예와 동일하게, 에어로졸 S 중 기체 G와 겹치는 부분만이 가속하여, 에어로졸 S의 토출 영역 R1과 기체 G의 토출 영역 R2가 겹치는 제1 부분(61)에 있어서만, 에어로졸 S 중의 입자 P가 스테이지(10)에 고착되게 된다. 에어로졸 S의 토출 영역 R1 중 기체 G의 토출 영역 R2와 겹치지 않는 제2 부분(62)에 있어서의 비고착 입자 NP는, 세정부(18)에 의해 제거된다.
상기 예에서는, 제1 토출 장치(14a)를 사용해 1종류의 입자 P를 포함하는 에어로졸 S가 토출되나, 2종류 이상의 입자 P가 사용되어도 된다. 예를 들면, 입자 P와는 다른 재료의 입자를 포함하는 에어로졸을 토출하기 위해서, 제1 토출 장치(14a)와 동일한 별도의 토출 장치가 더 설치되어도 된다. 또, 전환밸브 등을 사용함으로써, 제1 토출 장치(14a)가, 상황에 따라 상이한 에어로졸을 토출할 수 있도록 구성되어도 된다.
상기 예에서는, 원형의 개구를 갖는 노즐이 사용되고 있으나, 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 토출기(36) 및 제2 토출기(44)는, y방향으로 연장되는 직사각형 또는 타원형의 개구를 가져도 된다. 이 경우, 제1 부분(61)이 y방향으로 길게 형성될 수 있으므로, 성형 작업의 효율이 향상될 수 있다. 이러한 토출기로 y방향으로 작은 영역에 고착을 행하는 경우에는, 예를 들면 제1 부분(61)이 y방향으로 짧아지도록 제2 토출기(44)를 제1 토출기(36)에 대해서 y방향으로 비켜 놓으면 된다.
또, 복수의 제1 토출기(36) 및 복수의 제2 토출기(44)가 설치되어도 된다. 예를 들면, 복수의 제1 토출기(36) 및 복수의 제2 토출기(44)를 어레이형으로 배치하고, 각각 개별적으로 토출의 제어를 행함으로써, 동시에 복수의 위치에 대해서 입자 P의 고착을 행하는 것이 가능해진다.
상기 예에서는, 세정부(18)는, 송기 장치(50) 및 회수 장치(52)에 의해 스테이지(10)에 고착되어 있지 않은 입자 P(즉 비고착 입자 NP)를 제거하는 것이나, 거기에 더해 또는 그 대신에, 기류에 의한 제거 이외의 기구도 이용 가능하다. 예를 들면, 세정부(18)는, 비고착 입자 NP를 물리적으로 직접 쓸어내는 기구를 가져도 되고, 비고착 입자 NP가 들러붙는 접착성 부재를 가져도 된다. 입자 P가 자성 입자인 경우에는, 세정부(18)는, 자력에 의해 비고착 입자 NP를 제거하는 기구를 가져도 된다. 또, 이들이 병용되어도 된다.
이상과 같이, 본 발명을 한정된 실시예와 도면에 의해 설명했으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 사람에 의해 본 발명의 기술 사상과 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims (15)

  1. 입자를 고착면에 충돌시켜 고착시키기 위해서 사용되는 토출 장치로서,
    상기 입자를 포함하는 에어로졸을 제1 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제1 토출기와,
    기체를 상기 제1 토출 속도보다 빠른 제2 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출하는 제2 토출기를 구비하고,
    상기 제2 토출기는, 상기 기체가 상기 에어로졸과 적어도 부분적으로 겹침으로써 상기 에어로졸의 적어도 일부를 상기 고착면을 향해 가속시켜 상기 입자를 상기 고착면에 고착시키도록 상기 기체를 토출하는 것인 토출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 토출 속도는, 상기 제1 토출 속도로 토출된 상기 에어로졸이 상기 고착면에 충돌했을 경우에 상기 입자가 상기 고착면에 실질적으로 고착되지 않는 속도이며,
    상기 제2 토출 속도는, 상기 제2 토출 속도로 토출된 상기 에어로졸이 상기 고착면에 충돌했을 경우에 상기 입자가 상기 고착면에 실질적으로 고착되는 속도인 것인 토출 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입자는, 상기 에어로졸이 임계 속도 이상의 속도로 토출되어 상기 고착면에 충돌했을 경우에, 실질적으로 상기 고착면에 고착되고,
    상기 제1 토출 속도는, 상기 입자의 상기 임계 속도 미만이며,
    상기 제2 토출 속도는, 상기 입자의 상기 임계 속도 이상인 것인 토출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 토출기 및 상기 제2 토출기는, 상기 고착면의 제1 부분에 상기 에어로졸 및 상기 기체의 양쪽 모두가 부딪치고, 상기 고착면의 제2 부분에 상기 에어로졸이 부딪치지만 상기 기체가 부딪치지 않는 경우에, 고착된 상기 입자가 상기 제1 부분을 덮는 면적과 상기 제1 부분의 면적의 비가, 고착된 상기 입자가 상기 제2 부분을 덮는 면적과 상기 제2 부분의 면적의 비보다 커지도록 구성되어 있는 것인 토출 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 토출기 및 상기 제2 토출기는, 상기 제1 부분에서 상기 입자의 고착이 일어나고, 상기 제2 부분에서는 상기 입자의 고착이 일어나지 않도록 구성되어 있는 것인 토출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 토출기의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제1 토출기 이동 기구와;
    상기 제2 토출기의 위치 및 방향 중 적어도 한쪽을 변경하는 제2 토출기 이동 기구를 더 구비하고,
    상기 제1 토출기 이동 기구 및 상기 제2 토출기 이동 기구는, 상기 제1 토출기와 상기 제2 토출기 사이의 거리; 및 상기 제1 토출기가 상기 에어로졸을 토출하는 방향과 상기 제2 토출기가 상기 기체를 토출하는 방향이 이루는 각 중 적어도 한쪽을 변경할 수 있는 것인 토출 장치.
  7. 고착면을 구비하는 스테이지와,
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 토출 장치
    를 구비하는 성형 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    성형체의 3차원 형상 데이터에 의거하여, 상기 성형체가 3차원 형상으로 형성되도록 상기 토출 장치를 제어하는 제어부를 더 구비하는 성형 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고착면 상의 상기 입자를 감시하는 감시부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 감시부로부터의 정보에 의거하여, 상기 에어로졸이 토출되는 상기 고착면 상의 영역 및 상기 기체가 토출되는 상기 고착면 상의 영역 중 적어도 한쪽을 결정하는 것인 성형 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 제거하는 세정부를 더 구비하는 성형 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 세정부는, 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 날려 버리는 송기 장치를 갖는 것인 성형 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 세정부는, 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 회수하는 회수 장치를 갖는 것인 성형 장치.
  13. 입자를 고착면에 충돌시켜 고착시킴으로써, 고착된 상기 입자로부터 소정의 형상의 성형체를 제조하는 방법으로서,
    상기 입자를 포함하는 에어로졸을 제1 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출함과 더불어, 상기 에어로졸과 적어도 부분적으로 겹치도록, 기체를 상기 제1 토출 속도보다 빠른 제2 토출 속도로 상기 고착면을 향해 토출함으로써, 상기 에어로졸의 적어도 일부를 상기 고착면을 향해 가속시켜 상기 입자를 상기 고착면에 고착시키는 토출 단계와,
    상기 고착면에 고착되어 있지 않은 상기 입자를 상기 고착면으로부터 제거하는 세정 단계
    를 포함하고,
    상기 토출 단계 및 상기 세정 단계를 반복함으로써, 상기 성형체가 상기 고착면 상에 형성되는 것인 성형체의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 고착면을 연직 방향 하향으로 이동시키는 고착면 이동 단계를 더 포함하고,
    상기 토출 단계와 상기 세정 단계 및 상기 고착면 이동 단계를 반복함으로써, 3차원 형상을 갖는 상기 성형체가 형성되는 것인 성형체의 제조 방법.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 고착면 상의 상기 입자를 감시하는 감시 단계와,
    상기 감시 단계에서 얻어진 정보에 의거하여, 상기 토출 단계에 있어서 상기 에어로졸이 토출되는 상기 고착면 상의 영역 및 상기 기체가 토출되는 상기 고착면 상의 영역 중 적어도 한쪽을 결정하는 위치 결정 단계
    를 더 포함하는 성형체의 제조 방법.
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