(57)【要約】【課題】小型化が可能な立体造形装置を提供する。【解決手段】立体造形装置は、立体造形粉体が載置される平面状のステージ９、及び、ステージ９を昇降させるモータを備え、ステージ９に載置された立体造形粉体にノズル２１から造形液を吐出して固化することで、立体造形物を造形する。立体造形装置は、上昇した状態のステージ９の平面を含む仮想平面に沿って、ステージ９に対して相対移動可能に設けられた除去部４１と、相対移動する除去部４１が、ステージ９上の立体造形物及び立体造形粉体を側方から押して移動させ、ステージ９上から取り除いた場合に、ステージ９上から取り除かれた立体造形物及び立体造形粉体を分離する回収部５０とを備える。回収部５０は、立体造形物のみを下方から受ける受け部５１と、受け部５１から落下した立体造形粉体を収容する粉体収容部５２を備える。【選択図】図２
2014104683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形粉体が載置される平面状のステージと、前記ステージを昇降させる昇降手段とを備え、前記ステージに載置された立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置であって、
上昇した状態の前記ステージの平面を含む仮想平面に沿って、前記ステージに対して相対移動可能に設けられた除去部と、
前記ステージに対して前記除去部を相対移動させる移動手段と、
前記移動手段によって相対移動する前記除去部が、前記ステージ上の立体造形物及び立体造形粉体を側方から押して移動させ、前記ステージ上から取り除いた場合に、前記ステージ上から取り除かれた前記立体造形物及び前記立体造形粉体を分離する部材であって、前記立体造形物のみを下方から受ける受け部、及び、前記受け部から落下した前記立体造形粉体を収容する収容部を備えた回収部と
を備えたことを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
上昇した状態の前記ステージの位置である上昇位置の近傍に前記除去部が配置されるように、前記移動手段を制御する第一制御手段と、
前記第一制御手段によって前記除去部が前記上昇位置の近傍に配置された後、前記ステージが下方から前記上昇位置に上昇するように、前記昇降手段を制御する第二制御手段と、
前記第二制御手段によって前記ステージが前記上昇位置に上昇した後、前記除去部が前記回収部に向けて相対移動するように、前記移動手段を制御する第三制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記受け部の形状は網状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記受け部は、前記仮想平面に沿って設けられ、
前記収容部は、前記受け部の下方に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記除去部及び前記受け部のうち少なくとも一方を振動させる振動手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項６】
前記第三制御手段によって前記除去部が前記回収部に向けて相対移動し、前記除去部が前記回収部の上方に配置した場合に、前記受け部が往復移動するように制御する第四制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記除去部は、
前記除去部の相対移動の方向に交差する向きに延びる板状の壁部を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項８】
前記除去部は、下面が開口した略直方体状を有し、
直方体を構成する面のうち少なくともいずれかの面が透明であることを特徴とする請求項７に記載の立体造形装置。
【請求項９】
前記除去部は、前記立体造形装置の筐体に対して前記ステージの移動方向に固定的な位置に配置され、
前記移動手段は、
前記ステージを前記仮想平面に沿って移動させることによって、前記除去部を前記ステージに対して相対移動させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の立体造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体造形粉体（以下、単に「粉体」という場合がある。）と造形液とを混合して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。例えば、立体造形装置は、平坦に配置した粉体に対し、インクジェットヘッドを用いて造形液を吐出する。粉体と造形液は、混合すると固化して立体造形物の層を形成する。以上の工程が繰り返されて層が重ねられることで、作業者が所望する形状の立体造形物が造形される。立体造形装置は、固化せずに残存した立体造形物周辺の未硬化の粉体（以下、「未硬化粉体」という。）を回収する。例えば特許文献１では、空気流を立体造形物周辺に当てることによって、立体造形物周辺から未硬化粉体を除去し、回収コンテナに回収する立体造形装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１０２５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された装置では、空気流を供給する空気供給源、未硬化粉体の周囲への飛散を防止する蓋、空気流によって除去された未硬化粉体を流すパイプ、未硬化粉体を回収するコンテナ等が必要になる。従って、装置の構成が大型化するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、小型化が可能な立体造形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の立体造形装置は、立体造形粉体が載置される平面状のステージと、前記ステージを昇降させる昇降手段とを備え、前記ステージに載置された立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置であって、上昇した状態の前記ステージの平面を含む仮想平面に沿って、前記ステージに対して相対移動可能に設けられた除去部と、前記ステージに対して前記除去部を相対移動させる移動手段と、前記移動手段によって相対移動する前記除去部が、前記ステージ上の前記立体造形物及び立体造形粉体を側方から押して移動させ、前記ステージ上から取り除いた場合に、前記ステージ上から取り除かれた前記立体造形物及び前記立体造形粉体を分離する部材であって、前記立体造形物のみを下方から受ける受け部、及び、前記受け部から落下した前記立体造形粉体を収容する収容部を備えた回収部とを備えている。
【０００７】
本発明によれば、除去部は、ステージ上に造形された立体造形物と、立体造形物の周囲に残った立体造形粉体とを、ステージ上から取り除き、回収部に向けて移動させる。回収部は、立体造形物の周囲に残った立体造形粉体を受け部から収容部に落下させ、受け部が立体造形物のみを受けた状態とすることによって、立体造形物と立体造形粉体とを分離する。立体造形装置は、除去部、移動手段、及び回収部によって立体造形物の周辺から未硬化粉体を除去することができる。従って立体造形装置は、大掛かりな装置が不要となるので、小型化が可能となる。
【０００８】
本発明において、上昇した状態の前記ステージの位置である上昇位置の近傍に前記除去部が配置されるように、前記移動手段を制御する第一制御手段と、前記第一制御手段によって前記除去部が前記上昇位置の近傍に配置された後、前記ステージが下方から前記上昇位置に上昇するように、前記昇降手段を制御する第二制御手段と、前記第二制御手段によって前記ステージが前記上昇位置に上昇した後、前記除去部が前記回収部に向けて相対移動するように、前記移動手段を制御する第三制御手段とを備えていてもよい。また本発明において、前記受け部の形状は網状であってもよい。また本発明において、前記受け部は、前記仮想平面に沿って設けられ、前記収容部は、前記受け部の下方に設けられていてもよい。また本発明において、前記除去部及び前記受け部のうち少なくとも一方を振動させる振動手段を備えていてもよい。また本発明において、前記第三制御手段によって前記除去部が前記回収部に向けて相対移動し、前記除去部が前記回収部の上方に配置した場合に、前記受け部が往復移動するように制御する第四制御手段を備えていてもよい。また本発明において、前記除去部は、前記除去部の相対移動の方向に交差する向きに延びる板状の壁部を少なくとも備えていてもよい。また本発明において、前記除去部は、下面が開口した略直方体状を有し、前記直方体を構成する面のうち少なくともいずれかの面が透明であってもよい。また本発明において、前記除去部は、前記立体造形装置の筐体に対してステージの移動方向に固定的な位置に配置され、前記移動手段は、前記ステージを前記仮想平面に沿って移動させることによって、前記除去部を前記ステージに対して相対移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】立体造形装置１の外観斜視図である。
【図２】造形台６、粉体供給機構１４、除去部４１、及びヘッド２１の斜視図である。
【図３】造形台６、粉体供給機構１４、除去部４１、及びヘッド２１の斜視図である。
【図４】立体造形装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】立体造形処理のフローチャートである。
【図６】未硬化粉体除去処理のフローチャートである。
【図７】造形工程を説明するための図である。
【図８】造形工程を説明するための図である。
【図９】造形工程を説明するための図である。
【図１０】除去工程を説明するための図である。
【図１１】除去工程を説明するための図である。
【図１２】除去工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１の左下側および右上側は、それぞれ、立体造形装置１の前側および後側である。図１の左右方向および上下方向は、それぞれ、立体造形装置１の左右方向および上下方向である。立体造形装置１の右方をＸ座標の正方向、後方をＹ座標の正方向、上方をＺ座標の正方向とする。
【００１１】
図１から図３を参照して、立体造形装置１の構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形データに従って、造形液を吐出するヘッド２１等を駆動することで、立体造形物を造形することができる。立体造形装置１は、ネットワーク等を介して、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１００から立体造形データを取得することができる。ＰＣ１００は、物体の三次元形状及び色を示す立体データに基づいて立体造形データを作成し、立体造形装置１に提供する。なお立体造形装置１は、立体データを他のデバイスから取得し、取得した立体データに基づいて立体造形データを作成してもよい。
【００１２】
図１に示すように、立体造形装置１は、土台２、造形台６、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、ヘッド２１、タンク３１、除去部４１、及び粉体回収機構１３を主に備える。土台２は、左右方向を長手方向とする矩形板状に形成されており、立体造形装置１の全体を支持する。土台２には、造形台６、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、ヘッド２１、タンク３１、除去部４１、及び粉体回収機構１３を覆う箱状の筐体（図示外）が固定されている。造形台６はステージ９（図２参照）を備える。立体造形物はステージ９上で造形される。粉体供給機構１４は、造形台６の供給部１２（図２参照）上に立体造形粉体を供給する。平坦化ローラ１８は、供給部１２上に載置された立体造形粉体を、ステージ９上へ移動させて平坦化し、立体造形粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。ヘッド２１は、ステージ９上に形成された粉体層に造形液を吐出する。タンク３１は、ヘッド２１から吐出させる造形液を貯蔵する。除去部４１は、立体造形物、及び、固化せずに立体造形物の周辺に残存する余分な立体造形粉体（以下、「未硬化粉体」という。）を、ステージ９上から除去するために使用される。粉体回収機構１３は、造形台６の後方に設けられた回収部５０の粉体収容部５２（図２参照）に溜まった未硬化粉体を吸引する。以下、各構成について説明する。なお土台２は、立体造形装置１の筐体の一部（例えば下側）であってもよい。
【００１３】
図１に示すように、造形台６は、造形台６を支持する基部７と、基部７の上部に支持される枠部８とを備える。基部７の左右の各々には、前後方向に貫通する貫通穴（図示せず）が形成されている。土台２の略中央には、前後方向に延びる２本のレール３が設けられている。２本のレール３は、土台２の前側端部に設けられた支持部４と、後側端部に設けられた支持部（図示せず）とによって、土台２の上面から所定の高さで支持されている。２本のレール３の各々は、基部７に形成された２つの貫通穴の各々を貫通する。
【００１４】
土台２の後側端部には、造形台６を前後動させるための前後動モータ７１（図４参照）が設けられる。前後動モータ７１が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力が造形台６に伝わり、造形台６は２本のレール３に沿って前後方向に移動する。なおステージ９は、造形台６の移動に連動して、前後方向に移動する。粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、ヘッド２１、及び除去部４１は、造形台６及びステージ９に対して前後方向、且つ、ステージ９の上面と平行な方向に相対移動する。
【００１５】
なお、前後動モータ７１は、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、ヘッド２１、及び除去部４１を移動させてもよい。立体造形装置１は、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、ヘッド２１、及び除去部４１を、造形台６及びステージ９に対して相対移動させてもよい。
【００１６】
図２に示すように、枠部８の形状は直方体である。枠部８には、上面が開放された平面視略矩形状の凹部を２つ備える。２つの凹部は前後方向に並ぶ。前方の凹部はステージ収容部２５であり、後方の凹部は粉体収容部５２である。ステージ収容部２５及び粉体収容部５２の形状は略同一である。枠部８の前側の上端部からは、板状の供給部１２が前方へ水平に延びる。供給部１２の上面と枠部８の上面とは同一平面を形成する。供給部１２の上面と枠部８の上面との間に段差はない。供給部１２には、粉体供給機構１４によって供給される立体造形粉体が載置される。以下、枠部８及び供給部１２の上面に沿って延びる平面を、仮想平面２６（図７等参照）ともいう。
【００１７】
ステージ収容部２５は、ステージ９を昇降可能に保持する。ステージ収容部２５及びステージ９の平面視形状は略同一である。ステージ９の上面は、ステージ収容部２５内で水平に保たれている。ステージ９上に載置された立体造形粉体がステージ収容部２５の下側に落下を防止するためにステージ収容部２５とステージ９との間は隙間なく密着している。
【００１８】
ステージ９は、造形台６に設けられたステージ昇降モータ７２（図４参照）の動力によって昇降する。ステージ９が最上位まで上昇した状態でのステージ９の上面は、仮想平面２６と同一平面に配置する。以下、上面が仮想平面２６と同一平面に配置した状態でのステージ９の位置を、上昇位置という。立体造形装置１は、ステージ９を上昇位置から徐々に下降させながら立体造形物を造形する。
【００１９】
粉体収容部５２には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ１８によって集積された余剰粉体、及び、立体造形物の周辺に残存した未硬化粉体が落下する。粉体収容部５２の開口部分に、網状の受け部５１が設けられる。受け部５１は仮想平面２６に沿って設けられる。受け部５１と枠部８の上面との間に段差はない。粉体収容部５２は受け部５１の下側に配置する。受け部５１は、ステージ９上で造形された立体造形物を下方から支持する。以下、受け部５１及び粉体収容部５２を併せて回収部５０ともいう。
【００２０】
なお、受け部５１の形状は変更できる。例えば受け部５１は、複数の穴が設けられた板材（パンチングメタル）によって構成されていてもよい。また、受け部５１の設けられる位置は変更できる。例えば受け部５１は、仮想平面２６に対して僅かに下側に設けられていてもよい。また、粉体収容部５２の形状及び大きさは変更できる。例えば粉体収容部５２は、ステージ収容部２５よりも大きな凹部であってもよい。
【００２１】
枠部８の後側面には、粉体収容部５２から未硬化粉体を粉体回収機構１３（図１参照）に導くための回収路１０が接続されている。
【００２２】
粉体供給機構１４は、貯留部１５、及び粉体供給ローラ１６を備える。貯留部１５の上部は、上方へ向けて徐々に前後方向の幅が広がる箱状に形成されており、内部に立体造形粉体を貯留する。貯留部１５の下部は開口となっており、貯留部１５内の立体造形粉体は開口から落下する。粉体供給ローラ１６は、貯留部１５の下部の開口よりもやや上方に回転可能に設けられている。貯留部１５と粉体供給ローラ１６の間には隙間が無いため、立体造形粉体が隙間から下方へ落下することは無い。粉体供給ローラ１６の回転軸は左右方向に延びており、貯留部１５の右端及び左端において回転可能に支持されている。粉体供給ローラ１６の外周面には、左右方向に長く、且つ回転軸に向かって凹んだ凹部１７が設けられている。凹部１７には、貯留部１５に貯留された立体造形粉体が溜まる。従って、粉体供給モータ７４（図４参照）の動力によって粉体供給ローラ１６が回転すると、凹部１７に溜まった立体造形粉体が下方へ落下する。
【００２３】
土台２（図１参照）から上方に延びる支持枠６１、６２は、夫々、前側で粉体供給機構１４を土台２に固定する。支持枠６１は造形台６の右側に設けられ、支持枠６２は造形台６の左側に設けられる。支持枠６１は、土台２の上面から上方鉛直方向に延びる、前後方向に並んだ２本の棒状の立設部６１１、６１２と、立設部６１１、６１２の上端の間に設けられた棒状の架設部６１３とを備える。支持枠６２は、土台２の上面から上方鉛直方向に延びる、前後方向に並んだ２本の棒状の立設部６２１、６２２と、２本の立設部の上端間に設けられた棒状の架設部６２３とを備える。立設部６１１、６２１は、粉体供給機構１４の貯留部１５を左右両側から挟み支持する。なお前述したように、土台２には立体造形装置１の筐体（図示外）が固定されている。従って、支持枠６１、６２によって固定される粉体供給機構１４は、立体造形装置１の筐体に対して固定的な位置に配置される。
【００２４】
平坦化ローラ１８は、造形台６の供給部１２に供給された立体造形粉体を、ステージ収容部２５内のステージ９に移動させて平坦化し、粉体層を形成する。平坦化ローラ１８の回転軸１９は、ステージ９の上面に沿って延びる仮想平面２６（図７等参照）に平行な状態（つまり、水平な状態）で、造形台６の移動方向（前後方向）と交差する方向（左右方向）に延びる。平坦化ローラ１８は、仮想平面２６に上側から接する。回転軸１９は、粉体回収機構１３（図１参照）に配置された平坦化ローラ回転モータ７３（図４参照）に接続されている。平坦化ローラ回転モータ７３が駆動されると、平坦化ローラ１８は、図２に示す矢印方向（右側面視反時計回りの方向）に回転する。立体造形装置１は、粉体層を形成する場合、平坦化ローラ１８を回転させながら造形台６を後方から前方へ移動させる。その結果、立体造形粉体は、ステージ９（図１参照）上で平坦化される。平坦化ローラ１８の後側に集積された余剰粉体は、回収部５０の受け部５１を通って粉体収容部５２に落下する。
【００２５】
粉体供給機構１４の貯留部１５の前側には、板状のブレード２０が固定されている。ブレード２０は、貯留部１５の前側の壁面から前方斜め下方へ延び、平坦化ローラ１８の後側に隙間無く接触している。平坦化ローラ１８に付着した立体造形粉体は、ブレード２０によって除去される。
【００２６】
除去部４１は、立体造形物及び未硬化粉体をステージ９上から除去し、回収部５０（後述）に移動させる。除去部４１は下側が開口４３によって開放した箱状の本体部４２を備える。本体部４２は壁部４２１〜４２５を備える。壁部４２１〜４２４は、仮想平面２６に対して直交する方向に延びる板状の部材であり、本体部４２の側壁を形成する。壁部４２１、４２２、４２３、４２４は、夫々、本体部４２の前側、右側、左側、及び後側の側壁である。壁部４２１、４２４は、造形台６の移動方向（前後方向）に対して交差する方向（左右方向）に延びる。壁部４２２、４２３は、造形台６の移動方向（前後方向）と同一方向に延びる。壁部４２５は、仮想平面２６と平行に延びる板状の透明部材である。壁部４２５は、壁部４２１〜４２４の上端に接続し、本体部４２の上壁を形成する。ユーザは、壁部４２５を介して本体部４２の内部の状態を視認することができる。
【００２７】
本体部４２の内部の形状は、ステージ収容部２５の形状よりも僅かに大きい。本体部４２の開口４３は、ステージ収容部２５の開口よりも僅かに大きい。
【００２８】
なお上述では、壁部４２５のみが透明部材であったが、本発明では、壁部４２１〜４２５のうち少なくともいずれかが透明部材であればよい。また壁部４２１〜４２５のすべてが不透明部材であってもよい。
【００２９】
支持枠６１、６２は、夫々、後側で除去部４１の本体部４２を左右両側から挟み支持する。本体部４２の壁部４２２に、右方に突出する突出部４４が設けられる。突出部４４は、立設部６１２の内側面に設けられた上下方向に延びる溝（図示外）に嵌合する。突出部４４は、該溝に対して着脱可能である。ユーザは、該溝の上端部分で突出部４４を脱離させることができる。本体部４２の壁部４２３に、左方に突出する突出部４５（図３参照）が設けられ、立設部６２２に設けられた溝６２４に嵌合する。図３に示すように、立設部６２２に設けられた溝６２４は、立設部６２２の内側面を上端まで延び、立設部６２２の上側面を左右方向に延び、立設部６２２の外側面を上端から下方に延びている。突出部４５は、溝６２４に対して着脱可能である。ユーザは、溝６２４のうち外側面の下端部分で突出部４５を脱離させることができる。
【００３０】
除去部４１は、立体造形装置１の左胴部３９（図１参照）に設けられた除去部移動モータ７６（図４参照）の動力によって上下動する。除去部移動モータ７６が駆動されると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力が突出部４４、４５に伝わり、除去部４１は上下方向に移動する。除去部４１が最下位に移動した状態で、除去部４１は仮想平面２６に近接し、開口４３は仮想平面２６に接する。一方、除去部４１が上方に移動した状態で、除去部４１は仮想平面２６から離隔する。なお前述したように、土台２には立体造形装置１の筐体（図示外）が固定されている。従って、支持枠６１、６２によって固定される除去部４１の前後方向の位置は、立体造形装置１の筐体に対して固定的になる。
【００３１】
除去部４１の本体部４２の壁部４２４に、振動モータ７５が設けられている。振動モータ７５の回転シャフトの先端部分には、分銅が偏って取り付けられている。振動モータ７５が駆動され、回転シャフトが回転すると、分銅の重心不釣合いのため、振動モータ７５は振動する。振動モータ７５の振動に伴い、除去部４１は振動する。
【００３２】
ユーザは、次のようにして立体造形装置１から除去部４１を脱離させることができる。はじめにユーザは、本体部４２を上方に移動させる。本体部４２の壁部４２２に設けられた突出部４４、及び、壁部４２３に設けられた突出部４５は、夫々、立設部６１２の内側面の溝（図示外）、及び、立設部６２２の内側面の溝６２４の夫々に沿って上方に移動する。次いでユーザは、立設部６１２の内側面の溝（図示外）の上端部で、立設部６１２から突出部４４を脱離させる。次いでユーザは、立設部６２２の上側面の溝６２４に沿って左方に移動させ、立設部６２２の外側面の溝６２４に沿って下方に移動させる。外側面の溝６２４に突出部４５が嵌合した状態で、除去部４１の開口４３は上側を向く。この状態でユーザは、突出部４５を溝６２４から脱離させる。以上のようにすることで、立体造形物を造形する工程の実行中に、除去部４１を立体造形装置１から離脱させておくことができる。従って、立体造形物を造形する工程の実行中に除去部４１が立体造形物の造形の邪魔になることを防止できる。また、離脱させた除去部４１は、立体造形物を収容するケースとしても使用することが可能となる。
【００３３】
なお、除去部４１の支持方法は変更できる。例えば除去部４１は、立体造形装置１の筐体（図示外）によって支持されてもよい。
【００３４】
図１に示すように、ヘッド２１は、立体造形粉体を固化するための造形液を下方に吐出する。立体造形装置１は、無色のクリア造形液と、着色されたカラー造形液とをヘッド２１から吐出する。造形台６の上方、且つ平坦化ローラ１８の前方には、ヘッド２１の左右方向の移動を案内するためのガイドレール２３が設けられている。ガイドレール２３は、立体造形装置１の左胴部３９の右側面から右方へ真っ直ぐに水平に延び、粉体回収機構１３の左側面に接続される。ガイドレール２３は、ヘッド２１を左右方向に貫通しており、ヘッド２１はガイドレール２３に沿って左右方向に移動できる。立体造形装置１の左胴部３９には、ヘッド２１を移動させるためのヘッド移動モータ７７（図４参照）が設けられている。ヘッド移動モータ７７が駆動されると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力がヘッド２１に伝わり、ヘッド２１が左右方向に移動する。
【００３５】
図１に示すように、タンク３１は造形液を貯蔵する。タンク３１は、複数のチューブからなる接続管２９によってヘッド２１に接続されており、接続管２９を通じてヘッド２１に造形液を供給する。
【００３６】
粉体回収機構１３は、造形台６と右胴部４０の間に配置される。粉体回収機構１３は、回収部５０の粉体収容部５２内の未硬化粉体を吸引するためのポンプ（図示せず）を備える。また、右胴部４０の前側には、作業者からの操作入力を受け付けるための操作パネル５３が設けられている。
【００３７】
図４を参照して、立体造形装置１の電気的構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形装置１の制御を司るＣＰＵ５０を備える。ＣＰＵ５０には、ＲＡＭ５１、ＲＯＭ５２、操作パネル５３、外部通信Ｉ／Ｆ５４、モータ駆動部５５、及びヘッド駆動部５６が、バス５９を介して接続されている。
【００３８】
ＲＡＭ５１には、ＰＣ１００から受信した立体造形データ等の各種データが一時的に記憶される。ＲＯＭ５２には、立体造形装置１の動作を制御するためのプログラム、初期値等が記憶されている。外部通信Ｉ／Ｆ５４は、立体造形装置１をＰＣ１００等の外部機器に接続する。なお、立体造形装置１は、ＵＳＢインタフェース、インターネット等を介して、他のデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、サーバ等）からデータを取得することも可能である。モータ駆動部５５は、前後動モータ７１、ステージ昇降モータ７２、平坦化ローラ回転モータ７３、粉体供給モータ７４、振動モータ７５、除去部移動モータ７６、及びヘッド移動モータ７７の各々の動作を制御する。ヘッド駆動部５６はヘッド２１に接続しており、ヘッド２１の各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動する。
【００３９】
図５から図１２を参照し、立体造形装置１のＣＰＵ５０によって実行される立体造形処理について説明する。立体造形処理は、操作パネル５３を介して立体造形物の造形を開始する指示が入力された場合に、ＲＯＭ５２に記憶されたプログラムをＣＰＵ５０が読み出して実行することによって、開始される。
【００４０】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、はじめに初期化処理を実行する（Ｓ１）。初期化処理において、ＣＰＵ５０は、ヘッドクリーニング機構（図示外）によってヘッド２１の下面をワイプする。ＣＰＵ５０は、ノズルに造形液が達するまで吸引を行う。吸引によって、ヘッド２１が造形液を吐出できる状態となる。図７に示すように、ＣＰＵ５０は、粉体供給機構１４の下側に供給部１２が配置する状態となるまで、前後動モータ７１を駆動して造形台６を前後方向に移動させる。ＣＰＵ５０は、除去部移動モータ７６を駆動して除去部４１を上方に移動させる（矢印１０１）。除去部４１は仮想平面２６から離隔する。ＣＰＵ５０は、ＲＡＭ５１に記憶されているデータを消去する。
【００４１】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、立体造形物を造形するための立体造形データがＲＡＭ５１に記憶されているか否かを判断する（Ｓ３）。ＰＣ１００から立体造形データを受信しておらず、ＲＡＭ５１に立体造形データが記憶されていない場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はＳ３に戻り、ＣＰＵ５０は処理を繰り返す。ユーザはＰＣ１００に対して、ＰＣ１００から立体造形装置１に対する立体造形データの送信指示を入力する。ＰＣ１００は立体造形装置１に対して立体造形データを送信し、立体造形装置１は立体造形データを受信する。ＣＰＵ５０は、外部通信Ｉ／Ｆ５４を介してＰＣ１００から受信した立体造形データを、ＲＡＭ５１に記憶する。
【００４２】
なお、立体造形装置１がＰＣ１００から立体造形データを受信する手順は変更できる。例えば、立体造形装置１のＣＰＵ５０が外部通信Ｉ／Ｆ５４を介してＰＣ１００に要求信号を送信してもよい。ＰＣ１００は、立体造形装置１から要求信号を受信した場合に、立体造形データを立体造形装置１に対して送信してもよい。
【００４３】
ＣＰＵ５０は、ＲＡＭ５１に立体造形データが記憶された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、立体造形データのうち最小のＺ座標の値を、Ｚ座標の座標位置に設定する。ＣＰＵ５０は、設定した座標位置Ｚにおける立体造形データを読み出す（Ｓ５）。
【００４４】
ＣＰＵ５０は、粉末供給・平坦化処理を行う（Ｓ７）。詳細には次の通りである。ＣＰＵ５０は、ステージ９の高さを、上面が仮想平面２６と同一平面に配置する位置（上昇位置）から、形成する粉体層の厚み分だけ仮想平面２６よりも低い位置に調整する。ＣＰＵ５０は、粉体供給モータ７４を駆動し、供給部１２に対して立体造形粉体を供給する。図７に示すように、立体造形粉体８１が供給部１２上に載置された状態になる。次いでＣＰＵ５０は、平坦化ローラ回転モータ７３を駆動して平坦化ローラ１８の回転を開始すると同時に、前後動モータ７１を駆動して造形台６を後方から前方（矢印１０２（図８参照）の方向）に移動させる。図８に示すように、平坦化ローラ１８は、供給部１２上の立体造形粉体８１を、ステージ収容部２５に移動させる。立体造形粉体８１はステージ９上に載置する。平坦化ローラ１８は、ステージ９上で立体造形粉体８１を平坦化する。ステージ９上に粉体層８２が形成される。粉体層８２の厚み（積層ピッチ）は、仮想平面２６とステージ９の上面との間の距離に等しくなる。
【００４５】
なお、粉体層８２の形成方法は変更できる。例えばＣＰＵ５０は、供給部１２に立体造形粉体８１を載置させない状態で、平坦化ローラ回転モータ７３を駆動して平坦化ローラ１８を回転させてもよい。ＣＰＵ５０は、粉体供給機構１４がステージ収容部２５の上方に到達した場合に、粉体供給モータ７４を駆動して粉体供給機構１４からステージ収容部２５内に対する立体造形粉体８１の供給を開始してもよい。以上のようにＣＰＵ５０は、立体造形粉体８１を供給しながら、平坦化ローラ１８によって立体造形粉体８１を平坦化し、粉体層８２を形成させてもよい。
【００４６】
平坦化ローラ１８は、ステージ収容部２５内に入りきらなかった立体造形粉体（余剰粉体）を、回収部５０に向けて移動させる。余剰粉体は、受け部５１を介して粉体収容部５２内に落下する。
【００４７】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、ステージ９上に粉体層を形成した後、前後動モータ７１を駆動し、ステージ収容部２５の前端部がヘッド２１の下方に配置する状態となるまで、造形台６を前方から後方に移動させる。ＣＰＵ５０は、ヘッド移動モータ７７を駆動し、ステージ収容部２５の前端部右側の上方にヘッド２１が配置する状態となるまで、ヘッド２１を右側に移動させる（Ｓ９）。以下、上述したヘッド２１及び造形台６の位置を、「初期位置」という。ＣＰＵ５０は、設定された座標位置Ｚにおける立体造形データに応じて、ヘッド２１移動させながら造形液の吐出制御を実行し、同時に、造形台６の移動制御を実行する（Ｓ１１）。立体造形データに応じた位置に各色の造形液が吐出される。造形液が吐出された部位では、立体造形粉体に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合する。結果、図９に示すように、立体造形物８３を含む層（以下、「造形層８４」という。）が形成される。
【００４８】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、立体造形物８３の造形が完了したか否かを判断する（Ｓ１３）。完了していない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、次の層（前回処理した層の１つ上の層）のＺ座標の値に座標位置を変更する（Ｓ１５）。処理はＳ５へ戻る。ＣＰＵ５０は、次の層の立体造形データを読み出す（Ｓ５）。ＣＰＵ５０は、次の層の厚み分だけステージ９を下降させ（矢印１０３、図９参照）、粉体層を積層する（Ｓ７）。ＣＰＵ５０は、ヘッド２１及び造形台６を初期位置に配置させる（Ｓ９）。ＣＰＵ５０は、ヘッド２１から造形液を吐出させ、同時に、造形台６を移動させることによって、造形層８４を積層させる（Ｓ１１）。
【００４９】
立体造形物８３の造形が完了した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、図１０に示すように、立体造形物８３及び未硬化粉体８５を含む複数の積層された造形層８４が、ステージ収容部２５内のステージ９上に配置した状態になる。
【００５０】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、複数の造形層８４から未硬化粉体８５を取り除き、立体造形物８３を取り出すために、未硬化粉体８５を除去する処理（未硬化粉体除去処理、図６参照）を実行する（Ｓ１７）。図６を参照して、未硬化粉体除去処理について説明する。ＣＰＵ５０は、ステージ収容部２５が除去部４１の下方に配置する状態となるまで、前後動モータ７１を駆動して造形台６を後方に移動させる（Ｓ２１、矢印１０４（図１０参照））。ＣＰＵ５０は、除去部４１の開口４３が仮想平面２６に接する状態となるまで、除去部移動モータ７６を駆動して除去部４１を下方に移動させる（Ｓ２３）。次いでＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ７２を駆動し、ステージ９を上昇位置まで上昇させる（Ｓ２５）。
【００５１】
図１１に示すように、Ｓ２３（図６参照）で除去部４１を下方に移動させる（矢印１０５）ことによって、除去部４１は、上面が仮想平面２６と同一平面に配置した状態のステージ９の位置（上昇位置）の近傍に配置した状態となる。除去部４１の開口４３は仮想平面２６に接し、除去部４１がステージ収容部２５を上方から覆った状態になる。開口４３は枠部８の上面に隙間なく密着する。なおこの時点では、ステージ９は下降した状態（図１０参照）であるため、Ｓ２３で除去部４１を下方に移動させた直後は、ステージ９と除去部４１とは離隔した状態になる。次いで、Ｓ２５（図６参照）でステージ９を上昇位置まで上昇させる（矢印１０６）ことによって、ステージ９上の複数の造形層８４は、除去部４１内部に収容された状態になる。ステージ９の上面と枠部８の上面とは、いずれも仮想平面２６に沿って配置されるため、双方は同一平面を形成する。除去部４１はステージ収容部２５よりも僅かに大きく、且つ、除去部４１の開口４３は枠部８に密着しているため、造形層８４に含まれる未硬化粉体８５は除去部４１の外部に溢れない。
【００５２】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、前後動モータ７１を駆動して造形台６を前方に移動させる（Ｓ２７）。除去部４１は、ステージ収容部２５の後方に設けられた回収部５０に向けて相対移動する。除去部４１の内部に収容された状態の造形層８４は、除去部４１の本体部４２のうち壁部４２１によって側方から後方に押されてステージ９上から取り除かれ、回収部５０に向けて移動する。ＣＰＵ５０は、回収部５０の上方に除去部４１が配置した状態となるまで、造形台６を前方に移動させた後、前後動モータ７１を駆動して造形台６の移動を停止させる。
【００５３】
図１２に示すように、造形台６が前方に移動する（矢印１０７）過程で、造形層８４のうち回収部５０の受け部５１上に到達した部分では、未硬化粉体８５が受け部５１の隙間から下方の粉体収容部５２に落ち、粉体収容部５２に貯まる（矢印１０８）。一方、立体造形物８３は、受け部５１の網目の隙間よりも大きいので、受け部５１から下方に落ちず、受け部５１上面に載置した状態になる。これによって、立体造形物８３と未硬化粉体８５とが分離される。
【００５４】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、回収部５０の上方に除去部４１が配置した状態で前後動モータ７１を駆動し、造形台６を前後方向に往復移動させる（矢印１０９、図１２参照）。これによってＣＰＵ５０は、回収部５０の受け部５１を前後方向に往復移動させる（Ｓ２９）。ＣＰＵ５０は、振動モータ７５を駆動し、除去部４１を振動させる（矢印１１０、図１２参照）。これによって除去部４１を振動させる（Ｓ３１）。
【００５５】
図１２に示すように、造形台６の回収部５０の受け部５１を前後方向に往復移動させる（矢印１０９）ことによって、回収部５０の受け部５１上に残った未硬化粉体８５は振動する。同様に、除去部４１を振動させる（矢印１１０）ことによって、除去部４１の内部に収容された未硬化粉体８５も振動する。これらによって未硬化粉体８５は、受け部５１から下方の粉体収容部５２に落ち易くなるので、立体造形物８３から未硬化粉体８５が良好に分離し、受け部５１上には立体造形物８３が載置された状態になる。
【００５６】
図６に示すように、Ｓ２９、Ｓ３１の終了後、未硬化粉体除去処理は終了し、処理は立体造形処理（図５参照）に戻る。図５に示すように、未硬化粉体除去処理（Ｓ１７）の終了後立体造形処理は終了する。
【００５７】
以上説明したように、立体造形装置１の除去部４１は、ステージ９上に造形された立体造形物８３と未硬化粉体８５とを含む造形層８４を、ステージ９上から取り除き、回収部５０に向けて移動させる。回収部５０は、立体造形物８３の周囲に残った未硬化粉体８５を受け部５１から粉体収容部５２に落下させ、受け部５１上に立体造形物８３のみが載置された状態とすることによって、立体造形物８３と未硬化粉体８５とを分離する。立体造形装置１は、除去部４１及び回収部５０によって立体造形物８３の周囲から未硬化粉体８５を除去することができるので、大掛かりな装置が不要となる。このため、立体造形装置１の小型化が可能となる。
【００５８】
また立体造形装置１は、除去部４１の開口４３が仮想平面２６に接した状態、即ち、除去部４１を上昇位置に近接させた状態で、ステージ９を上昇位置まで上昇させる。従って除去部４１は、上昇位置まで上昇したステージ９上の複数の造形層８４を内部に適切に収容し、回収部５０に向けて移動させることができる。除去部４１の開口４３と枠部８の上面とは密着するため、除去部４１の内部に収容された未硬化粉体８５が除去部４１外に溢れ出ることがない。このため、ステージ９上の未硬化粉体８５が回収部５０に向けて移動されずにステージ９上やその周りに残ってしまうことがない。
【００５９】
また、回収部５０の受け部５１は網目状であるため、立体造形物８３のみを確実に載置させ、未硬化粉体８５を粉体収容部５２に落下させることができる。未硬化粉体８５が受け部５１上に残らないので、立体造形装置１は、立体造形物８３の周囲から未硬化粉体８５を適切に除去することによって立体造形物８３と未硬化粉体８５とを良好に分離できる。
【００６０】
なお、受け部５１は仮想平面２６に沿って設けられているので、除去部４１が仮想平面２６に沿って相対移動する場合に、除去部４１が受け部５１に引っかかってしまうことを抑止できる。従って立体造形装置１は、除去部４１をスムーズに相対移動させることができる。また、粉体収容部５２は受け部５１の下方に設けられるので、受け部５１から落下した未硬化粉体８５を確実に受けて収容することができる。従って、受け部５１から落下した未硬化粉体８５が立体造形装置１内に飛散し、装置内が汚れてしまうことを抑止できる。
【００６１】
またＣＰＵ５０は、立体造形物８３の造形後、除去部４１を回収部５０上に配置させた状態で、振動モータ７５によって除去部４１を振動させる（Ｓ６１、図６参照）。これによって、立体造形物８３の周囲に残った未硬化粉体８５は受け部５１から粉体収容部５２に向けて下方に落下し易くなる。このため、未硬化粉体８５が受け部５１上に残ることを防止できる。また、立体造形物８３から未硬化粉体８５を確実に分離することができるので、未硬化粉体８５の大部分を効率的に回収することが可能となる。
【００６２】
またＣＰＵ５０は、立体造形物８３の造形後、除去部４１を回収部５０上に配置させた状態で、造形台６を前後方向に往復移動させる（Ｓ２９、図６参照）。これによって、立体造形物８３の周囲に残った未硬化粉体８５は受け部５１から粉体収容部５２に向けて下方に落下し易くなる。このため、未硬化粉体８５が受け部５１上に残ることを防止できる。また、立体造形物８３から未硬化粉体８５を効率的に分離することができるので、未硬化粉体８５を効率的に回収することが可能となる。
【００６３】
立体造形装置は、造形台６を前後方向に移動させながら、ステージ９上に立体造形物８３を造形する。また立体造形装置は、造形台６を前後方向に移動させることによって、除去部４１がステージ９上から立体造形物８３及び未硬化粉体８５を取り除き、回収部５０へと誘導する。立体造形装置では、除去部４１を筐体に対して固定的な位置に配置させることによって、造形台６を移動させる前後動モータ７１を、ステージ９に対して除去部４１を相対移動させる駆動源としても使用することができる。従って、立体造形装置１の構成を更に簡易化できる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上述では、ステージ９が上昇位置に配置した状態で、ステージ９上面は仮想平面２６と同一平面を形成したが、ステージ９が上昇位置に配置した状態で、ステージ９上面は仮想平面２６から僅かに下方に配置してもよい。
【００６５】
除去部移動モータ７６によって移動する除去部４１の移動方向は、上下に限定されず、左右方向であってもよい。ＣＰＵ５０は、除去部移動モータ７６を駆動することによって、除去部４１がステージ９の上昇位置に近接した状態と、除去部４１がステージ９の上昇位置から離隔した位置とに切り替えてもよい。
【００６６】
除去部４１の本体部４２の形状は直方体に限定されず、壁部４２１〜４２４は垂直方向に対して傾斜する方向に延びていてもよい。また壁部４２１〜４２４は曲折していてもよい。除去部４１の本体部４２は、壁部４２１〜４２４のみによって形成されていてもよく、上部及び下部が開口していてもよい。また、除去部４１の本体部４２は、壁部４２１〜４２３のみによって形成されていてもよい。さらに、除去部４１の本体部４２は、壁部４２１のみによって形成されていてもよい。このような構成とすることによって、除去部４１は、最小限の構成で、ステージ９上の造形層８４を回収部５０に向けて移動させることができる。なおこの場合、ステージ収容部２５の開口のうち前後方向に延びる辺に沿って、枠部８の上面から上方に延びる一対の板材を備えていてもよい。一対の板材を設けることによって、造形層８４が載置された状態のステージ９が上昇位置まで上昇する過程で、未硬化粉体８５が枠部８の左右両側に溢れることを防止できる。また枠部８の上面は、後方に向けて下方に傾斜していてもよい。
【００６７】
回収部５０の受け部５１の形状は変更できる。受け部５１は、立体造形物８３が粉体収容部５２に落下しないように下方から支持できる形状であれば、網目状でなくてもよい。例えば、受け部５１はスリットが設けられた板材であってもよい。又例えば、穴に向けて傾斜した板材であってもよい。又例えば、立体造形装置１によって造形される立体造形物８３の形状が特定されている場合には、この立体造形物８３よりも僅かに小さい穴を一つ備えた板材であってもよい。
【００６８】
回収部５０の粉体収容部５２の位置は変更できる。例えば受け部５１の下方に、傾斜する板材が設けられて、該板材の下端部分に粉体収容部５２が設けられていてもよい。
【００６９】
上記実施形態において、ＣＰＵ５０は、振動モータ７５を駆動することによって除去部４１を振動させていた。これに対して立体造形装置１は、振動モータ７５の代わりに、受け部５１を振動させるための振動モータを備えていてもよい。ＣＰＵ５０は、この振動モータを駆動することによって、受け部５１を振動させてもよい。
【００７０】
振動モータ７５は、除去部４１の本体部４２のうち壁部４２４に設けられていた。これに対し、振動モータ７５の配置は変更できる。例えば振動モータ７５は粉体回収機構１３に設けられていてもよい。振動モータ７５は、支持枠６１、６２を振動させることによって、除去部４１を振動させてもよい。
【００７１】
上記実施形態において、ＣＰＵ５０は、除去部４１が回収部５０の上方に配置した状態で造形台６を前後方向に往復移動させた（Ｓ２９、図６参照）。これに対してＣＰＵ５０は、造形台６を前後方向に振動させながら、徐々に造形台６を後方に移動させ、除去部４１を回収部５０に向けて相対移動させてもよい。これによって、除去部４１が回収部５０に向けて相対移動する過程で、造形層８３に含まれる未硬化粉体８５を受け部５１から粉体収容部５２に対して徐々に且つ適切に落下させることが可能となる。
【００７２】
なお、ステージ昇降モータ７２が本発明の「昇降手段」に相当する。除去部移動モータ７６が本発明の「移動手段」に相当する。Ｓ２３の処理を行うＣＰＵ５０が本発明の「第一制御手段」に相当する。Ｓ２５の処理を行うＣＰＵ５０が本発明の「第二制御手段」に相当する。Ｓ２７の処理を行うＣＰＵ５０が本発明の「第三制御手段」に相当する。Ｓ２９の処理を行うＣＰＵ５０が本発明の「第四制御手段」に相当する。Ｓ３１の処理を行うＣＰＵ５０が本発明の「振動手段」に相当する。
【符号の説明】
【００７３】
１    立体造形装置
２１  ノズル
２５  ステージ収容部
２６  仮想平面
４１  除去部
４２  本体部
４３  開口
４４、４５  突出部
５０  回収部
５１  受け部
５２  粉体収容部
７１  前後動モータ
７２  ステージ昇降モータ
７５  振動モータ
７６  除去部移動モータ
８１  立体造形粉体
８３  立体造形物
８５  未硬化粉体
６２４  溝
【図１】
2014104683.tif 000003
【図２】
2014104683.tif 000004
【図３】
2014104683.tif 000005
【図４】
2014104683.tif 000006
【図５】
2014104683.tif 000007
【図６】
2014104683.tif 000008
【図７】
2014104683.tif 000009
【図８】
2014104683.tif 000010
【図９】
2014104683.tif 000011
【図１０】
2014104683.tif 000012
【図１１】
2014104683.tif 000013
【図１２】
2014104683.tif 000014