(57)【要約】【課題】下方の粉体層に既に形成されている層状構造物の引き摺りや膨張を抑制して、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することを課題とする。【解決手段】複数の回転部材１２Ａ，１２Ｂを回転させながら同方向Ｙ２へ移動させて粉体２０を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層３１を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記複数の回転部材は、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向Ｙ２と同方向に表面移動する向きに回転する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
前記複数の回転部材は、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向きに回転することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも低い位置に最下部をもつ回転部材を含むことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の三次元造形装置において、
前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の粉体に対する相対速度よりも速い相対速度である回転部材を含むことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項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、
前記複数の回転部材のうちの少なくとも１つの回転部材の最下部の高さを変更する高さ変更手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
請求項４に記載の三次元造形装置において、
前記高さ変更手段は、前記複数の回転部材間における最下部の高低差を変更可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項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、
造形槽へ供給する粉体を収容する２つの供給槽が該造形槽を挟んで前記複数の回転部材の移動方向に並べて配置されており、
前記２つの供給槽のうちの一方の供給槽から他方の供給槽へ向かう往路に沿って前記複数の回転部材を移動させて前記造形槽の粉体に対して前記平坦化処理を行って前記粉体層を形成した後、前記他方の供給槽から前記一方の供給槽へ向かう復路に沿って該複数の回転部材を移動させて該造形槽の粉体に対して前記平坦化処理を行って該粉体層の上に新たな粉体層を形成することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記複数の回転部材は、移動方向前方で前記粉体に接触する面が斜め下方を向いていることを特徴とする三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、薄層形成容器（造形槽）に薄層（粉体層）を形成する際、運搬ローラ（回転部材）とその後方を移動する押圧ローラ（回転部材）とを同方向へ移動させ、粉末材料収納容器（供給槽）の粉末材料（粉体）を薄層形成容器へ移送供給して平坦化する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置は、移動方向前方側に位置する運搬ローラの最下部よりも、移動方向後方側に位置する押圧ローラの最下部の方が低くなるように設定されている。運搬ローラは、当該運搬ローラの下面側が当該運搬ローラの移動方向と同方向に表面移動する向きに回転し、押圧ローラは、当該押圧ローラの下面側が当該押圧ローラの移動方向と逆方向に表面移動する向きに回転する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、平坦化処理に用いられる複数の回転部材の中に、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と逆方向に表面移動する向きに回転する回転部材が含まれていると、その回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎて、三次元造形物の造形精度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明は、複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記複数の回転部材は、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向きに回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物の引き摺りや膨張を抑制して、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る三次元造形装置の一例の概略を示す平面説明図である。
【図２】同三次元造形装置の概略を示す側面説明図である。
【図３】同三次元造形装置における造形部の概略を示す断面説明図である。
【図４】同三次元造形装置の要部の具体的構成を示す斜視説明図である。
【図５】同三次元造形装置の造形部における平坦化ローラに設けられるシール部材を示す説明図である。
【図６】同三次元造形装置における制御部を示すブロック図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、同三次元造形装置における粉体層の形成動作を示す説明図である。
【図８】同三次元造形装置に設けられる２つの平坦化ローラの周面と粉体との相対速度を説明するための説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態に係る三次元造形装置における粉体層の形成動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明における第１の実施形態に係る三次元造形装置の一例の概要について、図１ないし図４を参照して説明する。
図１は同三次元造形装置の概略平面説明図、図２は同じく概略側面説明図、図３は同じく造形部の断面説明図である。なお、図３は造形時の状態で示している。また、図４は同じく具体的構成の要部斜視説明図である。
【０００９】
この三次元造形装置は、粉体造形装置（粉末造形装置ともいう。）であり、粉体（粉末）が結合された層状構造物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の層（粉体層）３１に対して造形液１０を吐出する造形ユニット５とを備えている。
【００１０】
造形部１は、粉体槽１１と、平坦化手段（リコータ）を構成する平坦化部材としての回転部材である２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂ（以下、区別しないときは「平坦化ローラ１２」という。）と、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂ（以下、区別しないときは「クリーニングブレード１３」という。）とを備えている。
【００１１】
クリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂとともに移動する。本実施形態の平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、いずれも、供給槽２１から造形槽２２へ向かうＹ２方向（往路時の移動方向）へ移動する際、その下面側がＹ２方向と同方向に表面移動する向きに、回転駆動される。クリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂは、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂがこの向きに回転するときにカウンター方向となるように、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面に接触する。平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂがこの向きに回転するときに順方向（トレーリング方向）となるようにしてもよい。
【００１２】
なお、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面をクリーニングするクリーニング装置の構成は、クリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂを用いたものに限らず、ブラシで掻き取る方式、静電的にクリーニングする方式など、特に制限はない。
【００１３】
粉体槽１１は、造形槽２２に供給する粉体２０を貯留する供給槽２１と、層状構造物３０が積層されて三次元造形物が造形される造形槽２２と、造形槽２２に供給された粉体の余剰分を回収する余剰粉体受け槽２９とを有している。
【００１４】
供給槽２１の底部を構成する供給ステージ２３は、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の底部を構成する造形ステージ２４も、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上に層状構造物３０が積層された三次元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Ｚ方向（高さ方向）に昇降され、造形ステージ２４も、同じく、モータ２８によってＺ方向に昇降される。
【００１５】
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の側面も造形槽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。
【００１６】
供給槽２１には、後述する粉体供給装置５５４が配置されている。造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少した時に、粉体供給装置５５４を構成するタンク内の粉体を供給槽２１へ供給する。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。
【００１７】
２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂ（以下、区別しないときは「平坦化ローラ１２」という。）は、それぞれ回転しながら同方向へ移動して、供給槽２１の供給ステージ２３上に貯留されている粉体２０を造形槽２２に移送して供給するとともに、造形槽２２に供給された粉体２０の表面を均して平坦化し、所定の厚みの粉体層を形成する。平坦化ローラ１２は、その軸方向長さが造形槽２２及び供給槽２１の内寸幅よりも長く、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。
【００１８】
２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、同じモータ２６によって回転駆動されるが、別個のモータによってそれぞれを回転駆動する構成であってもよい。平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、モータ２６によって回転されながら、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方向に移動する。これにより、供給槽２１の粉体２０が造形槽２２へと移送供給されるとともに、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂが造形槽２２上を通過しながら粉体２０を移送しつつ平坦化して、所望の厚みの粉体層３１が形成される。
【００１９】
また、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂのローラ両端面には、図５に示すように、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動によって移送される粉体２０がローラ軸方向外側へ漏れ出るのを防止するシール部材１４が設けられている。本実施形態のシール部材１４は、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面よりも移動方向前方へ突出するように配置され、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂとともに一体的に移動する。シール部材１４は、供給槽２１、造形槽２２、余剰粉体受け槽２９の上面に接触するように配置されており、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂとともに一体的に移動する際に、供給槽２１、造形槽２２、余剰粉体受け槽２９の上面に対して摺動する。したがって、シール部材１４は、摺動しやすい低摩擦材質で形成するのが好ましい。なお、本実施形態のシール部材１４は、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂとともに一体的に移動する構成であるが、供給槽２１、造形槽２２、余剰粉体受け槽２９に設けてもよい。
【００２０】
造形ユニット５は、造形ステージ２４上の粉体層３１に粉体２０を結合させる造形液１０を吐出（付与）して、粉体２０が結合された層状構造物としての層状構造物３０を形成する液体吐出ユニット５０を備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
キャリッジ５１は、ガイド部材５４，５５に移動可能に保持されている。ガイド部材５４，５５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を構成するＸ方向走査モータによってプーリ及びベルトを介して主走査方向であるＸ方向に往復移動される。
【００２３】
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、造形液１０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。一方のヘッド５２ａの２つのノズル列は、シアン造形液及びマゼンタ造形液を吐出する。他方のヘッド５２ｂの２つのノズル列は、イエロー造形液及びブラック造形液をそれぞれ吐出する。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。
【００２４】
これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液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。
【００２５】
また、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。メンテナンス機構６１では、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、メンテナンス機構６１では、ノズルのメニスカス形成のため、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、造形液の吐出を行わない期間に、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。
【００２６】
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。
【００２７】
液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４，５５とともに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。
【００２８】
次に、本実施形態における三次元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。
図６は同制御部のブロック図である。
制御部５００は、本実施形態の三次元造形装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に三次元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。
【００２９】
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。
【００３０】
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外部Ｉ／Ｆ５０６を備えている。造形データ作成装置６００は、最終形態の三次元造形物を各層状構造物にスライスした造形データを作成する装置であり、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成される。また、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。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。
【００３１】
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。また、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。また、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。
【００３２】
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。また、制御部５００は、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂ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１２Ａ，１２Ｂを回転駆動するモータ２６を駆動するモータ駆動部５１６を備えている。
【００３３】
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とを備えている。
【００３４】
制御部５００には、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。
【００３５】
次に、本実施形態における粉体層の形成動作について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態における粉体層の形成動作を説明するための説明図である。
２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、Ｙ２方向に移動するとき、つまり、供給槽２１から造形槽２２に粉体２０を移送供給するとき、第一平坦化ローラ１２Ａの移動方向後方側に第二平坦化ローラ１２Ｂが配置され、第一平坦化ローラ１２Ａの移動とともに第二平坦化ローラ１２Ｂも移動する。
【００３６】
２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面に接触した状態で、クリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂが設けられている。クリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂは、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面に当接した状態で、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂと一体的に移動する。また、本実施形態において、移動方向後方側に位置する第二平坦化ローラ１２Ｂは、その最下部が移動方向前方に位置する第一平坦化ローラ１２Ａの最下部よりも低い位置となるように配置されている。
【００３７】
まず、図７（ａ）に示すように、造形槽２２の造形ステージ２４上に、１又は複数層の層状構造物３０が形成されているものとする。
【００３８】
図７（ｂ）に示すように、最上層の層状構造物３０上に次の粉体層３１を形成するときには、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に移動量ｚ１分だけ上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に移動量ｚ２分だけ下降させる。このときの造形槽２２の造形ステージ２４の移動量ｚ２は、粉体層３１の目標厚みΔｔと同じに設定される。目標厚みΔｔは、例えば数十〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【００３９】
供給ステージ２３の移動量ｚ１と造形ステージ２４の移動量ｚ２との関係は、本実施形態ではｚ１≧ｚ２の関係となっている。これにより、造形槽２２の全体に粉体２０を敷き詰めるのに十分な量の粉体２０を供給槽２１から造形槽２２へ供給することができる。なお、供給槽２１から移送された粉体２０のうち造形槽２２に供給されなかった余剰粉体２０’は、余剰粉体受け槽２９に落下して回収される。
【００４０】
このような余剰粉体２０’が生じるようにすると、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂが供給槽２１から造形槽２２へ向かうＹ２方向における造形槽２２の下流端まで粉体２０を移送する間、常に余剰分の粉体２０が存在する。このような余剰分の粉体２０が存在することで、その余剰分の粉体２０の重みによる粉体層の押し付け効果が造形槽２２の下流端まで得られる結果、より均一な高い粉体密度の粉体層を形成するのに有利である。
【００４１】
次に、図７（ｂ）に示すように、第一平坦化ローラ１２Ａを、供給槽２１の上面レベルから一定距離だけ離れた位置で、供給槽２１から造形槽２２へ向かうＹ２方向（往路の移動方向）に移動させるとともに、その移動方向後方に配置される第二平坦化ローラ１２ＢもＹ２方向へ移動させる。このとき、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂを、図中矢印の向きに、すなわち、その下面側がＹ２方向と同方向に表面移動する向き（以下「カウンター方向」という。）に、回転駆動させる。
【００４２】
更に、図７（ｃ）に示すように、第一平坦化ローラ１２Ａは、造形槽２２の上面レベルから一定距離だけ離れた位置で造形槽２２を通過するように、Ｙ２方向（往路の移動方向）へ移動する。このときも、第一平坦化ローラ１２Ａは、カウンター方向に回転している。そして、第一平坦化ローラ１２Ａが造形槽２２の上方を通過する際に、造形槽２２に供給された粉体２０の表面が均されて平坦化され、最終的に形成される粉体層３１の目標厚みΔｔよりも厚みのあるプレ粉体層３１’が形成される。
【００４３】
続いて、図７（ｄ）に示すように、第二平坦化ローラ１２Ｂは、造形槽２２の上面レベルに沿って、Ｙ２方向へ移動する。このときも、第二平坦化ローラ１２Ｂは、カウンター方向に回転している。このとき、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理によって造形槽２２の造形ステージ２４上に形成されたプレ粉体層３１’の上層部分の粉体２０は、造形槽２２の上面レベルから上方に盛り上がった状態になっている。したがって、第二平坦化ローラ１２Ｂは、造形槽２２を通過する際にプレ粉体層３１’の上層部分を移送しながら均して平坦化し、図７（ｅ）に示すように、目標厚みΔｔの粉体層３１が形成される。
【００４４】
供給ステージ２３の移動量ｚ１と造形ステージ２４の移動量ｚ２との関係は、本実施形態ではｚ１≧ｚ２の関係となっている。これにより、造形槽２２の全体に粉体２０を敷き詰めるのに十分な量の粉体２０を供給槽２１から造形槽２２へ供給することができる。なお、供給槽２１から移送された粉体２０のうち造形槽２２に供給されなかった余剰粉体２０’は、余剰粉体受け槽２９に落下して回収される。
【００４５】
このような余剰粉体２０’が生じるようにすると、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂが供給槽２１から造形槽２２へ向かうＹ２方向における造形槽２２の下流端まで粉体２０を移送する間、常に余剰粉体２０’が存在する。このような余剰粉体２０’が存在することで、その余剰粉体２０’の重みによる粉体層の押し付け効果が造形槽２２の下流端まで得られる結果、より均一な高い粉体密度の粉体層を形成するのに有利である。
【００４６】
粉体層３１の形成後の第一平坦化ローラ１２Ａ及び第二平坦化ローラ１２Ｂは、図７（ｆ）に示すように、造形槽２２及び供給槽２１の上方を通過して、初期位置（原点位置）に戻る（復帰する）。その後、図７（ａ）に示す動作に戻り、ヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、形成した粉体層３１に所要形状の層状構造物３０を形成する。
【００４７】
なお、層状構造物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。新たな層状構造物３０とその下層の層状構造物３０とは一体化して三次元造形物の一部を構成する。
【００４８】
以後、上述した動作を繰り返し行うことにより、層状構造物３０が積層された三次元形状造形物（立体造形物）が造形される。
【００４９】
本実施形態においては、一層の粉体層３１の形成にあたり、粉体層を形成する粉体を２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂを用いて２回に分けて押し付けることができる。これにより、粉体層の密度を段階的に高められることから、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成することができる。その結果、三次元造形物の造形精度を高めることができる。
【００５０】
また、本実施形態においては、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂを互いに同方向へ移動させるため、移動方向前方の第一平坦化ローラ１２Ａによるプレ粉体層３１’の形成が完了する前に、移動方向後方の第二平坦化ローラ１２Ｂによる粉体層３１の形成を開始することができる。これにより、一層の粉体層３１を形成するための処理時間が短縮でき、三次元造形物の造形時間を短くすることができるので、三次元造形物の生産性が向上する。
【００５１】
更に、本実施形態では、平坦化処理に用いる２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂを、その下面側がＹ２方向と同方向に表面移動する向き（カウンター方向）に回転させながら、粉体２０の移送と平坦化を行う。これにより、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面と粉体２０との間の相対速度が高速になり、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面と粉体２０との間の摩擦力が低くなって、粉体層３１の表面の平滑性を高めることができる。
【００５２】
相対速度は、各平坦化ローラ１２がカウンター方向に回転しているので、図８に示すように、粉体２０に対する第一平坦化ローラ１２Ａの相対速度Ｖ１は、第一平坦化ローラ１２Ａの移動速度ｖ１と第一平坦化ローラ１２Ａの周速ｖ２との和となり、粉体２０に対する第二平坦化ローラ１２Ｂの相対速度Ｖ２は、第二平坦化ローラ１２Ｂの移動速度ｖ３と第二平坦化ローラ１２Ｂの周速ｖ４との和となる。
【００５３】
ここで、平坦化処理に用いる平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの中に、その下面側がＹ２方向と逆方向に表面移動する向き（順方向）に回転する順方向平坦化ローラが含まれていると、その順方向平坦化ローラの移動によって移送される粉体が、順方向平坦化ローラの表面移動に連れ回って回転部材の下側に送り込まれる。これにより、前回形成した下方の粉体層と順方向平坦化ローラとの間に過剰な量の粉体が介在してしまう。この場合、順方向平坦化ローラの移動に伴って、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物がその移動方向へ引き摺られたり膨張したりして、当該下方の粉体層に形成されている層状構造物の形状に誤差が生じ、層状構造物が積層して最終的に造形される三次元造形物の造形精度が低下する。
【００５４】
ここでいう「引き摺り」とは、下方の粉体層中の層状構造物３０が平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動方向（平坦化方向）へ引き摺られて、位置がシフトする現象である。また、「膨張」とは、下方の粉体層中の層状構造物３０が平坦化方向へ引き延ばされて層状構造物３０の寸法が拡大する現象である。
【００５５】
本実施形態では、平坦化処理に用いる平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、いずれも、カウンター方向に回転するものであり、順方向平坦化ローラを用いていない。カウンター方向に回転する平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの場合、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動によって移送される粉体が、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの表面移動に連れ回って平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの下側に送り込むことがない。これにより、前回形成した下方の粉体層中の層状構造物３０と平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂとの間には、前回形成した下方の粉体層と平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの最下部とのギャップによって決まる適量の粉体を介在させることができる。したがって、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂによる粉体の押し付け力が高くなり過ぎることがなく、下方の粉体層中の層状構造物３０の引き摺りや膨張が抑制され、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施形態における２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、供給槽２１を通過する際にもカウンター方向へ回転している例であるが、下方の粉体層中の層状構造物３０の引き摺りや膨張を抑制するうえでは、供給槽２１を通過する際に回転させる必要はない。
【００５７】
また、本実施形態においては、一層の粉体層３１を形成するために用いる平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの数が２つであるが、３つ以上であってもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周速ｖ２，ｖ４は同じ速度に設定され、かつ、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動速度ｖ１，ｖ３も同じ速度に設定されているため、粉体２０に対する２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの相対速度Ｖ１，Ｖ２は等しい。しかしながら、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周速ｖ２，ｖ４や移動速度ｖ１，ｖ３を異ならせて、粉体２０に対する２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの相対速度Ｖ１，Ｖ２を異ならせてもよい。
【００５９】
特に、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物３０の引き摺りや膨張を抑制するうえでは、移動方向後方側の第二平坦化ローラ１２Ｂの相対速度Ｖ２を、移動方向前方側の第一平坦化ローラ１２Ａの相対速度Ｖ１よりも速くなるように設定するのが好ましい。これは、次の理由によるものと考えられる。なお、以下のメカニズムは、本実施形態の効果の発生源を限定するものではない。
【００６０】
下方の粉体層中の層状構造物３０の引き摺りや膨張が発生するメカニズムは、次のように考えることができる。移動中の平坦化ローラ１２の周面に接する粉体２０は、平坦化ローラ１２の周面との間の摩擦力によって平坦化方向へ変位する。このように変位する粉体２０とこれに接する下方の粉体２０との間の摩擦力によって、当該下方の粉体２０も変位する。これのような変位の連鎖によって、最終的に下方の粉体層に接する粉体２０にも変位させる力が伝わり、下方の粉体層の引き摺りや膨張を引き起こす。
【００６１】
第二平坦化ローラ１２Ｂによる平坦化処理では、前回形成した下方の粉体層３１の上面（下方の粉体層３１中の層状構造物３０の上面）と第二平坦化ローラ１２Ｂの最下部との間隔が、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理時における下方の粉体層３１の上面と第一平坦化ローラ１２Ａの最下部との間隔よりも狭く設定されている。そのため、第二平坦化ローラ１２Ｂによる平坦化処理では、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理時よりも、大きな力で下方の粉体層３１を変位させやすい。したがって、本実施形態においては、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理時よりも、第二平坦化ローラ１２Ｂによる平坦化処理時の方が、下方の粉体層の層状構造物３０の引き摺りや膨張を生じやすい。
【００６２】
ここで、平坦化ローラ１２の周面とこれに接する粉体２０との間の摩擦力が大きいほど、粉体２０を平坦化ローラ１２の移動方向へ変位させる力は大きくなり、下方の粉体層の引き摺りや膨張を引き起こしやすい。そして、平坦化ローラ１２の周面とこれに接する粉体２０との間の摩擦力は、両者の相対速度Ｖ１，Ｖ２が大きいほど、小さくものとなる。よって、第二平坦化ローラ１２Ｂの相対速度Ｖ２を第一平坦化ローラ１２Ａの相対速度Ｖ１よりも速く設定することで、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理時よりも下方の粉体層の層状構造物３０の引き摺りや膨張を生じやすい第二平坦化ローラ１２Ｂによる平坦化処理時における当該引き摺りや膨張を抑制できる。
【００６３】
このとき、粒経、比重、流動性などの粉体特性によって最適な相対速度Ｖ１，Ｖ２が異なるところ、最適な相対速度Ｖ１，Ｖ２に設定するためには、第二平坦化ローラ１２Ｂの移動速度ｖ３を第一平坦化ローラ１２Ａの移動速度ｖ１よりも速く設定することが望まれる場合がある。この場合、移動方向後方側の第二平坦化ローラ１２Ｂが移動方向前方側の第一平坦化ローラ１２Ａに衝突しないように、移動開始前における両平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの離間距離を適切に設定しておく必要がある。そのため、両平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの離間距離を変更可能に構成しておくことが好ましい。すなわち、両平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの離間距離を変更可能に構成しておけば、両平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動速度の調整の自由度が広がり、より多くの種類の粉体２０に対応することができるようになる。
【００６４】
また、本実施形態では、回転部材として、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂのようなローラ部材を用いているため、平坦化処理時には、回転部材の移動方向前方で粉体２０に接触する接触面（平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面のうちの移動方向前方下側部分）が斜め下方を向く。そのため、回転部材を移動させることで、その接触面により粉体２０を移動方向へ移送するとともに下方へ押し込む力を生じさせる。よって、このような回転部材を用いることで、カウンター方向に回転する回転部材を用いる場合でも、高い粉体密度をもった粉体層３１を実現できる。
【００６５】
また、本実施形態において、第一平坦化ローラ１２Ａと第二平坦化ローラ１２Ｂのうちの少なくとも一方の高さ（粉体層３１の積層方向におけるローラ最下部の位置）を変更可能に構成してもよい。このような構成は、例えば、第一平坦化ローラ１２Ａと第二平坦化ローラ１２Ｂのうちの少なくとも一方のローラ軸を昇降させる昇降機構（高さ変更手段）によって実現することができる。
【００６６】
このような構成によれば、第一平坦化ローラ１２Ａと第二平坦化ローラ１２Ｂの高さ（粉体層３１の積層方向におけるローラ最下部の位置）の差Δｚを、粉体２０の種類や装置の使用環境等に応じて適切に調整することが可能となる。例えば、粒経が大きい粉体２０を用いる場合、第一平坦化ローラ１２Ａと第二平坦化ローラ１２Ｂの高さの差Δｚを大きくすることで、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂによる粉体の押し付け力を抑制して、下方の粉体層中の層状構造物３０の引き摺りや膨張を抑制できる。
【００６７】
なお、本実施形態は、前回形成した下方の粉体層３１の上面と第二平坦化ローラ１２Ｂの最下部との間隔が、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理時における下方の粉体層３１の上面と第一平坦化ローラ１２Ａの最下部との間隔と同じに設定することを排除するものではない。
【００６８】
また、第一平坦化ローラ１２Ａは、第二平坦化ローラ１２Ｂよりも、ローラ周面の表面粗さが低いのが好ましい。この場合、第一平坦化ローラ１２Ａのローラ周面に付着する粉体の量を少なくできる。これにより、平坦化処理後に、第一平坦化ローラ１２Ａが造形槽２２の上方を通過して初期位置（原点位置）に戻る（復帰する）際、第一平坦化ローラ１２Ａに付着している粉体が、既に形成されている粉体層３１上に落下して、三次元造形物の造形精度が低下することを抑制できる。
【００６９】
なお、第二平坦化ローラ１２Ｂに付着する粉体２０が造形槽２２の上方を通過して初期位置（原点位置）に戻る（復帰する）際に粉体層３１上に落下しても、その後方を移動する第一平坦化ローラ１２Ａによってこれを移送して供給槽２１へと戻すことが可能である。
【００７０】
次に、第２の実施形態について図９（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
第２の実施形態に係る三次元造形装置は、粉体槽１１として、造形槽２２と、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの移動方向（Ｙ方向）において造形槽２２の両側に配置され、粉体２０を収容する２つの供給槽２１Ａ、２１Ｂ（以下、区別しないときは「供給槽２１」という。）を備えている。本実施形態は、このような粉体層の形成動作に関わる構成及び動作に違いがある点を除き、上述した第１の実施形態と同様であるため、以下、上述した第１の実施形態との相違部分を中心に説明する。
【００７１】
本実施形態において、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは、Ｙ２方向に移動するとき、つまり、第一供給槽２１Ａから造形槽２２に粉体２０を移送供給するとき、第一平坦化ローラ１２Ａの移動方向後方側に第二平坦化ローラ１２Ｂが配置され、第一平坦化ローラ１２Ａの移動とともに第二平坦化ローラ１２Ｂも移動する。本実施形態においても、移動方向後方側に位置する第二平坦化ローラ１２Ｂは、その最下部が移動方向前方に位置する第一平坦化ローラ１２Ａの最下部よりも低い位置となるように配置されている。
【００７２】
まず、図９（ａ）に示すように、造形槽２２において最上層の層状構造物３０上に次の粉体層３１を形成する場合、第一供給槽２１Ａの供給ステージ２３ＡをＺ１方向に移動量ｚ１分だけ上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に移動量ｚ２分だけ下降させる。また、第二供給槽２１Ｂの供給ステージ２３Ｂについては、Ｚ２方向に移動量ｚ３分だけ下降させる。
【００７３】
第一供給槽２１Ａの移動量ｚ１は、第一供給槽２１Ａの上面レベルから上方に盛り上がる粉体量が規定量（造形槽２２の全体に粉体２０を敷き詰めるのに十分な量の粉体２０が造形槽２２へ供給される量）以上となるように適宜設定される。また、第二供給槽２１Ｂの移動量ｚ３は、第一供給槽２１Ａから移送された粉体２０のうち造形槽２２に供給されなかった余剰粉体２０’を漏れなく回収可能な十分な収容空間が形成されるように適宜設定される。
【００７４】
第一供給槽２１Ａの供給ステージ２３Ａの移動量ｚ１と造形ステージ２４の移動量ｚ２との関係は、本実施形態でもｚ１≧ｚ２の関係となっている。これにより、造形槽２２の全体に粉体２０を敷き詰めるのに十分な量の粉体２０を第一供給槽２１Ａから造形槽２２へ供給することができる。第一供給槽２１Ａから移送された粉体２０のうち造形槽２２に供給されなかった余剰粉体２０’は、第二供給槽２１Ｂに落下して回収される。
【００７５】
次に、図９（ｂ）に示すように、第一平坦化ローラ１２Ａを、供給槽２１の上面レベルから一定距離だけ離れた位置で、供給槽２１から造形槽２２へ向かうＹ２方向（往路の移動方向）に移動させるとともに、その移動方向後方に配置される第二平坦化ローラ１２ＢもＹ２方向へ移動させる。このとき、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂを、図中矢印で示すカウンター方向に回転駆動させる。
【００７６】
更に、図９（ｃ）に示すように、第一平坦化ローラ１２Ａは、造形槽２２の上面レベルから一定距離だけ離れた位置で造形槽２２を通過するように、Ｙ２方向（往路の移動方向）へ移動する。このときも、第一平坦化ローラ１２Ａは、カウンター方向に回転している。そして、第一平坦化ローラ１２Ａが造形槽２２の上方を通過する際に、造形槽２２に供給された粉体２０の表面が均されて平坦化され、最終的に形成される粉体層３１の目標厚みΔｔよりも厚みのあるプレ粉体層３１’が形成される。
【００７７】
続いて、第二平坦化ローラ１２Ｂは、造形槽２２の上面レベルに沿って、Ｙ２方向へ移動する。このときも、第二平坦化ローラ１２Ｂは、カウンター方向に回転している。このとき、第一平坦化ローラ１２Ａによる平坦化処理によって造形槽２２の造形ステージ２４上に形成されたプレ粉体層３１’の上層部分の粉体２０は、造形槽２２の上面レベルから上方に盛り上がった状態になっている。したがって、第二平坦化ローラ１２Ｂは、造形槽２２を通過する際にプレ粉体層３１’の上層部分を移送しながら均して平坦化し、目標厚みΔｔの粉体層３１が形成される。
【００７８】
その後、図９（ｄ）に示すように、ヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、平坦化ローラ１２の往路時に形成した粉体層３１に所要形状の層状構造物３０を形成する。
【００７９】
ここで、本実施形態における第一平坦化ローラ１２Ａ及び第二平坦化ローラ１２Ｂは、その高さ（粉体層３１の積層方向におけるローラ最下部の位置）を変更可能に構成されている。具体的には、第一平坦化ローラ１２Ａと第二平坦化ローラ１２Ｂの各ローラ軸を昇降させる昇降機構（高さ変更手段）が設けられている。
【００８０】
平坦化ローラ１２の往路時に形成した粉体層３１に対する層状構造物３０の形成が完了するまでに、制御部５００は、図９（ｄ）に示すように、各平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの昇降機構を制御して、復路時の移動方向後方側に位置する第一平坦化ローラ１２Ａの最下部が復路時の移動方向前方に位置する第二平坦化ローラ１２Ｂの最下部よりも低い位置となるように高さを変更させる。
【００８１】
そして、平坦化ローラ１２の往路時に形成した粉体層３１に対する層状構造物３０の形成が完了したら、図９（ｅ）に示すように、その層状構造物３０上に次の粉体層３１を形成するために、第二供給槽２１Ｂの供給ステージ２３ＢをＺ１方向に移動量ｚ１分だけ上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に移動量ｚ２分だけ下降させる。また、第一供給槽２１Ａの供給ステージ２３Ａについては、Ｚ２方向に移動量ｚ３分だけ下降させる。
【００８２】
復路時においても、第二供給槽２１Ｂの供給ステージ２３Ｂの移動量ｚ１と造形ステージ２４の移動量ｚ２との関係は、本実施形態でもｚ１≧ｚ２の関係となっている。これにより、造形槽２２の全体に粉体２０を敷き詰めるのに十分な量の粉体２０を第二供給槽２１Ｂから造形槽２２へ供給することができる。第二供給槽２１Ｂから移送された粉体２０のうち造形槽２２に供給されなかった余剰粉体２０’は、第一供給槽２１Ａに落下して回収される。
【００８３】
そして、図９（ｅ）に示すように、第二平坦化ローラ１２Ｂを、第二供給槽２１Ｂの上面レベルから一定距離だけ離れた位置で、第二供給槽２１Ｂから造形槽２２へ向かうＹ１方向（復路の移動方向）に移動させるとともに、その移動方向後方に配置される第一平坦化ローラ１２ＡもＹ１方向へ移動させる。このときも、２つの平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂは図中矢印で示すカウンター方向に回転駆動される。
【００８４】
更に、第二平坦化ローラ１２Ｂは、造形槽２２の上面レベルから一定距離だけ離れた位置で造形槽２２を通過するように、Ｙ１方向（復路の移動方向）へ移動する。このときも、第二平坦化ローラ１２Ｂは、カウンター方向に回転している。そして、第二平坦化ローラ１２Ｂが造形槽２２の上方を通過する際に、造形槽２２に供給された粉体２０の表面が均されて平坦化され、最終的に形成される粉体層３１の目標厚みΔｔよりも厚みのあるプレ粉体層３１’が形成される。
【００８５】
続いて、第一平坦化ローラ１２Ａは、造形槽２２の上面レベルに沿って、Ｙ１方向へ移動する。このときも、第一平坦化ローラ１２Ａは、カウンター方向に回転している。このとき、第二平坦化ローラ１２Ｂによる平坦化処理によって造形槽２２の造形ステージ２４上に形成されたプレ粉体層３１’の上層部分の粉体２０は、造形槽２２の上面レベルから上方に盛り上がった状態になっている。したがって、第一平坦化ローラ１２Ａは、造形槽２２を通過する際にプレ粉体層３１’の上層部分を移送しながら均して平坦化し、目標厚みΔｔの粉体層３１が形成される。
【００８６】
その後、図９（ｆ）に示すように、ヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、平坦化ローラ１２の復路時に形成した粉体層３１に所要形状の層状構造物３０を形成する。
【００８７】
以後、上述した動作を繰り返し行うことにより、層状構造物３０が積層された三次元形状造形物（立体造形物）が造形される。
【００８８】
本実施形態によれば、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの往路時と復路時の両方で、それぞれ一層ずつ粉体層３１を形成して層状構造物を形成することができるので、三次元造形物の造形時間を短縮することが可能となり、三次元造形物の生産性が向上する。
【００８９】
また、本実施形態においては、平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの往路時と復路時の両方で平坦化処理を実施するために、往路時と復路時のいずれでも平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの周面をクリーニングできるクリーニング装置が好ましい。本実施形態では、各平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂの回転方向が往路時と復路時とで逆向きとなるため、各平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂに対し、それぞれ２つずつのクリーニングブレード１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを設けている。各平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂに設けられるクリーニングブレードの一方は、往路時の回転方向に対してカウンター方向になるように設置され、他方は、復路時の回転方向に対してカウンター方向になるように設置される。
【００９０】
本実施形態で適用可能な造形方法は、上述したバインダージェット方式に限らず、レーザ焼結方式（ＬＳ方式等）や電子ビーム焼結方式（ＥＢＭ方式等）などであってもよい。すなわち、粉体の結合手段として、液体吐出ヘッドから吐出される液体を用いて粉体同士を結合させる手段を用いているが、これに代えて、レーザー照射手段等を用いて粉体同士を焼結等により結合させる手段などを用いることもできる。本発明は、粉体層３１を形成し、粉体層中の粉体を結合させる立体造形方法であれば、応用可能である。ただし、バインダージェット方式等のように液体を用いる造形方式は、一般に、レーザ焼結方式や電子ビーム焼結方式等のようにレーザー光等と用いた場合と比較して粉体２０の結着力が弱いため、本発明による造形精度の向上効果がより顕著となる。
【００９１】
なお、本実施形態のようなバインダージェット方式の場合、粉体２０に石膏を用い、インクジェットヘッドからバインダーインクを吐出し、石膏粉を凝固させることで層状構造物３０を形成するのが一般的であるが、粉体２０に砂を用いて、バインダー樹脂をインクジェットヘッドから吐出することで、鋳型などに利用される三次元造形物を造形することもできる。また、バインダージェット方式であれば、粉体２０に、金属、セラミック、ガラス等を用いることもできる。また、バインダージェット方式においては、結合液に溶解可能な材料をコートした粉体２０を用い、結合液をインクジェットヘッドから吐出することで、粉体同士をコート材料を介して結合させ、層状構造物３０を形成することもできる。
【００９２】
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）
複数の平坦化ローラ１２Ａ，１２Ｂ等の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体２０を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して粉体層３１を形成し、該粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０を形成するという動作を繰り返し行って、該層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記複数の回転部材は、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向き（カウンター方向）に回転することを特徴とする。
一般に、形成された粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成して三次元造形物を造形する場合、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成することが望まれる。このとき、複数の回転部材を回転させながら同方向へ移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行すると、一層の粉体層の形成にあたり、粉体層を形成する粉体を回転部材によって２回以上押し付けることができ、粉体層の密度を段階的に高められることから、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成するのに有利である。
しかも、平坦化処理に用いる複数の回転部材の移動方向を同方向に揃えることで、移動方向前方の回転部材による平坦化が完了する前に、移動方向後方の回転部材による平坦化を開始できる。これにより、一層の粉体層を形成するための処理時間が短縮でき、三次元造形物の造形時間を短くすることができるので、三次元造形物の生産性が向上する。
ところが、平坦化処理に用いられる複数の回転部材の中に、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と逆方向に表面移動する向きに回転する回転部材が含まれていると、その回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎる。これは、このように回転する回転部材の場合、回転部材の移動によって移送している粉体が、回転部材の表面移動に連れ回って回転部材の下側に送り込まれ、前回形成した下方の粉体層と回転部材との間に過剰な量の粉体が介在してしまうからである。そして、このように回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎると、回転部材の移動に伴って、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物がその移動方向へ引き摺られたり膨張したりして、層状構造物の形状に誤差が生じ、層状構造物が積層して最終的に造形される三次元造形物の造形精度が低下する。
本態様においては、平坦化処理に用いられる複数の回転部材が、いずれも、当該回転部材の下面側が当該回転部材の移動方向と同方向に表面移動する向きに回転する。このように回転する回転部材の場合、回転部材の移動によって移送している粉体が、回転部材の表面移動に連れ回って回転部材の下側に送り込むことがない。これにより、前回層状構造物を形成した下方の粉体層と回転部材との間には、前回形成した下方の粉体層と回転部材の最下部とのギャップによって決まる適量の粉体を介在させることができる。したがって、回転部材による粉体の押し付け力が高くなり過ぎることがなく、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物の引き摺りや膨張が抑制され、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
【００９３】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも低い位置に最下部をもつ回転部材を含むことを特徴とする。
これによれば、移動方向前方に位置する回転部材の移動によって平坦化された粉体層３１の目標厚みΔｔよりも厚いプレ粉体層３１’を形成した後、移動方向後方に位置する回転部材の移動によって平坦化された目標厚みの粉体層３１を形成することができる。このように、目標厚みの粉体層３１を形成するにあたり、事前に、目標厚みよりも厚く平坦化されたプレ粉体層３１’を形成することで、より高い粉体密度で均一化された粉体層３１を形成することができる。
【００９４】
（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記複数の回転部材は、移動方向前方に位置する回転部材の粉体に対する相対速度Ｖ１よりも速い相対速度Ｖ２である回転部材を含むことを特徴とする。
これによれば、移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時に、下方の粉体層に既に形成されている層状構造物３０の引き摺りや膨張が抑制され、三次元造形物の造形精度の低下を抑制することができる。
特に、前記態様Ｂのように、移動方向後方に位置する回転部材の最下部が移動方向前方に位置する回転部材の最下部よりも低い位置である場合、移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時には移動方向前方に位置する回転部材による平坦化処理時よりも当該引き摺りや膨張が生じやすい。したがって、このような態様においては、引き摺りや膨張が生じやすい移動方向後方に位置する回転部材による平坦化処理時の引き摺りや膨張を抑制できる。
【００９５】
（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記複数の回転部材のうちの少なくとも１つの回転部材の最下部の高さを変更する高さ変更手段を有することを特徴とする。
これによれば、前記少なくとも１つの回転部材により平坦化される粉体２０の層厚を、粉体２０の種類や装置の使用環境等に応じて適切に調整することが可能である。
【００９６】
（態様Ｅ）
前記態様Ｄにおいて、前記高さ変更手段は、前記複数の回転部材間における最下部の高低差Δｚを変更可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、複数の回転部材間における最下部の高低差Δｚを、粉体２０の種類や装置の使用環境等に応じて適切に調整することが可能となる。
【００９７】
（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、造形槽２２へ供給する粉体２０を収容する２つの供給槽２１Ａ，２１Ｂが該造形槽を挟んで前記複数の回転部材の移動方向（Ｙ方向）に並べて配置されており、前記２つの供給槽のうちの一方の供給槽２１Ａから他方の供給槽２１Ｂへ向かう往路に沿って前記複数の回転部材を移動させて前記造形槽２２の粉体に対して前記平坦化処理を行って前記粉体層３１を形成した後、前記他方の供給槽２１Ｂから前記一方の供給槽２１Ａへ向かう復路に沿って該複数の回転部材を移動させて該造形槽２２の粉体に対して前記平坦化処理を行って該粉体層３１の上に新たな粉体層３１を形成することを特徴とする。
これによれば、三次元造形物の造形時間を短縮することが可能となり、三次元造形物の生産性が向上する。
【００９８】
（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記複数の回転部材は、移動方向前方で前記粉体に接触する面が斜め下方を向いていることを特徴とする。
これによれば、回転部材を移動させることで、その回転部材の面により粉体を移動方向へ移送するとともに下方へ押し込む力を生じさせることができ、回転部材を前記のように回転させる場合でも、粉体層３１の粉体密度を十分に高めることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  造形部
５  造形ユニット
１０  造形液
１１  粉体槽
１２  平坦化ローラ
１３  クリーニングブレード
１４  シール部材
２０  粉体
２０’  余剰粉体
２１  供給槽
２１Ａ  第一供給槽
２１Ｂ  第二供給槽
２２  造形槽
２３，２３Ａ，２３Ｂ  供給ステージ
２４  造形ステージ
２９  余剰粉体受け槽
３０  層状構造物
３１  粉体層
３１’  プレ粉体層
５０  液体吐出ユニット
５００  制御部
６００  造形データ作成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特開２０１６−１０７５４３号公報
【図１】
2018154882.tif 000003
【図２】
2018154882.tif 000004
【図３】
2018154882.tif 000005
【図４】
2018154882.tif 000006
【図５】
2018154882.tif 000007
【図６】
2018154882.tif 000008
【図７】
2018154882.tif 000009
【図８】
2018154882.tif 000010
【図９】
2018154882.tif 000011