(57)【要約】【課題】立体物の変形を抑制することが可能な立体物造形方法及び立体物造形装置を提供する。【解決手段】立体物造形方法は、作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、立体物造形工程において、前記立体物の対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、前記立体物に少なくとも一部が接する状態で前記立体物と同時に形成する変形抑制部造形工程とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材とを前記作業面に積層する立体物造形工程と、
前記立体物造形工程において、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、前記作業面から離れた状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接する状態で形成する変形抑制部造形工程と
を含む立体物造形方法。
【請求項２】
前記変形抑制部造形工程は、前記変形抑制部の少なくとも一部を前記対象部分に細首で接続させる接続部を形成する
請求項１に記載の立体物造形方法。
【請求項３】
前記変形抑制部造形工程は、前記接続部の形状を前記対象部分に向かって先細りの形状が形成されるように、前記対象部分に対して前記接続部を挟んだ反対側に前記変形抑制部の基部を形成する
請求項２に記載の立体物造形方法。
【請求項４】
前記変形抑制部造形工程は、前記サポート材上に形成された前記基部の端部が前記サポート材に対して剥離して反る場合、前記端部が剥離する面方向の寸法を短くした前記基部を形成する
請求項３に記載の立体物造形方法。
【請求項５】
前記モデル材により前記立体物を形成し、前記サポート材を除去した後、前記対象部分に接続された前記変形抑制部を前記立体物から取り外す取り外し工程を更に含む
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項６】
前記変形抑制部造形工程は、前記作業面に交差する方向に沿った部分を有する形状に前記変形抑制部を形成する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項７】
前記変形抑制部造形工程は、前記作業面と平行な平板状の部分を有する形状に前記変形抑制部を形成する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項８】
前記変形抑制部造形工程は、前記作業面に交差する方向に少なくとも２つの前記変形抑制部を形成し、２つの前記変形抑制部のうち前記作業面に近い方の前記変形抑制部を前記作業面と平行な平板状の部分を有する形状に形成し、前記作業面から遠い方の前記変形抑制部を前記作業面に沿った部分及び前記作業面側に折れ曲がる部分を有する形状に形成する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項９】
前記変形抑制部造形工程は、前記モデル材により前記変形抑制部を形成する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項１０】
前記変形抑制部は、前記サポート材の層よりも硬度が高い
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項１１】
前記対象部分は、前記サポート材の層よりも硬度が高い
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の立体物造形方法。
【請求項１２】
作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記作業面に粉体を層形成し、前記層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで立体物を形成する立体物造形工程と、
前記立体物造形工程において形成される前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成する変形抑制部造形工程と
を含む立体物造形方法。
【請求項１３】
作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記作業面に粉体を層形成し、前記粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで立体物を形成する立体物造形方法であって、
前記立体物造形工程において形成される前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成する変形抑制部造形工程と
を含む立体物造形方法。
【請求項１４】
作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材とを前記作業面に積層する立体物造形工程と、
前記立体物造形工程において、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、前記作業面に少なくとも一部が接する状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接する状態で形成する変形抑制部造形工程と
を含む立体物造形方法。
【請求項１５】
作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、
前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材と、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を形成する変形抑制材と、を前記作業面に積層するインクジェット吐出ユニットと、
前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、前記作業面から離れた状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接した状態となるように、前記インクジェット吐出ユニットに形成させる制御部と
を備える立体物造形装置。
【請求項１６】
作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、
前記作業面に粉体を層形成し、前記層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで、前記立体物と、前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部とを造形する造形ユニットと、
前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成するように、前記造形ユニットに形成させる制御部と
を備える立体物造形装置。
【請求項１７】
作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、
前記作業面に粉体を層形成し、前記粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで、前記立体物と、前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部とを造形する造形ユニットと、
前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成するように、前記造形ユニットに形成させる制御部と
を備える立体物造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物造形方法及び立体物造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体物を形成する装置として、立体物造形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。立体物造形装置を用いた立体物造形方法では、立体物を構成するモデル材及び当該モデル材を支持するサポート材をヘッドから作業面に吐出し、当該モデル材及びサポート材を積層させた後、サポート材を除去することで立体物を造形する。また、金属等の粉体をレーザー光で焼結して造形する方法や、樹脂等の粉体をバインダーで結着して造形する方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の立体物造形方法では、例えばテーブルの天板部等の板状部を有する立体物を形成する場合や、ブロック状の立体物を形成する際の途中の状態において、モデル材が板状となる場合がある。また、立体物の形状によっては、モデル材が線状又は棒状に形成される場合がある。このような状態において、モデル材の一部が応力により変形することがある。このようにモデル材が変形すると、立体物の品質が低下するだけでなく、変形部分が造形中にヘッドに接触し、造形不良の原因になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、立体物の変形を抑制することが可能な立体物造形方法及び立体物造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る立体物造形方法は、作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材とを前記作業面に積層する立体物造形工程と、前記立体物造形工程において、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、前記作業面から離れた状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接する状態で形成する変形抑制部造形工程とを含む。
【０００７】
本発明によれば、変形抑制部を形成することにより、モデル材の対象部分が変形しようとする場合、変形の応力に対して抗する力を生じさせることができる。これにより、対象部分の変形を抑制することができる。また、変形抑制部の少なくとも一部がサポート材に接する状態であるため、サポート材との間の接着力により、対象部分の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。また、変形抑制部を立体物と接する状態で形成することにより、立体物の形状によらず、対象部分の変形を抑制できる。
【０００８】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記変形抑制部の少なくとも一部を前記対象部分に細首で接続させる接続部を形成してもよい。
【０００９】
本発明によれば、接続部を介して対象部分の変形の力を変形抑制部により受けることができるため、変形する応力に対して抗する力をより確実に生じさせることができる。
【００１０】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記接続部の形状を前記対象部分に向かって先細りの形状が形成されるように、前記対象部分に対して前記接続部を挟んだ反対側に前記変形抑制部の基部を形成してもよい。
【００１１】
本発明によれば、接続部において対象部分に向かって先細りの形状が形成されるため、造形完了後に、先細り部分で、不要となった変形抑制部を切断し取り外しやすくすることができる。
【００１２】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記サポート材上に形成された前記基部の端部が前記サポート材に対して剥離して反る場合、前記端部が剥離する面方向の寸法を短くした前記基部を形成してもよい。
【００１３】
本発明によれば、基部の端部が剥離する面方向の寸法を小さくすることにより、基部の端部がサポート材に対して反ることを抑制できる。
【００１４】
また、上記の立体物造形方法は、前記モデル材により前記立体物を形成し、前記サポート材を除去した後、前記対象部分に接続された前記変形抑制部を前記立体物から取り外す取り外し工程を更に含んでもよい。
【００１５】
本発明によれば、立体物を形成してサポート材を除去した後、変形抑制部を取り外すことにより、立体物を容易に得ることができる。
【００１６】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記作業面に交差する方向に沿った部分を有する形状に前記変形抑制部を形成してもよい。
【００１７】
本発明によれば、変形抑制部が作業面に交差する方向に沿った部分を有することにより、作業面に沿った方向に変形抑制部が延びることを抑制できる。これにより、サポート材を節約することができる。
【００１８】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記作業面と平行な平板状の部分を有する形状に前記変形抑制部を形成してもよい。
【００１９】
本発明によれば、平板状の部分において、サポート材との間の接着力を大きくすることができるため、対象部分の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。
【００２０】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記作業面に交差する方向に少なくとも２つの前記変形抑制部を形成し、２つの前記変形抑制部のうち前記作業面に近い方の前記変形抑制部を前記作業面と平行な平板状の部分を有する形状に形成し、前記作業面から遠い方の前記変形抑制部を前記作業面に交差する方向に沿った部分を有する形状に形成してもよい。
【００２１】
本発明によれば、少なくとも２つの変形抑制部を形成する場合、作業面に沿った方向に変形抑制部が延びることを抑制でき、かつ対象部分の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。
【００２２】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部造形工程は、前記モデル材により前記変形抑制部を形成してもよい。
【００２３】
本発明によれば、モデル材により変形抑制部を形成することにより、変形抑制部に専用の造形材を用意する手間を省くことができる。
【００２４】
また、上記の立体物造形方法において、前記変形抑制部は、前記サポート材の層よりも硬度が高くてもよい。
【００２５】
本発明によれば、サポート材の層に比べて、対象部分が変形しようとする場合の食い込みを抑制できる。
【００２６】
また、上記の立体物造形方法において、前記対象部分は、前記サポート材の層よりも硬度が高くてもよい。
【００２７】
対象部分のモデル材がサポート材よりも硬度が高い場合、対象部分の変形によりサポート材から剥離して変形するが、本発明によれば、このような対象部分の剥離を抑制できる。
【００２８】
本発明に係る立体物造形方法は、作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、前記作業面に粉体を層形成し、前記層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで立体物を形成する立体物造形工程と、前記立体物造形工程において形成される前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成する変形抑制部造形工程とを含む。
【００２９】
本発明によれば、作業面に粉体を層形成し、当該層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで立体物を形成する場合において、変形抑制部を形成することにより、対象部分が変形しようとする場合、変形の応力に対して抗する力を生じさせることができる。これにより、対象部分の変形を抑制することができる。
【００３０】
本発明に係る立体物造形方法は、作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、前記作業面に粉体を層形成し、前記粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで立体物を形成する立体物造形方法であって、前記立体物造形工程において形成される前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成する変形抑制部造形工程とを含む。
【００３１】
本発明によれば、作業面に粉体を層形成し、粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで立体物を形成する場合において、変形抑制部を形成することにより、対象部分が変形しようとする場合、変形の応力に対して抗する力を生じさせることができる。これにより、対象部分の変形を抑制することができる。
【００３２】
本発明に係る立体物造形方法は、作業面に立体物を造形する立体物造形方法であって、前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材とを前記作業面に積層する立体物造形工程と、前記立体物造形工程において、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を、前記作業面に少なくとも一部が接する状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接する状態で形成する変形抑制部造形工程とを含む。
【００３３】
本発明によれば、変形抑制部の少なくとも一部が作業面に接する状態であるため、変形の応力に対して抗する力をより安定した状態で生じさせることができる。
【００３４】
本発明に係る立体物造形装置は、作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、前記立体物を構成するモデル材と、前記モデル材を支持するサポート材と、前記モデル材で形成される対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部を形成する変形抑制材と、を前記作業面に積層するインクジェット吐出ユニットと、前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、前記作業面から離れた状態かつ前記サポート材に少なくとも一部が接した状態となるように、前記インクジェット吐出ユニットに形成させる制御部とを備える。
【００３５】
本発明によれば、変形抑制部を形成することにより、モデル材の対象部分が変形しようとする場合、変形の応力に対して抗する力を生じさせることができる。これにより、対象部分の変形を抑制することができる。また、変形抑制部の少なくとも一部がサポート材に接する状態であるため、サポート材との間の接着力により、対象部分の三次元方向の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。また、変形抑制部を立体物と接する状態で形成することにより、立体物の形状によらず、対象部分の変形を抑制できる。したがって、対象部分の変形が抑制されるため、造形動作を円滑に行うことができる。
【００３６】
本発明に係る立体物造形装置は、作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、前記作業面に粉体を層形成し、前記層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで、前記立体物と、前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部とを造形する造形ユニットと、前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成するように、前記造形ユニットに形成させる制御部とを備える。
【００３７】
本発明によれば、作業面に粉体を層形成し、当該層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで立体物を形成する立体物造形装置において、対象部分の変形が抑制されるため、造形動作を円滑に行うことができる。
【００３８】
本発明に係る立体物造形装置は、作業面に立体物を造形する立体物造形装置であって、前記作業面に粉体を層形成し、前記粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで、前記立体物と、前記立体物の対象部分とは異なる部分であって当該対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部とを造形する造形ユニットと、前記対象部分が形成される場合に、前記変形抑制部を、少なくとも一部が前記立体物に接する状態で前記立体物と同時に形成するように、前記造形ユニットに形成させる制御部とを備える。
【００３９】
本発明によれば、作業面に粉体を層形成し、当該粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで立体物を形成する立体物造形装置において、対象部分の変形が抑制されるため、造形動作を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、立体物の変形を抑制することが可能な立体物造形方法及び立体物造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、実施形態に係る立体物造形装置の模式図である。
【図２】図２は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。
【図３】図３は、吐出ユニットにより作業面上に形成される立体物及び変形抑制部の一例を示す図である。
【図４】図４は、吐出ユニットにより作業面上に形成される立体物及び変形抑制部の一例を示す図である。
【図５】図５は、図４において破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図６】図６は、制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、立体物造形装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、立体物造形装置の動作の過程の一例を示す図である。
【図９】図９は、立体物造形装置の動作の過程の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、立体物造形装置の動作の過程の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、立体物の変形の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、作業面上に形成される立体物及び変形抑制部の変形例を示す図である。
【図１３】図１３は、作業面上に形成される立体物及び変形抑制部の変形例を示す図である。
【図１４】図１４は、作業面上に形成される立体物及び変形抑制部の変形例を示す図である。
【図１５】図１５は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図１６】図１６は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図１７】図１７は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図１８】図１８は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図１９】図１９は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図２０】図２０は、変形抑制部の他の例を示す図である。
【図２１】図２１は、立体物製造方法の他の例を示す図である。
【図２２】図２２は、立体物製造方法の他の例を示す図である。
【図２３】図２３は、立体物製造方法の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下に、本発明に係る立体物造形方法及び立体物造形装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００４３】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る立体物造形装置の模式図である。図１に示す立体物造形装置１０は、積層造形法により立体の立体物５を造形する装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５を造形する方法である。また、立体物５とは、例えば、三次元構造物のことである。また、立体物造形装置１０において実行する立体物造形方法は、金属等の粉体をレーザー光で焼結して造形する方法や、樹脂等の粉体をバインダーで結着して造形する方法にも適用可能である。この場合も立体物５のモデル形成と同様に変形抑制部を形成すればよく、また前記サポート材はモデル部以外の粉体と考えることができる。粉体の場合、造形中の立体物５や前記変形抑制部をサポートする能力は弱いが、造形時にサポート部の粉体を結合する液体で固めて強くすることが考えられる。この液体を水溶性とし、造形後に水に浸漬して粉体とともに除去すれば、前記変形抑制部が接続した立体物５を取り出すことができる。最後に前記変形抑制部を立体物５から切り離せば、完成した立体物５が得られる。
【００４４】
また、以下に説明する点を除き、立体物造形装置１０は、公知の立体物造形装置と同一、または同様の構成を有してよい。また、立体物造形装置１０は、例えば、公知の平面への印刷装置であるインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、立体物造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いるインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。
【００４５】
本実施形態に係る立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２と、主走査駆動部１４と、立体物５を載置する載置台である造形台１６と、制御部２０と、を備えている。吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂の液滴等を吐出し、硬化させることにより、立体物５を構成する各層を形成する。より具体的には、吐出ユニット１２は、例えば、制御部２０の指示に応じて液滴を吐出することにより、硬化性樹脂の層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。吐出ユニット１２は、これらの動作を繰り返し行うことにより、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。
【００４６】
この吐出ユニット１２から吐出する硬化性樹脂としては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、硬化動作では、紫外線光源により紫外線を照射することにより、硬化性樹脂の層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の層とは、紫外線硬化型インクで形成される層のことである。
【００４７】
本実施形態に係る立体物造形装置１０では、吐出ユニット１２は、立体物５を造形するためのインクを、造形台１６の上面に位置する作業面１８に吐出する吐出部として設けられている。つまり、吐出ユニット１２は、有色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することにより、立体物５の表面、或いは内部に対して着色を行い、着色された立体物５を造形する。また、吐出ユニット１２は、立体物５の造形時において、立体物５の周囲にサポート６を形成する。サポート６は、造形中の立体物５を支えるための積層構造物（サポート層）であり、立体物５の造形完了後に、水等により溶解除去される。
【００４８】
また、本実施形態において、吐出ユニット１２は、変形抑制部７を形成する。立体造形動作においてモデル材が積層されると、積層体の内部に応力が発生し、当該応力により積層体が変形する場合がある。変形抑制部７は、立体物造形動作において、このような変形の生じる可能性のある所定の対象部分（後述の天板部５２等）がモデル材により形成される場合に、対象部分が変形する応力に対して抗する力を生じさせる。本実施形態において、吐出ユニット１２は、立体物５を造形するためのモデル材を含むインクと同様のインクを用いて変形抑制部７を形成する。なお、吐出ユニット１２は、変形抑制部７を形成するための変形抑制材であってモデル材とは異なる材料を含むインクを用いて変形抑制部７を形成してもよい。この場合、変形抑制材を吐出するヘッドを別途設けてもよい。吐出ユニット１２のより具体的な構成及び動作（変形抑制部７を形成する動作を含む）については、後にさらに詳しく説明をする。
【００４９】
主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせる駆動部であり、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせることにより、吐出ユニット１２と作業面１８とを相対的に移動させる相対移動部として設けられている。なお、本実施形態における、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつ、インク滴を吐出する動作である。
【００５０】
この主走査駆動部１４は、キャリッジ１５及びガイドレール１７を有している。このうち、キャリッジ１５は、造形台１６の作業面１８と対向させて吐出ユニット１２を保持する保持部である。即ち、キャリッジ１５は、吐出ユニット１２から吐出するインク滴の吐出方向が作業面１８へ向かう方向になるように、吐出ユニット１２を保持している。主走査動作時において、キャリッジ１５は、吐出ユニット１２を保持した状態で、ガイドレール１７に沿って移動する。ガイドレール１７は、キャリッジ１５の移動をガイドするレール部材であり、主走査動作時において、制御部２０の指示に応じて、キャリッジ１５を移動させる。
【００５１】
なお、主走査動作時における吐出ユニット１２の移動は、立体物５に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させることにより、立体物５側を移動させてもよい。
【００５２】
造形台１６は、造形中の立体物５を上面の作業面１８に載置する載置台である。この造形台１６は、上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部２０の指示に応じて、立体物５の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。これにより、造形途中の立体物５における被造形面と、吐出ユニット１２との間の距離（ギャップ）を適宜調整することが可能になっている。なお、この場合における立体物５の被造形面とは、吐出ユニット１２による次の層が形成される面のことである。また、吐出ユニット１２に対して造形台１６を上下動させるＺ方向への走査は、吐出ユニット１２側をＺ方向へ移動させることで行ってもよい。
【００５３】
なお、立体物造形装置１０は、立体物５の造形や着色等に必要な各種構成をさらに備えてよい。例えば、立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の立体物５に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。即ち、相対移動部は、吐出ユニット１２と作業面１８とを副走査方向に相対的に移動させるように構成されていてもよい。この場合における相対移動部である副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物５を造形する場合等に、必要に応じて吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる。より具体的には、副走査駆動部は、造形台１６を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよく、または、吐出ユニット１２を保持するキャリッジ１５と共にガイドレール１７を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよい。これらのように、相対移動部は、吐出ユニット１２と作業面１８とを主走査方向及び副走査方向の少なくとも一方に相対的に移動させるように構成されていればよい。
【００５４】
図２は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。吐出ユニット１２は、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ（以下、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋと記載する）、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、サポート材用ヘッド４０、複数の紫外線光源４４、及び平坦化ローラユニット４６を有している。
【００５５】
有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及びモデル材用ヘッド３４は、インクジェット方式で硬化性樹脂の液滴を吐出する吐出手段である吐出ヘッドになっている。これらの有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及びモデル材用ヘッド３４は、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっており、副走査方向（Ｘ方向）における位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並んで配設されている。
【００５６】
有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、互いに異なる色の着色材として用いられる有色のインクのインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッドになっている。この有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、減法混色法によるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。また、白インク用ヘッド３６は、白色（Ｗ）の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。着色材は、このように色の異なる複数の着色材料から構成されている。
【００５７】
また、クリアインク用ヘッド３８は、紫外線硬化型の透明材であるクリアインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。このクリアインクとは、透明色（ＣＬ）であるクリア色のインクであり、無色透明のインクになっている。このクリアインクは、紫外線硬化型の樹脂を含み、且つ、着色材を含まないインクになっている。
【００５８】
また、モデル材用ヘッド３４は、立体物５の形状を形成するためのモデル材として用いる紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。このモデル材用ヘッド３４は、所定の色の造形用インク（ＭＯ）のインク滴を吐出することが可能になっている。造形用インクとしては、例えば、前記白インクや前記透明材であるクリアインクが用いられる。また、特に立体物５の表面がフルカラー色の要求がなければ、任意のカラーインクを用いてもよい。
【００５９】
また、サポート材用ヘッド４０は、サポート６（図１参照）の材料であるサポート材（Ｓ）を含むインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この場合におけるサポート６の材料としては、立体物５の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが好ましい。なお、サポート６の材料としては、サポート６用の公知の材料を適宜用いてもよい。サポート材は、サポート６を形成した場合に、上記のモデル材で形成される部分に比べて、硬度が低くなる材料が用いられる。つまり、モデル材で形成される部分は、サポート材で形成される部分（サポート６）よりも硬度が高くなる。
【００６０】
なお、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０としては、例えば、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。これらのインクジェットヘッドは、造形台１６における作業面１８（図１参照）と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。この場合、それぞれのインクジェットヘッドにおけるノズル列は、並び方向が同一で、且つ、互いに平行になる。また、主走査動作時において、ノズルが並ぶ方向と直交する主走査方向へ移動しつつ、Ｚ方向へインク滴をそれぞれ吐出する。
【００６１】
複数の紫外線光源４４は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源であり、紫外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。複数の紫外線光源４４のそれぞれは、間に有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０を挟むように、吐出ユニット１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。本実施形態に係る立体物造形装置１０では、紫外線光源４４としてＵＶ１とＵＶ２とが設けられており、ＵＶ１は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の一端側に配設されており、ＵＶ２は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の他端側に配設されている。
【００６２】
平坦化ローラユニット４６は、立体物５の造形中に形成される紫外線硬化型インクの層を平坦化するための構成である。この平坦化ローラユニット４６は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びと、吐出ユニット１２の他端側に配設される紫外線光源４４であるＵＶ２との間に配設される。これにより、平坦化ローラユニット４６は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びに対して、副走査方向の位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。この平坦化ローラユニット４６は、吐出ユニット１２に対して上下方向に移動可能に吐出ユニット１２に設けられている。
【００６３】
図３及び図４は、吐出ユニット１２により作業面１８上に形成される立体物５及び変形抑制部７の一例を示す図である。図３は平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面矢視図である。また、図５は、図４において破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。本実施形態では、立体物５として、４脚のテーブル５０のモデルを造形する場合を例に挙げて説明する。
【００６４】
テーブル５０は、脚部５１及び天板部５２を有する。脚部５１は、天板部５２を支持する。天板部５２は、矩形の平板状である。テーブル５０は、脚部５１及び天板部５２がいずれもサポート６に支持された状態で形成される。本実施形態において、天板部５２は、サポート６に支持される対象部分である。
【００６５】
変形抑制部７は、側面抑制部７１と、底面抑制部７２とを有する。側面抑制部７１は、基部７３及び接続部７４を有する。基部７３は、天板部５２の側方に配置される。基部７３は、作業面１８に沿って配置される第１片部７３ａと、作業面１８に交差して配置される第２片部７３ｂとを有しており、これら第１片部７３ａと第２片部７３ｂとが折り曲げ部７３ｃにより折り曲げられた状態で接続されている。本実施形態では、第１片部７３ａが作業面１８と平行であり、第２片部７３ｂが作業面１８と垂直である。第２片部７３ｂは作業面１８に交差する方向に沿った部分を有するので、サポート６に挟まれて図４の上下（Ｚ）方向の動きが制限されており、接続部７４を介して天板部５２の側面が図４の上下（Ｚ）方向に変形するのを抑制する。
【００６６】
接続部７４は、第１片部７３ａの端部から天板部５２の側面５２ｂ側に突出しており、接続部７４は、側面５２ｂに接続される。接続部７４は、例えば側面５２ｂ側に向けて先細りの形状に形成されるが、後述する各種形状が考えられ、これに限定されない。接続部７４の側面５２ｂに接する部分の断面の幅寸法は、天板部５２の厚さが３ｍｍの場合０．５ｍｍ〜２ｍｍが良いが、接続部７４の数や天板部５２の変形の応力の強さ、また、造形終了後に接続部７４で切断して変形抑制部７を切り離す点も考慮して適切な値とする。また、図５に示すように、天板部５２は、例えば白インク等により形成される内側部５２ｔと、有色インク又はクリアインクにより形成される表面部５２ｓとを有する。接続部７４は、天板部５２のうち表面部５２ｓと同一種類のインクにより形成することができる。この場合、天板部５２の表面と接続部７４とを同一色とすることができる。なお、接続部７４は、表面部５２ｓと異なる種類のインクにより形成してもよい。例えば、表面部５２ｓを有色インクで形成し、接続部７４をクリアインクにより形成してもよい。その場合、接続部７４で切断した後に天板部５２の表面の色に影響が少ないのでよい。
【００６７】
底面抑制部７２は、基部７５及び接続部７６を有する。基部７５は、天板部５２に対して作業面１８側に配置される。接続部７６は、基部７５のうち底面５２ｃに対向する部分から底面５２ｃ側に突出している。接続部７６は、例えば底面５２ｃ側に向けて先細りの形状に形成されるが、これに限定されない。接続部７６は、天板部５２の表面部５２ｓと同一種類のインクにより形成することができる。なお、接続部７６は、表面部５２ｓと異なる種類のインクにより形成してもよい。
【００６８】
制御部２０は、吐出ユニット１２や主走査駆動部１４の動作を制御する等の立体物造形装置１０の各部を制御する制御装置になっており、各種処理を実行するコントローラとして機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有している。制御部２０は、造形すべき立体物５の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５を造形するための動作の制御を行う。
【００６９】
図６は、制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。図６に示すように、制御部２０は、入力部２１と、出力部２２と、処理部２３と、記憶部２４と、各部を接続するバスライン２５とを備えている。入力部２１は、パーソナルコンピュータ等の不図示の外部装置からのデータ等が入力される。出力部２２は、造形動作を制御する制御信号等を出力する。
【００７０】
処理部２３は、駆動制御部２６と、ヘッド制御部２７と、変形抑制制御部２８とを有している。駆動制御部２６は、吐出ユニット１２及び造形台１６の移動を制御する。ヘッド制御部２７は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、モデル材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の各ヘッドの吐出動作に加えて、紫外線光源４４の動作、平坦化ローラユニット４６の動作等を制御する。
【００７１】
変形抑制制御部２８は、変形抑制部７の造形動作に関する制御を行う。変形抑制制御部２８は、例えば入力部２１から立体物の形状を示す三次元データが入力された場合、当該立体物５の三次元データに基づき、立体物造形動作においてモデル材により所定の対象部分が形成されるか否かを判定する。ここで、対象部分は、例えば平板状部分、線状部分、棒状部分等、応力により変形する可能性がある部分を含む。なお、対象部分は、完成した状態の立体物５の部分に限定されず、造形動作の途中で一時的に形成される部分を含む。そして、変形抑制制御部２８は、対象部分が形成されると判定した場合、立体物の造形に加えて変形抑制部７の造形を行う。この場合、変形抑制制御部２８は、対象部分の形状に応じて、変形抑制部７の配置や変形抑制部７の形状を設定する。変形抑制部７は、対象部分の形状によらず、斜面、曲面、球面、直線状部分、曲線状部分等、各種形状に対して配置可能である。また、変形抑制制御部２８は、対象部分が大面積で薄型の板状である場合等、変形の応力が大きくなる形状の場合、対象部分のうち積層方向の下端側に変形抑制部７を接続するように設定することができる。この設定により、対象部分の変形を造形工程の早期に確実に抑制できる。また、変形抑制部７の形状については、例えば後述の記憶部２４に予め複数の定形の形状データを記憶させておき、当該複数の形状データから選択するようにしてもよいし、操作者等により外部から入力される入力信号に応じて設定してもよい。変形抑制部７の形状は、円形、多角形、湾曲形状、屈曲形状等、各種形状を設定することができる。変形抑制制御部２８は、設定した変形抑制部７の配置、形状等の設定データをヘッド制御部２７に対して送信する。なお、変形抑制制御部２８は、外部装置に設けられてもよいし、造形データ作成段階で造形データと同時に作成しても良い。
【００７２】
記憶部２４は、立体物造形装置１０による立体物造形動作に関する各種プログラム、データ等が記憶される。記憶部２４は、形状データ記憶部２９を有する。形状データ記憶部２９は、変形抑制部７の形状に関する形状データが記憶される。
【００７３】
次に、上記の立体物造形装置１０の動作を説明する。図７は、立体物造形装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。また、図８から図１０は、立体物造形装置１０の動作の過程の一例を示す図である。図７に示すように、制御部２０には、ステップＳ１０として、外部装置から入力した立体物の三次元データが入力される。立体物の三次元データが入力された場合、変形抑制制御部２８は、入力された立体物５の三次元データに基づき、立体物造形動作においてモデル材により所定の対象部分が形成される状態となるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００７４】
変形抑制制御部２８は、対象部分が形成される状態となると判定した場合（ステップＳ２０のＹｅｓ）、立体物５の造形に加えて変形抑制部７の造形を行う。この場合、変形抑制制御部２８は、対象部分の形状に応じて、変形抑制部７の配置や変形抑制部７の形状を設定する（ステップＳ３０）。変形抑制制御部２８は、設定した変形抑制部７の配置、形状等の設定データをヘッド制御部２７に対して送信する。
【００７５】
ヘッド制御部２７は、変形抑制制御部２８からの設定データを受信した場合、設定データに基づき、各ヘッドの吐出動作、紫外線光源４４の動作、平坦化ローラユニット４６の動作等を制御し、立体物５及び変形抑制部７の造形を行う（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において、制御部２０は、立体物５としてテーブル５０を構成するモデル材と、モデル材を支持するサポート材とを作業面１８に積層する立体物造形工程Ｓ４１を行わせる。
【００７６】
立体物造形工程Ｓ４１では、外部装置からの三次元データに基づいて、駆動制御部２６が主走査駆動部１４及び造形台１６の駆動を制御すると共に、ヘッド制御部２７が吐出ユニット１２の吐出動作を制御する。この制御により、図８に示すように、造形台１６の作業面１８には、吐出ユニット１２から吐出されるモデル材Ｑ１及びサポート材Ｑ２が三次元データに応じた形状に積層される。
【００７７】
また、制御部２０は、変形抑制部７を形成する変形抑制部造形工程Ｓ４２を行わせる。変形抑制部造形工程Ｓ４２では、変形抑制制御部２８からの設定データに基づいて、駆動制御部２６が主走査駆動部１４及び造形台１６の駆動を制御すると共に、ヘッド制御部２７が吐出ユニット１２の吐出動作を制御する。この制御により、図９に示すように、変形抑制部７を構成する変形抑制材Ｑ３が設計データに応じた配置及び形状に形成される。本実施形態において、変形抑制材Ｑ３として、モデル材Ｑ１と同一の材料が用いられる。つまり、ステップＳ４０では、立体物造形工程Ｓ４１での立体物の造形と並行して、変形抑制部造形工程Ｓ４２での変形抑制部７の造形を行う。したがって、例えば、吐出ユニット１２が主走査動作を行う場合、同一の主走査動作において、モデル材Ｑ１及びサポート材Ｑ２の吐出を行うと共に変形抑制材Ｑ３の吐出も行う。
【００７８】
上記の立体物造形工程Ｓ４１及び変形抑制部造形工程Ｓ４２により、図１０に示すように、造形台１６の作業面１８上には、立体物５として、脚部５１及び天板部５２を有するテーブル５０が形成される。テーブル５０は、サポート材Ｑ２によって支持された状態である。図１０では、天板部５２がサポート材Ｑ２に支持され、上面５２ａが露出した状態となっている。なお、本実施形態において、モデル材Ｑ１で形成される部分は、サポート材Ｑ２で形成されるサポート６よりも硬度が高い。そのため、対象部分である天板部５２は、サポート材Ｑ２の層であるサポート６よりも硬度が高い。
【００７９】
また、サポート材Ｑ２内には、変形抑制部７として、天板部５２の側面５２ｂに接続された側面抑制部７１と、天板部５２の底面５２ｃに接続された底面抑制部７２とが形成される。側面抑制部７１は、テーブル５０において天板部５２の側方に配置される。なお、変形抑制部造形工程Ｓ４２では、作業面１８に配置されたサポート材Ｑ２上に変形抑制部７を形成する。このため、図１０に示すように、変形抑制部７は、作業面１８から離れた状態、つまり作業面１８に接触しない状態で形成される。また、変形抑制部７は、サポート材Ｑ２に少なくとも一部が接する状態で形成される。図１０に示す変形抑制部７のうち側面抑制部７１では、基部７３の表面（第１片部７３ａ、第２片部７３ｂ及び折り曲げ部７３ｃ）全体において、サポート材Ｑ２に接している。また、底面抑制部７２では、基部７５の表面全体においてサポート材Ｑ２に接している。このため、側面抑制部７１及び底面抑制部７２に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向、θＹ方向、θＺ方向に変形力が加わった場合、当該側面抑制部７１及び底面抑制部７２に接するサポート６が抑制部を固定するので、変形力に抗して変形を抑制する力となる。また、接続部７４の断面は、対象部分である天板部５２の応力の大きさに応じて適宜設定可能である。
【００８０】
この状態でモデル材Ｑ１の対象部分である天板部５２が変形しようとする場合、変形の応力が側面抑制部７１及び底面抑制部７２に加えられる。側面抑制部７１及び底面抑制部７２は、変形の応力が加えられた場合、サポート６から摩擦力及び圧力のうち少なくとも一方を受ける。この摩擦力及び圧力が変形の圧力に対して抗する力となる。
【００８１】
なお、本実施形態において、変形抑制部７は、モデル材Ｑ１で形成される。また、モデル材Ｑ１で形成される部分は、サポート材Ｑ２で形成されるサポート６よりも硬度が高くなる。したがって、変形抑制部７は、サポート材Ｑ２の層であるサポート６よりも硬度が高い。そのため、対象部分である天板部５２が変形しようとする場合の食い込みを抑制できる。
【００８２】
ステップＳ４０では、モデル材Ｑ１により立体物５であるテーブル５０を形成し、サポート材Ｑ２を除去した後、天板部５２に接続された変形抑制部７を取り外す取り外し工程Ｓ４３を行う。取り外し工程Ｓ４３では、例えば変形抑制部７のうち天板部５２に接続される部分（接続部７４等）で切断したり、折り曲げたりすることにより、変形抑制部７を取り外すことができる。尚、切断はニッパーやカッターで切断してもよい。その後、天板部５２のうち変形抑制部７を除去した部分に対して研磨等の表面処理を施すことにより、テーブル５０が完成する。
【００８３】
一方、ステップＳ２０において、平板状部分や線状部分、棒状部分等の対象部分が形成されないと変形抑制制御部２８が判定した場合（ステップＳ２０のＮｏ）、ヘッド制御部２７は、変形抑制部７を造形することなく、立体物の造形を行わせる（ステップＳ５０）。ステップＳ５０において、ヘッド制御部２７は、ステップＳ４０の立体物造形工程Ｓ４１と同様の制御を行う。
【００８４】
ステップＳ４０又はステップＳ５０を行った後、制御部２０は、例えばプログラムによる造形動作終了信号を検出した場合や、外部から入力された造形動作終了信号を検出した場合等に、各部の動作を停止させて造形動作を終了させる。
【００８５】
図１１は、比較例に係るテーブル１５０の変形の一例を示す図である。図１１では、変形抑制部７を形成せずにテーブル５０と同一の形状及び寸法のテーブル１５０を形成する途中の状態を示している。図１１に示すように、テーブル１５０を形成する途中の状態において、天板部１５２を構成するモデル材Ｑ１がサポート材Ｑ２上で板状に形成された状態となる。この状態において、天板部１５２は、応力によりサポート材Ｑ２から剥がれて吐出ユニット側にせり出すように変形することがある。具体的には、図１１に示す変形状態１５２ａ、１５２ｂのように変形する。変形状態１５２ａは、天板部１５２の中央部がサポート材Ｑ２から離れる方向に変形した状態である。変形状態１５２ｂは、天板部１５２の端部がサポート材Ｑ２から離れる方向に変形した状態である。なお、サポート材Ｑ２上に形成された天板部１５２に限定されず、作業面１８上に天板部１５２が直接形成される場合においても、同様に吐出ユニット側にせり出す変形が生じ得る。このように天板部１５２が吐出ユニット側にせり出すように変形すると、立体物の品質が低下するだけでなく、変形部分が吐出ユニットに接触し、造形不良の原因になる可能性がある。
【００８６】
これに対して、本実施形態に係る立体物造形方法は、作業面１８に立体物５を造形する立体物造形方法であって、立体物５を構成するモデル材Ｑ１と、モデル材Ｑ１を支持するサポート材Ｑ２とを作業面１８に積層する立体物造形工程Ｓ４１と、立体物造形工程Ｓ４１において、モデル材Ｑ１で形成される対象部分である天板部５２とは異なる部分であって当該天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７を、作業面１８から離れた状態かつサポート材Ｑ２に少なくとも一部が接する状態で形成する変形抑制部造形工程Ｓ４２とを含む。
【００８７】
本実施形態によれば、変形抑制部７を形成することにより、対象部分である天板部５２が変形しようとする場合、変形の応力に対して抗する力を生じさせることができる。これにより、天板部５２の変形を抑制することができる。変形抑制部７の少なくとも一部がサポート材Ｑ２に接する状態であるため、サポート材Ｑ２との間の接着力により、天板部５２の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。変形抑制部７を立体物５と接する状態で形成することにより、立体物５の形状によらず、対象部分である天板部５２の変形を抑制できる。なお、立体物造形工程Ｓ４１は、作業面１８に立体物５を造形する立体物造形方法であって、作業面１８に粉体を層形成し、層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで立体物５を形成する工程であってもよい。この場合、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、当該立体物造形工程において形成される立体物５の対象部分である天板部５２とは異なる部分であって当該天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７を、少なくとも一部が立体物５に接する状態で立体物５と同時に形成する工程とすることができる。また、立体物造形工程Ｓ４１は、作業面１８に粉体を層形成し、粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで立体物５を形成する工程であってもよい。この場合、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、立体物造形工程において形成される立体物５の対象部分である天板部５２とは異なる部分であって当該天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７を、少なくとも一部が立体物５に接する状態で立体物５と同時に形成する工程とすることができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、変形抑制部７の少なくとも一部を対象部分である天板部５２に接続する接続部７４を形成してもよい。この構成によれば、接続部７４を介して天板部５２の変形の力を変形抑制部７により受けることができるため、変形する応力に対して抗する力をより確実に生じさせることができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、接続部７４において天板部５２に向かって先細りの形状が形成されるように、天板部５２に対して接続部７４を挟んだ反対側に変形抑制部７の基部７３、７５を形成してもよい。この構成によれば、接続部７４において天板部５２に向かって先細りの形状が形成されるため、先細り部分において不要となった変形抑制部を切断し取り外しやすくすることができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る立体物造形方法は、モデル材Ｑ１により立体物５を形成し、サポート材Ｑ２を除去した後、天板部５２に接続された変形抑制部７を立体物５から取り外す取り外し工程Ｓ４３を更に含んでもよい。この構成によれば、立体物５を形成してサポート材Ｑ２を除去した後、変形抑制部７を取り外すことにより、立体物５を容易に得ることができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、作業面１８に交差する方向に沿った第２片部７３ｂを有する形状に変形抑制部７を形成してもよい。この構成によれば、変形抑制部７が作業面１８に交差する方向に沿った第２片部７３ｂを有することにより、作業面１８に沿った方向に変形抑制部７が延びることを抑制できる。これにより、サポート材Ｑ２を節約することができる。
【００９２】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、作業面１８と平行な平板状の部分を有する形状に変形抑制部７を形成してもよい。この構成によれば、平板状の部分において、サポート材との間の接着力を大きくすることができるため、天板部５２の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。
【００９３】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、作業面１８に交差する方向に少なくとも２つの変形抑制部７を形成し、２つの変形抑制部７のうち作業面１８に近い方の変形抑制部７を作業面１８と平行な平板状の部分を有する形状に形成し、作業面１８から遠い方の変形抑制部７を作業面１８に交差する方向に沿った部分を有する形状に形成してもよい。この構成によれば、少なくとも２つの変形抑制部７を形成する場合、作業面１８に沿った方向に変形抑制部７が延びることを抑制でき、かつ天板部５２の変形に対して確実に抑制力を生じさせることができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部造形工程Ｓ４２は、モデル材Ｑ１により変形抑制部７を形成してもよい。この構成によれば、モデル材Ｑ１により変形抑制部７を形成することにより、変形抑制部７に専用の造形材を用意する手間を省くことができる。
【００９５】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、変形抑制部７は、サポート材Ｑ２の層よりも硬度が高くてもよい。この構成によれば、変形抑制部７が変形しようとする場合の食い込みを抑制できる。
【００９６】
また、本実施形態に係る立体物造形方法において、天板部５２は、サポート材Ｑ２の層よりも硬度が高くてもよい。天板部５２がサポート材Ｑ２の層よりも硬度が高い場合、天板部５２の変形によりサポート材Ｑ２から剥離しやすくなるが、上記構成によれば、このような天板部５２の剥離を抑制できる。
【００９７】
また、本実施形態に係る立体物造形装置１００は、作業面１８に立体物５を造形する立体物造形装置１００であって立体物５を構成するモデル材Ｑ１と、モデル材Ｑ１を支持するサポート材Ｑ２と、モデル材Ｑ１で形成される対象部分である天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７を形成する変形抑制材Ｑ３と、を作業面１８に積層する吐出ユニット１２と、対象部分である天板部５２が形成される場合に、変形抑制部７を、作業面１８から離れた状態かつサポート材Ｑ２に少なくとも一部が接した状態となるように、立体物５とは別個に吐出ユニット１２に形成させる制御部２０とを備える。
【００９８】
この構成によれば、対象部分である天板部５２の変形に対して抗力を生じさせることができる。したがって、天板部５２の変形が抑制されるため、造形動作を円滑に行うことができる。なお、立体物造形装置１００は、吐出ユニット１２に替えて、作業面１８に粉体を層形成し、層に形状データに応じたレーザー光を照射することを繰り返すことで、立体物５と、立体物５の対象部分である天板部５２とは異なる部分であって当該天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７とを造形する造形ユニットを備える構成であってもよい。また、立体物造形装置１００は、吐出ユニット１２に替えて、作業面１８に粉体を層形成し、粉体に形状データに応じた結着材を吐出することで、立体物５と、立体物５の対象部分である天板部５２とは異なる部分であって当該天板部５２が変形する応力に対して抗する力を生じさせる変形抑制部７とを造形する造形ユニットを備える構成であってもよい。上記各場合において、制御部２０は、天板部５２が形成される場合に、変形抑制部７を、少なくとも一部が立体物５に接する状態で立体物５と同時に形成するように造形ユニットに形成させる構成とすることができる。
【００９９】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態において、立体物の対象部分としてテーブル５０の平板部５２を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図１２は、作業面１８上に形成される立体物５及び変形抑制部７の変形例を示す図である。図１２に示す例では、立体物５として、底板部５５ａと、側板部５５ｂ、５５ｃとを有する凹状部材５５を造形する。
【０１００】
凹状部材５５の底板部５５ａには、変形抑制部７として、上記した底面抑制部７２が接続される。また、側板部５５ｂ、５５ｃには、変形抑制部７として側面抑制部７５が接続される。側面抑制部７５は、凹状部材５５のうち一の側板部５５ｂと他の側板部５５ｃとで挟まれた領域、つまり凹状部材５５の凹部に配置される。これにより、凹状部材５５の凹部の外側から側板部５５ｂ、５５ｃに側面抑制部７５を接続させる場合に比べて、当該側板部５５ｂ、５５ｃの外側に積層するサポート材の量を節約することができる。また、凹部内が外観上見えない状態で凹状部材５５を配置する場合等、変形抑制部７を取り外さなくても済むことがあり、その場合には取り外し工程を省略することができる。
【０１０１】
また、図１３は、作業面１８上に形成される立体物５及び変形抑制部７の変形例を示す図である。図１３に示す例では、立体物５として、ブロック状部材５６を造形する。このようなブロック状部材５６を造形する場合、ブロック状部材５６を構成するモデル材をサポート材上に下層側から上層側に積層する。そのため、造形の途中では、サポート材上にモデル材が平板状に形成された状態となる。このような状態においても、平板状のモデル材がサポート材から剥がれるように変形することがある。そこで、図１３に示す例では、立体物５の最終形状に平板状の部分を含まない場合であっても、造形の途中で平板状の部分がサポート材上に形成される場合には、変形抑制部７を接続させるようにする。なお、図１３では、変形抑制部７として、ブロック状部材５６の側面に側面抑制部７９が接続された構成を例に挙げているが、これに限定されず、ブロック状部材５６の底面に底面抑制部が接続された構成としてもよい。
【０１０２】
また、図１４は、作業面１８上に形成される立体物５及び変形抑制部７の変形例を示す図である。図１４に示す例では、立体物５として、複数の板状部５７ａ、５７ｂが積層方向に離れて配置される部材５７を造形する。このような部材５７を造形する場合、造形の途中では、サポート材上にモデル材が平板状に形成された状態が複数回生じる。したがって、各板状部５７ａ、５７ｂを造形する際に、変形抑制部７として側面抑制部７７を遺体上部５７ａ、５７ｂの側面に接続させるようにする。
【０１０３】
また、板状部５７ａを造形した後、当該板状部５７ａと板状部５７ｂとの間に、変形抑制部７として、それぞれ板状部５７ａ、５７ｂとは離れた状態となるように浮遊状抑制部７８を造形してもよい。この構成においても、板状部５７ａの＋Ｙ側の端部が＋Ｚ側に変形しようとする際に、変形の応力に抗する力を板状部５７ａに作用することができる。また、板状部５７ｂを造形する際に、板状部５７ｂの＋Ｙ側の端部が−Ｚ側に変形しようとする際に、変形の応力に抗する力を板状部５７ｂに作用することができる。このように、変形抑制部７は、モデル材で形成された対象部分に対して変形の応力に抗する力を生じさせることができる構成であれば、対象部分に接続されていなくてもよい。変形抑制部７を対象部分に接続しない構成とすることで、サポート６を除去した後、変形抑制部７を立体物５から取り外す取り外し工程が不要となる。
【０１０４】
図１５から図１８は、変形抑制部７の他の例を示す図である。これらは立体物５の形状、変形の方向、変形の強さ、変形抑制部７の取り付け可能な位置や方向によって、その数と共に適宜選択する。図１５に示す変形抑制部８１は、矩形板状の基部８１ａと、円錐台状の接続部８１ｂとを有する構成である。接続部８１ｂは、基部８１ａの側面部分に２つ並んで配置されるが、これに限定されない。
【０１０５】
図１６に示す変形抑制部８２は、矩形板状の基部８２ａと、円錐台状の接続部８２ｂとを有する構成である。接続部８２ｂは、基部８２ａの板面部分に４つ並んで配置されるが、これに限定されない。
【０１０６】
図１７に示す変形抑制部８３は、矩形板状の第１基部８３ａと、当該第１基部８３ａから突出した突出部８３ｂと、１つの接続部８３ｃとを有する構成であり、狭い部分や細線状の造形物、曲面部分に適用する。突出部８３ｂは、第１基部８３ａの長手方向の中央部に配置される。接続部８３ｃは、突出部８３ｂの突出方向の先端に配置される。突出部８３ｂ及び接続部８３ｃの位置、形状等については、上記に限定されない。
【０１０７】
図１８に示す変形抑制部８４は、凹部８４ｂを有する基部８４ａと、接続部８４ｃとを有する構成であり、より強い変形の抑制に適用する。基部８４ａに凹部８４ｂを設けること、また接続部８４ｃを線状にすることにより、サポート材との接触面積と接続部８４ｃの面積を大きくすることができるため、対象部分の変形の応力に対して抗する力をより大きくすることができる。
【０１０８】
図１９は、変形抑制部７の他の例を示す図である。図１９に示す例において、変形抑制部８５は、基部８５ａ及び接続部８５ｂを有する。基部８５ａは、例えば下面の全体が作業面１８に接するように形成される。なお、基部８５ａは、下面の全体が作業面１８に接する構成に限定されず、少なくとも一部が作業面１８に接する構成であってもよい。基部８５ａを形成する場合、作業面１８上に直接インクを吐出することにより形成することができる。接続部８５ｂは、基部８５ａから例えばブロック状部材５６に向けて延びており、先端が立体物５に接続される。この構成によれば、変形抑制部８５の基部８５ａが作業面に接する状態であるため、変形の応力に対して抗する力をより安定した状態で生じさせることができる。なお、図１９に示す例では、立体物５として、ブロック状部材５６を造形する場合について示しているが、これに限定されず、他の形状の立体物５を造形する場合であっても同様の説明が可能である。
【０１０９】
図２０は、変形抑制部７の他の例を示す図である。図２０に示す例において、変形抑制部７は、平板状部材５８の下方に配置された変形抑制部８６、８７、８８を有する。変形抑制部８６は、平板状部材５８の中央部の下方に配置される。変形抑制部８７は、平板状部材５８の端部（図２０では左側端部）の下方に配置される。変形抑制部８８は、平板状部材５８の端部（図２０では右側端部）の下方に配置される。
【０１１０】
変形抑制部８６は、基部８６ａ、突出部８６ｂ及び接続部８６ｃを有する。基部８６ａは、下面の全体が作業面１８に接するように形成される。突出部８６ｂは、基部８６ａの中央部から平板状部材５８に向けて上方に延びている。接続部８６ｃは、平板状部材５８の下面に接続される。変形抑制部８７は、基部８７ａ、突出部８７ｂ及び接続部８７ｃを有する。基部８７ａは、下面の全体が作業面１８に接するように形成される。突出部８７ｂは、基部８７ａの端部（図２０では左側端部）から平板状部材５８に向けて上方に延びている。接続部８７ｃは、平板状部材５８の下面に接続される。変形抑制部８８は、基部８８ａ、突出部８８ｂ及び接続部８８ｃを有する。基部８８ａは、下面の全体が作業面１８に接するように形成される。突出部８８ｂは、基部８８ａの端部（図２０では右側端部）から平板状部材５８に向けて上方に延びている。接続部８８ｃは、平板状部材５８の下面に接続される。
【０１１１】
この構成によれば、変形抑制部８６、８７、８８の基部８６ａ、８７ａ、８８ａが作業面に接する状態であるため、変形の応力に対して抗する力をより安定した状態で生じさせることができる。なお、基部８６ａ、８７ａ、８８ａは、下面の全体が作業面１８に接する構成に限定されず、少なくとも一部が作業面１８に接する構成であってもよい。基部８６ａ、８７ａ、８８ａを形成する場合、作業面１８上に直接インクを吐出することにより形成することができる。なお、上記において説明した変形抑制部８５、８６、８７、８８の各形状については、立体物５の形状に応じて設定する態様であってもよいし、予め候補となる形状を記憶しておき、当該記憶された形状の中から適宜選択する態様であってもよい。
【０１１２】
図２１から図２３は、立体物製造方法の他の例を示す図である。図２１に示すように、作業面１８にサポート材６を形成し、サポート材６上に変形抑制部８９の基部８９ａ及び接続部８９ｂを形成する。この場合、基部８９ａは、例えば図２１における左右方向が長手方向となるように形成する。基部８９ａにおいて、長手方向の寸法ｄ１は、立体物の寸法に応じて所望の寸法に設定することができる。
【０１１３】
図２２に示すように、基部８９ａは、長手方向の寸法ｄ１によっては、長手方向の両端がサポート材６に対して剥離して反る場合がある。この場合、基部８９ａのうち長手方向の中央部を含む一部分については、サポート材６に接した状態である。基部８９ａのうちサポート材６に接した部分の長手方向の寸法をｄ１よりも小さなｄ２とする。なお、図２２では、基部８９ａの両端が長手方向に剥離して反る場合を例に挙げているが、これに限定されず、基部８９ａのうち長手方向の中央部が剥離して反る場合にも、上記説明および以下の説明を適用可能である。
【０１１４】
上記のように、サポート材６上に形成された変形抑制部８９の基部８９ａの端部がサポート材６に対して剥離して反る場合、図２３に示すように、端部が剥離する面方向（ここでは、長手方向）の寸法を上記寸法ｄ１よりも小さくした基部９０ａを有する変形抑制部９０をサポート材６上に形成する。この場合、変形抑制部９０について、上記の変形抑制部８９の長手方向に対応する方向の寸法は、例えばｄ２とすることができる。なお、当該寸法は、ｄ２に限定されず、基部９０ａの端部の反りを抑制可能な寸法であればよい。
【０１１５】
このように、サポート材６上に形成された基部８９ａの端部がサポート材６に対して反る場合、端部が反る方向における寸法を短くした基部９０ａを形成することにより、基部９０ａの端部がサポート材６に対して剥離して反ることを抑制できる。
【符号の説明】
【０１１６】
Ｑ１…モデル材、Ｑ２…サポート材、Ｑ３…変形抑制材、Ｓ４１…立体物造形工程、Ｓ４２…変形抑制部造形工程、Ｓ４３…取り外し工程、５…立体物、６…サポート、７…変形抑制部、１０…立体物造形装置、１２…吐出ユニット、１４…主走査駆動部、１５…キャリッジ、１６…造形台、１７…ガイドレール、１８…作業面、２０…制御部、２１…入力部、２２…出力部、２３…処理部、２４…記憶部、２５…バスライン、２６…駆動制御部、２７…ヘッド制御部、２８…変形抑制制御部、２９…形状データ記憶部、３２ｃ，３２ｋ，３２ｍ，３２ｙ…有色インク用ヘッド、３４…モデル材用ヘッド、３６…白インク用ヘッド、３８…クリアインク用ヘッド、４０…サポート材用ヘッド、４４…紫外線光源、４６…平坦化ローラユニット、５０，１５０…テーブル、５１…脚部、５２，１５２…天板部、５２ａ…上面、５２ｂ…側面、５２ｃ…底面、５２ｓ…表面部、５２ｔ…内側部、７１…側面抑制部、７２…底面抑制部、７３，７５…基部、７３ａ…第１片部、７３ｂ…第２片部、７３ｃ…折り曲げ部、７４、７６…接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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