(57)【要約】【課題】品質に優れた三次元造形物を造形することができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】三次元造形装置１００は、粉末材料９０が収容される造形空間３２Ａを有する造形槽３２と、造形空間３２Ａ内に配置され、粉末材料９０が載置される造形テーブル３４と、造形空間３２Ａ内に供給される粉末材料９０を貯留し、粉末材料９０を供給する供給口２３が形成された貯留槽２２と、供給口２３から供給された粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰める敷詰ローラ１８と、造形テーブル３４に対して上下方向に移動可能に設けられ、造形空間３２Ａに敷き詰められた粉末材料９０を押圧する押圧部材８４と、押圧部材８４に押圧された粉末材料９０に硬化液を吐出する複数のノズル５４を有するラインヘッド５２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料を硬化させて硬化層を形成し、これを順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
前記粉末材料が収容される造形空間を有する造形槽と、
前記造形槽の前記造形空間内に配置され、前記粉末材料が載置される造形テーブルと、
前記造形空間内に供給される前記粉末材料を貯留し、前記粉末材料を供給する供給口が形成された貯留槽と、
前記供給口から供給された前記粉末材料を前記造形空間に敷き詰める敷詰部材と、
前記造形テーブルに対して上下方向に移動可能に設けられ、前記造形空間に敷き詰められた前記粉末材料を押圧する押圧部材と、
前記押圧部材に押圧された前記粉末材料に硬化液を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルが形成されたノズル面と、を有する吐出ヘッドと、を備えている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記押圧部材のうち前記粉末材料と接触する部分を加熱するヒータを備えている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記造形槽が設けられた収容部材と、
前記収容部材を前記吐出ヘッドおよび前記敷詰部材に対して第１の方向に相対的に移動させる移動機構と、を備え、
前記敷詰部材は、前記第１の方向に関して、前記貯留槽と前記押圧部材との間に配置されている、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記吐出ヘッドを収容するケースを備え、
前記ケースは、前記第１の方向に関して、前記貯留槽と前記押圧部材との間に配置され、
前記ケースの一部は、平面視で、前記貯留槽の一部と重なる、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記第１の方向に関して、前記貯留槽と前記吐出ヘッドとの間に配置されている、請求項３に記載の三次元造形装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に開示されているように、粉末材料に硬化液（バインダ）を吐出し、粉末材料を硬化させることによって所望の三次元造形物を造形する粉末積層法が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示された三次元造形装置は、粉末が収容される造形部と、造形部に供給される粉末が収納される粉末供給部と、造形部より上方に配置されたインクジェットラインヘッド（以下、ラインヘッドとする。）とを備えている。ラインヘッドは、造形部に収容された粉末に水性インクを吐出する。即ち、ラインヘッドは、造形部に収容された粉末のうち三次元造形物の断面形状に対応する部分に水性インクを吐出する。造形部に収容された粉末のうち水性インクが吐出された部分は硬化し、断面形状に対応した硬化層が形成される。そして、硬化層を順次積層することで、所望の三次元造形物が造形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０００４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、造形部に粉末材料を供給するとき、ローラ等の敷詰部材を移動させることによって粉末材料を搬送しながら造形部に敷き詰めている。ここで、造形部に敷き詰められた粉末材料は敷詰部材によって押し固められてはいないため、その密度は比較的低い。このため、粉末材料を造形部に敷き詰めるときに発生する敷詰部材と粉末材料との間の摩擦力によって、既に造形された三次元造形物の一部が粉末材料と共にわずかに敷詰部材の移動方向にずれる虞がある。そうなると、ずれた三次元造形物の上方にさらに硬化層が形成されていくことになり、三次元造形物が反った状態で造形され三次元造形物の品質が低下する虞がある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、品質に優れた三次元造形物を造形することができる三次元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】
【０００７】
本発明者は、造形槽の造形空間内に供給された粉末材料を押し固めることによって、粉末材料を造形空間に敷き詰める際に、それまでに造形された三次元造形物が敷詰部材の移動方向にずれることが抑制されることを発見した。さらに、粉末材料が押し固められているため、造形空間内の粉末材料の密度が比較的高くなり、完成した三次元造形物の品質が向上するという知見を得た。
【０００８】
本発明に係る三次元造形装置は、粉末材料を硬化させて硬化層を形成し、これを順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記粉末材料が収容される造形空間を有する造形槽と、前記造形槽の前記造形空間内に配置され、前記粉末材料が載置される造形テーブルと、前記造形空間内に供給される前記粉末材料を貯留し、前記粉末材料を供給する供給口が形成された貯留槽と、前記供給口から供給された前記粉末材料を前記造形空間に敷き詰める敷詰部材と、前記造形テーブルに対して上下方向に移動可能に設けられ、前記造形空間に敷き詰められた前記粉末材料を押圧する押圧部材と、前記押圧部材に押圧された前記粉末材料に硬化液を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルが形成されたノズル面と、を有する吐出ヘッドと、を備えている。
【０００９】
本発明の三次元造形装置によると、押圧部材は、粉末材料が載置された造形テーブルに対して上下方向に移動可能に設けられている。押圧部材は、造形テーブルに向けて下方に移動し、造形空間に敷き詰められた粉末材料を押圧する。これにより、粉末材料は押し固められ、造形途中の三次元造形物は粉末材料によってしっかりと固定される。このため、さらに粉末材料を造形空間に敷き詰める際に、敷詰部材と供給された粉末材料との間に発生し得る摩擦力によって、造形途中の三次元造形物がずれることが抑制される。さらに、押圧された粉末材料に対してノズルから硬化液が吐出されることによって硬化層が形成されるため、硬化層の硬度が高くなり、完成した三次元造形物の品質が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、品質に優れた三次元造形物を造形することができる三次元造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図であり、ヘッドユニットがホームポジションに位置する状態を示す図である。
【図２】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した平面図である。
【図３】ヘッドユニットおよび収容部材の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図であり、造形テーブルの上方に押圧部材が位置する状態を示す図である。
【図５】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図であり、押圧部材が粉末材料を押圧する状態を示す図である。
【図６】一実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図であり、ラインヘッドが造形槽の上方に位置する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る三次元造形装置について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら本発明を特に限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化される。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１００の断面図である。図２は、本実施形態に係る三次元造形装置１００の平面図である。図面中の符号Ｆは、前方を示し、符号Ｒｒは、後方を示している。本実施形態では、符号Ｆの方向から三次元造形装置１００を見たときの左、右、上、下が、それぞれ三次元造形装置１００の左、右、上、下である。ここでは、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ左、右、上、下を意味するものとする。本実施形態では、符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向を示している。前後方向Ｘは、走査方向Ｘであり本発明の「第１の方向」に対応する。上下方向Ｚが三次元造形における積層方向に一致する。また、三次元造形装置１００の前側を上流側と称し、三次元造形装置１００の後側を下流側と称する。また、本実施形態では、上流側から下流側へ向かう方向を行き方向Ｘ１とし、下流側から上流側へ向かう方向を帰り方向Ｘ２とする。ただし、これら方向は説明の便宜上定めた方向に過ぎず、三次元造形装置１００の設置態様を何ら限定するものではない。
【００１４】
図１に示すように、三次元造形装置１００は、粉末材料９０を硬化液で固めて硬化層９１を形成し、硬化層９１を上下方向Ｚに順次一体的に積層することによって三次元造形物９２を造形する装置である。本実施形態では、三次元造形装置１００において、所望の三次元造形物９２の断面形状を示す断面画像に基づいて、粉末材料９０に硬化液を吐出し、粉末材料９０を硬化させて、断面画像に沿った硬化層９１を形成する。そして、硬化層９１を順次積層することで、所望の三次元造形物９２を造形する。
【００１５】
ここで、「断面形状」とは、造形する三次元造形物９２を所定の方向（例えば水平方向）に所定の厚み（例えば０．１ｍｍ。なお、所定の厚みは必ずしも一定の厚みに限定されない。）ごとにスライスしたときの断面の形状である。
【００１６】
粉末材料９０は、その組成や形態等は特に制限されず、樹脂材料、金属材料および無機材料等の各種の材料から構成された粉体を対象とすることができる。粉末材料９０としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等のセラミック材料や、鉄、アルミニウム、チタンおよびこれらの合金（典型的にはステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金）、半水石膏（α型焼石膏、β型焼石膏）、アパタイト、食塩、プラスチック等が挙げられる。これらはいずれか１種の材料から構成されていてもよいし、２種以上が組み合わされていてもよい。
【００１７】
硬化液は、上記粉末材料９０同士を固着することが可能な材料であれば特に限定されない。例えば、硬化液としては、粉末材料９０に応じて、当該粉末材料９０を構成する粒子同士を結着させることが可能な液体（粘性体を含む。）が用いられる。硬化液としては、例えば、水、ワックス、バインダ等を含む液体が挙げられる。また、粉末材料９０が副材として水溶性樹脂を有している場合には、硬化液として、水溶性樹脂を溶解可能な液体、例えば水を用いることもできる。かかる水溶性樹脂は特に制限されないが、例えば、澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、水溶性アクリル樹脂、水溶性ウレタン樹脂、水溶性ポリアミド等が挙げられる。
【００１８】
図１に示すように、三次元造形装置１００は、本体１０と、移動機構１２と、敷詰ローラ１８と、粉末供給部材２０と、収容部材３０と、ヘッドユニット５０と、制御装置６０と、プレス機械８０とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、本体１０は、走査方向Ｘに長い形状を有する三次元造形装置１００の外装体である。本体１０は、上方に向けて開口する箱型形状に形成されている。本体１０は、移動機構１２（図１参照）と、収容部材３０と、制御装置６０とを収容する。また、本体１０は、敷詰ローラ１８と、粉末供給部材２０と、ヘッドユニット５０と、プレス機械８０とを支持する支持台でもある。本体１０には、一対のガイドレール１３が設けられている。ガイドレール１３は、収容部材３０の走査方向Ｘへの移動をガイドする。ガイドレール１３は、走査方向Ｘに延びる。ガイドレール１３の設置位置および数は特に限定されない。
【００２０】
図１に示すように、収容部材３０は、本体１０に収容されている。収容部材３０には、造形された三次元造形物９２が収容される。収容部材３０は、ガイドレール１３に摺動可能に係合している。収容部材３０は、造形槽３２と、造形テーブル３４と、昇降機構３６と、余剰粉末回収槽３８と、を備えている。収容部材３０の上面３１は平坦であって、この上面３１から凹むように造形槽３２と余剰粉末回収槽３８とが独立に並んで設けられている。
【００２１】
図１に示すように、造形槽３２は、収容部材３０に設けられている。造形槽３２は、粉末材料９０が収容される槽である。造形槽３２の内部において三次元造形物９２が造形される。造形槽３２は、粉末供給部材２０から供給された粉末材料９０が収容される造形空間３２Ａを有する。造形空間３２Ａにおいて、粉末材料９０に硬化液が吐出され、三次元造形物９２が造形される。
【００２２】
図１に示すように、造形テーブル３４は、造形槽３２の造形空間３２Ａ内に配置されている。造形テーブル３４には、粉末材料９０が載置される。造形テーブル３４上に三次元造形物９２が造形される。造形テーブル３４は、上下方向Ｚに移動可能に構成されている。造形テーブル３４の形状は、例えば、平面視において矩形状である。造形テーブル３４には、テーブル支持部材３５が設けられている。テーブル支持部材３５は、造形テーブル３４の底面から下方に向かって延びたものである。テーブル支持部材３５は、造形テーブル３４と一体となって上下方向Ｚに移動可能に構成されている。
【００２３】
昇降機構３６は、造形テーブル３４を上下方向Ｚに移動させる機構、すなわち、造形テーブル３４を昇降させる機構である。昇降機構３６の構成は、特に限定されない。本実施形態では、昇降機構３６は、図示しないサーボモータとボールねじなどを備えている。例えば、サーボモータは、テーブル支持部材３５に接続されており、テーブル支持部材３５を介して、造形テーブル３４に接続されている。サーボモータが駆動することで、テーブル支持部材３５が上下方向Ｚに移動する。そして、テーブル支持部材３５の上下方向Ｚの移動に伴い、造形テーブル３４は上下方向Ｚに移動する。昇降機構３６は、収容部材３０の内部に設けられている。昇降機構３６は、制御装置６０と電気的に接続されており、制御装置６０に制御される。
【００２４】
余剰粉末回収槽３８は、造形槽３２に供給された粉末材料９０が敷詰ローラ１８によって造形槽３２に敷き詰められた際に、造形槽３２に収容しきれなかった粉末材料９０を回収する槽である。余剰粉末回収槽３８は、粉末材料９０が収容される収容空間３８Ａを有する。余剰粉末回収槽３８は、造形槽３２より前方に配置されている。図２に示すように、余剰粉末回収槽３８は、左右方向Ｙに関して造形槽３２と揃った位置に配置されている。平面視において、造形槽３２の造形空間３２Ａの左右方向Ｙの長さ（即ち造形テーブル３４の左右方向Ｙの長さ）Ｌ１は、余剰粉末回収槽３８の収容空間３８Ａの左右方向Ｙの寸法Ｌ２と同じである。しかしながら、造形空間３２Ａの長さＬ１は、収容空間３８Ａの寸法Ｌ２よりも短くてもよいし、長くてもよい。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態では、ヘッドユニット５０は、走査方向Ｘに並ぶ３つのラインヘッド５２と、ラインヘッド５２を収容するケース５１と、を備えている。ラインヘッド５２は、粉末材料９０を結合させる硬化液を造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に対して吐出する装置である。ラインヘッド５２は、吐出ヘッドの一例である。図１に示すように、ラインヘッド５２は、収容部材３０よりも上方に位置するように、本体１０に配置されている。図２に示すように、ヘッドユニット５０は、本体１０の上面１１に設けられた一対の支持部材５８に架け渡されたヘッド架設部材５９に固定されている。即ち、ラインヘッド５２は、左右方向Ｙには移動しない。ヘッド架設部材５９は、左右方向Ｙに延び、一対の支持部材５８、５８を接続する。ケース５１の一部は、平面視で、後述する貯留槽２２の一部と重なる。図３に示すように、ヘッドユニット５０のケース５１の左右方向Ｙの寸法Ｍ１は造形槽３２の造形空間３２Ａの左右方向Ｙの寸法Ｌ１よりも長い。ラインヘッド５２の左右方向Ｙの寸法Ｍ２は、造形槽３２の造形空間３２Ａの左右方向Ｙの長さＬ１より短い。ラインヘッド５２における硬化液の吐出機構は特に制限されず、例えばインクジェット方式である。ラインヘッド５２は、硬化液を吐出する複数のノズル５４と、複数のノズル５４が形成されたノズル面５６とを有する。複数のノズル５４は、左右方向Ｙに直線状に配置されている。ノズル面５６は、ケース５１の下面より下方に位置する。ラインヘッド５２は、制御装置６０に電気的に接続されている。ラインヘッド５２のノズル５４からの硬化液の吐出は、制御装置６０によって制御される。
【００２６】
図１に示すように、粉末供給部材２０は、収容部材３０の造形槽３２内に粉末材料９０を供給するものである。粉末供給部材２０は、収容部材３０よりも上方に設けられている。粉末供給部材２０は、ラインヘッド５２より前方に配置されている。粉末供給部材２０は、ラインヘッド５２より走査方向Ｘの上流側に配置されている。粉末供給部材２０は、貯留槽２２と、供給機構２４とを備えている。
【００２７】
貯留槽２２には、粉末材料９０が貯留される。貯留槽２２は、収容部材３０よりも上方に配置されている。図２に示すように、本体１０の上面１１には、上方に延びた支持部材２６が２つ設けられている。支持部材２６は、走査方向Ｘに関して揃った位置に配置されている。貯留槽２２は、支持部材２６に支持されている。貯留槽２２は、上方に向けて開口している。貯留槽２２は、上部から下部に向かうにしたがって、前後方向Ｘの長さが短くなっている。
【００２８】
図１に示すように、貯留槽２２の底面には、供給口２３が形成されている。貯留槽２２内の粉末材料９０は、供給口２３を通じて造形槽３２内の造形テーブル３４上に供給される。粉末材料９０は、例えば、収容部材３０の上面３１上に供給され、その後敷詰ローラ１８によって造形空間３２Ａ内に供給される。収容部材３０の上面３１のうち、粉末材料９０が供給される面が供給面３１Ａである。供給面３１Ａは、例えば、造形槽３２より後方かつ後述するメンテナンス装置７０より前方に位置する。供給口２３は矩形状に形成されているが、供給口２３の形状は特に限定されない。
【００２９】
図１に示すように、供給機構２４は、貯留槽２２内の粉末材料９０を収容部材３０の供給面３１Ａ上に供給する機構である。供給機構２４の構成は、特に限定されない。供給機構２４は、例えば、ロータリーバルブである。供給機構２４は、貯留槽２２の内部に配置されている。供給機構２４は、貯留槽２２内の粉末材料９０に埋もれた状態で、貯留槽２２内に配置されている。供給機構２４には、第１駆動モータ２５が接続されている。第１駆動モータ２５は、例えば、貯留槽２２に取り付けられている。第１駆動モータ２５は、制御装置６０と電気的に接続されている。貯留槽２２の供給口２３の下方に収容部材３０の供給面３１Ａが位置しているときに、第１駆動モータ２５を駆動させることで、供給機構２４は回転する。そして、供給機構２４が回転することで、貯留槽２２内において、粉末材料９０が攪拌し、粉末材料９０の一部が供給口２３を通じて、収容部材３０の供給面３１Ａ上に供給される。即ち、貯留槽２２内の粉末材料９０は、貯留槽２２から供給面３１Ａ上に落下する。
【００３０】
図１に示すように、敷詰ローラ１８は、粉末供給部材２０によって供給された粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰める。敷詰ローラ１８は、敷詰部材の一例である。敷詰ローラ１８は、収容部材３０の供給面３１Ａ上に供給された粉末材料９０を押し出して、造形空間３２Ａ内に粉末材料９０を敷き詰める。このとき、造形空間３２Ａ内に供給された粉末材料９０の表面を平らに均して粉末層９０Ａ（図４参照）を形成する。敷詰ローラ１８は、本体１０の上方に配置されている。敷詰ローラ１８は、走査方向Ｘに関して、貯留槽２２の供給口２３とラインヘッド５２との間に配置されている。敷詰ローラ１８は、供給口２３より後方に配置されている。敷詰ローラ１８は、ラインヘッド５２より前方に配置されている。敷詰ローラ１８は、走査方向Ｘに関して、貯留槽２２とプレス機械８０の押圧部材８４との間に配置されている。敷詰ローラ１８は、長尺の円筒形状を有している。敷詰ローラ１８は、円筒軸が左右方向Ｙに沿うように配置されている。敷詰ローラ１８は、左右方向Ｙの寸法が造形槽３２の造形空間３２Ａの寸法Ｌ１よりも長い。敷詰ローラ１８の下端は、収容部材３０の上面３１との間に所定のクリアランス（間隙）が形成されるように、収容部材３０の僅かに上方に設置されている。敷詰ローラ１８は、本体１０の上面１１に設けられた一対の支持部材５８に回転可能に支持されている。支持部材５８は、上面１１から上方に延びている。支持部材５８は、走査方向Ｘに関して揃った位置に配置されている。制御装置６０に電気的に接続された第２駆動モータ（図示せず）を駆動することによって、敷詰ローラ１８を順方向または逆方向に回転させることができる。
【００３１】
図１に示すように、プレス機械８０は、本体部８１と、スライド部材８２と、押圧部材８４と、ヒータ８５と、一対の支持部材８６（図２も参照）と、を備えている。プレス機械８０の駆動方式は特に限定されない。プレス機械８０は、機械式のプレス機械であってもよいし、油圧式のプレス機械のであってもよい。プレス機械８０は、ヘッドユニット５０より後方に配置されている。プレス機械８０は、制御装置６０に電気的に接続されている。押圧部材８４の上下方向Ｚの移動は制御装置６０によって制御される。本体部８１は、支持部材８６に支持されている。本体部８１は、収容部材３０より上方に配置されている。スライド部材８２は、本体部８１にスライド自在に設けられている。スライド部材８２は、上下方向Ｚに移動可能に構成されている。スライド部材８２は、例えば、円柱状に形成されている。
【００３２】
図１に示すように、押圧部材８４は、スライド部材８２の下端に設けられている。押圧部材８４は、造形テーブル３４に対して上下方向Ｚに移動可能に設けられている。押圧部材８４は、下方に向けて移動し、造形空間３２Ａに敷き詰められた粉末材料９０を押圧する。押圧部材８４の形状は、例えば、平面視において矩形状である。押圧部材８４の押圧面８４Ａは、例えば、造形テーブル３４の造形面３４Ａと同じ形状（同じ面積）に形成されている。押圧面８４Ａは、押圧部材８４のうち粉末材料９０と接触する面（ここでは下面）である。押圧面８４Ａは、平らな面である。押圧面８４Ａには、粉末材料９０が付着しにくくなるような表面処理を施してもよい。押圧部材８４によるプレス圧力は、例えば、０．００１ｔ／ｃｍ２〜１０ｔ／ｃｍ２（例えば０．１ｔ／ｃｍ２〜１ｔ／ｃｍ２）である。ヒータ８５は、押圧部材８４の押圧面８４Ａを加熱する。ヒータ８５は、例えば、押圧部材８４の内部に設けられている。ヒータ８５としては、例えば、ニクロム線ヒータやＩＨヒータ等が挙げられる。図２に示すように、支持部材８６は、本体１０の上面１１に設けられている。支持部材８６は、上面１１から上方に延びる。支持部材８６は、走査方向Ｘに関して揃った位置に配置されている。
【００３３】
図１に示すように、収容部材３０は、メンテナンス装置７０をさらに備えている。メンテナンス装置７０は、ラインヘッド５２のノズル５４のメンテナンスを行う。メンテナンス装置７０は、収容部材３０のうち造形テーブル３４より後方に配置されている。メンテナンス装置７０は、ラインヘッド５２より下方に配置されている。メンテナンス装置７０は、フラッシングステージ７２と、ワイパー７４と、キャップ７６とを備えている。フラッシングステージ７２、ワイパー７４、キャップ７６は、走査方向Ｘに関して上流側から下流側に向けて順に配置されている。即ち、ワイパー７４は、フラッシングステージ７２より後方に配置されている。ワイパー７４は、キャップ７６より前方に配置されている。ワイパー７４は、走査方向Ｘに関して、フラッシングステージ７２とキャップ７６との間に配置されている。
【００３４】
フラッシングステージ７２には、複数のノズル５４（図３参照）から硬化液が吐出される。フラッシングステージ７２には、吐出された硬化液を吸収可能な多孔質体が設けられている。フラッシングステージ７２の左右方向Ｙの寸法は、ラインヘッド５２の左右方向Ｙの寸法Ｍ２（図３参照）以上である。ノズル５４から一定量の硬化液がフラッシングステージ７２に吐出されるフラッシング動作は、例えば、収容部材３０が走査方向Ｘに一往復する毎に行われる。ラインヘッド５２がフラッシングステージ７２の上方に位置するときに、上記フラッシング動作が行われる。なお、フラッシングの頻度は特に限定されず、１層の硬化層９１が形成される度に行ってもよいし、複数の硬化層９１を連続で形成する度に行ってもよい。
【００３５】
ワイパー７４は、ラインヘッド５２のノズル面５６（図３参照）をワイピングする部材である。ワイパー７４は、ラインヘッド５２がワイパー７４の上方を通過するとき、ノズル面５６に接するように構成されている。ワイパー７４は、板状の部材であって、例えばゴムなどによって形成されている。ワイパー７４の左右方向Ｙの寸法は、ラインヘッド５２の最も左方にあるノズル５４から最も右方にあるノズル５４までの寸法以上である。
【００３６】
キャップ７６は、ラインヘッド５２のノズル面５６に付着したインクが硬化してノズル５４が目詰まりすることを抑制する部材である。キャップ７６は、造形待機時（即ち三次元造形物９２を造形していないとき）において、ノズル面５６を覆うように下方からラインヘッド５２に装着される（図１参照）。即ち、ヘッドユニット５０がホームポジションＨＰに位置するときには、キャップ７６は、ラインヘッド５２に装着されている。ここで、ホームポジションＨＰとは、造形待機時、即ち、造形が行われていないときに、ヘッドユニット５０が待機する位置である。キャップ７６は、キャップ移動機構７８によって、上下方向Ｚに移動可能に構成されている。キャップ７６がラインヘッド５２に取り付けられたときに、キャップ７６とノズル面５６との間に密閉空間が形成される。キャップ移動機構７８は、造形開始前にキャップ７６を下方に移動させることによって、キャップ７６をノズル面５６から離隔させる。これにより、キャップ７６は、ラインヘッド５２から取り外される。
【００３７】
メンテナンス装置７０は、ラインヘッド５２にキャップ７６が装着されている状態において、密閉空間内の流体（例えば硬化液や空気）を吸引する吸引ポンプ７９を備えている。吸引ポンプ７９が密閉空間内の流体を吸引することにより、密閉空間内は大気圧より低い圧力となる。この結果、ラインヘッド５２のノズル５４から強制的に硬化液が吐出される。即ち、吸引ポンプ７９は、ラインヘッド５２のノズル５４内の硬化液を吸引する。吸引ポンプ７９に吸引された密閉空間内の流体は、廃液タンクに貯留される。吸引ポンプ７９は、制御装置６０と電気的に接続されている。吸引ポンプ７９は、制御装置６０に制御される。
【００３８】
移動機構１２は、ヘッドユニット５０、粉末供給部材２０、敷詰ローラ１８およびプレス機械８０に対して収容部材３０を走査方向Ｘ、即ち、行き方向Ｘ１および帰り方向Ｘ２に相対的に移動させる機構である。本実施形態では、移動機構１２は、本体１０内において収容部材３０を走査方向Ｘに移動させることによって、ヘッドユニット５０、粉末供給部材２０、敷詰ローラ１８およびプレス機械８０に対して収容部材３０を走査方向Ｘに相対的に移動させている。移動機構１２の構成は、特に限定されない。移動機構１２は、例えば、図示しない一対のプーリと、プーリに巻き掛けられたベルトと、プーリを駆動する駆動モータなどを備えている。例えば、ベルトは収容部材３０に固定されており、駆動モータを駆動させることで、収容部材３０が一対のガイドレール１３に沿って走査方向Ｘに移動する。移動機構１２は、本体１０の内部に設けられている。移動機構１２は、制御装置６０と電気的に接続されており、制御装置６０に制御される。
【００３９】
制御装置６０は、三次元造形物９２の造形を制御する装置である。制御装置６０の構成は特に限定されない。制御装置６０は、例えばマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータのハードウェアの構成は特に限定されないが、例えば、Ｉ／Ｆと、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、記憶装置と、を備えている。図１に示すように、制御装置６０は、本体１０の内部に設けられている。ただし、制御装置６０は本体１０の内部に設けられていなくてもよい。例えば、制御装置６０は、本体１０の外部に設置されたコンピュータなどであってもよい。この場合、制御装置６０は、有線または無線を介して本体１０と通信可能に接続されている。
【００４０】
以上、三次元造形装置１００の構成について説明した。次に、三次元造形装置１００によって三次元造形物９２を造形する手順について説明する。まず、図１に示すように、移動機構１２を制御して、供給口２３の下方に収容部材３０の供給面３１Ａが位置するように、収容部材３０を走査方向Ｘに移動させる。次いで、造形テーブル３４を硬化層９１の一層分だけ下方に移動させる。その後、供給機構２４を駆動して、貯留槽２２内の粉末材料９０を収容部材３０の供給面３１Ａ上に供給する。そして、収容部材３０を図１の矢印Ｘ１の方向に移動させることによって、敷詰ローラ１８を収容部材３０に対して相対的に図１の矢印Ｘ２の方向に移動させる。これにより、図４に示すように、供給面３１Ａ上に供給された粉末材料９０は造形空間３２Ａに敷き詰められ、粉末層９０Ａが形成される。このとき、粉末層９０Ａの上面は収容部材３０の上面３１よりわずかに上方に位置する。粉末層９０Ａは、造形空間３２Ａ内に敷き詰められ既に押圧されている粉末材料９０と比較して密度が比較的低い。なお、造形途中の三次元造形物９２は、押圧された粉末材料９０に埋もれている。このため、敷詰ローラ１８によって粉末層９０Ａを形成するときに、敷詰ローラ１８と粉末材料９０との間に発生し得る摩擦力によって三次元造形物９２が移動することが抑制される。
【００４１】
次に、図５に示すように、移動機構１２を制御して、造形テーブル３４が押圧部材８４の下方に位置するように、収容部材３０を走査方向Ｘに移動させる。そして、押圧部材８４を下方に移動させて粉末層９０Ａ（粉末材料９０）を押圧する。これにより、粉末層９０Ａが押し固められ、造形空間３２Ａに敷き詰められた粉末材料９０の密度が向上する。このとき、造形空間３２Ａ内に敷き詰められた粉末材料９０の上面と収容部材３０の上面３１とが面一となる。その後、収容部材３０を図１の矢印Ｘ２の方向に移動させ、ラインヘッド５２のノズル５４から造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に硬化液を吐出させる（図６参照）。これにより、一層分の硬化層９１が形成される。制御装置６０は、上記動作を繰り返し行うことによって、硬化層９１を順次積層させ、所望の三次元造形物９２を造形する。
【００４２】
以上のように、本実施形態の三次元造形装置１００によると、押圧部材８４は、粉末材料９０が載置された造形テーブル３４に対して上下方向Ｚに移動可能に設けられている。押圧部材８４は、造形テーブル３４に向けて下方に移動し、造形空間３２Ａに敷き詰められた粉末材料９０を押圧する。これにより、粉末材料９０は押し固められ、造形途中の三次元造形物９２は粉末材料９０によってしっかりと固定される。このため、さらに粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰める際に、敷詰ローラ１８と供給された粉末材料９０との間に発生し得る摩擦力によって、造形途中の三次元造形物９２がずれることが抑制される。さらに、押圧された粉末材料９０に対してラインヘッド５２のノズル５４から硬化液が吐出されることによって硬化層９１が形成されるため、硬化層９１の硬度が高くなり、完成した三次元造形物９２の品質が向上する。
【００４３】
本実施形態の三次元造形装置１００は、押圧部材８４のうち粉末材料９０と接触する押圧面８４Ａを加熱するヒータ８５を備えている。これにより、造形空間３２Ａに敷き詰められた粉末材料９０の圧縮が促進されると共に、粉末材料９０に吐出された硬化液の乾燥が促進される。
【００４４】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、敷詰ローラ１８は、走査方向Ｘに関して、貯留槽２２と押圧部材８４との間に配置されている。これにより、収容部材３０を走査方向Ｘの一の方向（図１の矢印Ｘ１の方向）に動かすことによって、粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰める動作と粉末材料９０を押圧する動作とを連続的に行うことができる。
【００４５】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、ラインヘッド５２を収容するケース５１は、走査方向Ｘに関して、貯留槽２２と押圧部材８４との間に配置されている。ケース５１の一部は、平面視で、貯留槽２２の一部と重なる。このようにように、ラインヘッド５２を収容するケース５１および貯留槽２２をコンパクトに配置することによって、三次元造形装置１００の走査方向Ｘの長さの増大を抑制することができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、上述の各実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することができる。
【００４７】
上述した実施形態では、供給機構２４は、粉末材料９０を収容部材３０の供給面３１Ａに供給していたが、これに限定されない。供給機構２４は、貯留槽２２内の粉末材料９０を造形槽３２の造形空間３２Ａ内に直接供給してもよい。
【００４８】
上述した実施形態では、押圧部材８４は、ラインヘッド５２より後方に配置されていたが、これに限定されない。押圧部材８４は、例えば、走査方向Ｘに関して、貯留槽２２とラインヘッド５２との間に配置されていてもよい。このように、ラインヘッド５２を貯留槽２２から比較的離れた位置に配置させることによって、貯留槽２２から粉末材料９０を供給する際に巻き上がった粉末材料９０がラインヘッド５２のノズル５４等に影響を及ぼすことを低減することができる。
【００４９】
上述した実施形態では、粉末材料９０を粉末供給部材２０から収容部材３０の供給面３１Ａに向けて落下させて供給していたが、これに限定されない。三次元造形装置１００は、造形槽３２の走査方向Ｘの一方側に（例えば後方に）、粉末材料９０を収容する供給槽を備えていてもよい。供給槽には、供給テーブルが設けられており、供給テーブルが上昇して敷詰ローラ１８が走査方向Ｘに移動することによって、供給テーブル上に位置する粉末材料９０が敷詰ローラ１８によって押し出される。このようにして粉末材料９０を供給槽から造形槽３２に供給してもよい。
【００５０】
上述した実施形態では、本体１０に固定された粉末供給部材２０、敷詰ローラ１８、ヘッドユニット５０およびプレス機械８０に対して収容部材３０が相対的に走査方向Ｘに移動する構成であるが、これに限定されない。例えば、収容部材３０を本体１０に固定し、収容部材３０に対して粉末供給部材２０、敷詰ローラ１８、ヘッドユニット５０およびプレス機械８０を相対的に走査方向Ｘに移動する構成であってもよい。
【００５１】
上述した三次元造形装置１００は、左右方向Ｙに延び、左右方向Ｙに移動しないラインヘッド５２を備えていたが、これに限定されない。三次元造形装置１００は、ラインヘッド５２より左右方向Ｙの寸法が小さく、例えばヘッド架設部材５９に設けられたキャリッジを介して左右方向Ｙに移動可能なインクジェットヘッドを備えていてもよい。
【００５２】
制御装置６０は、押圧部材８４によって粉末材料９０が押圧された後に、必要に応じて昇降機構３６を駆動して造形テーブル３４を上方に移動させてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１８  敷詰ローラ（敷詰部材）
２２  貯留槽
３０  収容部材
３２  造形槽
３４  造形テーブル
５２  ラインヘッド（吐出ヘッド）
５４  ノズル
８０  プレス機械
８４  押圧部材
９０  粉末材料
９１  硬化層
９２  三次元造形物
１００  三次元造形装置
【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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