(57)【要約】【課題】比較的大きな三次元造形物を造形することができる共に大型化が抑制された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、造形槽３２の前方に配置され、粉末材料９０が貯留される第１貯留空間３８Ａを有する第１粉末貯留槽３８と、第１粉末貯留槽３８より上方に配置され、第２貯留空間４４Ａ内に設けられ粉末材料９０を下方に排出する第２粉末貯留槽４４と、第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送する搬送装置７０と、第２粉末貯留槽４４より下方に配置され、第３貯留空間４８Ａ内に設けられ粉末材料９０を下方に供給する第３粉末貯留槽４８と、造形槽３２より上方かつ第３粉末貯留槽４８より下方に配置され、第３粉末貯留槽４８から供給された粉末材料９０を造形槽３２の造形空間３２Ａに敷き詰める敷詰ローラ１８と、を備えている。【選択図】図２
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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、前記三次元造形物が造形される造形空間を有する造形槽と、
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、
前記造形槽の側方に配置され、前記粉末材料が貯留される第１貯留空間を有する第１粉末貯留槽と、
前記造形槽より上方に配置され、前記造形テーブルに載置された前記粉末材料に硬化液を吐出する吐出ヘッドと、
前記造形槽および前記吐出ヘッドのいずれか一方を他方に対して第１の方向に相対的に移動させる移動機構と、
前記吐出ヘッドおよび前記第１粉末貯留槽より上方に配置され、前記粉末材料が貯留され前記第１貯留空間より容積が小さい第２貯留空間と、下端に設けられた排出口と、前記第２貯留空間内に設けられ前記粉末材料を前記排出口から下方に排出する排出装置と、を有する第２粉末貯留槽と、
前記第１粉末貯留槽に貯留されている前記粉末材料を、前記第２粉末貯留槽に搬送する搬送装置と、
前記第２粉末貯留槽より下方かつ前記造形槽より上方に配置され、前記第２粉末貯留槽から排出された前記粉末材料が貯留され前記第２貯留空間より容積が小さい第３貯留空間と、下端に設けられた供給口と、前記第３貯留空間内に設けられ前記粉末材料を前記供給口から下方に供給する供給装置と、を有する第３粉末貯留槽と、
前記造形槽より上方かつ前記第３粉末貯留槽より下方に配置され、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、を備えている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記搬送装置は、一端が前記第１粉末貯留槽の前記第１貯留空間内に配置され、他端が前記第２粉末貯留槽の前記第２貯留空間に連通する搬送管と、前記搬送管内に配置されたらせん状部材と、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】
前記搬送装置は、一端が前記第１粉末貯留槽の前記第１貯留空間内に配置され、他端が前記第２粉末貯留槽の前記第２貯留空間に連通する搬送管と、前記搬送管内の空気を吸引する吸引ポンプと、一端が前記第２粉末貯留槽の前記第２貯留空間に連通し、他端が前記吸引ポンプに接続された吸引管と、を備えている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記吸引管の前記一端には、フィルタが設けられている、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記移動機構は、前記吐出ヘッドおよび前記敷詰部材が搭載され、前記造形槽に対して前記第１の方向に移動可能なキャリッジと、前記キャリッジを駆動する駆動源と、を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記供給装置および前記駆動源と通信可能に接続された制御装置を備え、
前記第３粉末貯留槽は、前記第１の方向に関して、前記敷詰部材に対して前記吐出ヘッドの反対側に位置するように前記キャリッジに設けられ、
前記制御装置は、
前記供給装置を駆動して前記粉末材料を前記供給口から下方に供給する供給制御部と、
前記粉末材料が前記供給口から下方に供給されているときに前記駆動源を駆動することによって、前記敷詰部材が前記造形槽の上方を通過するように前記キャリッジを移動させるキャリッジ制御部と、を備えている、請求項５に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記搬送装置は、前記制御装置と通信可能に接続され、
前記制御装置は、前記キャリッジが前記第１の方向に移動し、前記第３粉末貯留槽が前記第２粉末貯留槽の下方に位置しないときに、前記搬送装置を駆動して前記第１粉末貯留槽に貯留されている前記粉末材料を、前記第２粉末貯留槽に搬送する搬送制御部を備えている、請求項６に記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記搬送装置は、前記吐出ヘッドと通信可能に接続され、
前記制御装置は、前記キャリッジが前記第１の方向に移動しかつ前記粉末材料が前記供給口から下方に供給されているときに、前記吐出ヘッドから前記造形テーブルに載置された前記粉末材料に硬化液を吐出するヘッド制御部を備えている、請求項６または７に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記排出装置は、前記第２貯留空間内に貯留された前記粉末材料を撹拌することによって、前記排出口から前記粉末材料を下方に排出するように構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１０】
前記供給装置は、前記第３貯留空間内に貯留された前記粉末材料を撹拌することによって、前記排出口から前記粉末材料を下方に供給するように構成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１１】
前記敷詰部材によって前記粉末材料を前記造形空間に敷き詰めるとき、前記造形空間に収容しきれなかった前記粉末材料は、前記第１粉末貯留槽に回収される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項１２】
前記敷詰部材は、前記第１の方向と平面視において交差する所定の第２の方向に延びた回転軸を中心に回転可能な敷詰ローラである、請求項１から１１のいずれか一項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、粉末材料にバインダ液（硬化液）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、例えば、粉末材料が載置される造形テーブルと、造形テーブルに供給される粉末材料が貯蔵される粉末材料供給装置と、粉末材料にバインダ液を吐出するバインダ液供給装置とを備えている。造形テーブルに載置された粉末材料のうちバインダ液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】特開２０１５−１９６２５４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、特許文献１に記載された三次元造形装置では、粉末材料を貯蔵する粉末材料供給装置は、造形テーブルの上方において所定の方向に移動可能に構成されている。ここで、粉末積層法では、硬化層を１層造形する度に粉末材料供給装置から造形テーブル上に粉末材料が供給される。このため、造形しようとする三次元造形物が大きくなるほど、粉末材料供給装置に貯蔵する粉末材料の量の大きくなる。この結果、粉末材料供給装置が大型化すると共に、粉末材料供給装置を動かす駆動源も大型化してしまい、三次元造形装置自体の大型化とコストアップという問題が発生し得る。
【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、比較的大きな三次元造形物を造形することができる共に大型化が抑制された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る。三次元造形装置は、前記粉末材料が収容され、前記三次元造形物が造形される造形空間を有する造形槽と、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、前記造形槽の側方に配置され、前記粉末材料が貯留される第１貯留空間を有する第１粉末貯留槽と、前記造形槽より上方に配置され、前記造形テーブルに載置された前記粉末材料に硬化液を吐出する吐出ヘッドと、前記造形槽および前記吐出ヘッドのいずれか一方を他方に対して第１の方向に相対的に移動させる移動機構と、前記吐出ヘッドおよび前記第１粉末貯留槽より上方に配置され、前記粉末材料が貯留され前記第１貯留空間より容積が小さい第２貯留空間と、下端に設けられた排出口と、前記第２貯留空間内に設けられ前記粉末材料を前記排出口から下方に排出する排出装置と、を有する第２粉末貯留槽と、前記第１粉末貯留槽に貯留されている前記粉末材料を、前記第２粉末貯留槽に搬送する搬送装置と、前記第２粉末貯留槽より下方かつ前記造形槽より上方に配置され、前記第２粉末貯留槽から排出された前記粉末材料が貯留され前記第２貯留空間より容積が小さい第３貯留空間と、下端に設けられた供給口と、前記第３貯留空間内に設けられ前記粉末材料を前記供給口から下方に供給する供給装置と、を有する第３粉末貯留槽と、前記造形槽より上方かつ前記第３粉末貯留槽より下方に配置され、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、を備えている。
【０００８】
本発明の三次元造形装置は、粉末材料が貯留される第１貯留空間を有する第１粉末貯留槽と、第２貯留空間を有する第２粉末貯留槽と、第３貯留空間を有する第３粉末貯留槽とを備えている。第１貯留空間、第２貯留空間および第３貯留空間の容積は、第１貯留空間、第２貯留空間および第３貯留空間の順に小さくなる。第１粉末貯留槽は造形槽の側方に配置されており、第１粉末貯留槽の容積は比較的大きいため、より多くの粉末材料を貯留することができる。さらに、搬送装置によって、第１粉末貯留槽に貯留された粉末材料を、随時造形テーブルより上方に配置された第２粉末貯留槽に搬送することができるため、第２粉末貯留槽の第２貯留空間の容積はそれほど大きくなくてもよく、第２粉末貯留槽を小型化することができる。さらにまた、第２粉末貯留槽より下方に配置された第３粉末貯留槽には、断続的に第２粉末貯留槽から排出された粉末材料が貯留されるため、第３粉末貯留槽の第３貯留空間の容積はそれほど大きくなくてもよく、第３粉末貯留槽を小型化することができる。即ち、第３粉末貯留槽の供給口から下方に粉末材料が供給されるが、第３粉末貯留槽は、少なくとも硬化層を１層形成することができるだけの粉末材料を貯留することができる程度に小型化することができる。このため、仮に第２粉末貯留槽および／または第３粉末貯留槽を造形テーブルより上方において所定の方向に移動させるとしても、第２粉末貯留槽や第３粉末貯留槽は小型化されているので、その動力源も小型化することができる。また、造形槽の側方に配置された第１粉末貯留槽には、比較的多量の粉末材料を貯留することができるため、第１粉末貯留槽から第２粉末貯留槽を介して第３粉末貯留槽に随時粉末材料を搬送することによって、比較的大きな三次元造形物を造形することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的大きな三次元造形物を造形することができる共に大型化が抑制された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】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る三次元造形装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。
【図３】第１実施形態に係る三次元造形装置の平面図である。
【図４】第１実施形態に係る三次元造形装置のブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る第２粉末貯留槽から第３粉末貯留槽に粉末材料を排出している状態を示す断面図である。
【図６】第１実施形態に係る第３粉末貯留槽から下方に粉末材料を供給している状態を示す断面図である。
【図７】第１実施形態に係る敷詰ローラが粉末材料を造形空間に敷き詰めた状態を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る三次元造形装置の斜視図である。
【図９】第２実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る三次元造形装置のブロック図である。
【図１１】第３実施形態に係る三次元造形装置の斜視図である。
【図１２】第３実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１００の斜視図である。図２は、三次元造形装置１００の断面図である。図３は、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。左右方向Ｙは、本発明の「第２の方向」に対応する。上下方向Ｚは、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の後側を上流側と称し、三次元造形装置１００の前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。
【００１３】
図２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、これを上下方向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。
【００１４】
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。
【００１５】
「粉末材料」としては、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。
【００１６】
「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、粉末材料に応じて、当該粉末材料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。
【００１７】
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、収容部材３０と、第２粉末貯留槽４４と、第３粉末貯留槽４８と、敷詰ローラ１８と、吐出ヘッド２２と、搬送装置７０と、制御装置８０（図２参照）と、を備えている。敷詰ローラ１８は、敷詰部材の一例である。
【００１８】
図１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、収容部材３０を収容する。また、本体１０は、第２粉末貯留槽４４と、第３粉末貯留槽４８と、敷詰ローラ１８と、吐出ヘッド２２と、キャリッジ１５（図２参照）とを支持する支持台でもある。
【００１９】
移動機構１２は、収容部材３０に対して、吐出ヘッド２２、敷詰ローラ１８および第３粉末貯留槽４８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。図３に示すように、移動機構１２は、キャリッジ１５と、左ガイドレール１３Ｌと、右ガイドレール１３Ｒと、モータ１４（図４参照）とを備えている。なお、図３に示す例では、説明の便宜上、搬送装置７０の図示を省略している。
【００２０】
キャリッジ１５は、造形槽３２に対して走査方向Ｘに移動可能に構成されている。図３に示すように、キャリッジ１５は、左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒに摺動可能に係合している。キャリッジ１５は、左ガイドレール１３Ｌに摺動可能に係合し、上方に延びる左壁１５Ｌと、右ガイドレール１３Ｒに摺動可能に係合し、上方に延びる右壁１５Ｒと、左右方向Ｙに延び、左壁１５Ｌおよび右壁１５Ｒに架け渡された中央壁１５Ｃと、中央壁１５Ｃから前方に延びる一対の懸架アーム１７、１７と、を備えている。キャリッジ１５には、吐出ヘッド２２と、敷詰ローラ１８と、第３粉末貯留槽４８とが搭載される。
【００２１】
図３に示すように、左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒは、キャリッジ１５の走査方向Ｘへの移動をガイドする。左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒは、本体１０の上面１０Ａに設けられている。右ガイドレール１３Ｒは、収容部材３０より右方に配置されている。左ガイドレール１３Ｌは、収容部材３０より左方に配置されている。左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒは、走査方向Ｘに延びる。ただし、左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒの設置位置および数は特に限定されない。モータ１４（図４参照）は、キャリッジ１５に接続されている。モータ１４は、制御装置８０に電気的に接続されている。モータ１４が回転駆動することによって、キャリッジ１５は、左ガイドレール１３Ｌおよび右ガイドレール１３Ｒ上を走査方向Ｘに移動することができる。
【００２２】
吐出ヘッド２２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。吐出ヘッド２２は、収容部材３０よりも上方に位置するように、キャリッジ１５に搭載されている。吐出ヘッド２２は、キャリッジ１５の中央壁１５Ｃに固定されている。即ち、吐出ヘッド２２は、左右方向Ｙには移動しない。吐出ヘッド２２は、造形待機時、即ち、三次元造形物９２の造形が行われていないときや粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めることが行われていないときに、ホームポジションＨＰ（図２参照）に待機する。ホームポジションＨＰには、図示しないメンテナンス装置が設けられている。吐出ヘッド２２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。吐出ヘッド２２は、硬化液を吐出する複数のノズル（図示せず）を有する。複数のノズルは、左右方向Ｙに直線状に配置されている。即ち、本実施形態の吐出ヘッド２２は、いわゆるラインヘッドに相当する。吐出ヘッド２２は、制御装置８０に電気的に接続されている。吐出ヘッド２２のノズルからの硬化液の吐出は、制御装置８０によって制御される。
【００２３】
図２に示すように、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、第１粉末貯留槽３８と、を備えている。収容部材３０の上面３０Ａは、平坦に形成されている。３０Ａから下方に凹むように造形槽３２と、第１粉末貯留槽３８とが並んで配置されている。
【００２４】
図２に示すように、造形槽３２は、粉末材料９０が収容される槽である。造形槽３２は、三次元造形物９２が造形される造形空間３２Ａを有する。造形空間３２Ａには、粉末材料９０が収容される。
【００２５】
図２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上において、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。
【００２６】
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、モータ３６Ａ（図４参照）とボールねじ（図示せず）などを備えている。例えば、モータ３６Ａ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。モータ３６Ａ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、制御装置８０と電気的に接続されており、制御装置８０に制御される。
【００２７】
図２に示すように、第１粉末貯留槽３８は、粉末材料９０が貯留される槽である。第１粉末貯留槽３８は、造形槽３２より前方に形成されている。敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めるとき、造形空間３２Ａに収容しきれなかった粉末材料９０は、第１粉末貯留槽３８に回収される。第１粉末貯留槽３８は、粉末材料９０が貯留される第１貯留空間３８Ａを有する。第１貯留空間３８Ａは、所定の第１容積Ｖ１を有する。第１容積Ｖ１は、例えば、凡そ２００Ｌ〜凡そ４００Ｌである。
【００２８】
図２に示すように、第２粉末貯留槽４４は、粉末材料９０が貯留される槽である。第２粉末貯留槽４４は、造形槽３２より後方に配置されている。第２粉末貯留槽４４は、第１粉末貯留槽３８より上方に配置されている。第２粉末貯留槽４４は、吐出ヘッド２２より上方に配置されている。第２粉末貯留槽４４は、粉末材料９０が貯留される第２貯留空間４４Ａを有する。第２貯留空間４４Ａは、第１貯留空間３８Ａの第１容積Ｖ１より小さい第２容積Ｖ２を有する。第２容積Ｖ２は、第１容積Ｖ１の凡そ１０分の１〜凡そ２０分の１程度である。第２容積Ｖ２は、例えば、凡そ１０Ｌ〜凡そ４０Ｌである。第２粉末貯留槽４４は、上端に設けられた導入口４７を備えている。導入口４７は、第２貯留空間４４Ａと連通している。第１粉末貯留槽３８から搬送された粉末材料９０は、導入口４７を介して第２貯留空間４４Ａ内に搬送される。第２粉末貯留槽４４は、下端に設けられた排出口４５を備えている。排出口４５は、第２貯留空間４４Ａと連通している。図３に示すように、排出口４５は、左右方向Ｙに延びる。排出口４５の左右方向Ｙの長さは、造形槽３２の左右方向Ｙの長さと同じである。なお、排出口４５の左右方向Ｙの長さは、造形槽３２の左右方向Ｙの長さより短くてもよい。図２に示すように、第２粉末貯留槽４４は、第２貯留空間４４Ａ内に設けられた排出装置４６と、排出装置４６を駆動するモータ４６Ａ（図４参照）とを備えている。排出装置４６は、第２貯留空間４４Ａ内に設けられた粉末材料９０を排出口４５から下方に排出する。排出装置４６の構成は、特に限定されない。排出装置４６は、例えば、ロータリーバルブである。排出装置４６は、第２貯留空間４４Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、排出口４５から粉末材料９０を下方に排出する。モータ４６Ａは、制御装置８０と電気的に接続されており、制御装置８０に制御される。
【００２９】
図３に示すように、第２粉末貯留槽４４は、本体１０の上面１０Ａに設けられた支持部材２６に支持されている。即ち、第２粉末貯留槽４４は、本体１０に対して固定されており、第２粉末貯留槽４４と造形槽３２との位置関係は変わらない。支持部材２６は、本体１０の上面１０Ａから上方に延びる左支持脚２６Ｌおよび右支持脚２６Ｒと、左支持脚２６Ｌの上端から右方に延び、第２粉末貯留槽４４に接続された左アーム２７Ｌと、右支持脚２６Ｒの上端から左方に延び、第２粉末貯留槽４４に接続された右アーム２７Ｒとを備えている。左支持脚２６Ｌは、造形槽３２より左方に配置されている。右支持脚２６Ｒは、造形槽３２より右方に配置されている。
【００３０】
図２に示すように、第３粉末貯留槽４８は、粉末材料９０が貯留される槽である。第３粉末貯留槽４８は、第１粉末貯留槽３８より上方に配置されている。第３粉末貯留槽４８は、第２粉末貯留槽４４より下方に配置されている。第３粉末貯留槽４８は、吐出ヘッド２２がホームポジションＨＰに位置するとき、第２粉末貯留槽４４の下方に位置する。第３粉末貯留槽４８は、吐出ヘッド２２がホームポジションＨＰに位置するとき、平面視で、第３粉末貯留槽４８の後述する開口４９は、第２粉末貯留槽４４の排出口４５と重なる。第３粉末貯留槽４８は、粉末材料９０が貯留される第３貯留空間４８Ａを有する。第３貯留空間４８Ａは、第２容積Ｖ２より小さい第３容積Ｖ３を有する。第３容積Ｖ３は、第２容積Ｖ２の凡そ１０分の１〜凡そ２０分の１程度である。第３容積Ｖ３は、例えば、凡そ０．５Ｌ〜凡そ４Ｌである。第３粉末貯留槽４８は、上方に向けて開口する開口４９を備えている。開口４９は、第３貯留空間４８Ａと連通している。開口４９の開口面積は、排出口４５の開口面積より大きい。第２粉末貯留槽４４の排出口４５から排出された粉末材料９０は、開口４９を介して第３貯留空間４８Ａ内に搬送される。第３粉末貯留槽４８は、下端に設けられた供給口５０を備えている。供給口５０は、第３貯留空間４８Ａと連通している。供給口５０は、左右方向Ｙに延びる。供給口５０の左右方向Ｙの長さは、造形槽３２の左右方向Ｙの長さと同じである。供給口５０の左右方向Ｙの長さは、造形槽３２の左右方向Ｙの長さより長くてもよい。第３粉末貯留槽４８は、第３貯留空間４８Ａ内に設けられた供給装置５１と、供給装置５１を駆動するモータ５１Ａ（図４参照）とを備えている。供給装置５１は、第３貯留空間４８Ａ内に設けられた粉末材料９０を供給口５０から下方に排出する。供給装置５１の構成は、特に限定されない。供給装置５１は、例えば、ロータリーバルブである。供給装置５１は、第３貯留空間４８Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、供給口５０から粉末材料９０を下方に排出する。供給口５０から下方に排出された粉末材料９０は、例えば、収容部材３０の上面３０Ａのうち粉末材料載置面３１や造形空間３２Ａに位置する。粉末材料載置面３１は、造形槽３２より後方に位置する。粉末材料載置面３１は、排出口４５の下方に位置する。モータ５１Ａは、制御装置８０と電気的に接続されており、制御装置８０に制御される。
【００３１】
図３に示すように、第３粉末貯留槽４８は、キャリッジ１５に設けられた懸架アーム１７に支持されている。第３粉末貯留槽４８は、走査方向Ｘに移動可能に構成されている。即ち、第３粉末貯留槽４８は、本体１０に対して固定されておらず、第３粉末貯留槽４８と造形槽３２との相対的な位置関係は可変である。
【００３２】
図１に示すように、敷詰ローラ１８は、第３粉末貯留槽４８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は、粉末材料載置面３１や造形空間３２Ａに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、粉末材料９０の表面を平らに均し、造形空間３２Ａに均一な粉末層を形成する。敷詰ローラ１８は、収容部材３０の上面３０Ａより上方に配置されている。敷詰ローラ１８の下端は、収容部材３０の上面３０Ａ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、走査方向Ｘに関して、第３粉末貯留槽４８と吐出ヘッド２２との間に配置されている。敷詰ローラ１８は、第３粉末貯留槽４８より後方に配置されている。敷詰ローラ１８は、吐出ヘッド２２より前方に配置されている。敷詰ローラ１８は、キャリッジ１５の左壁１５Ｌおよび右壁１５Ｒに支持されている。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、左右方向Ｙに延びる回転軸を有している。敷詰ローラ１８は、回転軸が左右方向Ｙと平行になるように配置されている。敷詰ローラ１８は、回転軸を中心に回転可能に構成されている。制御装置８０に電気的に接続されたモータ１８Ａ（図４参照）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。
【００３３】
搬送装置７０は、第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送するように構成されている。即ち、第１粉末貯留槽３８の第１貯留空間３８Ａに貯留された粉末材料９０は、搬送装置７０によって第２粉末貯留槽４４の第２貯留空間４４Ａに搬送される。図２に示すように、搬送装置７０は、搬送管７１と、らせん状部材７２と、ケース７３と、モータ７４と、を備えている。搬送管７１は、例えば、可撓性を有するチューブにより構成されている。搬送管７１の一端７１Ａは、第１粉末貯留槽３８の第１貯留空間３８Ａ内に配置されている。搬送管７１の一端７１Ａは、第１貯留空間３８Ａ内に貯留された粉末材料９０に埋もれている。搬送管７１の他端７１Ｂは、ケース７３に接続されている。搬送管７１の他端７１Ｂは、第２粉末貯留槽４４の第２貯留空間４４Ａにケース７３を介して連通している。搬送管７１の一端７１Ａには、貫通孔７１Ｈが形成されている。第１貯留空間３８Ａに貯留された粉末材料９０は、貫通孔７１Ｈから搬送管７１内に流れ込む。らせん状部材７２は、搬送管７１内に配置されている。らせん状部材７２は、搬送管７１内において回転可能に構成されている。らせん状部材７２の一端は、ケース７３内に配置されたモータ７４に連結されている。らせん状部材７２は、例えば、スクリューコンベアやヘリカルコイルである。ケース７３は、第２粉末貯留槽４８の上方に配置されている。ケース７３は、粉末材料９０が通過可能な内部空間７３Ａを有している。ケース７３の下端には開口７３Ｂが形成されており、開口７３Ｂは、第２粉末貯留槽４４の第２貯留空間４４Ａと連通している。本実施形態では、ケース７３は、第２粉末貯留槽４４に接続されている。なお、ケース７３と第２粉末貯留槽４４とは互いに離れて位置していてもよい。モータ７４は、制御装置８０と電気的に接続されており、制御装置８０に制御される。制御装置８０は、モータ７４を駆動してらせん状部材７２を回転させる。これにより、搬送管７１の貫通孔７１Ｈから流れ込んだ粉末材料９０は、らせん状部材７２によってらせん状部材７２の一端７１Ａ〜他端７１Ｂに向けて搬送され、ケース７３を介して第２粉末貯留槽４４に搬送される。
【００３４】
図４は、制御装置８０のブロック図である。制御装置８０は、造形槽３２内における三次元造形物９２の造形の制御を行うものである。制御装置８０の構成は特に限定されない。制御装置８０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成されている。制御装置８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えている。ここでは、制御装置８０は、マイクロコンピュータ内に保存されたプログラムを使用して、造形に関する制御を行う。
【００３５】
本実施形態では、制御装置８０は、昇降機構３６のモータ３６Ａ、キャリッジ１５を駆動するモータ１４、吐出ヘッド２２、敷詰ローラ１８を駆動するモータ１８Ａ、搬送装置７０のモータ７４、排出装置４６のモータ４６Ａおよび供給装置５１のモータ５１Ａに通信可能に接続されている。制御装置８０は、モータ３６Ａ、モータ１４、吐出ヘッド２２、モータ１８Ａ、モータ７４、モータ４６Ａおよびモータ５１Ａを制御する。ここでは、制御装置８０は、モータ３６Ａを制御することで、造形槽３２の造形空間３２Ａ内において、造形テーブル３４の上下方向の移動を制御する。制御装置８０は、モータ１４の駆動を制御することで、キャリッジ１５の行き方向Ｘ１および帰り方向Ｘ２への移動を制御する。制御装置８０は、吐出ヘッド２２における硬化液を吐出するタイミングおよび硬化液の量を制御する。制御装置８０は、モータ１８Ａを制御することで、敷詰ローラ１８の回転を制御する。制御装置８０は、モータ７４の駆動を制御して、らせん状部材７２を制御することで、第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４に搬送される粉末材料９０の搬送量および搬送するタイミングを制御する。制御装置８０は、モータ４６Ａの駆動を制御して、排出装置４６を制御することで、排出口４５から下方に排出される粉末材料９０の排出量および排出するタイミングを制御する。制御装置８０は、モータ５１Ａの駆動を制御して、供給装置５１を制御することで、供給口５０から下方に供給される粉末材料９０の供給量および供給するタイミングを制御する。
【００３６】
図４に示すように、制御装置８０は、記憶部８１と、昇降制御部８２と、搬送制御部８３と、排出制御部８４と、供給制御部８５と、キャリッジ制御部８６と、ヘッド制御部８７と、を備えている。制御装置８０の各部は、プログラムによって実現されている。このプログラムは、例えばＣＤやＤＶＤなどの記録媒体から読み込まれるものであってもよい。なお、このプログラムは、インターネットを通じてダウンロードされるものであってもよい。また、これら各部は、プロセッサ、および、回路などによって実現可能なものであってもよい。
【００３７】
記憶部８１には、造形対象の三次元造形物９２を所定の方向（例えば水平方向）に連続する複数の層にスライスした断面画像が記憶されている。
【００３８】
昇降制御部８２は、造形槽３２の造形空間３２Ａ内において造形テーブル３４が昇降するように、昇降機構３６を制御する。ここでは、昇降制御部８２は、造形する硬化層９１の所定の厚み（例えば０．１ｍｍ）分、造形テーブル３４を下げるように昇降機構３６を制御する。
【００３９】
搬送制御部８３は、第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４へと粉末材料９０を搬送するように、搬送装置７０を制御する。ここでは、搬送制御部８３は、モータ７４を駆動してらせん状部材７２の回転を制御する。搬送制御部８３は、キャリッジ１５が走査方向Ｘ（例えば行き方向Ｘ１）に移動し、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置しないときに、搬送装置７０を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送する。搬送制御部８３は、例えば、第３粉末貯留槽４８が造形槽３２の上方に位置するときに、搬送装置７０を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送する。搬送制御部８３は、所定数の硬化層９１が形成される毎に、搬送装置７０を駆動する。なお、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置するときに、搬送装置７０を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送してもよい。
【００４０】
排出制御部８４は、第２粉末貯留槽４４の排出口４５から第３粉末貯留槽４８へと粉末材料９０を排出するように、排出装置４６を制御する。ここでは、排出制御部８４は、モータ４６Ａを駆動して排出装置４６を制御する。排出制御部８４は、図５に示すように、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置するとき（即ち、吐出ヘッド２２がホームポジションＨＰに位置するとき）に、排出装置４６を駆動して第２粉末貯留槽４４に貯留されている粉末材料９０を、第３粉末貯留槽４８に排出する。排出制御部８４は、所定数の硬化層９１が形成される毎に、排出装置４６を駆動する。なお、図５に示す例では、説明の便宜上、搬送装置７０の図示を省略している。
【００４１】
供給制御部８５は、第３粉末貯留槽４８の供給口５０から粉末材料９０を下方に供給するように、供給装置５１を制御する。ここでは、供給制御部８５は、モータ５１Ａを駆動して供給装置５１を制御する。供給制御部８５は、図６に示すように、第３粉末貯留槽４８が造形槽３２の上方に位置するときに、供給装置５１を駆動して第３粉末貯留槽４８に貯留されている粉末材料９０を、造形槽３２の造形空間３２Ａに供給する。供給制御部８５は、第３粉末貯留槽４８が収容部材３０の粉末材料載置面３１の上方に位置するときに、供給装置５１を駆動して第３粉末貯留槽４８に貯留されている粉末材料９０を、粉末材料載置面３１上に供給してもよい。供給制御部８５は、キャリッジ１５が行き方向Ｘ１に移動するときに、供給装置５１を駆動して第３粉末貯留槽４８に貯留されている粉末材料９０を下方に供給する。図７に示すように、供給制御部８５は、第３粉末貯留槽４８が造形槽３２より下流側、例えば、第１粉末貯留槽３８の上方に位置するときには、粉末材料９０を下方に供給しない。なお、図６および図７に示す例では、説明の便宜上、搬送装置７０の図示を省略している。
【００４２】
キャリッジ制御部８６は、キャリッジ１５の走査方向Ｘ（即ち行き方向Ｘ１および帰り方向Ｘ２）への移動を制御する。キャリッジ制御部８６は、粉末材料９０が第３粉末貯留槽４８の供給口５０から下方に供給されているときにモータ１４を駆動することによって、敷詰ローラ１８が造形槽３２の上方を通過するようにキャリッジ１５を移動させる。キャリッジ制御部８６は、１層分の粉末材料９０が第３粉末貯留槽４８の供給口５０から粉末材料載置面３１に一度にまとめて供給された後にモータ１４を駆動することによって、敷詰ローラ１８が造形槽３２の上方を通過するようにキャリッジ１５を移動させてもよい。
【００４３】
ヘッド制御部８７は、記憶部８１に記憶された断面画像に基づいて、造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に対して吐出ヘッド２２から硬化液を吐出させる。ヘッド制御部８７は、キャリッジ１５が走査方向Ｘに移動しかつ粉末材料９０が第３粉末貯留槽４８の供給口５０から下方に供給されているときに、吐出ヘッド２２から造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に硬化液を吐出する。ヘッド制御部８７は、キャリッジ１５が行き方向Ｘ１に移動するときに、吐出ヘッド２２から硬化液を吐出させる。なお、ヘッド制御部８７は、キャリッジ１５が帰り方向Ｘ２に移動するときに、吐出ヘッド２２から硬化液を吐出させてもよいし、キャリッジ１５が行き方向Ｘ１および帰り方向Ｘに移動するときに、吐出ヘッド２２から硬化液を吐出させてもよい。
【００４４】
以上、三次元造形装置１００の構成について説明した。次に、三次元造形物９２を造形する際の三次元造形装置１００の動作について説明する。本実施形態では、所望の三次元造形物９２の断面形状を示す断面画像に沿った粉末硬化層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。
【００４５】
図２に示すように、搬送制御部８３は、搬送装置７０を制御して第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４へと粉末材料９０を搬送する。次いで、図５に示すように、排出制御部８４は、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置するときに、排出装置４６を制御して第２粉末貯留槽４４から第３粉末貯留槽４８へと粉末材料９０を排出する。そして、第３粉末貯留槽４８に、少なくとも１層の硬化層９１を造形するのに必要な粉末材料９０が貯留されると、図６に示すように、供給制御部８５は、供給装置５１を制御して第３粉末貯留槽４８から下方に粉末材料９０を供給すると共に、キャリッジ制御部８６は、キャリッジ１５を行き方向Ｘ１に移動させる。これにより、敷詰ローラ１８によって、粉末材料９０が造形槽３２の造形空間３２Ａに敷き詰められる。このとき、ヘッド制御部８７は、記憶部８１に記憶された断面画像に基づいて、造形テーブル３４上に載置された粉末材料９０に向けて硬化液を吐出する。これにより、粉末材料９０が硬化されて硬化層９１が形成される。その後、図７に示すように、供給制御部８５は、第３粉末貯留槽４８が第１粉末貯留槽３８の上方に位置する前に供給装置５１の駆動を停止し、第３粉末貯留槽４８からの粉末材料９０の供給を停止する。キャリッジ制御部８６は、例えば、敷詰ローラ１８が第１粉末貯留槽３８の上方に位置するまで、キャリッジ１５を行き方向Ｘ１に移動させる。このとき、造形槽３２の造形空間３２Ａに収容しきれなかった粉末材料９０は、敷詰ローラ１８に押し出されて第１粉末貯留槽３８内に回収される。敷詰ローラ１８が第１粉末貯留槽３８の上方に位置するときの吐出ヘッド２２の位置を停止位置ＳＰとする。なお、吐出ヘッド２２が停止位置ＳＰに到達する前に、吐出ヘッド２２からの硬化液の吐出は完了する。その後、キャリッジ制御部８６は、キャリッジ１５を帰り方向Ｘ２に移動させ、吐出ヘッド２２を停止位置ＳＰからホームポジションＨＰにまで戻す。キャリッジ１５が帰り方向Ｘ２に移動するときには、吐出ヘッド２２から硬化液が吐出されず、かつ、第３粉末貯留槽４８から粉末材料９０が供給されない。なお、搬送制御部８３は、キャリッジ１５がホームポジションＨＰから停止位置ＳＰに移動し、さらにホームポジションＨＰに戻るまでの間に、搬送装置７０を制御して第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４へと粉末材料９０を搬送するとよい。そして、吐出ヘッド２２がホームポジションＨＰに到着した後、上述した動作が順に行われることで、次の硬化層９１の造形が行われる。このように、硬化層９１を順次積層することで、所望の三次元造形物９２が造形される。
【００４６】
以上のように、本実施形態の三次元造形装置１００は、粉末材料９０が貯留される第１貯留空間３８Ａを有する第１粉末貯留槽３８と、第２貯留空間４４Ａを有する第２粉末貯留槽４４と、第３貯留空間４８Ａを有する第３粉末貯留槽４８とを備えている。第１貯留空間３８Ａの容積Ｖ１は、第２貯留空間４４Ａの容積Ｖ２より大きい。第２貯留空間４４Ａの容積Ｖ２は、第３貯留空間４８Ａの容積Ｖ３より大きい。第１粉末貯留槽３８は造形槽３２の前方に配置されており、第１粉末貯留槽３８の容積Ｖ１は比較的大きいため、より多くの粉末材料９０を貯留することができる。さらに、搬送装置７０によって、第１粉末貯留槽３８に貯留された粉末材料９０を、随時造形テーブル３４より上方に配置された第２粉末貯留槽４４に搬送することができるため、第２粉末貯留槽４４の第２貯留空間４４Ａの容積Ｖ２はそれほど大きくなくてもよく、第２粉末貯留槽４４を小型化することができる。さらにまた、第２粉末貯留槽４４より下方に配置された第３粉末貯留槽４８には、断続的に第２粉末貯留槽４４から排出された粉末材料９０が貯留されるため、第３粉末貯留槽４８の第３貯留空間４８Ａの容積Ｖ３はそれほど大きくなくてもよく、第３粉末貯留槽４８を小型化することができる。即ち、第３粉末貯留槽４８の供給口５０から下方に粉末材料９０が供給されるが、第３粉末貯留槽４８は、少なくとも硬化層９１を１層形成することができるだけの粉末材料９０を貯留することができる程度に小型化することができる。このため、仮に第２粉末貯留槽４４および／または第３粉末貯留槽４８を造形テーブル３４より上方において所定の方向に移動させるとしても、第２粉末貯留槽４４や第３粉末貯留槽４８は小型化されているので、その動力源も小型化することができる。また、造形槽３２の前方に配置された第１粉末貯留槽３８には、比較的多量の粉末材料９０を貯留することができるため、第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４を介して第３粉末貯留槽４８に随時粉末材料９０を搬送することによって、比較的大きな三次元造形物９２を造形することができる。
【００４７】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、搬送装置７０は、一端７１Ａが第１粉末貯留槽３８の第１貯留空間３８Ａ内に配置され、他端７１Ｂが第２粉末貯留槽４４の第２貯留空間４４Ａに連通する搬送管７１と、搬送管７１内に配置されたらせん状部材７２と、を備えている。第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０は、らせん状部材７２によって第２粉末貯留槽４４に搬送される。このため、粉末材料９０が程よく撹拌された状態で第２粉末貯留槽４４に搬送されることになり、粉末材料９０の粒度分布に偏りが発生することが抑制される。なお、粉末材料９０の粒度分布に偏りがある場合には、部分的に硬化しにくい部分が生じること等によって三次元造形物９２の品質が低下する虞がある。
【００４８】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、移動機構１２は、吐出ヘッド２２および敷詰ローラ１８が搭載され、造形槽３２に対して走査方向Ｘに移動可能なキャリッジ１５と、キャリッジ１５を駆動するモータ１４と、を備えている。造形槽３２には粉末材料９０が収容されるため吐出ヘッド２２に比べて重量が重くなる傾向ある。本実施形態では、比較的軽量な吐出ヘッド２２が搭載されたキャリッジ１５を移動させるため、造形槽３２を移動させる場合と比較して、キャリッジ１５を移動させるために小型のモータ１４を用いることができる。また、キャリッジ１５に吐出ヘッド２２および敷詰ローラ１８が搭載させているため、これらを個別に移動させる場合と比較して、制御および構造が簡素化される。
【００４９】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、制御装置８０は、供給装置５１を駆動して粉末材料９０を供給口５０から下方に供給する供給制御部８５と、粉末材料９０が供給口５０から下方に供給されているときにモータ１４を駆動することによって、敷詰ローラ１８が造形槽３２の上方を通過するようにキャリッジ１５を移動させるキャリッジ制御部８６とを備えている。このように、第３粉末貯留槽４８の供給口５０から下方に粉末材料９０を供給しながら、敷詰ローラ１８によって供給された粉末材料９０を造形槽３２の造形空間３２Ａに敷き詰めることができるため、１層の硬化層９１を造形するのに必要な粉末材料９０を一度にまとめて供給する場合と比較して、粉末材料９０をより均一に造形空間３２Ａに敷き詰めることができる。
【００５０】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、搬送制御部８３は、キャリッジ１５が走査方向Ｘに移動し、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置しないとき（例えば、第３粉末貯留槽４８が造形槽３２の上方に位置するとき）に、搬送装置７０を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送する。このように、敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めながら、第２粉末貯留槽４４に粉末材料９０を搬送することができるため、第２粉末貯留槽４４には十分な量の粉末材料９０を常時貯留することができる。この結果、第１粉末貯留槽３８の粉末材料９０を効率よく第３粉末貯留槽４８に搬送することができる。
【００５１】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、ヘッド制御部８７は、キャリッジ１５が走査方向Ｘに移動しかつ粉末材料９０が供給口５０から下方に供給されているときに、吐出ヘッド２２から造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に硬化液を吐出する。このように、敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を敷き詰めながら、敷き詰められた粉末材料９０に硬化液をすぐに吐出することができるため、三次元造形物９２の造形に要する時間を短縮することができる。
【００５２】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、排出装置４６は、第２貯留空間４４Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、排出口４５から粉末材料９０を下方に排出する。これにより、排出された粉末材料９０の粒度分布の偏りが低減される。また、供給装置５１は、第３貯留空間４８Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、供給口５０から粉末材料９０を下方に供給する。これにより、供給された粉末材料９０の粒度分布の偏りが低減される。
【００５３】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めるとき、造形空間３２Ａに収容しきれなかった粉末材料９０は、第１粉末貯留槽３８に回収される。第１粉末貯留槽３８に回収された粉末材料９０は、再度第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽４４および第３粉末貯留槽４８を介して、供給口５０から下方に供給される。
【００５４】
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、左右方向Ｙに延びた回転軸を中心に回転可能に構成されている。これにより、敷詰ローラ１８を回転させながら粉末材料９０を造形槽３２の造形空間３２Ａ内に敷き詰めることができるため、より平坦な面を造形空間３２Ａの上層面に形成することができる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係る三次元造形装置１００の斜視図である。図９は、第２実施形態に係る三次元造形装置１００の断面図である。図１０は、第２実施形態に係る三次元造形装置１００のブロック図である。図８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、収容部材３０と、第２粉末貯留槽１４４と、第３粉末貯留槽４８と、敷詰ローラ１８と、吐出ヘッド２２と、搬送装置１７０と、制御装置８０（図９参照）と、を備えている。
【００５６】
図９に示すように、第２粉末貯留槽１４４は、粉末材料９０が貯留される槽である。第２粉末貯留槽１４４は、造形槽３２より後方に配置されている。第２粉末貯留槽１４４は、第１粉末貯留槽３８より上方に配置されている。第２粉末貯留槽１４４は、吐出ヘッド２２より上方に配置されている。第２粉末貯留槽１４４は、粉末材料９０が貯留される第２貯留空間１４４Ａを有する。第２貯留空間１４４Ａは、第１貯留空間３８Ａの第１容積Ｖ１より小さい第２容積Ｖ２を有する。第２粉末貯留槽１４４は、上部に設けられた導入口１４７Ａと、吸引口１４７Ｂとを備えている。導入口１４７Ａおよび吸引口１４７Ｂは、第２貯留空間１４４Ａと連通している。吸引口１４７Ｂは、導入口１４７Ａより後方に配置されている。第１粉末貯留槽３８から搬送された粉末材料９０は、導入口１４７Ａを介して第２貯留空間１４４Ａ内に搬送される。
【００５７】
搬送装置１７０は、第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽１４４に搬送するように構成されている。図９に示すように、搬送装置１７０は、搬送管１７１と、吸引管１７２と、吸引ポンプ１７３（図８参照）と、を備えている。搬送管１７１および吸引管１７２は、例えば、可撓性を有するチューブにより構成されている。搬送管１７１は、第２粉末貯留槽１４４より前方に配置されている。搬送管１７１の一端１７１Ａは、第１粉末貯留槽３８の第１貯留空間３８Ａ内に配置されている。搬送管１７１の一端１７１Ａは、第１貯留空間３８Ａ内に貯留された粉末材料９０に埋もれている。搬送管１７１の他端１７１Ｂは、第２粉末貯留槽１４４の導入口１４７Ａに接続されている。搬送管１７１の他端１７１Ｂは、第２粉末貯留槽１４４の第２貯留空間１４４Ａに連通している。吸引管１７２は、第２粉末貯留槽１４４より後方に配置されている。吸引管１７２の一端１７２Ａは、第２粉末貯留槽１４４の吸引口１４７Ｂに接続されている。吸引管１７２の一端１７２Ａは、第２粉末貯留槽１４４の第２貯留空間１４４Ａに連通している。吸引管１７２の他端１７２Ｂは、吸引ポンプ１７３に接続されている（図８参照）。吸引管１７２の一端１７２Ａには、フィルタ１４８が設けられている。フィルタ１４８は、例えば、空気は通過させるが、粉末材料９０は通過させないように構成されている。フィルタ１４８は、吸引管１７２に着脱自在に設けられている。吸引ポンプ１７３は、搬送管１７１および吸引管１７２内の空気を吸引する。吸引ポンプ１７３は、本体１０の上面１０Ａに配置されている。吸引ポンプ１７３は、支持部材２６より後方に配置されている。吸引ポンプ１７３は、第２粉末貯留槽１４４より右方に配置されている。吸引ポンプ１７３は、制御装置８０と電気的に接続されており、制御装置８０に制御される。
【００５８】
図１０に示すように、本実施形態では、制御装置８０は、吸引ポンプ１７３に通信可能に接続されている。制御装置８０は、吸引ポンプ１７３を制御する。ここでは、制御装置８０は、吸引ポンプ１７３を制御することで、搬送管１７１および吸引管１７２内の空気を吸引する。これにより、第１粉末貯留槽３８から第２粉末貯留槽１４４に向けて搬送管１７１を介して粉末材料９０が搬送される。
【００５９】
搬送制御部８３は、吸引ポンプ１７３を制御する。搬送制御部８３は、キャリッジ１５が走査方向Ｘ（例えば行き方向Ｘ１）に移動し、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽１４４の下方に位置しないときに、吸引ポンプ１７３を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽１４４に搬送する。搬送制御部８３は、例えば、第３粉末貯留槽４８が造形槽３２の上方に位置するときに、吸引ポンプ１７３を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送する。搬送制御部８３は、所定数の硬化層９１が形成される毎に、吸引ポンプ１７３を駆動する。なお、第３粉末貯留槽４８が第２粉末貯留槽４４の下方に位置するときに、吸引ポンプ１７３を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を、第２粉末貯留槽４４に搬送してもよい。
【００６０】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、搬送装置１７０は、一端１７１Ａが第１粉末貯留槽３８の第１貯留空間３８Ａ内に配置され、他端１７１Ｂが第２粉末貯留槽１４４の第２貯留空間１４４Ａに連通する搬送管１７１と、搬送管１７１および吸引管１７２内の空気を吸引する吸引ポンプ１７３と、一端１７２Ａが第２粉末貯留槽１４４の第２貯留空間１４４Ａに連通し、他端１７２Ｂが吸引ポンプ１７３に接続された吸引管１７２と、を備えている。このように、第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０は、吸引ポンプ１７３によって第２粉末貯留槽１４４に搬送される。このため、吸引ポンプ１７３の出力を適宜調整することによって、粉末材料９０の搬送量を容易に調整することができる。
【００６１】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、吸引管１７２の一端１７２Ａには、フィルタ１４８が設けられている。これにより、吸引ポンプ１７３に粉末材料９０が吸引されることを抑制することができる。
【００６２】
＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態に係る三次元造形装置１００の斜視図である。図１２は、第３実施形態に係る三次元造形装置１００の断面図である。図１１に示すように、キャリッジ１５は、第３粉末貯留槽４８より前方に配置されている。図１２に示すように、第３粉末貯留槽４８は、第２粉末貯留槽１４４の下方に配置されている。第３粉末貯留槽４８は、支持部材２６の左アーム２７Ｌに設けられた左懸架アーム２８Ｌ（図１１参照）と、支持部材２６の右アーム２７Ｒに設けられた右懸架アーム２８Ｒ（図１１参照）とに支持されている。即ち、第２粉末貯留槽１４４および第３粉末貯留槽４８は、支持部材２６に固定されている。第３粉末貯留槽４８は、キャリッジ１５に搭載されておらず、走査方向Ｘに移動不能に設けられている。
【００６３】
図１２に示すように、本実施形態では、本体１０の粉末材料載置面１０Ｂに、第３粉末貯留槽４８の供給口５０から粉末材料９０が供給される。粉末材料載置面１０Ｂは、供給口５０の下方に位置する。第３粉末貯留槽４８の供給口５０からは、１層の硬化層９１を造形するのに必要な粉末材料９０が一度にまとめて供給される。その後、キャリッジ１５が行き方向Ｘ１に移動し、敷詰ローラ１８が粉末材料９０を造形槽３２の造形空間３２Ａに敷き詰める。なお、吐出ヘッド２２は、例えば、キャリッジ１５が帰り方向Ｘ２に移動するときに造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に硬化液を吐出する。本実施形態では、敷詰ローラ１８が粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めているときには、吐出ヘッド２２から硬化液は吐出されない。
【００６４】
搬送制御部８３が吸引ポンプ１７３を駆動して第１粉末貯留槽３８に貯留されている粉末材料９０を第２粉末貯留槽１４４に搬送するタイミングは、特に限定されないが、例えば、敷詰ローラ１８が造形槽３２上に位置しているときに、搬送制御部８３は吸引ポンプ１７３を駆動する。
【００６５】
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。
【００６６】
上述した各実施形態では、吐出ヘッド２２は、ラインヘッドであったがこれに限定されない。例えば、吐出ヘッド２２は、走査方向Ｘに直線状に配置された複数のノズルを有し、左右方向Ｙに移動可能に構成されていてもよい。
【００６７】
上述した各実施形態では、三次元造形装置１００は、硬化液を吐出する吐出ヘッド２２を備えていたが、これに加えて、プロセスカラーインク等のインクを吐出する別の吐出ヘッドを備えていてもよい。
【００６８】
上述した各実施形態では、本体１０に収容された収容部材３０に対してキャリッジ１５を走査方向Ｘに相対的に移動させていたが、これに限定されない。例えば、キャリッジ１５を本体１０に固定し、キャリッジ１５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もよい。
【００６９】
上述した第１および第２実施形態では、敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰めながら、造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に吐出ヘッド２２から硬化液を吐出していたが、敷詰ローラ１８によって粉末材料９０を造形空間３２Ａに敷き詰める作業が終わった後に、造形テーブル３４に載置された粉末材料９０に吐出ヘッド２２から硬化液を吐出してもよい。
【００７０】
上述した各実施形態では、第２粉末貯留槽４４は、第２貯留空間４４Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、排出口４５から粉末材料９０を下方に排出する排出装置４６を備え、第３粉末貯留槽４８は、第３貯留空間４８Ａ内に貯留された粉末材料９０を撹拌することによって、供給口５０から粉末材料９０を下方に排出する供給装置５１を備えていたが、これに限定されない。例えば、第２粉末貯留槽４４が排出装置４６を備え、第３粉末貯留槽４８が供給装置５１を備えていなくてもよい。また、第２粉末貯留槽４４が排出装置４６を備えず、第３粉末貯留槽４８が供給装置５１を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１５  キャリッジ
１８  敷詰ローラ
２２  吐出ヘッド
３２  造形槽
３２Ａ  造形空間
３４  造形テーブル
３８  第１粉末貯留槽
３８Ａ  第１貯留空間
４４  第２粉末貯留槽
４４Ａ  第２貯留空間
４５  排出口
４８  第３粉末貯留槽
４８Ａ  第３貯留空間
５０  供給口
７０  搬送装置
９０  粉末材料
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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【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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