(57)【要約】【課題】粉体材料のラインヘッドへの付着を効果的に抑制することができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】本願の三次元造形装置１は、造形テーブル２４と、ラインヘッド３０と、移動機構７と、送気装置４０と、制御装置５０と、を備える。ラインヘッド３０の吐出孔３２は、走査方向Ｘに交わる第１の方向に沿って直線状に配列されている。送気装置４０は、ラインヘッド３０の下面３１に対し、第１の方向に交わる第２の方向であって、かつ、ラインヘッド３０が硬化液を吐出しながら造形テーブル２４に対して相対的に移動するときの走査方向Ｘの後方Ｒｒ側から前方Ｆ側に向かう方向に送気するように構成されている。【選択図】図３
2019006050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料が載置される造形テーブルと、
前記造形テーブルよりも上方に配置されるとともに、下面に前記粉体材料を結合させる硬化液を吐出する複数の吐出孔を備えたラインヘッドと、
前記造形テーブルおよび前記ラインヘッドのいずれか一方を他方に対して走査方向に移動させる移動機構と、
前記ラインヘッドに備えられた送気装置と、
前記送気装置の駆動を制御するように構成されている制御装置と、
を備え、
前記ラインヘッドの前記吐出孔は、前記走査方向に交わる第１の方向に沿って直線状に配列され、
前記送気装置は、前記ラインヘッドの下面に対し、前記第１の方向に交わる第２の方向であって、かつ、前記ラインヘッドが前記硬化液を吐出しながら前記造形テーブルに対して相対的に移動するときの前記走査方向の後方側から前方側に向かう方向に、送気するように構成されている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記ラインヘッドによって前記硬化液を吐出するときに、前記送気装置を駆動させるように構成されている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記送気装置は、前記第２の方向であってかつ前記ラインヘッドの前記後方側に固定され、前記後方側から前記前方側に向かう方向に空気を送る送風装置を備えている、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記送気装置は、前記第２の方向であってかつ前記ラインヘッドの前記前方側に固定され、前記後方側から前記前方側に向かう方向に空気を吸引する吸引装置を備えている、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記送気装置は、前記送風装置および前記吸引装置のそれぞれに接続され、前記ラインヘッドの下面に向けて延びる管状の送気路を備え、
前記送気路は、前記送風装置および前記吸引装置から前記ラインヘッドの下面へと向かうにつれて徐々に管壁が絞られている、請求項４に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記造形テーブルよりも上方に配置され、前記粉体材料を貯留する粉体貯留部を備え、
前記粉体貯留部は、
前記粉体材料を収容し下端に1を備える貯留槽と、
貯留槽内に設けられ前記粉体材料を撹拌する撹拌装置と、
を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記粉体貯留部と前記ラインヘッドとの相対的な位置が変わらないように前記粉体貯留部および前記ラインヘッドを支持する支持部材を備え、
前記粉体貯留部は、前記ラインヘッドに対し、前記走査方向の前方に配置されている、請求項６に記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料の表面を均一に均す均し装置を備え、
前記均し装置は、前記ラインヘッドに固定され、前記送気装置よりも、前記ラインヘッドが前記硬化液を吐出しながら前記造形テーブルに対して相対的に移動するときの前記走査方向の前方に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記粉体材料は、無機材料および金属材料の少なくとも一つからなる粉体と、当該粉体材料を硬化させる硬化液の浸透を促進させる容浸材と、を含む、請求項１〜８のいずれか１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、粉体材料を用いて三次元造形（付加製造：Additive manufacturing；ともいう。）を行うことができる三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄層状に敷き詰められた粉体材料を硬化液で固めて断面層を形成し、これを順次積層することによって立体的な造形物を造形する粉末積層法が知られている。粉末積層法による三次元造形装置は、典型的には、粉体層を支持する造形テーブルと、粉体層に対して硬化液を吐出する吐出ヘッドと、造形テーブルと吐出ヘッドとの相対的な位置を移動させる移動機構と、を備えている。ここで、吐出ヘッドと粉体層との間隔は、造形精度を維持するために、おおよそ２〜３ｍｍ程度に設定されている。そのため、粉末積層法においては、硬化液が吐出されたときに周縁の粉体材料が舞い上がり、吐出ヘッドの下面に粉体材料が付着するという問題が発生する。粉体材料が吐出ヘッドに付着すると、吐出ヘッドの下面に配設されたノズル孔を塞ぐなどして正常に硬化液が吐出されず、被造形物の品質に影響することがある。したがって、例えば特許文献１には、吐出ヘッドの一部の吐出孔で吐出不良が発生した場合であっても、造形物の品質を損なう可能性が少ない吐出ヘッドの動かし方が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１は、吐出ヘッドに粉体材料が付着した場合の造形物の品質を維持することを目的としている。しかしながら、粉体材料には、バインダ成分を予め含むものも用意されており、吐出ヘッドにこのような粉体材料を長時間付着させたままにすると、吐出ヘッドの下面に粉体材料が堅く固着し、その後に自動メンテナンスを行っても容易に除去できなくなってしまう虞があった。また、近年では、造形領域の幅と同程度の長さにノズル孔を長く配列させて、広い面積に一度に硬化液を吐出できるようにしたラインヘッドが使用されている。このラインヘッドによると、ヘッドの長さが長い分だけ舞い上げられた粉体を補足しやすく、造形領域の幅よりも十分に短尺のいわゆるシャトルヘッド（シリアルヘッドなどともいう。）よりも粉体材料が付着しやすいという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記の従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉体材料のラインヘッドへの付着を効果的に抑制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】
【０００６】
本発明により、造形テーブルと、ラインヘッドと、移動機構と、粉送気装置と、制御装置と、を備える三次元造形装置が提供される。造形テーブルには、粉体材料が載置される。ラインヘッドは、造形テーブルよりも上方に配置されるとともに、粉体材料を結合させる硬化液を吐出する複数の吐出孔を備えている。移動機構は、造形テーブルおよびラインヘッドのいずれか一方を他方に対して走査方向に移動させる。ここでラインヘッドの吐出孔は、走査方向に交わる第１の方向に沿って直線状に配列されている。そして送気装置は、ラインヘッドの下面に対し、上記第１の方向に交わる第２の方向であって、かつ、ラインヘッドが硬化液を吐出しながら造形テーブルに対して相対的に移動するときの走査方向の後方側から前方側に向かう方向で、送気するように構成されている。
【０００７】
上述の三次元造形装置によると、ラインヘッドの下面、すなわち造形テーブルに載置された粉体材料とラインヘッドとの間に送気して、気流をもたらすことができる。かかる気流によって、舞い上げられた粉体材料がラインヘッドの下面に付着する前に当該粉体材料を移送し、粉体材料がラインヘッドに付着するのを抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の三次元造形装置によれば、ラインヘッドを採用した場合であっても、ノズル孔の目詰まり等の問題を抑制し、高精度な造形を行うことができる。また、ラインヘッドのメンテナンスの頻度を低減させることができ、ラインヘッドの寿命の延長を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】一実施形態に係るラインヘッド、均し装置および送気装置の断面図である。
【図４】一実施形態に係る制御装置のブロック図である。
【図５】従来のラインヘッドから硬化液が吐出されたときの様子を示す模式図である。
【図６】一実施形態においてラインヘッドから硬化液が吐出されたときの様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を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する。
【００１１】
［三次元造形装置］
図１は、三次元造形装置１の断面図である。図２は、三次元造形装置１の平面図である。図３は、後述するラインヘッド３０、均し装置９および送気装置４０を拡大して示した斜視図である。図中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前方、後方、左方、右方、上方、下方を示している。また、図１の符号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は走査方向に一致する。また、上下方向Ｚは、三次元造形における積層方向に一致する。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１の構成および設置態様を何ら限定するものではない。
【００１２】
三次元造形装置１は、薄層状に敷かれた粉体材料２を硬化液で固めて断面層３Ａ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３Ｂを造形する装置である。本実施形態の三次元造形装置１は、本体５と、移動機構７と、均し装置９と、粉体貯留部１０と、造形部２０と、ラインヘッド３０と、送気装置４０と、制御装置５０と、を備えている。
以下、三次元造形装置１の各部の構成について説明する。
【００１３】
本体５は、走査方向Ｘに長い形状を有する三次元造形装置１の外装体である。本体５は、上方Ｕに開口を備える箱型に構成されている。本体５は、移動機構７と、造形部２０と、制御装置５０とを収容する。また、本体５は、粉体貯留部１０と、ラインヘッド３０とを支持する支持台でもある。
【００１４】
造形部２０は、本体５に収容されている。造形部２０は、造形槽２２と、粉体回収部２３と、造形テーブル２４と、テーブル昇降装置２５とを備えている。造形部２０の上面２１は平坦であって、この上面２１から凹むように造形槽２２と粉体回収部２３とが独立に並んで設けられている。造形槽２２の内部には、造形槽２２の底面に対応した形状の造形テーブル２４が設けられている。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部側壁と隙間なく形成されている。この造形槽２２と造形テーブル２４の上面とで囲まれた領域が造形エリアである。造形エリアには粉体材料２が収容され、三次元造形物３Ｂの造形が行われる。
【００１５】
造形テーブル２４は、テーブル昇降装置２５によって下方から支持されている。テーブル昇降装置２５は、制御装置５０と電気的に接続されている。テーブル昇降装置２５は、造形テーブル２４を上下方向に移動させることができる。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部を上下方向に昇降移動可能に構成されている。テーブル昇降装置２５としては特に限定されず、ここではシリンダ機構を採用している。テーブル昇降装置２５は、造形テーブル２４と後述のラインヘッド３０とを上下方向Ｚで相対的に移動させる移動機構の一つである。
【００１６】
粉体回収部２３は、造形部２０に過剰に供給された粉体材料２を回収するための収容部である。粉体回収部２３は、余剰の粉体材料を収容するための空間を有している。粉体回収部２３は、前後方向Ｘにおいて、造形槽２２の後方Ｒｒに設けられている。回収部２３は、回収した粉体材料２を取り出すための取り出し口（図示せず）を下方に備えている。
【００１７】
移動機構７は、本体５に収容されている。移動機構７は、本体５の底部に備えられ、造形部２０を支持している。移動機構７は、本体５の内部で造形部２０を前後方向Ｘに移動させる。換言すると、移動機構７は、造形テーブル２４をラインヘッド３０に対して走査方向に移動させるための移動装置の一例である。移動機構７は、ガイドレール７Ｇ、７Ｇ、キャリッジ７Ｃ、駆動モータ７Ｍを備えている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇは、２本のレールによって構成されている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇは、本体５の底部に前後方向Ｘに沿って配置されている。２本のガイドレール７Ｇ、７Ｇは、互いに左右方向Ｙに離間して配置されている。ガイドレール７Ｇ、７Ｇ上には、キャリッジ７Ｃが摺動自在に係合されている。キャリッジ７Ｃ上には造形部２０が固定されている。キャリッジ７Ｃは、駆動モータ７Ｍに接続されている。駆動モータ７Ｍは、制御装置５０に電気的に接続されている。駆動モータ７Ｍが回転駆動することで、キャリッジ７Ｃはガイドレール７Ｇ上を前後方向Ｘに移動することができる。
【００１８】
粉体貯留部１０は、貯留槽１２と脚部１４Ｒ、１４Ｌと、撹拌装置１６とを備えている。
貯留槽１２は、粉体材料２を貯留する。貯留槽１２は、造形部２０よりも上方Ｕに位置するように、脚部１４Ｒ、１４Ｌによって支持されている。貯留槽１２は、平面視が左右方向Ｙに細長い矩形である。貯留槽１２の左右方向Ｙの寸法は、概ね造形槽２２の左右方向Ｙの寸法に対応する。また、貯留槽１２は、下方に向かうにつれて平面積が狭くなり、断面視が略逆三角形の形状を有している。貯留槽１２は、上面に開口１２ａを備えている。また、貯留槽１２は、下端にスリット状の供給部１２ｂを備えている。貯留槽１２は、供給部１２ｂを通じて粉体材料を粉体貯留部１０の下方から外部に排出することができる。
【００１９】
貯留槽１２の内部の下方Ｄであって、供給部１２ｂの上方Ｕには、粉体材料２を撹拌するための撹拌装置１６が設けられている。本例の撹拌装置１６は、複数の撹拌翼１６ａと、回転軸１６ｂとを備える回転横型撹拌機である。回転軸１６ｂは、貯留槽１２の長手方向に沿って配設されている。撹拌翼１６ａは、回転軸１６ｂを中心として放射状に備えられている。撹拌翼１６ａの形状は特に制限されず、例えば、パドル形、アンカー形、タービン形、らせん形、糸巻形等の各種の形態であってよい。撹拌装置１６は、図示しないモータに接続されている。モータは制御装置５０に電気的に接続されている。このモータによって回転軸１６ｂが回転されることにより、撹拌翼１６ａが回動して、粉体材料２を撹拌する。これにより粉体材料２の流動性を高め、供給部１２ｂへの粉体材料２の供給と、供給部１２ｂからの粉体材料２の排出とを促進することができる。例えば、撹拌装置１６は、貯留槽１２から所定の排出量で粉体材料を排出するロータリーバルブとして機能する。
【００２０】
粉体貯留部１０は、例えば、スライドすることにより供給部１２ｂを閉鎖可能なシャッター部材（図示せず）を備えることができる。シャッター部材とは、制御装置５０に電気的に接続されている。これにより、意図しないタイミングで供給部１２ｂから粉体材料２が排出されるのを防止することができる。
【００２１】
脚部１４Ｒ、１４Ｌは、本体５の前後方向Ｘの中央付近に立設されている。脚部１４Ｒの下端は、本体５の左右方向Ｙの右方Ｒの端部に固定されている。脚部１４Ｌの下端は、本体５の左右方向Ｙの左方Ｌの端部に固定されている。脚部１４Ｒ、１４Ｌの上端は、貯留槽１２の右方Ｒと左方Ｌの端部にそれぞれ固定されている。脚部１４Ｒ、１４Ｌは、貯留槽１２を造形部２０よりも上方Ｕに支持している。
【００２２】
なお、三次元造形物３Ｂの主たる構成材料である粉体材料２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。粉体材料２は、上記三次元造形物３Ｂの主たる構成材料の粉体のみから構成されていてもよいし、上記材料からなる粉体を主材とし、副材として後述の硬化液の浸透を促進させる容浸材を含むこともできる。粉体材料２が予め容浸材を含むことで、硬化液が供給された際に強固で造形精度の高い三次元造形物３Ｂを得ることができる。硬化液と容浸材との組み合わせは、これに限定されるものではないが、水および水容浸材等が挙げられる。容浸材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）などの水溶性高分子材料である。
【００２３】
ラインヘッド３０は、粉体材料を結合させる硬化液を造形槽２２内の粉体材料に対して吐出する装置である。ラインヘッド３０は、造形部２０よりも上方に位置するように、本体５に設置されている。ラインヘッド３０の左右方向Ｙの寸法は造形槽２２よりも長い。ラインヘッド３０は、造形槽２２に架かるように左右方向Ｙに沿って設置されている。そしてラインヘッド３０の下面３１に、硬化液を吐出する複数の吐出孔３２が備えられている。ラインヘッド３０の吐出孔３２は、走査方向Ｘに交わる第１の方向に沿って直線状に配列されている。本実施形態においてこの第１の方向とは、左右方向Ｙに一致する。本実施形態では、ラインヘッド３０には、左右方向Ｙに延びる吐出孔３２の列ａ、ｂ、ｃ、ｄが、４列設けられている。吐出孔３２の列ａ、ｂ、ｃ、ｄの長さは、造形槽２２内に設定される造形エリアの左右方向Ｙの寸法（幅）に対応している。吐出孔３２の列ａ、ｂ、ｃ、ｄは、走査方向Ｘに沿って配列されている。吐出孔３２の列ａ、ｂ、ｃ、ｄが複数設けられていることで、ラインヘッド３０全体で供給される硬化液の吐出精度を高め、より高精度な造形物の造形が可能となる。また、一回の走査で供給する硬化液の量を増大させることができ、より堅固な三次元造形物を造形することができる。
【００２４】
なお、ここでいう直線状とは、幾何学的に厳密な直線のみならず、おおよそ直線とみなせる点の配列を包含する。例えば、左右方向Ｙに配列された吐出孔３２は、各吐出孔３２の間隔（ピッチ）以下程度の寸法であれば、前後方向Ｘにずれて配置されていてもよい。
ラインヘッド３０の詳細な構成は特に制限されない。ラインヘッド３０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３０の下面と造形部２０の上面２１との間には所定のクリアランスが形成されるようにその配置が調整されている。このクリアランスは、例えば２〜３ｍｍ程度である。ラインヘッド３０は、制御装置５０に電気的に接続されている。ラインヘッド３０による硬化液の吐出は、制御装置５０によって制御される。
【００２５】
吐出孔３２は、図示しないチューブを介して硬化液タンク３３に連通されている。硬化液としては、粉体材料に応じて、当該粉体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、液体状ワックス、液体状バインダ等である。
【００２６】
送気装置４０は、送風装置４２と吸引装置４４と流路部４６ａ、４７ａとを備えている。送気装置４０は、ラインヘッド３０の硬化液の吐出方向に交わる方向に気体を送気する。本実施形態において送気装置４０は、ラインヘッド３０の硬化液の吐出方向、すなわち下方Ｄに直交する方向に気体を送る。換言すると、送気装置４０は、ラインヘッド３０の下面３１に平行な方向に気流を発生させる。
【００２７】
送風装置４２は、ラインヘッド３０の下面３１に対して送気する装置である。送風装置４２は、ラインヘッド３０の後方Ｒｒ側側面に、流路部４６ａを介して固定されている。送風装置４２は、例えば一つまたは複数のファンにより構成されている。この実施形態においては、比較的小型の３つの送風装置４２が左右方向Ｙに並べて配置されている。これにより、左右方向Ｙに延びるラインヘッド３０の下面３１の全体に送気が可能となる。これら３つの送風装置４２は、制御装置５０に電気的に接続されている。送風装置４２は、例えば、制御装置５０が順方向にファンを回転させることによって、走査方向Ｘの後方Ｒｒから前方Ｆに向かう方向で送気するように構成されている。送風装置４２により発生される気流は、吐出孔３２の列が延びる方向である左右方向Ｙ（第１の方向）に交わる第２の方向であればよく、本実施形態では走査方向Ｘに一致するようにファンの向きが設定されている。
【００２８】
吸引装置４４は、周辺の気体（典型的には空気）を吸引することにより、ラインヘッド３０の下方Ｄに存在する空気を吸引装置４４の側に向けて移動させる装置である。吸引装置４４は、ラインヘッド３０の前方Ｆに流路部４７ａを介して固定されている。吸引装置４４は、例えば一つまたは複数のファンにより構成されている。この実施形態においては、比較的小型の３つの吸引装置４４が左右方向Ｙに並べて配置されている。これにより、左右方向Ｙに延びるラインヘッド３０の下方Ｄの全域に対して吸気が可能となる。これら３つの吸引装置４４は、制御装置５０に電気的に接続されている。吸引装置４４は、例えば、制御装置５０が順方向にファンを回転させることによって、走査方向Ｘの後方Ｒｒから前方Ｆに向かう方向に空気を移送するように構成されている。吸引装置４４により発生される気流は、吐出孔３２の列が延びる方向である左右方向Ｙ（第１の方向）に交わる第２の方向であればよく、本実施形態では走査方向Ｘに一致するようにファンの向きが設定されている。
【００２９】
流路部４６ａ、４７ａは、送風装置４２および吸引装置４４とラインヘッド３０の下面３１の空間とをそれぞれ連絡する送気路である。流路部４６ａ、４７ａの左右方向Ｙから見た断面形状は略台形であり、左右方向Ｙの寸法はラインヘッド３０の当該寸法に等しい。流路部４６ａ、４７ａの形状は、いずれも左右方向Ｙに長い台形柱状の筐形である。流路部４６ａ、４７ａは、断面矩形の管状に形成されている。
流路部４６ａの後方Ｒｒ側面には、送風装置４２が嵌め込まれて設置されている。流路部４６ａの前方Ｆ側面は、ラインヘッド３０の後方Ｒｒ側面の下方Ｄに接続されている。流路部４６ａの下面の前方Ｆには、ラインヘッド３０の下方Ｄに繋がる開口４６ｂが設けられている。流路部４７ａの前方Ｆ側面には、吸引装置４４が嵌め込まれて設置されている。流路部４７ａの後方Ｒｒ側面は、ラインヘッド３０の前方Ｆ側面の下方Ｄに接続されている。流路部４６ａの下面の後方Ｒｒには、ラインヘッド３０の下方Ｄに繋がる開口４７ｂが設けられている。流路部４６ａ、４７ａの上方Ｕの面がラインヘッド３０の下面３１に向けて傾斜されていることによって、流路部４６ａ、４７ａの走査方向Ｘに直交する断面の面積は、それぞれ送風装置４２および吸引装置４４からラインヘッド３０の下面３１に向かうにつれて徐々に狭くなるように構成されている。
【００３０】
本実施形態における送気装置４０は、送風装置４２がラインヘッド３０の下面３１に沿って送る気体を、吸引装置４４が吸引するように構成されている。また、送風装置４２と吸引装置４４との間には、流路部４６ａ、４７ａが設けられている。したがって、送風装置４２が送り吸引装置４４が吸引する気体は、ラインヘッド３０の下面３１の前後方向Ｘに沿う気流を形成する。ここで、流路部４６ａ、４７ａはラインヘッド３０の下面３１に向けてその流路が絞られている。したがって、ラインヘッド３０の下面３１の気流は加速され得る。本実施形態の送気装置４０では、ラインヘッド３０の下面３１に沿って、例えば、おおよそ０．１ｍ／ｓ以上０．７ｍ／ｓ以下、好適には０．３ｍ／ｓ以上０．５ｍ／ｓ以下の気流が発生可能なように構成されている。また、送風装置４２と吸引装置４４とは、流路部４６ａ、４７ａの存在により、比較的出力の小さい簡易で軽量なものを採用することができる。例えば、本実施形態における送風装置４２と吸引装置４４とは、最大風量が０．２ｍ３／ｍｉｎ以下の小型ファンである。
【００３１】
均し装置９は、造形テーブル２４上に供給された粉体材料２の表面を平らに均して均一な粉体層を形成する装置である。均し装置９は、予め設定された高さに粉体材料２の表面が一致するように粉体層を形成する。本実施形態の均し装置９は、ラインヘッド３０に固定されている。均し装置９は、スキージローラー９ａと図示しないモータとを備えている。スキージローラー９ａは、長尺の円筒形状を有している。スキージローラー９ａは、円筒軸が左右方向Ｙに沿うように配置されている。均し装置９は、スキージローラー９ａがラインヘッド３０の前方Ｆであって、吸引装置４４よりも更に前方Ｆに位置するように、ラインヘッド３０に支持されている。スキージローラー９ａは、左右方向Ｙの寸法が造形槽２２よりも長く、造形槽２２に架かるように設置されている。スキージローラー９ａの下端は、造形部２０の上面２１（すなわち造形槽２２の上端）との間に所定のクリアランス（間隙）が形成されるように、造形部２０の僅かに上方に設置されている。このクリアランスは、例えば、０．５〜１ｍｍ程度である。モータは、制御装置５０に電気的に接続されている。モータは、スキージローラー９ａを順方向または逆方向に回転させることができる。
【００３２】
本実施形態において、粉体貯留部１０と、ラインヘッド３０とは、本体５に固定されており、これらは造形部２０よりも上方Ｕに配置されている。ラインヘッド３０には、上述のように、送気装置４０の送風装置４２および吸引装置４４と均し装置９とが備えられている。これらは、走査方向Ｘの前方Ｆから、粉体貯留部１０、均し装置９、吸引装置４４、ラインヘッド３０および送気装置４０の順に配置されている。このことにより、造形部２０を、移動機構７によって走査方向Ｘの前方Ｆから後方Ｒｒに向かって移動させたときに、造形槽２２は、順に、粉体貯留部１０、均し装置９、ラインヘッド３０の下を通過する。造形槽２２の走査方向Ｘの後方Ｒｒへの一度の走査中に、粉体貯留部１０からの粉体材料の供給と、均し装置９による粉体材料の均しと、ラインヘッド３０による硬化液の供給とを実施することができる。
【００３３】
制御装置５０は、三次元造形装置１の各部の動作を包括的に制御する。制御装置５０の構成は特に限定されない。制御装置５０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構成は特に限定されないが、例えば、ホストコンピュータ等の外部機器から印刷データ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、上記制御プログラム等の各種データを格納する記憶部５４と、を備えている。
【００３４】
図４は、制御装置５０のブロック図である。制御装置５０は、移動制御部５１と、造形制御部５２と、送気制御部５３と、上述の記憶部５４とを有している。これらの制御装置５０の各部は、ハードウェア（例えば、回路）により構成されていてもよく、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより機能的に実現されるようになっていてもよい。
【００３５】
移動制御部５１は、移動機構７の駆動モータ７Ｍと、造形部２０のテーブル昇降装置２５とにそれぞれ電気的に接続され、これらを制御可能に構成されている。移動制御部５１は、移動機構７の駆動モータ７Ｍを駆動することによって、造形部２０を走査方向Ｘの後方Ｒｒまたは前方Ｆに移動させる。移動制御部５１は、造形部２０のテーブル昇降装置２５を駆動することによって、造形テーブル２４を上下方向Ｚの上方Ｕまたは下方Ｄに移動させる。
【００３６】
造形制御部５２は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６のモータおよびシャッター部材と、ラインヘッド３０とに電気的に接続されており、これらをそれぞれ制御可能に構成されている。造形制御部５２は、撹拌装置１６のモータとシャッター部材とをそれぞれ独立に、あるいは、連携して駆動することによって、供給部１２ｂから所定量の粉体材料２を下方に連続的に排出することができる。造形制御部５２は、ラインヘッド３０を駆動することによって、ラインヘッド３０の所定の吐出孔３２から所定のタイミングで硬化液を吐出させることができる。
【００３７】
送気制御部５３は、送気装置４０と電気的に接続されている。送気制御部５３は、送風装置４２と吸引装置４４とに備えられたファンの駆動（オン）と停止（オフ）とを切り替え（スイッチング）したり、ファンの回転方向を順方向と逆方向とで制御したりすることができる。これにより、ラインヘッド３０の下面３１に対して走査方向Ｘの後方Ｒｒから前方Ｆに向かう気流を所望のタイミングで形成することができる。また、ラインヘッド３０の下面３１に対して走査方向Ｘの前方Ｆから後方Ｒｒに向かう気流を所望のタイミングで形成することもできる。
【００３８】
［三次元造形物の造形方法］
本実施形態の三次元造形装置１では、例えば以下の手順によって三次元造形物を造形する。ユーザは、まず、造形しようとする目的の立体造形物についての造形データを用意し、記憶部５４に記憶させる。この造形データは、目的の立体造形物を、任意の面方向で所定の厚みにスライスしたときの各断面層に関する断面形状データの集合からなる。各断面層についての断面形状データは、例えばラスタ方式のデータにより構成される。このような造形データをスライスデータという。造形に際し、スライス面の面ベクトルが、各断面層の積層方向であり、造形における上下方向Ｚに一致する。また、断面層のスライス厚みが、造形における「一層分の厚み」に対応する。本実施形態では、造形用材料として、アルミナ粉と水溶性樹脂粉との混合粉体を使用する。硬化液としては、水を使用する。本実施形態では、片方向造形により造形を行う。
【００３９】
制御装置５０は、粉体材料２を造形テーブル２４上に供給する。
具体的には、制御装置５０は、まず、造形部２０を前後方向Ｘの前方Ｆに移動させる。そして制御装置５０は、テーブル昇降装置２５を駆動させることにより、造形テーブル２４の造形方向Ｚの高さが造形を開始するに適した高さとなるように調整する。例えば、第１層目の造形の際には、造形槽２２内の造形テーブル２４または粉体材料２からなる造形開始面が、造形部２０の上面２１から一層分の厚みだけ下方に位置するように、造形テーブル２４の高さを調整するとよい。また、制御装置５０は、均し装置９のスキージローラー９ａを順方向（図１では時計回り）に回転させる。
【００４０】
そして、制御装置５０は、移動機構７を駆動させて、造形部２０を前方Ｆから後方Ｒｒに向けて所定のスピードで移動させる。造形槽２２の前端が、粉体貯留部１０の供給部１２ｂの下方に到達するのにあわせて、制御装置５０は、粉体貯留部１０のシャッター部材をスライドさせて供給部１２ｂを開放する。また、制御装置５０は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６を作動させる。これにより、前方Ｆに向けて移動する造形部２０の造形槽２２に粉体材料２を供給する。粉体材料２は、造形テーブル２４の上に、後方Ｒｒから前方Ｆに向けて連続的に少量ずつ供給されてゆく。換言すると、粉体材料２は移動する造形テーブル２４上に満遍なく供給される。粉体材料２は、通常、一層の粉体層を形成するのに必要な量よりも多めに造形テーブル２４に供給される。
【００４１】
引き続き、制御装置５０は、造形部２０を後方Ｒｒに所定のスピードで移動させる。すると、造形槽２２は、均し装置９の下方を通過する。このことにより、造形テーブル２４上に供給された粉体材料２は、スキージローラー９ａによって上面を平らに均される。スキージローラー９ａは、粉体材料２が過剰に供給された場合、過剰な粉体材料２の通過を阻止する。このときスキージローラー９ａは回転しているため、粉体材料２の過度な圧密が抑制される。このことにより、造形テーブル２４上に、所定の１層分の厚みで粉体材料が敷き詰められる。これにより一層分の粉体層を用意することができる。
【００４２】
なお、スキージローラー９ａで差し止められた余分な粉体材料２は、造形部２０の後方Ｒｒへの移動に伴い、相対的に造形部２０の前方Ｆに移送される。その結果、余分な粉体材料２は最終的には粉体回収部２３に回収される。このとき、粉体材料２は移動する造形テーブル２４上に満遍なく供給されている。したがって、スキージローラー９ａによる粉体材料２の均しおよび移送に際し、粉体材料２が過度に圧密されたり、圧密ムラができたりするのが抑制される。これにより、より均質な粉体層を用意することができ、寸法誤差の少ない造形を行うことができる。
【００４３】
制御装置５０は、造形部２０を更に後方Ｒｒに所定のスピードで移動させる。すると、造形槽２２は、ラインヘッド３０の下方に差しかかる。従来技術においては、制御装置５０は、送気装置４０を駆動させることなく、造形部２０を移動させながら、スライスデータに基づき、ラインヘッド３０から硬化液を吐出させる。なおここで、制御装置５０は、４列の吐出孔列ａ、ｂ、ｃ、ｄから同時に硬化液を吐出しない。制御装置５０は、例えば、図５に示すように、ラインヘッド３０を造形部２０に対して相対的に前方Ｆに移動させながら、４列の吐出孔列ａ、ｂ、ｃ、ｄのうち、前方Ｆから列ａ、列ｂ、列ｃ、列ｄの順に液を吐出させる。このことにより、より高精度での硬化液の吐出を実現している。各吐出孔３２の列ａ、ｂ、ｃ、ｄから吐出される硬化液は、左右方向に配列された液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’を形成する。各列ａ、ｂ、ｃ、ｄにおける吐出孔３２の間隔は十分に小さいため、液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’は、例えば、あたかも一枚ずつ幕を形成するかのように粉体材料２の層に向けて落下する。
【００４４】
このとき、ラインヘッド３０からの液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’の吐出の勢いによって、液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’のすぐ脇には下方Ｄに向かう気流が形成される。そして下方Ｄに向かう気流は粉体材料に突き当たり、上方Ｕに向かう気流が発生する。ここで、各液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’の間には、気流の集中によって上方Ｕに向かう比較的大きな流れが発生する。したがって、従来技術では、液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’が着弾することによって舞い上げられた粉体材料２の粒子Ｐは、この上方Ｕに向かう気流に乗って上方Ｕに送られていた。このことにより、ラインヘッド３０の下面３１には、シャトルヘッドの場合に比較して、舞い上げられた粉体材料２が付着しやすかった。特に、複数の吐出孔列ａ、ｂ、ｃ、ｄを有するラインヘッド３０については、より多くの粉体材料２がより確実にラインヘッド３０の下面３１に付着していた。その結果、典型的には数回（例えば、３回）の吐出走査によってラインヘッド３０の下面に目視で確認できる程度の粉体材料２が付着していた。
【００４５】
これに対し、ここに開示される三次元造形装置１では、造形槽２２がラインヘッド３０の下方に差しかかるタイミングで、制御装置５０が送気装置４０を駆動させる。これに対応して、制御装置５０は、造形部２０を移動させながら、スライスデータに基づき、ラインヘッド３０から硬化液を吐出させる。このことにより、図６に示すように、送風装置４２が後方Ｒｒから前方Ｆに向けて送気した空気を吸引装置４４が後方Ｒｒから前方Ｆに吸気して、ラインヘッド３０の下面３１に対して走査方向Ｘの後方Ｒｒから前方Ｆに向かう気流が形成される。したがって、液滴列ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’が着弾することによって舞い上げられる粉体材料２の粒子Ｐは、舞い上げられた側から送気装置４０によって形成された気流に乗って吸引装置４４に吸引される。これにより、ラインヘッド３０の下面に粉体材料２が付着することが抑制される。このことにより、ラインヘッド３０を採用した場合であっても、吐出孔３２の目詰まり等の問題を抑制して、造形テーブル２４上に第１層目の断面層３Ａを形成することができる。
【００４６】
制御装置５０は、例えば、スキージローラー９ａが造形部２０の粉体回収部２３の上方Ｕに到達するのにあわせて、粉体貯留部１０のシャッター部材をスライドさせて供給部１２ｂを閉じることができる。これにより、一層目の造形工程が完了する。このとき、制御装置５０は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６、スキージローラー９ａの回転モータおよび送気装置４０の駆動を、それぞれ独立に、停止してもよいし、停止しなくてもよい。本実施形態では、撹拌装置１６、スキージローラー９ａの回転モータおよび送気装置４０の駆動を停止することとする。
【００４７】
その後、三次元造形装置１は、引き続き２層目以降の造形を行う。
具体的には、制御装置５０は、移動機構７を駆動して、再び、造形部２０を前後方向Ｘの前方Ｆに移動させる。制御装置５０は、テーブル昇降装置２５を駆動させることにより、造形テーブル２４の造形方向Ｚの高さが造形を開始するに適した高さとなるように調整する。例えば、第２層目以降の造形の際には、造形テーブル２４を粉体層の一層分の厚みだけ下方に下降させるとよい。これにより、造形テーブル２４上に、新たに造形空間が形成される。
【００４８】
制御装置５０は、移動機構７を駆動させて、造形部２０を前方Ｆから後方Ｒｒに向けて所定のスピードで移動させる。そして、造形槽２２の前端が、粉体貯留部１０の供給部１２ｂの下方に到達するのにあわせて、粉体貯留部１０のシャッター部材をスライドさせて供給部１２ｂを開口する。同時に、制御装置５０は、粉体貯留部１０の撹拌装置１６を作動させる。これにより、新たに形成された造形空間に粉体材料２が供給される。また、制御装置５０は、均し装置９のスキージローラー９ａを順方向に回転させる。引き続き、造形槽２２がスキージローラー９ａの下方を通過することで、供給された粉体材料２が均一に敷き詰められる。これによって粉体層が用意される。また、造形槽２２がラインヘッド３０の下方を通過するのに併せて、制御装置５０は、送気装置４０を駆動させる。このことにより、ラインヘッド３０の下面３１に対し後方Ｒｒから前方Ｆに向かう気流を形成する。また、制御装置５０は、スライスデータに基づき、粉体層に対して硬化液を吐出する。これにより、上記で形成した第１層目の断面層３Ａの上に、一体的に第２層目の断面層３Ａを形成する。
【００４９】
上記のように、粉体材料２の供給、均し、気流の形成および硬化液の供給という一連の操作を、スライスデータに含まれる断面の数だけ繰り返し行う。これにより、複数の断面層３Ａが一体的に上下方向Ｚに積み上げられて、所望の三次元造形物３Ｂが造形される。
【００５０】
なお、ここに開示される送気装置４０は、後方Ｒｒから前方Ｆに向かう気流を形成するようにしている。なぜならば、列ａの吐出孔３２から吐出された液滴列ａ’と、列ｂの吐出孔３２から吐出された液滴列ｂ’と、列ｃの吐出孔３２から吐出された液滴列ｃ’と、列ｄの吐出孔３２から吐出された液滴列ｄ’とは、吐出のタイミングおよび着弾のタイミングが順に異なる。したがって、例えば最初に着弾した液滴列ａ’によって舞い上げられた粉体材料２の粒子Ｐを前方Ｆから後方Ｒｒに向かう気流乗せて移送すると、より遅いタイミングで吐出を行う列ｂ、ｃ、ｄの吐出孔３２に粒子Ｐが付着して目詰まりを誘発したり、液滴列ｂ’、ｃ’、ｄ’の吐出精度に悪影響を与えたりする可能性が生じるため好ましくないからである。
【００５１】
なお、本発明者らの検討によると、上記のとおり発生された気流は、粉体材料２を巻き上げない程度であれば、ラインヘッド３０からの硬化液の吐出精度に影響を与えるものではないことが確認されている。また、例えば、上記３回の吐出走査でメンテナンスが必要と判断された造形について、５０回の吐出走査後であっても、ラインヘッド３０の下面３１への粉体材料２の付着は目視では確認されないことが確認されている。このように、上記構成によると、ラインヘッド３０の下面３１への粉体材料２の付着そのものを高度に抑制して造形を行うことができる。また、ラインヘッド３０の吐出孔３２の目詰まりについても抑制できることから、ラインヘッド３０のメンテナンスの頻度を大幅に低減したり、ラインヘッド３０の寿命を延長したりすることができる。
【００５２】
また、本実施形態において、硬化液の吐出装置としてラインヘッド３０を採用している。これにより、一層あたりの硬化液の吐出を短時間で実施することができ、延いては三次元造形物３Ｂの造形時間を大幅に短縮することができる。
なお、粉体材料２として、例えば、上記のアルミナ粉と水溶性樹脂粉の混合粉を用いると、水溶性樹脂粉が特に吐出孔３２の目詰まりを促進させ得るとともに、付着した粉体材料２をラインヘッド３０の下面３１から剥がし難くし得る。しかしながら、上記三次元造形装置１によると、粉体材料２のラインヘッド３０への付着自体が抑制される。したがって、粉体材料の特性を気にすることなく、造形およびメンテナンスを実施することができる。
【００５３】
また本実施形態において、制御装置５０は、ラインヘッド３０によって硬化液を吐出するときに、送気装置４０を駆動させるように構成されている。かかる構成によって、例えば、片方向造形に際して硬化液を吐出させずに造形部２０を後方Ｒｒから前方Ｆに移動させる際に、意図せず、硬化液が吐出されなかった領域の粉体材料２の表面が気流によって乱される可能性を確実に防止することができる。
【００５４】
また本実施形態において、送気装置４０は、第２の方向（ここでは走査方向Ｘ）であってかつラインヘッド３０の後方Ｒｒ側に固定され、後方Ｒｒ側から前方Ｆ側に向かう方向に空気を送る送風装置４２を備えている。これにより、ラインヘッド３０の下面３１に対して、効率的に後方Ｒｒ側から前方Ｆ側に向かう気流を形成することができる。また、送気装置４０は、第２の方向（ここでは走査方向Ｘ）であってかつラインヘッド３０の前方Ｆ側に固定され、後方Ｒｒ側から前方Ｆ側に向かう方向に空気を吸引する吸引装置４４を備えている。これにより、気流に乗って送られた粉体材料２の粒子Ｐを、造形精度に悪影響を与えない領域に好適に移送することができる。このことは、例えば、粉体材料として、比較的軽量な樹脂材料ではなく、無機材料および金属材料の少なくとも一つからなる比較的重い粉体からなる材料を用いた場合等でも、より確実に吸引装置４４の側にまで移送できるために好適である。
【００５５】
本実施形態では、送気装置４０は、送風装置４２および吸引装置４４のそれぞれに接続され、ラインヘッド３０の下面３１に向けて延びる管状の送気路４６ａ、４７ａを備えている。この送気路４６ａ、４７ａは、送風装置４２および吸引装置４４からラインヘッド３０の下面３１へと向かうにつれて徐々に管壁が絞られている。これにより、送気路４６ａ、４７ａとラインヘッド３０の下面３１と粉体材料２の層との間の空間とによって、いわゆるベンチュリー管構造が構成される。このことにより、送風装置４２および吸引装置４４による気体の流量をより低く抑えながら、ラインヘッド３０の下面３１には比較的大きな気流を効率的に形成することができる。
【００５６】
本実施形態の三次元造形装置１は、粉体材料２を貯留する粉体貯留部１０を造形テーブル２４よりも上方Ｕに備えている。粉体貯留部１０は、粉体材料２を収容し下端に供給部１２ｂを備える貯留槽１２と、貯留槽１２内に設けられ粉体材料２を撹拌する撹拌装置１６と、を備える。かかる構成によると、造形テーブル２４の全域に亘って粉体貯留部１０から直接粉体材料２を供給することができる。これにより、例えば１層分の粉体材料２の全体を移送しながら粉体材料２を供給し、平らに敷き詰める必要がない。このことにより、充填ムラの少ない粉体材料２の層を用意することができる。また、硬化液が供給されずに三次元造形物３Ｂを構成しなかった粉体材料２を再利用するに当たり、粉体材料２の劣化を抑制することができる。
【００５７】
本実施形態の三次元造形装置１は、粉体貯留部１０とラインヘッド３０との相対的な位置が変わらないように粉体貯留部１０およびラインヘッド３０を支持する支持部材（ここでは本体５）を備えている。そして粉体貯留部１０は、ラインヘッド３０に対し、走査方向Ｘの前方Ｆに配置されている。ラインヘッド３０の採用により、造形領域の幅と同等の長さのヘッドで広い面積に一回の走査で硬化液を供給することができ、粉体材料の供給と硬化液の供給とを同一の走査で実施することができる。これによって、より汎用されている幅方向への移動が必要なシャトルヘッドを利用した場合に比べて、大幅な造形時間の短縮が可能となる。
【００５８】
本実施形態の三次元造形装置１は、造形テーブル２４上に供給された粉体材料２の表面を均一に均す均し装置９を備えている。均し装置９は、ラインヘッド３０に固定されている。また、均し装置９は、送気装置４０よりも、ラインヘッド３０が硬化液を吐出しながら造形テーブル２４に対して相対的に移動するときの走査方向Ｘの前方Ｆに配置されている。このような構成によって、均し装置９とラインヘッド３０と送気装置４０とは、その配置が一定に固定される。したがって、一回の走査であっても、粉体材料の均しから硬化液の吐出までを安定して実行することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
上記実施形態では、三次元造形装置１は、走査方向Ｘの一の方向に移動するときにのみ硬化液を吐出する片方向造形を行い、送気装置４０は、後方Ｒｒから前方Ｆに向かう気流のみを形成するようにしていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。例えば、三次元造形装置１は、走査方向Ｘの一の方向のみならず、他の方向に移動するときにも硬化液を吐出する、双方向造形を行ってもよい。このとき、ラインヘッド３０は、硬化液を吐出しながら造形テーブル２４に対して相対的に第１の方向（例えば前方Ｆ）および第２の方向（例えば後方Ｒｒ）に走査される。そして制御装置５０は、必須ではないものの、ラインヘッド３０が前方Ｆに走査されるときのみならず、後方Ｒｒに走査されるときにも、送気装置４０を駆動することができる。この場合、制御装置５０は、上記における送風装置４２および吸引装置４４のファンの回転方向を逆方向に切り変える。そして制御装置５０は、吸引装置４４が、前方Ｆから後方Ｒｒに向かう方向に空気を送るようにし、ラインヘッド３０の下面３１に向けて送気する。また、制御装置５０は、上記の送風装置４２が、前方Ｆから後方Ｒｒに向かう方向に空気を送るようにし、ラインヘッド３０の下面３１から空気を後方Ｒｒに吸引する。このことにより、ラインヘッド３０の下面３１において前方Ｆから後方Ｒｒに向かう気流を形成することができ、第２の方向への走査時における硬化液の吐出に際しても、粉体材料がラインヘッド３０の下面３１に付着するのを抑制することができる。
【００６１】
上記した実施形態では、ラインヘッド３０は本体５に固定され、移動機構７は、造形テーブル２４を含む造形部２０をラインヘッド３０に対して走査方向Ｘに移動させるように構成されていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。例えば、造形テーブル２４を含む造形部２０の全体が本体５に固定され、ラインヘッド３０が移動機構７によって造形テーブル２４に対して走査方向Ｘに移動可能に構成されていてもよい。この場合、例えば、送気装置４０に加えて均し装置９もラインヘッド３０に固定されていてもよい。また、粉体貯留部１０とラインヘッド３０とが一体的に構成されていてもよい。そして、これら粉体貯留部１０、均し装置９、送気装置４０およびラインヘッド３２０の全体を、移動機構７によって、造形部２０に対して走査方向Ｘに移動可能に構成してもよい。かかる構成によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
上記した実施形態では、三次元造形装置１の構成の理解を助けるため、粉体貯留部１０の上下方向Ｚの位置を、ラインヘッド３０よりも高い位置としていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。脚部１４Ｒ、１４Ｌの上下方向Ｚの寸法は、貯留槽１２を造形部２０よりも上方Ｕに配置できる高さであれば特に制限されない。貯留槽１２の上下方向Ｚの位置は、例えば図６に示すように、ラインヘッド３０と同程度の高さまで低下させることができる。これにより、粉体材料２を下方に吐出したときの粒子の舞い上がりを抑制することができる。その結果、例えば、ラインヘッド３０に粉体材料が付着するのをより好適に抑制することができ、ラインヘッド３０の補修とメンテナンスに要する負担を軽減することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、粉体貯留部１０の上下方向Ｚの位置を、造形部２０よりも高い位置としていた。しかしながら、三次元造形装置１の構成はこれに限定されない。例えば、粉体貯留部１０は、造形部２０の上面２１から凹む槽状に造形槽２２と並んで設けられていてもよい。この場合、粉体貯留部１０は、貯留槽１２を造形槽２２の粉体回収部２３とは反対側に独立に並んで設けるとよい。例えば、粉体貯留部１０は、箱状の貯留槽１２と、貯留槽１２の底面に対応した形状の押出テーブルと、押出テーブルを上下方向Ｚに移動させるテーブル昇降装置とにより構成することができる。テーブル昇降装置によって押出テーブルを上昇させることで、粉体材料２を造形部２０の上面２１よりも上方に押出して、押し出した粉体材料２を均し装置９によって均すことで、造形テーブル２４上に粉体材料２を供給することができる。これによっても、上記と同様にラインヘッド３０の下面３１に粉体材料２が付着するのを抑制することができる。
【００６４】
上記実施形態では、粉体貯留部１０が１つのみ備えられていた。しかしながら、三次元造形装置１は、粉体貯留部１０を２つ以上備えることができる。また、各粉体貯留部１０は、同一のまたは異なる２種以上の粉体材料を貯留し、これらの粉体材料を適宜用いて造形することができる。これによって、より多様な構造の三次元造形物３Ｂを造形することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    三次元造形装置
７    移動機構
９    均し装置
１０  粉体貯留部
２０  造形部
３０  ラインヘッド
４０  送気装置
５０  制御装置
【図１】
2019006050.tif 000003
【図２】
2019006050.tif 000004
【図３】
2019006050.tif 000005
【図４】
2019006050.tif 000006
【図５】
2019006050.tif 000007
【図６】
2019006050.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月29日(2018.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料が載置される造形テーブルと、
前記造形テーブルよりも上方に配置されるとともに、下面に前記粉体材料を結合させる硬化液を吐出する複数の吐出孔を備えたラインヘッドと、
前記造形テーブルおよび前記ラインヘッドのいずれか一方を他方に対して走査方向に移動させる移動機構と、
前記ラインヘッドに備えられた送気装置と、
前記送気装置の駆動を制御するように構成されている制御装置と、
を備え、
前記ラインヘッドの前記吐出孔は、前記走査方向に交わる第１の方向に沿って直線状に配列され、
前記送気装置は、前記ラインヘッドの下面に対し、前記第１の方向に交わる第２の方向であって、かつ、前記ラインヘッドが前記硬化液を吐出しながら前記造形テーブルに対して相対的に移動するときの前記走査方向の後方側から前方側に向かう方向に、送気するように構成されている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記ラインヘッドによって前記硬化液を吐出するときに、前記送気装置を駆動させるように構成されている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記送気装置は、前記第２の方向であってかつ前記ラインヘッドの前記後方側に固定され、前記後方側から前記前方側に向かう方向に空気を送る送風装置を備えている、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記送気装置は、前記第２の方向であってかつ前記ラインヘッドの前記前方側に固定され、前記後方側から前記前方側に向かう方向に空気を吸引する吸引装置を備えている、請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記送気装置は、前記送風装置および前記吸引装置のそれぞれに接続され、前記ラインヘッドの下面に向けて延びる管状の送気路を備え、
前記送気路は、前記送風装置および前記吸引装置から前記ラインヘッドの下面へと向かうにつれて徐々に管壁が絞られている、請求項４に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記造形テーブルよりも上方に配置され、前記粉体材料を貯留する粉体貯留部を備え、
前記粉体貯留部は、
前記粉体材料を収容し下端に供給部を備える貯留槽と、
貯留槽内に設けられ前記粉体材料を撹拌する撹拌装置と、
を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記粉体貯留部と前記ラインヘッドとの相対的な位置が変わらないように前記粉体貯留部および前記ラインヘッドを支持する支持部材を備え、
前記粉体貯留部は、前記ラインヘッドに対し、前記走査方向の前方に配置されている、請求項６に記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記造形テーブル上に供給された前記粉体材料の表面を均一に均す均し装置を備え、
前記均し装置は、前記ラインヘッドに固定され、前記送気装置よりも、前記ラインヘッドが前記硬化液を吐出しながら前記造形テーブルに対して相対的に移動するときの前記走査方向の前方に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記粉体材料は、無機材料および金属材料の少なくとも一つからなる粉体と、当該粉体材料を硬化させる硬化液の浸透を促進させる容浸材と、を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の三次元造形装置。