(57)【要約】【課題】破損し難い三次元造形物を造形する。【解決手段】三次元造形装置１００は、造形槽２０と、硬化液を吐出し、第１方向に並んだ複数の第１ノズル６４および複数の第２ノズル６６と、制御装置９０とを備えている。制御装置９０は、第１ノズル６４および第２ノズル６６が造形槽２０に対して相対的に行き方向Ｄ１に移動している間、造形槽２０内の第１領域２３ａの粉末材料５に、第１ノズル６４から硬化液を吐出させ、造形槽２０内の第２領域２３ｂの粉末材料５に、第２ノズル６６から硬化液を吐出させる第１吐出制御部９４と、第１ノズル６４および第２ノズル６６が造形槽２０に対して相対的に帰り方向Ｄ２に移動している間、第２領域２３ｂの粉末材料５に、複数の第１ノズル６４から硬化液を吐出させ、第１領域２３ａの粉末材料５に、複数の第２ノズル６６から硬化液を吐出させる第２吐出制御部９５とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料が収容される造形空間を有する造形槽と、
前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、所定の第１方向に並んだ複数の第１ノズルと、
前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んだ複数の第２ノズルと、
前記造形槽に対して複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記第１方向と平面視において直交する所定の第２方向に相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構に通信可能に接続された制御装置と、
を備え、
前記第２方向のうち一方から他方に向かう方向を行き方向とし、前記第２方向のうち他方から一方に向かう方向を帰り方向としたとき、
前記制御装置は、
複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記造形槽に対して相対的に前記行き方向に移動させるように前記移動機構を制御する第１移動制御部と、
前記第１移動制御部によって、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルが前記造形槽に対して相対的に前記行き方向に移動している間、前記造形空間内の前記粉末材料のうち所定の第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なる所定の第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させる第１吐出制御部と、
複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記造形槽に対して相対的に前記帰り方向に移動させるように前記移動機構を制御する第２移動制御部と、
前記第２移動制御部によって、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルが前記造形槽に対して相対的に前記帰り方向に移動している間、前記第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させる第２吐出制御部と、
を備えた、三次元造形装置。
【請求項２】
前記第１領域および前記第２領域は、それぞれ複数存在し、
１つの前記第１領域の面積と、１つの前記第２領域の面積とは同じである、請求項１に記載された三次元造形装置。
【請求項３】
前記第１領域と前記第２領域とは、前記第２方向に交互に配置されている、請求項１または２に記載された三次元造形装置。
【請求項４】
複数の前記第１ノズルの列を第１ノズル列とし、かつ、複数の前記第２ノズルの列を第２ノズル列としたとき、
前記第１ノズル列の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第１方向の長さ、および、前記第２領域の前記第１方向の長さとそれぞれ同じであり、
前記第２ノズル列の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第１方向の長さ、および、前記第２領域の前記第１方向の長さとそれぞれ同じである、請求項１から３までの何れか１つに記載された三次元造形装置。
【請求項５】
前記第１領域の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第２方向の長さよりも長く、
前記第２領域の前記第１方向の長さは、前記第２領域の前記第２方向の長さよりも長い、請求項１から４までの何れか１つに記載された三次元造形装置。
【請求項６】
粉末材料が収容される造形空間を有する造形槽と、
前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、所定の第１方向に並んだ複数の第１ノズルと、
前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んだ複数の第２ノズルと、
前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んだ複数の第３ノズルと、
複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルを、前記造形槽に対して、前記第１方向と平面視において直交する所定の第２方向に相対的に移動させる移動機構と、
前記移動機構に通信可能に接続された制御装置と、
を備え、
前記第２方向のうち一方から他方に向かう方向を行き方向とし、前記第２方向のうち他方から一方に向かう方向を帰り方向としたとき、
前記制御装置は、
複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記行き方向に移動させるように前記移動機構を制御する第１移動制御部と、
前記第１移動制御部によって、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記行き方向に移動させている間、前記造形空間内の前記粉末材料のうち所定の第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なる所定の第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なり、かつ、前記第２領域とは異なる所定の第３領域内の前記粉末材料に、複数の前記第３ノズルから硬化液を吐出させる第１吐出制御部と、
複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記帰り方向に移動させるように前記移動機構を制御する第２移動制御部と、
前記第２移動制御部によって、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記帰り方向に移動させている間、前記第１領域内の前記粉末材料に、前記第２ノズルおよび前記第３ノズルのうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させ、前記第２領域内の前記粉末材料に、前記第１ノズルおよび前記第３ノズルのうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させ、前記第３領域内の前記粉末材料に、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのうち何れ一方のノズルから硬化液を吐出させる第２吐出制御部と、
を備えた、三次元造形装置。
【請求項７】
前記第１領域、前記第２領域および前記第３領域は、それぞれ複数存在し、
１つの前記第１領域の面積と、１つの前記第２領域の面積と、１つの前記第３領域の面積とは同じである、請求項６に記載された三次元造形装置。
【請求項８】
前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域は、前記第２方向に並んで配置されている、請求項６または７に記載された三次元造形装置。
【請求項９】
複数の前記第１ノズルの列を第１ノズル列とし、複数の前記第２ノズルの列を第２ノズル列とし、かつ、複数の前記第３ノズルの列を第３ノズル列としたとき、
前記第１ノズル列の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第１方向の長さ、前記第２領域の前記第１方向の長さ、および、前記第３領域の前記第１方向の長さとそれぞれ同じであり、
前記第２ノズル列の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第１方向の長さ、前記第２領域の前記第１方向の長さ、および、前記第３領域の前記第１方向の長さとそれぞれ同じであり、
前記第３ノズル列の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第１方向の長さ、前記第２領域の前記第１方向の長さ、および、前記第３領域の前記第１方向の長さとそれぞれ同じである、請求項６から８までの何れか１つに記載された三次元造形装置。
【請求項１０】
前記第１領域の前記第１方向の長さは、前記第１領域の前記第２方向の長さよりも長く、
前記第２領域の前記第１方向の長さは、前記第２領域の前記第２方向の長さよりも長く、
前記第３領域の前記第１方向の長さは、前記第３領域の前記第２方向の長さよりも長い、請求項６から９までの何れか１つに記載された三次元造形装置。
【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、粉末素材に接着物質などの硬化液を吐出し、粉末素材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三次元造形装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示された三次元造形装置は、例えば、粉末素材が収容される造形チャンバーと、造形チャンバーに供給される粉末素材が収容される素材収容チャンバーと、素材収容チャンバーから造形チャンバーに粉末素材を供給する素材供給ユニットとを備えている。造形チャンバーの上方には、接着物質を吐出するプリンティングヘッドが配置されている。プリンティングヘッドは、造形チャンバーに収容された粉末素材のうち三次元造形物の断面形状に対応する部分に接着物質を吐出する。造形チャンバーに収容された粉末素材のうち接着物質が吐出された部分は硬化し、断面形状に対応した粉末硬化層が形成される。そして、粉末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２００６−１３７１７３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に開示された三次元造形装置では、プリンティングヘッドには、硬化液を吐出するノズルが複数形成されている。これらノズルでは、硬化液が内部で硬化するなどして、吐出不良が生じることがあり得る。吐出不良が生じたノズルからは、硬化液が吐出され難くなり得る。そして、硬化液が吐出された領域において、硬化液の吐出量に斑が生じるおそれがあった。硬化液の吐出量に斑が生じると、造形された三次元造形物の部分ごとに強度が変わるため、造形された三次元造形物が破損し易いことがあった。
【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、破損し難い三次元造形物を造形することが可能な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、造形槽と、複数の第１ノズルと、複数の第２ノズルと、移動機構と、制御装置とを備えている。前記造形槽は、粉末材料が収容される造形空間を有する。複数の前記第１ノズルは、前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、所定の第１方向に並んでいる。複数の前記第２ノズルは、前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んでいる。前記移動機構は、前記造形槽に対して複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記第１方向と平面視において直交する所定の第２方向に相対的に移動させる。前記制御装置は、前記移動機構に通信可能に接続されている。前記第２方向のうち一方から他方に向かう方向を行き方向とし、前記第２方向のうち他方から一方に向かう方向を帰り方向とする。前記制御装置は、第１移動制御部と、第１吐出制御部と、第２移動制御部と、第２吐出制御部とを備えている。前記第１移動制御部は、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記造形槽に対して相対的に前記行き方向に移動させるように前記移動機構を制御する。前記第１吐出制御部は、前記第１移動制御部によって、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルが前記造形槽に対して相対的に前記行き方向に移動している間、前記造形空間内の前記粉末材料のうち所定の第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なる所定の第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させる。前記第２移動制御部は、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルを、前記造形槽に対して相対的に前記帰り方向に移動させるように前記移動機構を制御する。前記第２吐出制御部は、前記第２移動制御部によって、複数の前記第１ノズルおよび複数の前記第２ノズルが前記造形槽に対して相対的に前記帰り方向に移動している間、前記第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させる。
【０００８】
上記三次元造形装置によれば、第１領域内の粉末材料、および、第２領域内の粉末材料には、第１ノズルと第２ノズルの両方のノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第１ノズルのうち１つの第１ノズルに吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第１ノズルから硬化液が吐出され得る第１領域の部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、本発明では、吐出不良が発生している第１ノズルから硬化液が吐出され得る第１領域の部分には、第２ノズルから硬化液が吐出される。同様に、例えば、複数の第２ノズルのうち１つの第２ノズルに吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第２ノズルから硬化液が吐出され得る第２領域の部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、吐出不良が発生している第２ノズルから硬化液が吐出され得る第２領域の部分には、第１ノズルから硬化液が吐出される。よって、第１領域および第２領域に吐出される硬化液の吐出量に斑が生じ難くなる。したがって、破損し難い三次元造形物を造形することができる。
【０００９】
本発明に係る他の三次元造形装置は、造形槽と、複数の第１ノズルと、複数の第２ノズルと、複数の第３ノズルと、移動機構と、制御装置とを備えている。前記造形槽は、粉末材料が収容される造形空間を有する。複数の前記第１ノズルは、前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、所定の第１方向に並んでいる。複数の前記第２ノズルは、前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んでいる。複数の前記第３ノズルは、前記造形空間に収容された前記粉末材料に硬化液を吐出し、前記第１方向に並んでいる。前記移動機構は、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルを、前記造形槽に対して、前記第１方向と平面視において直交する所定の第２方向に相対的に移動させる。前記制御装置は、前記移動機構に通信可能に接続されている。前記第２方向のうち一方から他方に向かう方向を行き方向とし、前記第２方向のうち他方から一方に向かう方向を帰り方向とする。前記制御装置は、第１移動制御部と、第１吐出制御部と、第２移動制御部と、第２吐出制御部とを備えている。前記第１移動制御部は、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記行き方向に移動させるように前記移動機構を制御する。前記第１吐出制御部は、前記第１移動制御部によって、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記行き方向に移動させている間、前記造形空間内の前記粉末材料のうち所定の第１領域内の前記粉末材料に、複数の前記第１ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なる所定の第２領域内の前記粉末材料に、複数の前記第２ノズルから硬化液を吐出させ、前記造形空間内の前記粉末材料のうち前記第１領域とは異なり、かつ、前記第２領域とは異なる所定の第３領域内の前記粉末材料に、複数の前記第３ノズルから硬化液を吐出させる。前記第２移動制御部は、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記帰り方向に移動させるように前記移動機構を制御する。前記第２吐出制御部は、前記第２移動制御部によって、複数の前記第１ノズル、複数の前記第２ノズルおよび複数の前記第３ノズルに対して、前記造形槽を相対的に前記帰り方向に移動させている間、前記第１領域内の前記粉末材料に、前記第２ノズルおよび前記第３ノズルのうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させ、前記第２領域内の前記粉末材料に、前記第１ノズルおよび前記第３ノズルのうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させ、前記第３領域内の前記粉末材料に、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのうち何れ一方のノズルから硬化液を吐出させる。
【００１０】
上記他の三次元造形装置によれば、第１領域内の粉末材料、第２領域内の粉末材料、および、第３領域内の粉末材料には、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルのうち２つのノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第１ノズルのうち１つの第１ノズルに吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第１ノズルから硬化液が吐出され得る第１領域の部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、本発明では、吐出不良が発生している第１ノズルから硬化液が吐出され得る第１領域の部分には、第２ノズルおよび第３ノズルの何れかのノズルから硬化液が吐出される。同様に、例えば、複数の第２ノズルのうち１つの第２ノズルに吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第２ノズルから硬化液が吐出され得る第２領域の部分には、第１ノズルおよび第３ノズルの何れかのノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第３ノズルのうち１つの第３ノズルに吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第３ノズルから硬化液が吐出され得る第３領域の部分には、第１ノズルおよび第２ノズルの何れかのノズルから硬化液が吐出される。よって、硬化液の吐出量に斑が生じ難くなる。したがって、破損し難い三次元造形物を造形することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ノズルに吐出不良が発生した場合であっても、破損し難い三次元造形物を造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る三次元造形装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面における三次元造形装置の正面断面図である。
【図３】三次元造形装置の正面断面図であり、粉末供給部の下方に造形槽が位置している状態を示す図である。
【図４】第１造形ヘッドおよび第２造形ヘッドの底面図であり、第１ノズル列および第２ノズル列のそれぞれの前後方向の長さと、造形空間の前後方向の長さとの関係を示す図である。
【図５】三次元造形装置の正面断面図であり、第１加熱機構の下方に造形槽が位置している状態を示す図である。
【図６】三次元造形装置のブロック図である。
【図７】造形槽の平面図であり、造形領域、第１領域および第２領域を示す模式図である。
【図８】三次元造形物の１つの粉末硬化層を造形するときの三次元造形装置の制御手順を示したフローチャートである。
【図９】第２実施形態における第１造形ヘッド、第２造形ヘッド、第３造形ヘッドおよび造形槽の平面図であり、第１領域、第２領域および第３領域を示す模式図である。
【図１０】第３実施形態に係る三次元造形装置の斜視断面図である。
【図１１】第３実施形態に係る第１造形ヘッドおよび第２造形ヘッドの底面図であり、第１ノズル列および第２ノズル列のそれぞれの左右方向の長さと、造形空間の左右方向の長さとの関係を示す図である。
【図１２】第３実施形態に係る三次元造形装置のブロック図である。
【図１３】第３実施形態に係る造形槽の平面図であり、造形領域、第１領域および第２領域を示す模式図である。
【図１４】第３実施形態において、三次元造形物の１つの粉末硬化層の一部を造形するときの三次元造形装置の制御手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面における三次元造形装置１００の正面断面図である。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、前後方向が本発明の「第１方向」に対応し、左右方向が本発明の「第２方向」に対応する。また、本実施形態では、三次元造形装置１００の左側を上流側と称し、三次元造形装置１００の右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Ｄ１とし、下流側から上流側へ向かう方向を帰り方向Ｄ２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く、かつ、本発明を何ら限定するものでもない。
【００１５】
図１に示すように、三次元造形装置１００は、所望の三次元造形物３を造形する装置である。ここでは、三次元造形装置１００は、色が施されていない三次元造形物３を造形する装置である。しかしながら、三次元造形装置１００は、色が施された三次元造形物、例えばフルカラーの三次元造形物を造形する装置であってもよい。本実施形態に係る三次元造形装置１００では、所望の三次元造形物３の断面形状を示す断面画像に基づいて、粉末材料５に硬化液を吐出し、粉末材料５を硬化させて、断面画像に沿った粉末硬化層を形成する。そして、粉末硬化層を順次積層することで、所望の三次元造形物３を造形する。
【００１６】
ここで、「断面形状」とは、造形する三次元造形物３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。「粉末材料」としては、例えば、石膏、セラミックス、金属、プラスチックなどが挙げられる。「硬化液」は、上記粉末材料５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、硬化液はバインダである。バインダとして、例えば、水性顔料インクなどの水を主成分とした液体が挙げられる。
【００１７】
本実施形態では、図２に示すように、三次元造形装置１００は、本体１０と、造形槽２０と、造形テーブル２４と、昇降機構２８と、余剰粉末収容槽３０と、粉末供給部４０と、敷詰ローラ５０と、第１造形ヘッド６１と、第２造形ヘッド６２と、第１加熱機構７０ａと、第２加熱機構７０ｂと、移動機構８０と、制御装置９０（図６参照）とを備えている。
【００１８】
本体１０の形状は、四角柱の形状である。本実施形態では、図１に示すように、本体１０は、底壁１１と、前壁１２と、後壁１３と、左壁１４と、右壁１５とを有している。前壁１２は、底壁１１の前端から上方に向かって延びている。図２に示すように、後壁１３は、底壁１１の後端から上方に向かって延びている。後壁１３は、前壁１２と前後方向で対向するように配置されている。左壁１４は、底壁１１の左端から上方に向かって延びている。右壁１５は、底壁１１の右端から上方に向かって延びている。右壁１５は、左壁１４と左右方向で対向するように配置されている。ここでは、底壁１１、前壁１２、後壁１３、左壁１４および右壁１５は、一体的に形成されている。本実施形態では、底壁１１、前壁１２、後壁１３、左壁１４および右壁１５によって囲まれた空間は、造形移動空間１６である。
【００１９】
造形槽２０は、粉末材料５が供給される槽である。造形槽２０の内部において三次元造形物３が造形される。本実施形態では、造形槽２０は、本体１０の造形移動空間１６に配置されている。ここでは、造形槽２０は、内部に造形空間２１と、支持空間２２とを有している。造形空間２１において、粉末材料５が供給され、三次元造形物３が造形される。造形空間２１の形状は、例えば四角柱の形状である。支持空間２２は、造形空間２１の下方において上下方向に延びており、造形空間２１と連続している。
【００２０】
造形テーブル２４は、造形槽２０の造形空間２１内に配置されている。造形テーブル２４は、造形空間２１に対して上下方向に摺動可能である。造形テーブル２４上において、粉末材料５が供給される。造形テーブル２４には、粉末材料５が載置される。造形テーブル２４上において、三次元造形物３が造形される。造形テーブル２４には、三次元造形物３が載置される。ここでは、造形テーブル２４の形状は、造形槽２０の造形空間２１に対応した形状である。例えば、造形テーブル２４の形状は、平面視において矩形状である。本実施形態では、造形テーブル２４の底面には、上下方向に延びたテーブル支持部材２５が設けられている。ここでは、テーブル支持部材２５は、造形槽２０の支持空間２２に配置され、支持空間２２に対して上下方向に摺動可能である。
【００２１】
昇降機構２８は、造形テーブル２４を上下方向に移動させる機構、すなわち、造形テーブル２４を昇降させる機構である。本実施形態では、昇降機構２８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２５に接続されており、テーブル支持部材２５を介して、造形テーブル２４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２５が支持空間２２において上下方向に移動する。そして、テーブル支持部材２５の上下方向の移動に伴い、造形テーブル２４は上下方向に移動する。
【００２２】
余剰粉末収容槽３０は、造形槽２０に供給された粉末材料５が敷詰ローラ５０によって造形槽２０に敷き詰められた際に、造形槽２０に収容しきれなかった粉末材料５が収容される槽である。余剰粉末収容槽３０には、敷詰ローラ５０によって取り除かれた粉末材料５が収容される。本実施形態では、余剰粉末収容槽３０は、敷詰ローラ５０によって取り除かれた粉末材料５が収容される余剰空間３１を有している。余剰粉末収容槽３０は、本体１０の造形移動空間１６に配置されている。本実施形態では、余剰粉末収容槽３０は、造形槽２０の上流側（ここでは、左側）に設けられている。ここでは、造形槽２０と余剰粉末収容槽３０とは、一体的に形成されている。しかしながら、造形槽２０と余剰粉末収容槽３０は、別体で形成されていてもよい。
【００２３】
粉末供給部４０は、造形槽２０内に粉末材料５を供給するものである。本実施形態では、粉末供給部４０は、造形移動空間１６の上方に配置されている。本実施形態では、粉末供給部４０は、供給容器４２と、供給機構４４とを有している。供給容器４２には、粉末材料５が収容される。供給容器４２は、造形移動空間１６の上方に配置されている。本実施形態では、図１に示すように、本体１０の上面には、上方に延びた供給支持部材４５が２つ設けられている。２つの供給支持部材４５は、平面視において造形移動空間１６を挟んで対向するように配置されている。ここでは、２つの供給支持部材４５には、架設部材４７が架け渡されている。供給容器４２は、架設部材４７に設けられている。本実施形態では、図２に示すように、供給容器４２の上部は、開口している。供給容器４２は、上部から下部に向かうにしたがって、先細りしている。本実施形態では、図１に示すように、供給容器４２の底面には、矩形状の供給口４６が形成されている。図２に示すように、供給口４６は、造形移動空間１６の上方に位置している。供給口４６を通じて粉末材料５は、造形槽２０内の造形テーブル２４上に供給される。
【００２４】
供給機構４４は、供給容器４２内の粉末材料５を造形槽２０に供給する機構である。本実施形態では、供給機構４４は、ロータリーバルブ４８と、第１駆動モータ４９とを有している。ロータリーバルブ４８は、供給容器４２の内部に配置されている。ここでは、ロータリーバルブ４８は、供給容器４２内の粉末材料５に埋もれた状態で、供給容器４２内に配置されている。第１駆動モータ４９は、ロータリーバルブ４８を回転させるものであり、ロータリーバルブ４８に接続されている。図３は、三次元造形装置１００の正面断面図であり、粉末供給部４０の下方に造形槽２０が位置している状態を示す図である。ここでは、図３に示すように、供給容器４２の供給口４６の下方に造形槽２０が位置しているときに、第１駆動モータ４９が駆動することで、ロータリーバルブ４８は回転する。そして、ロータリーバルブ４８が回転することで、供給容器４２内において、粉末材料５が攪拌し、粉末材料５の一部が供給口４６を通じて、造形槽２０の造形空間２１に供給される。
【００２５】
敷詰ローラ５０は、造形槽２０に供給された粉末材料５を造形空間２１に敷き詰めるものであり、造形槽２０に供給された粉末材料５のうち、余剰な粉末材料５を取り除くものである。敷詰ローラ５０は、造形槽２０内の粉末材料５によって形成された上層面を平滑化するものである。本実施形態では、敷詰ローラ５０は、本体１０の造形移動空間１６の上方に配置されている。敷詰ローラ５０は、供給容器４２の供給口４６よりも下流側（ここでは、右側）に配置されている。敷詰ローラ５０は、敷詰ローラ５０の下方に造形槽２０が位置しているとき、造形槽２０内の粉末材料５の一部が接触可能な高さに配置されている。ここでは、敷詰ローラ５０は、供給容器４２の供給口４６よりも下方に配置されている。本実施形態では、図１に示すように、本体１０の上面における供給口４６よりも下流側の位置には、支持部材５４が２つ設けられている。２つの支持部材５４は、造形移動空間１６を挟んで対向するように配置されている。敷詰ローラ５０は、支持部材５４に回転可能に支持されている。図２に示すように、敷詰ローラ５０は、前後方向に延びた回転軸５２を有する。回転軸５２を軸にして敷詰ローラ５０は回転する。
【００２６】
図４は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２の底面図である。また、図４は、第１ノズル列６５および第２ノズル列６７のそれぞれの前後方向の長さＬ１、Ｌ２と、造形空間２１の前後方向の長さＬ３との関係を示す図である。図４に示すように、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、粉末材料５に硬化液を吐出するものである。本実施形態では、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、いわゆる、ラインヘッドと呼ばれるものである。ここで、「ラインヘッド」とは、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２が、造形槽２０に対して相対的に所定の方向に一回移動した際に硬化液を吐出することで、１つの粉末硬化層が造形されるようなヘッドのことをいう。
【００２７】
第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、造形槽２０の造形空間２１内の粉末材料５に硬化液を吐出する。ここでは、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、造形槽２０に収容された粉末材料５のうち、断面画像に沿った断面形状に対応する領域に硬化液を吐出する。本実施形態では、第１造形ヘッド６１の底面には、前後方向に並んだ複数のノズルである第１ノズル６４が形成されている。複数の第１ノズル６４から硬化液が吐出される。ここでは、複数の第１ノズル６４の列のことを第１ノズル列６５と称する。なお、第１ノズル列６５に属する複数の第１ノズル６４は、一直線状に配置されていてもよいし、千鳥状に配置されていてもよい。第２造形ヘッド６２の底面には、前後方向に並んだ複数のノズルである第２ノズル６６が形成されている。ここでは、複数の第２ノズル６６の列のことを第２ノズル列６７と称する。なお、第２ノズル列６７に属する複数の第２ノズル６６は、一直線状に配置されていてもよいし、千鳥状に配置されていてもよい。本実施形態では、第１ノズル６４の数と、第２ノズル６６の数とは同じである。そして、第１ノズル列６５における前からｎ番目（ｎ＝１〜第１ノズル６４の数）の第１ノズル６４の前後方向の位置は、第２ノズル列６７における前からｎ番目の第２ノズル６６の前後方向の位置と同じである。
【００２８】
本実施形態では、第１造形ヘッド６１と第２造形ヘッド６２とは、左右方向に並んで配置されている。第１造形ヘッド６１は、第２造形ヘッド６２よりも上流側に配置されている。しかしながら、第１造形ヘッド６１は、第２造形ヘッド６２よりも下流側に配置されていてもよい。図２に示すように、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、本体１０の造形移動空間１６の上方に配置されている。第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、供給容器４２の供給口４６よりも下流側であって、敷詰ローラ５０よりも下流側に配置されている。本実施形態では、図１に示すように、２つの支持部材５４における敷詰ローラ５０を支持している部位よりも下流側の部位には、ヘッド架設部材５８が架け渡されている。図２に示すように、このヘッド架設部材５８は、造形移動空間１６の上方に配置されている。ヘッド架設部材５８の中央部分には、ヘッドケース５９が固定されている。図４に示すように、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、それぞれ第１ノズル６４および第２ノズル６６が下方に向かって露出するようにして、ヘッドケース５９に収容されている。
【００２９】
上述のように、第１ノズル列６５および第２ノズル列６７は、それぞれ前後方向に延びた列である。ここでは、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１と第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２は、同じである。第１ノズル列６５の長さＬ１および第２ノズル列６７の長さＬ２は、造形槽２０の造形空間２１の前後方向の長さＬ３以下である。ここでは、第１ノズル列６５の長さＬ１および第２ノズル列６７の長さＬ２は、平面視における造形対象の三次元造形物３の前後方向の長さよりも長い。また、第１ノズル列６５の長さＬ１および第２ノズル列６７の長さＬ２は、余剰粉末収容槽３０の余剰空間３１の前後方向の長さＬ４以下である。ここでは、図示は省略するが、第１ノズル列６５の長さＬ１および第２ノズル列６７の長さＬ２は、供給口４６（図１参照）の前後方向の長さ以上であり、敷詰ローラ５０（図１参照）の前後方向の長さ以下である。
【００３０】
図２に示すように、第１加熱機構７０ａおよび第２加熱機構７０ｂは、造形空間２１内の粉末材料５のうち、硬化液が塗布された粉末材料５を乾燥させる機構である。第１加熱機構７０ａおよび第２加熱機構７０ｂは、本体１０の造形移動空間１６の上方に配置されている。本実施形態では、第１加熱機構７０ａは、粉末供給部４０、敷詰ローラ５０、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２よりも下流側に設けられている。第２加熱機構７０ｂは、粉末供給部４０の供給口４６、敷詰ローラ５０、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２よりも上流側に設けられている。図１において、第２加熱機構７０ｂは、破線で示されている。なお、第１加熱機構７０ａおよび第２加熱機構７０ｂは省略することが可能である。ここでは、第１加熱機構７０ａと第２加熱機構７０ｂとは同じ構成をしている。そのため、第１加熱機構７０ａについて説明し、第２加熱機構７０ｂの説明は省略する。
【００３１】
本実施形態では、第１加熱機構７０ａは、カバー７２と、マイクロ波照射機構７４とを備えている。図５は、三次元造形装置１００の正面断面図であり、第１加熱機構７０ａの下方に造形槽２０が位置している状態を示す図である。図５に示すように、カバー７２は、造形槽２０が第１加熱機構７０ａの下方に位置するとき、造形槽２０を覆うものである。カバー７２は、マイクロ波を遮蔽する役割を担う。また、カバー７２は、硬化液が塗布された粉末材料５が乾燥することで発生する高温の水蒸気が拡散することを防ぐ役割を担う。マイクロ波照射機構７４は、カバー７２内において、マイクロ波を発生させる機構である。マイクロ波照射機構７４は、造形槽２０が第１加熱機構７０ａの下方に位置しているとき、造形空間２１内の粉末材料５にマイクロ波を照射させる。マイクロ波照射機構７４は、カバー７２の内部に配置されている。
【００３２】
本実施形態では、図１に示すように、平面視において、造形槽２０、造形テーブル２４（図２参照）、余剰粉末収容槽３０、粉末供給部４０の供給口４６、敷詰ローラ５０、ヘッドケース５９（詳しくは、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２）、第１加熱機構７０ａ、および、第２加熱機構７０ｂは、左右方向に延びた所定の直線Ｌ１０上に配置されている。この直線Ｌ１０は、平面視において、本体１０の造形移動空間１６上に配置された線である。
【００３３】
図２に示すように、移動機構８０は、粉末供給部４０、敷詰ローラ５０、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２、第１加熱機構７０ａおよび第２加熱機構７０ｂに対して造形槽２０を相対的に左右方向、すなわち、行き方向Ｄ１および帰り方向Ｄ２に移動させる機構である。本実施形態では、移動機構８０は、造形移動空間１６内において造形槽２０を左右方向に移動させることで、粉末供給部４０、敷詰ローラ５０、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２、第１加熱機構７０ａおよび第２加熱機構７０ｂに対して造形槽２０を相対的に移動させている。ここでは、移動機構８０は、造形槽２０と共に余剰粉末収容槽３０を左右方向に移動させる。移動機構８０の具体的な構成は特に限定されない。本実施形態では、移動機構８０は、ガイドレール８２と、第２駆動モータ８４とを備えている。
【００３４】
ガイドレール８２は、造形槽２０および余剰粉末収容槽３０における左右方向への移動をガイドするものである。本実施形態では、図１に示すように、ガイドレール８２は、本体１０の底壁１１に２つ設けられている。ただし、ガイドレール８２の設置位置および数は特に限定されない。図２に示すように、ガイドレール８２は、左右方向に延びている。本実施形態では、ガイドレール８２には、造形槽２０および余剰粉末収容槽３０が摺動可能に設けられている。そのため、造形槽２０および余剰粉末収容槽３０は、ガイドレール８２に沿って行き方向Ｄ１および帰り方向Ｄ２に移動可能である。第２駆動モータ８４は、余剰粉末収容槽３０を介して造形槽２０に電気的に接続されている。第２駆動モータ８４が駆動することで、造形槽２０および余剰粉末収容槽３０は、共に行き方向Ｄ１および帰り方向Ｄ２に移動する。
【００３５】
図６は、三次元造形装置１００のブロック図である。図６に示すように、制御装置９０は、造形槽２０内における三次元造形物３の造形の制御を行うものである。制御装置９０の構成は特に限定されない。制御装置９０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９０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９０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。本実施形態では、制御装置９０は、本体１０の内部に設けられている。
【００３６】
本実施形態では、制御装置９０は、昇降機構２８、粉末供給部４０の供給機構４４の第１駆動モータ４９、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２、加熱機構７０ａ、７０ｂのマイクロ波照射機構７４、および、移動機構８０の第２駆動モータ８４に通信可能に接続されている。制御装置９０は、昇降機構２８、第１駆動モータ４９、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２、加熱機構７０ａ、７０ｂのマイクロ波照射機構７４、および、第２駆動モータ８４を制御する。ここでは、制御装置９０は、昇降機構２８を制御することで、造形槽２０内において、造形テーブル２４の上下方向の移動を制御する。制御装置９０は、第１駆動モータ４９の駆動を制御して、ロータリーバルブ４８の回転を制御することで、供給容器４２（図２参照）内の粉末材料５における造形槽２０への供給量を制御する。制御装置９０は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２における硬化液を吐出するタイミングおよび硬化液の吐出量を制御する。制御装置９０は、加熱機構７０ａ、７０ｂのマイクロ波照射機構７４を制御することで、マイクロ波を照射するタイミングおよび強さなどを制御する。また、制御装置９０は、第２駆動モータ８４の駆動を制御することで、造形槽２０および余剰粉末収容槽３０の行き方向Ｄ１および帰り方向Ｄ２への移動を制御する。
【００３７】
本実施形態では、制御装置９０は、記憶部９１と、第１移動制御部９２と、第２移動制御部９３と、第１吐出制御部９４と、第２吐出制御部９５と、昇降制御部９７と、供給制御部９８と、加熱制御部９９とを備えている。制御装置９０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。なお、これら各部の具体的な説明は後述する。
【００３８】
以上、本実施形態に係る三次元造形装置１００の構成について説明した。ところで、図４に示すように、第１造形ヘッド６１の第１ノズル６４、および、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６では、硬化液が内部で硬化するなどして、吐出不良が生じることがあり得る。吐出不良が生じた第１ノズル６４および第２ノズル６６からは、硬化液が吐出されない、または、所望な量の硬化液を吐出することができないおそれがある。その結果、造形槽２０の造形空間２１の粉末材料５に硬化液を吐出する領域において、硬化液の吐出量に斑が生じるおそれがある。そして、硬化液の吐出量に斑が生じると、造形された粉末硬化層の部分ごとの強度が変わるため、強度が一定の三次元造形物と比較して、造形された三次元造形物３が破損し易いことがあった。そこで、本実施形態では、第１ノズル６４および第２ノズル６６のうち何れかのノズルに吐出不良が生じた場合であっても、造形された三次元造形物３を破損し難くする。
【００３９】
そこで、本願出願人は、例えば、複数の第１ノズル６４のうち１つのノズルに吐出不良が生じた場合、吐出不良が生じた第１ノズル６４が硬化液を吐出し得る造形空間２１の位置に、第２ノズル６６から硬化液を吐出させることを見出した。このことによって、吐出不良に起因して、造形空間２１のうち硬化液が吐出されるべき位置に、硬化液が吐出されないことを抑制することができる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、造形槽２０が行き方向Ｄ１（図２参照）に移動している際に、硬化液を吐出し、かつ、造形槽２０が帰り方向Ｄ２（図２参照）に移動している際に、硬化液を吐出する。そして、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際に、第１造形ヘッド６１の第１ノズル６４から硬化液が吐出された領域に対して、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６から硬化液を吐出させる。一方、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際に、第２ノズル６６から硬化液が吐出された領域に対して、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、第１ノズル６４から硬化液を吐出させる。
【００４１】
図７は、造形槽２０の平面図であり、造形領域２３、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂを示す模式図である。図７に示すように、本実施形態では、造形空間２１のうち硬化液が吐出され得る領域を造形領域２３と称する。例えば、造形領域２３は、三次元造形物３の断面形状に対応した領域であってもよい。ここでは、造形領域２３のうち、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際に、第１ノズル６４から硬化液が吐出される領域を第１領域２３ａという。第１領域２３ａには、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第２ノズル６６から硬化液が吐出される。一方、造形領域２３のうち、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際に、第２ノズル６６から硬化液が吐出される領域を第２領域２３ｂという。第２領域２３ｂには、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第１ノズル６４から硬化液が吐出される。
【００４２】
本実施形態では、造形領域２３には、複数の第１領域２３ａ、および、複数の第２領域２３ｂが設定されている。第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂは、第１ノズル列６５および第２ノズル列６７が延びている方向に延びた領域、すなわち、前後方向に延びた領域である。第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１は、第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２よりも長い。第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２よりも長い。本実施形態では、１つの第１領域２３ａの大きさと、１つの第２領域２３ｂの大きさは同じである。１つの第１領域２３ａの面積Ｓ１１は、１つの第２領域２３ｂの面積Ｓ２１と同じである。しかしながら、第１領域２３ａの面積Ｓ１１と、第２領域２３ｂの面積Ｓ２１とは異なっていてもよい。
【００４３】
本実施形態では、第１領域２３ａと第２領域２３ｂは、左右方向に交互に並んで配置されるように設定されている。ここでは、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１は、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１と同じである。第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２は、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２と同じである。なお、第１領域２３ａ同士の前後方向の長さＬ１１は、異なっていてもよい。第１領域２３ａ同士の左右方向の長さＬ１２は、異なっていてもよい。第２領域２３ｂ同士の前後方向の長さＬ２１は、異なっていてもよい。第２領域２３ｂ同士の左右方向の長さＬ２２は、異なっていてもよい。また、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１と、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、異なっていてもよい。第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２と、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２は、異なっていてもよい。
【００４４】
本実施形態では、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１と同じであり、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２と同じである。第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１と同じであり、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２と同じである。ただし、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１以下であってもよいし、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２以下であってもよい。第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１以下であってもよいし、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２以下であってもよい。
【００４５】
なお、造形領域２３における第１領域２３ａと第２領域２３ｂとの位置関係は特に限定されない。例えば、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂは、左右方向に延びた領域であり、前後方向に交互に並んで配置されるように設定されていてもよい。例えば、造形領域２３は、格子状に区分けされており、格子状に区分けされた複数の領域のうちの幾つかの領域に第１領域２３ａが設定され、残りの領域に第２領域２３ｂが設定されてもよい。また、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂの何れかの領域は省略されていてもよい。例えば、造形領域２３は、第１領域２３ａのみで構成されていてもよい。この場合、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際、第１ノズル６４から造形領域２３に硬化液が吐出され、第２ノズル６６から硬化液は吐出されない。そして、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第２ノズル６６から造形領域２３に硬化液が吐出され、第１ノズル６４から硬化液は吐出されない。
【００４６】
次に、三次元造形物３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。ここでは、三次元造形物３のうち１つの粉末硬化層を造形する際の三次元造形装置１００の動作について、図８のフローチャートに沿って説明する。なお、ここで説明する造形領域２３は、図７に示すような位置に第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂが設定されているものとする。記憶部９１には、造形対象の三次元造形物３を所定の方向（例えば水平方向）に連続する複数の層をスライスした断面画像が記憶されている。三次元造形装置１００は、記憶部９１に記憶された断面画像に基づいて、粉末硬化層を造形する。
【００４７】
以下の説明では、図２に示すように、造形移動空間１６の左端部分に造形槽２０が配置されているときの造形槽２０の位置を第１位置Ｐ１と称する。図５に示すように、造形移動空間１６の右端部分に造形槽２０が配置されているときの造形槽２０の位置を第２位置Ｐ２と称する。本実施形態では、１つの粉末硬化層の造形を開始するとき、図２に示すように、造形槽２０は、第１位置Ｐ１に位置している。
【００４８】
まず、図８のステップＳ１０１では、昇降制御部９７は、造形対象の粉末硬化層の厚み分、造形テーブル２４を下げるように昇降機構２８を制御する。このことで、造形テーブル２４の上方において、粉末硬化層の厚み分の高さの空間が形成される。
【００４９】
次に、図８のステップＳ１０３では、第１移動制御部９２は、造形槽２０が上流側から下流側へ移動するように、すなわち、行き方向Ｄ１に移動するように移動機構８０を制御する。言い換えると、第１移動制御部９２は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ造形槽２０を移動させる。本実施形態では、第１移動制御部９２は、造形槽２０と共に余剰粉末収容槽３０を行き方向Ｄ１へ移動させる。ここでは、第１移動制御部９２によって、造形槽２０が行き方向Ｄ１へ移動している間に、図８のステップＳ１０５およびステップＳ１０７の処理が行われる。
【００５０】
ステップＳ１０５では、供給制御部９８は、粉末供給部４０の供給口４６から粉末材料５を造形槽２０に供給するように、供給機構４４の第１駆動モータ４９の駆動を制御する。詳しくは、図３に示すように、供給口４６の下方を造形槽２０が通過する際に、供給制御部９８は、第１駆動モータ４９を駆動させてロータリーバルブ４８を回転させることで、供給容器４２内の粉末材料５を供給口４６から造形槽２０の造形空間２１に供給する。その後、造形槽２０は下流側に移動しながら、敷詰ローラ５０によって粉末材料５が造形空間２１のうち造形テーブル２４の上方の空間に敷き詰められる。このとき、敷詰ローラ５０は回転しながら粉末材料５を敷き詰める。なお、敷詰ローラ５０によって造形テーブル２４の上方の空間から取り除かれた粉末材料５は、敷詰ローラ５０に押されながら、余剰粉末収容槽３０に収容される。
【００５１】
次に、図８のステップＳ１０７では、第１吐出制御部９４は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から硬化液を吐出させる。本実施形態では、敷詰ローラ５０によって粉末材料５が敷き詰められた後、第１吐出制御部９４は、記憶部９１に記憶された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から硬化液を吐出させる。ここでは、第１吐出制御部９４は、造形領域２３のうち第１領域２３ａが第１造形ヘッド６１の下方を通過する際、第１造形ヘッド６１の第１ノズル６４から第１領域２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。そして、第１吐出制御部９４は、造形領域２３のうち第２領域２３ｂが第２造形ヘッド６２の下方を通過する際、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６から第２領域２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。このように、第１吐出制御部９４によって、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から造形領域２３の粉末材料５に硬化液が吐出された後、図５に示すように、造形槽２０は、第２位置Ｐ２に移動する。このとき、造形槽２０は、第１加熱機構７０ａのカバー７２の下方に配置される。
【００５２】
カバー７２の下方に造形槽２０が配置されている状態において、図８のステップＳ１０９では、加熱制御部９９は、造形槽２０の造形空間２１に収容された粉末材料５に熱を付与するように、マイクロ波照射機構７４を制御する。加熱制御部９９は、造形空間２１内の粉末材料５の硬化液が吐出された部分を硬化させるために、マイクロ波照射機構７４を制御する。
【００５３】
次に、図８のステップＳ１１１では、第２移動制御部９３は、造形槽２０が下流側から上流側へ移動するように、すなわち、帰り方向Ｄ２に移動するように移動機構８０を制御する。第２移動制御部９３は、第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ造形槽２０を移動させる。本実施形態では、第２移動制御部９３によって、造形槽２０が帰り方向Ｄ２へ移動している間に、図８のステップＳ１１３の処理が行われる。
【００５４】
ステップＳ１１３では、第２吐出制御部９５は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から硬化液を吐出させる。本実施形態では、第２吐出制御部９５は、第１吐出制御部９４において参照された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から硬化液を吐出させる。ここでは、第２吐出制御部９５は、造形領域２３のうち第２領域２３ｂが第１造形ヘッド６１の下方を通過する際、第１造形ヘッド６１の第１ノズル６４から第２領域２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。第２領域２３ｂにおいて、第２ノズル６６から吐出された硬化液の位置に、第１ノズル６４から硬化液を吐出させる。そして、第２吐出制御部９５は、造形領域２３のうち第１領域２３ａが第２造形ヘッド６２の下方を通過する際、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６から第１領域２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。第１領域２３ａにおいて、第１ノズル６４から吐出された硬化液の位置に、第２ノズル６６から硬化液を吐出させる。このように、第２吐出制御部９５によって、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２から造形領域２３の粉末材料５に硬化液が吐出された後、図２に示すように、造形槽２０は、第１位置Ｐ１に移動する。このとき、造形槽２０は、第２加熱機構７０ｂのカバー７２の下方に配置される。
【００５５】
第２加熱機構７０ｂのカバー７２の下方に造形槽２０が配置されている状態において、図８のステップＳ１１５では、加熱制御部９９は、造形槽２０の造形空間２１に収容された粉末材料５に熱を付与するように、第２加熱機構７０ｂのマイクロ波照射機構７４を制御する。このように、本実施形態では、造形槽２０を行き方向Ｄ１および帰り方向Ｄ２に移動させている間に、１つの粉末硬化層の造形が行われる。なお、その後、図８のステップＳ１０１からステップＳ１１５が繰り返し行われることで、次以降の粉末硬化層の造形が行われる。そして、造形された粉末硬化層が順次積層されることで、所望の三次元造形物３が造形される。
【００５６】
以上、本実施形態では、第１領域２３ａ（図７参照）内の粉末材料５、および、第２領域２３ｂ（図７参照）内の粉末材料５には、第１ノズル６４と第２ノズル６６の両方のノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第１ノズル６４のうち１つの第１ノズル６４に吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第１ノズル６４から硬化液が吐出され得る第１領域２３ａの部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、本実施形態では、吐出不良が発生している第１ノズル６４から硬化液が吐出され得る第１領域２３ａの部分には、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、第２ノズル６６から硬化液が吐出される。例えば、複数の第２ノズル６６のうち１つの第２ノズル６６に吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第２ノズル６６から硬化液が吐出され得る第２領域２３ｂの部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、吐出不良が発生している第２ノズル６６から硬化液が吐出され得る第２領域２３ｂの部分には、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、第１ノズル６４から硬化液が吐出される。よって、造形領域２３に吐出された硬化液の吐出量に斑が生じ難くなる。したがって、破損し難い三次元造形物３を造形することができる。
【００５７】
本実施形態では、図７に示すように、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂは、それぞれ複数存在している。１つの第１領域２３ａの大きさは、１つの第２領域２３ｂの大きさと同じである。１つの第１領域２３ａの面積Ｓ１１と、１つの第２領域２３ｂの面積Ｓ２１とは同じである。このことによって、造形領域２３は、面積が同じ領域である複数の第１領域２３ａと、複数の第２領域２３ｂとに区分けされているため、第１領域２３ａの面積Ｓ１１と第２領域２３ｂの面積Ｓ２１とが異なる場合と比較して、制御装置９０の制御が容易である。
【００５８】
本実施形態では、第１領域２３ａと第２領域２３ｂとは、左右方向に交互に配置されている。このことによって、吐出不良が発生しているノズルが存在している場合であっても、吐出不良のノズルから吐出される硬化液の領域を分散させることができる。よって、より破損し難い三次元造形物３を造形することができる。
【００５９】
本実施形態では、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１は、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１、および、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１とそれぞれ同じである。第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２は、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１、および、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１とそれぞれ同じである。本実施形態では、第１ノズル列６５が形成された第１造形ヘッド６１と、第２ノズル列６７が形成された第２造形ヘッド６２は、いわゆるラインヘッドである。ラインヘッドにおいて、吐出不良が発生しているノズルが存在している場合、造形領域２３のうち吐出不良が発生しているノズルによって吐出され得る硬化液の領域は、前後方向において同じ位置となり、左右方向に延びた領域となる。そのため、吐出不良が発生しているノズルが存在しているラインヘッドで三次元造形物を造形した場合、造形された三次元造形物は破損し易い。しかしながら、本実施形態では、例えば、吐出不良が発生している第１ノズル６４によって吐出され得る硬化液の領域は、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、吐出不良が発生していない第２ノズル６６から硬化液が吐出される。よって、破損し難い三次元造形物３を造形することができる。したがって、ラインヘッドにおいて特に有用である。
【００６０】
本実施形態では、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１は、第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２よりも長い。第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２よりも長い。ここでは、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂは、前後方向に延びた領域である。このように、第１領域２３ａおよび第２領域２３ｂは、第１ノズル列６５および第２ノズル列６７の列方向と同じ方向に延びた領域であるため、ノズル列単位で、吐出制御を行うことができる。よって、制御装置９０の制御が容易である。
【００６１】
以上、第１実施形態に係る三次元造形装置１００について説明した。本発明に係る三次元造形装置は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００に限定されず、他の種々の形態で実施することができる。次に、他の実施形態について簡単に説明する。なお、以下の説明では、既に説明した構成と同様の構成には同じ符号を使用し、その説明は適宜省略する。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る三次元造形装置２００について説明する。上記実施形態では、三次元造形装置２００は、第１造形ヘッド６１と第２造形ヘッド６２との２つの造形ヘッドを備えていた。しかしながら、造形ヘッドの数は、３つ以上であってもよい。本実施形態に係る三次元造形装置２００は、３つの造形ヘッドを備えている。
【００６３】
図９は、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２、第３造形ヘッド６３および造形槽２０の平面図である。また、図９は、第１領域２３ａ、第２領域２３ｂおよび第３領域２３ｃを示す模式図である。三次元造形装置２００は、第１実施形態と同様に、図２に示すように、本体１０と、造形槽２０と、造形テーブル２４と、昇降機構２８と、余剰粉末収容槽３０と、粉末供給部４０と、敷詰ローラ５０と、第１造形ヘッド６１と、第２造形ヘッド６２と、第１加熱機構７０ａと、第２加熱機構７０ｂと、移動機構８０と、制御装置９０（図６参照）とを備えている。本実施形態では、図９に示すように、三次元造形装置２００は、更に、第３造形ヘッド６３を備えている。
【００６４】
第１造形ヘッド６１は、前後方向に並んだ複数の第１ノズル６４を有している。第２造形ヘッド６２は、前後方向に並んだ複数の第２ノズル６６を有している。第３造形ヘッド６３は、造形槽２０に収容された粉末材料５のうち、断面画像に沿った断面形状に対応する領域に硬化液を吐出する。第３造形ヘッド６３は、いわゆるラインヘッドである。第３造形ヘッド６３は、底面が下方に露出するようにして、ヘッドケース５９に収容されている。第３造形ヘッド６３は、第１造形ヘッド６１と第２造形ヘッド６２と左右方向に並んで配置されている。本実施形態では、第３造形ヘッド６３は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２よりも下流側に配置されている。しかしながら、第１造形ヘッド６１と、第２造形ヘッド６２と、第３造形ヘッド６３との位置関係は特に限定されない。例えば、第３造形ヘッド６３は、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２よりも上流側に配置されていてもよい。第３造形ヘッド６３は、本体１０の造形移動空間１６（図２参照）の上方に配置されている。本実施形態では、第３造形ヘッド６３は、供給容器４２の供給口４６（図２参照）および敷詰ローラ５０（図２参照）よりも下流側であって、第１加熱機構７０ａよりも上流側に配置されている。
【００６５】
本実施形態では、図９に示すように、第３造形ヘッド６３の底面には、前後方向に並んだ複数のノズルである第３ノズル６８が形成されている。複数の第３ノズル６８から硬化液が吐出される。ここでは、複数の第３ノズル６８の列のことを第３ノズル列６９と称する。なお、第３ノズル列６９に属する複数の第３ノズル６８は、一直線状に配置されているが、千鳥状に配置されていてもよい。本実施形態では、第３ノズル６８の数は、第１ノズル６４の数と同じであり、第２ノズル６６の数と同じである。第３ノズル列６９における前からｎ番目（ｎ＝１〜第３ノズル６８の数）の第３ノズル６８の前後方向の位置は、第１ノズル列６５における前からｎ番目の第１ノズル６４の前後方向の位置と同じであり、第２ノズル列６７における前からｎ番目の第２ノズル６６の前後方向の位置と同じである。
【００６６】
第３ノズル列６９の前後方向の長さＬ５は、第１ノズル列６５の長さＬ１と同じであり、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２と同じである。また、第３ノズル列６９の長さＬ５は、造形槽２０の造形空間２１の前後方向の長さＬ３（図４参照）以下であり、余剰粉末収容槽３０の余剰空間３１の前後方向の長さＬ４（図４参照）以下である。また、第３ノズル列６９の長さＬ５は、供給口４６（図１参照）の前後方向の長さ以上であり、敷詰ローラ５０（図１参照）の前後方向の長さ以下である。
【００６７】
本実施形態では、制御装置９０は、第３造形ヘッド６３に通信可能に接続されており、第３造形ヘッド６３を制御する。制御装置９０は、第３造形ヘッド６３における硬化液を吐出するタイミングおよび硬化液の吐出量を制御する。
【００６８】
本実施形態では、図９に示すように、造形領域２３は、第１領域２３ａと、第２領域２３ｂと、第３領域２３ｃとに区分けされる。第１領域２３ａは、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際、第１ノズル６４から硬化液が吐出される領域であって、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第２ノズル６６および第３ノズル６８のうち何れか一方のノズルから硬化液が吐出される領域である。第２領域２３ｂは、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際、第２ノズル６６から硬化液が吐出される領域であって、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第１ノズル６４および第３ノズル６８のうち何れか一方のノズルから硬化液が吐出される領域である。第３領域２３ｃは、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際、第３ノズル６８から硬化液が吐出される領域であって、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際、第１ノズル６４および第２ノズル６６のうち何れか一方のノズルから硬化液が吐出される領域である。
【００６９】
本実施形態では、第１領域２３ａ、第２領域２３ｂおよび第３領域２３ｃは、それぞれ複数存在する。第３領域２３ｃは、前後方向に延びた領域である。第３領域２３ｃの前後方向の長さＬ３１は、第３領域２３ｃの左右方向の長さＬ３２よりも長い。本実施形態では、１つの第１領域２３ａの大きさと、１つの第２領域２３ｂの大きさと、１つの第３領域２３ｃの大きさとは同じである。１つの第３領域２３ｃの面積Ｓ３１は、１つの第１領域２３ａの面積Ｓ１１と同じであり、１つの第２領域２３ｂの面積Ｓ２１と同じである。しかしながら、第１領域２３ａの面積Ｓ１１と、第２領域２３ｂの面積Ｓ２１と、第３領域２３ｃの面積Ｓ３１は異なっていてもよい。
【００７０】
本実施形態では、第１領域２３ａと、第２領域２３ｂと、第３領域２３ｃは、左右方向に並んで配置されている。ここでは、左右方向において、第１領域２３ａ、第２領域２３ｂ、第３領域２３ｃの順に並んで配置されており、第３領域２３ｃは、第１領域２３ａと第２領域２３ｂとの間に配置されている。ここでは、第３領域２３ｃの前後方向の長さＬ３１は、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１と同じであり、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１と同じである。第３領域２３ｃの左右方向の長さＬ３２は、第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２と同じであり、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２と同じである。なお、第３領域２３ｃ同士の前後方向の長さＬ３１は、異なっていてもよい。第３領域２３ｃ同士の左右方向の長さＬ３２は、異なっていてもよい。第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１と、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１と、第３領域２３ｃの前後方向の長さＬ３１は、異なっていてもよい。第１領域２３ａの左右方向の長さＬ１２と、第２領域２３ｂの左右方向の長さＬ２２と、第３領域２３ｃの左右方向の長さＬ３２は、異なっていてもよい。
【００７１】
本実施形態では、第３領域２３ｃの前後方向の長さＬ３１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１と同じであり、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２と同じであり、第３ノズル列６９の前後方向の長さＬ５と同じである。なお、第３領域２３ｃの前後方向の長さＬ３１は、第１ノズル列６５の前後方向の長さＬ１以下であってもよいし、第２ノズル列６７の前後方向の長さＬ２以下であってもよいし、第３ノズル列６９の前後方向の長さＬ５以下であってもよい。ここでは、第１領域２３ａの前後方向の長さＬ１１、および、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２１は、第３ノズル列６９の前後方向の長さＬ５と同じである。
【００７２】
本実施形態では、造形領域２３の全領域において、造形槽２０が行き方向Ｄ１に移動している際に、硬化液が吐出され、造形槽２０が帰り方向Ｄ２に移動している際に、硬化液が吐出される。造形領域２３の全領域は、２回、硬化液が吐出される。
【００７３】
次に、本実施形態において、三次元造形物３を造形する際の三次元造形装置２００の動作について説明する。ここでは、図８のフローチャートと同様の順序の制御が行われる。本実施形態では、図８のステップＳ１０１、ステップＳ１０３、ステップＳ１０５、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１、および、ステップＳ１１５で行われる制御は、第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００７４】
本実施形態では、造形槽２０が第１位置Ｐ１（図２参照）から第２位置Ｐ２（図５参照）へ移動している間において、図８のステップＳ１０７では、第１吐出制御部９４は、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２および第３造形ヘッド６３から硬化液を吐出させる。ここでは、敷詰ローラ５０によって粉末材料５が敷き詰められた後、第１吐出制御部９４は、記憶部９１に記憶された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２および第３造形ヘッド６３から硬化液を吐出させる。ここでは、第１吐出制御部９４は、造形領域２３のうち第１領域２３ａ（図９参照）が第１造形ヘッド６１の下方を通過する際、第１造形ヘッド６１の第１ノズル６４から第１領域２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。第１吐出制御部９４は、造形領域２３のうち第２領域２３ｂ（図９参照）が第２造形ヘッド６２の下方を通過する際、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６から第２領域２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。また、第１吐出制御部９４は、造形領域２３のうち第３領域２３ｃ（図９参照）が第３造形ヘッド６３の下方を通過する際、第３造形ヘッド６３の第３ノズル６８から第３領域２３ｃの粉末材料５に硬化液を吐出させる。このように、第１吐出制御部９４によって、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２および第３造形ヘッド６３から造形領域２３の粉末材料５に硬化液が吐出された後、造形槽２０は、図５に示すように、第２位置Ｐ２に移動する。
【００７５】
本実施形態では、造形槽２０が第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ移動している間において、図８のステップＳ１１３では、第２吐出制御部９５は、第１吐出制御部９４において参照された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド６１、第２造形ヘッド６２および第３造形ヘッド６３から硬化液を吐出させる。第２吐出制御部９５は、造形領域２３のうち第１領域２３ａ（図９参照）の粉末材料５に、第２造形ヘッド６２の第２ノズル６６、および、第３造形ヘッド６３の第３ノズル６８のうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させる。本実施形態では、例えば第２吐出制御部９５は、第１領域２３ａが第２造形ヘッド６２の下方を通過する際、第２ノズル６６から第１領域２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。なお、第１領域２３ａのうち、一の領域に第２ノズル６６から硬化液を吐出させ、他の領域に第３ノズル６８から硬化液を吐出させてもよい。
【００７６】
第２吐出制御部９５は、造形領域２３のうち第２領域２３ｂ（図９参照）の粉末材料５に、第１ノズル６４および第３ノズル６８のうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させる。本実施形態では、例えば第２吐出制御部９５は、第２領域２３ｂが第３造形ヘッド６３の下方を通過する際、第３ノズル６８から第２領域２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。なお、第２領域２３ｂのうち、一の領域に第１ノズル６４から硬化液を吐出させ、他の領域に第３ノズル６８から硬化液を吐出させてもよい。また、第２吐出制御部９５は、造形領域２３のうち第３領域２３ｃ（図９参照）の粉末材料５に、第１ノズル６４および第２ノズル６６のうち何れか一方のノズルから硬化液を吐出させる。本実施形態では、例えば第２吐出制御部９５は、第３領域２３ｃが第１造形ヘッド６１の下方を通過する際、第１ノズル６４から第３領域２３ｃの粉末材料５に硬化液を吐出させる。なお、第３領域２３ｃのうち、一の領域に第１ノズル６４から硬化液を吐出させ、他の領域に第２ノズル６６から硬化液を吐出させてもよい。
【００７７】
以上、本実施形態では、第１領域２３ａ内の粉末材料５、第２領域２３ｂ内の粉末材料５、および、第３領域２３ｃ内の粉末材料５には、第１ノズル６４、第２ノズル６６および第３ノズル６８のうち２つのノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第１ノズル６４のうち１つの第１ノズル６４に吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第１ノズル６４から硬化液が吐出され得る第１領域２３ａの部分には、硬化液が吐出されないおそれがある。しかしながら、本実施形態では、吐出不良が発生している第１ノズル６４から硬化液が吐出され得る第１領域２３ａの部分には、第２ノズル６６および第３ノズル６８の何れかのノズルから硬化液が吐出される。同様に、例えば、複数の第２ノズル６６のうち１つの第２ノズル６６に吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第２ノズル６６から硬化液が吐出され得る第２領域２３ｂの部分には、第１ノズル６４および第３ノズル６８の何れかのノズルから硬化液が吐出される。例えば、複数の第３ノズル６８のうち１つの第３ノズル６８に吐出不良が発生している場合、吐出不良が発生している第３ノズル６８から硬化液が吐出され得る第３領域２３ｃの部分には、第１ノズル６４および第２ノズル６６の何れかのノズルから硬化液が吐出される。よって、硬化液の吐出量に斑が生じ難くなる。したがって、破損し難い三次元造形物３を造形することができる。また、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
＜第３実施形態＞
上記各実施形態では、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、いわゆるラインヘッドであった。しかしながら、第１造形ヘッド６１および第２造形ヘッド６２は、ラインヘッドに限定されない。
【００７９】
次に、第３実施形態に係る三次元造形装置３００について説明する。図１０は、第３実施形態に係る三次元造形装置３００の斜視断面図である。本実施形態では、左右方向が本発明の「第１方向」に対応し、前後方向が本発明の「第２方向」に対応する。また、本実施形態では、前後方向のうち、前から後に向かう方向を行き方向Ｄ１１とし、後から前に向かう方向を帰り方向Ｄ１２とする。
【００８０】
図１０に示すように、三次元造形装置３００は、本体２１０と、造形槽２２０と、造形テーブル２２４と、昇降機構２２８と、余剰粉末収容槽２３０と、粉末供給部２４０と、敷詰ローラ２５０と、第１造形ヘッド２６１（図１１参照）と、第２造形ヘッド２６２（図１１参照）と、加熱機構２７０と、第１移動機構２８１と、第２移動機構２８２と、制御装置２９０（図１２参照）とを備えている。
【００８１】
本実施形態では、本体２１０は、造形槽２２０、余剰粉末収容槽２３０および粉末供給部２４０が収容される収容空間２１６を有している。造形槽２２０は、粉末材料５が収容される造形空間２２１と、造形空間２２１の下方に配置された支持空間２２２を有する。造形テーブル２２４は、造形空間２２１において上方方向に移動自在に配置されている。本実施形態では、造形テーブル２２４の底面には、上下方向に延びたテーブル支持部材２２５が設けられている。テーブル支持部材２２５は、支持空間２２２に対して上下方向に移動可能である。昇降機構２２８は、テーブル支持部材２２５を介して造形テーブル２２４に接続されており、テーブル支持部材２２５と共に造形テーブル２２４を上下方向に移動させる機構である。余剰粉末収容槽２３０は、造形槽２２０に収容しきれなかった粉末材料５が収容される余剰空間２３１を有している。余剰粉末収容槽２３０は、造形槽２２０の上流側に配置されている。
【００８２】
本実施形態では、粉末供給部２４０は、供給槽２４２と、供給機構２４４とを備えている。供給槽２４２には、造形槽２２０に供給される粉末材料５が収容される。供給槽２４２は、本体２１０の収容空間２１６において、造形槽２２０の下流側に配置されている。供給槽２４２は、粉末材料５が収容される供給空間２４２ａと、供給空間２４２ａの下方に配置された支持空間２４２ｂを有している。
【００８３】
供給機構２４４は、本実施形態では、供給機構２４４は、供給テーブル２４８と、第１駆動モータ２４９とを有している。供給テーブル２４８は、供給空間２４２ａ内に配置されており、上下方向に移動可能なものである。供給テーブル２４８には、粉末材料５が載置される。供給テーブル２４８の形状は、供給空間２４２ａに対応した形状であり、ここでは、平面視において矩形状である。本実施形態では、供給テーブル２４８の底面には、上下方向に延びたテーブル支持部材２４８ａが設けられている。テーブル支持部材２４８ａは、支持空間２４２ｂに配置されており、支持空間２４２ｂに対して上下方向に移動可能である。第１駆動モータ２４９は、テーブル支持部材２４８ａを介して供給テーブル２４８に接続されている。第１駆動モータ２４９が駆動することで、供給テーブル２４８およびテーブル支持部材２４８ａは、上下方向に移動する。
【００８４】
図１１は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２の底面図である。第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、造形槽２２０に収容された粉末材料５のうち、断面画像に沿った断面形状に対応する領域に硬化液を吐出する。本実施形態では、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、いわゆるシャトル型ヘッドである。ここで、「シャトル型ヘッド」とは、造形槽２２０をヘッドに対して所定の方向に相対的に移動させている間に、ヘッドを造形槽２２０に対して所定の他の方向に相対的に複数回移動させながら硬化液を吐出させることで、１つの粉末硬化層が造形されるようなヘッドのことをいう。
【００８５】
本実施形態では、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、本体２１０の収容空間２１６の上方に配置されている。第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、後述する第２キャリッジ２８７に収容されている。本実施形態では、第１造形ヘッド２６１と第２造形ヘッド２６２は、前後方向に並んで配置されている。ここでは、第１造形ヘッド２６１は、第２造形ヘッド２６２の前方に配置されている。しかしながら、第１造形ヘッド２６１は、第２造形ヘッド２６２の後方に配置されていてもよい。本実施形態では、第１造形ヘッド２６１の底面には、左右方向に並んだ複数の第１ノズル２６４が形成されている。第２造形ヘッド２６２の底面には、左右方向に並んだ複数の第２ノズル２６６が形成されている。第１ノズル２６４の数は、第２ノズル２６６の数と同じである。本実施形態では、複数の第１ノズル２６４の列である第１ノズル列２６５と、複数の第２ノズル２６６の列である第２ノズル列２６７とは、前後方向に並んで配置されている。
【００８６】
本実施形態では、第１ノズル列２６５の左右方向の長さＬ２０１は、第２ノズル列２６７の左右方向の長さＬ２０２と同じである。第１ノズル列２６５の長さＬ２０１、および、第２ノズル列２６７の長さＬ２０２は、造形槽２２０の造形空間２２１の左右方向の長さＬ２０３未満である。また、第１ノズル列２６５の長さＬ２０１、および、第２ノズル列２６７の長さＬ２０２は、余剰粉末収容槽２３０の余剰空間２３１の左右方向の長さＬ２０４未満であり、供給槽２４２の供給空間２４２ａの左右方向の長さＬ２０５未満である。
【００８７】
本実施形態では、図１０に示すように、加熱機構２７０は、第１ヒータ２７１と、第２ヒータ２７２と、第３ヒータ２７３とを有している。第１ヒータ２７１は、造形槽２２０の上方に配置されている。第１ヒータ２７１は、造形槽２２０内の粉末材料５を、造形槽２２０の上面側から加熱する。第１ヒータ２７１は、例えば、ハロゲンランプヒータ、遠赤外線ヒータ、近赤外線ヒータなどである。第１ヒータ２７１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。第２ヒータ２７２は、造形槽２２０の左右方向における左右一対の側面に配置されている。第２ヒータ２７２は、造形槽２２０内の粉末材料５を造形槽２２０の側方から加熱する。第２ヒータ２７２は、例えば、帯状のシリコンバンドヒータやシリコンベルトヒータ、セラミックヒータなどである。第３ヒータ２７３は、造形テーブル２２４の内部に配置されている。第３ヒータ２７３は、造形空間２２１内の粉末材料５を下方側から加熱する。第３ヒータ２７３は、例えば、板状のシリコンラバーヒータやアルミ箔ヒータなどである。
【００８８】
第１移動機構２８１は、敷詰ローラ２５０、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２を左右方向に移動させる機構である。ここでは、第１移動機構２８１は、第１ガイドレール２８３と、第１キャリッジ２８４と、第２駆動モータ２８５とを備えている。第１ガイドレール２８３は、本体２１０の上面に配置され、左右方向に延びた部材である。第１キャリッジ２８４は、第１ガイドレール２８３に係合している。第１キャリッジ２８４は、第１ガイドレール２８３に沿って左右方向に移動可能である。ここでは、第１キャリッジ２８４には、敷詰ローラ２５０と、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が収容された第２キャリッジ２８７とが設けられている。第２駆動モータ２８５は、第１キャリッジ２８４に電気的に接続されている。第２駆動モータ２８５が駆動することで、第１キャリッジ２８４が左右方向に移動する。第１キャリッジ２８４の左右方向の移動に伴い、敷詰ローラ２５０、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、左右方向に移動する。
【００８９】
第２移動機構２８２は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２を前後方向に移動させる機構である。ここでは、第２移動機構２８２は、第２ガイドレール２８６と、第２キャリッジ２８７と、第３駆動モータ２８８とを備えている。第２ガイドレール２８６は、前後方向に延びており、第１ガイドレール２８３に係合している。第２キャリッジ２８７には、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が収容されている。第２キャリッジ２８７は、第２ガイドレール２８６に係合しており、前後方向に移動可能である。ここでは、第３駆動モータ２８８は、第２キャリッジ２８７に電気的に接続されている。第３駆動モータ２８８が駆動することで、第２キャリッジ２８７は、第２ガイドレール２８６に沿って前後方向に移動する。第２キャリッジ２８７の前後方向への移動に伴い、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、前後方向に移動する。
【００９０】
図１２は、第３実施形態に係る三次元造形装置３００のブロック図である。図１２に示すように、本実施形態では、制御装置２９０は、記憶部２９１と、第１移動制御部２９２と、第２移動制御部２９３と、第１吐出制御部２９４と、第２吐出制御部２９５と、ヘッド移動制御部２９６と、供給制御部２９８と、加熱制御部２９９とを備えている。なお、これら各部の具体的な説明は後述する。
【００９１】
図１３は、造形槽２２０の平面図であり、造形領域２２３、第１領域２２３ａおよび第２領域２２３ｂを示す模式図である。なお、図１３では、造形槽２２０と、第１造形ヘッド２６１と、第２造形ヘッド２６２との位置関係は、説明の便宜上の位置関係である。図１３に示すように、本実施形態では、造形空間２２１には、造形領域２２３が設定されている。造形領域２２３は、複数の第１領域２２３ａと、複数の第２領域２２３ｂとに区分けされる。第１領域２２３ａおよび第２領域２２３ｂは、左右方向に延びた領域である。第１領域２２３ａの左右方向の長さＬ２１１は、第１領域２２３ａの前後方向の長さＬ２１２よりも長い。第２領域２２３ｂの左右方向の長さＬ２２１は、第２領域２３ｂの前後方向の長さＬ２２２よりも長い。１つの第１領域２２３ａの面積Ｓ２１１は、１つの第２領域２２３ｂの面積Ｓ２２１と同じである。
【００９２】
本実施形態では、第１領域２２３ａと第２領域２２３ｂは、前後方向に交互に並んで配置されるように設定されている。ここでは、第１領域２２３ａの左右方向の長さＬ２１１は、第２領域２２３ｂの左右方向の長さＬ２２１と同じである。第１領域２２３ａの前後方向の長さＬ２１２は、第２領域２２３ｂの前後方向の長さＬ２２２と同じである。本実施形態では、第１領域２２３ａの左右方向の長さＬ２１１は、第１ノズル列２６５の左右方向の長さＬ２０１と同じであり、第２ノズル列２６７の左右方向の長さＬ２０２と同じである。第２領域２２３ｂの左右方向の長さＬ２２１は、第１ノズル列２６５の左右方向の長さＬ２０１と同じであり、第２ノズル列２６７の左右方向の長さＬ２０２と同じである。
【００９３】
以上、本実施形態に係る三次元造形装置３００の構成について説明した。次に、三次元造形物３の１つの粉末硬化層を造形する際の三次元造形装置３００の動作について、図１４のフローチャートに沿って説明する。なお、ここで説明する造形領域２２３は、図１３に示すような位置に、第１領域２２３ａおよび第２領域２２３ｂが設定されているものとする。ここでは、造形開始時、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が収容された第２キャリッジ２８７は、第２ガイドレール２８６の前端部分に位置している。また、第１キャリッジ２８４は、第１ガイドレール２８３の右端部分に位置している。
【００９４】
本実施形態では、図１４のステップＳ３０１では、供給制御部２９８は、造形対象の粉末硬化層の厚み分、造形テーブル２２４を下げるように昇降機構２２８を制御する。また、供給制御部２９８は、造形対象の粉末硬化層の厚み分、供給テーブル２４８を上げるように供給機構２４４の第１駆動モータ２４９を制御する。このことで、供給槽２４２に収容されていた粉末材料５の一部が、供給槽２４２の上面よりも上方に盛り上がって詰まれた状態になる。
【００９５】
次に、図１４のステップＳ３０３では、ヘッド移動制御部２９６は、第１造形ヘッド２６１、第２造形ヘッド２６２および敷詰ローラ２５０を左方向に移動させるように、第１移動機構２８１を制御する。このことで、第１造形ヘッド２６１、第２造形ヘッド２６２および敷詰ローラ２５０は、一体的に左方に向かって移動する。なお、敷詰ローラ２５０が供給槽２４２の上方を通過する際、供給槽２４２の上面から上方に盛り上がった粉末材料５は、敷詰ローラ２５０によって左方に押されて、造形槽２２０の造形空間２２１に供給される。同時に、敷詰ローラ２５０が造形槽２２０の上を水平移動することで、造形槽２２０の表面が均される。これによって、造形槽２２０の造形空間２２１内において、所定の厚みで造形テーブル２２４上に、粉末材料５を均質に敷き詰めることができる。なお、造形空間２２１内に収容しきれなかった粉末材料５は、敷詰ローラ２５０によって左方に押されて、余剰粉末収容槽２３０に収容される。
【００９６】
ヘッド移動制御部２９６によって、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が造形槽２２０の上方に移動したとき、図１４のステップＳ３０５では、第１移動制御部２９２は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２を行き方向Ｄ１１に移動させるように、第２移動機構２８２を制御する。第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が行き方向Ｄ１１に移動している間に、図１４のステップＳ３０７の制御が行われる。
【００９７】
ステップＳ３０７では、第１吐出制御部２９４は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から硬化液を吐出させる。本実施形態では、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が行き方向Ｄ１１に移動している間において、第１吐出制御部２９４は、記憶部２９１に記憶された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から硬化液を吐出させる。ここでは、第１吐出制御部２９４は、造形領域２２３のうち第１領域２２３ａが第１造形ヘッド２６１の下方を通過する際、第１造形ヘッド２６１の第１ノズル２６４から第１領域２２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。そして、第１吐出制御部２９４は、造形領域２２３のうち第２領域２２３ｂが第２造形ヘッド２６２の下方を通過する際、第２造形ヘッド２６２の第２ノズル２６６から第２領域２２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。このように、第１吐出制御部２９４によって、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から造形領域２２３の粉末材料５に硬化液が吐出された後、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、第２ガイドレール２８６の後端部分に位置する。
【００９８】
次に、図１４のステップＳ３０９では、第２移動制御部２９３は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２を帰り方向Ｄ１２に移動させるように、第２移動機構２８２を制御する。第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２が帰り方向Ｄ１２に移動している間に、図１４のステップＳ３１１の制御が行われる。
【００９９】
ステップＳ３１１では、第２吐出制御部２９５は、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から硬化液を吐出させる。本実施形態では、第２吐出制御部２９５は、第１吐出制御部２９４において参照された断面画像に基づいて、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から硬化液を吐出させる。ここでは、第２吐出制御部２９５は、造形領域２２３のうち第２領域２２３ｂの上方を第１造形ヘッド２６１が通過する際、第１造形ヘッド２６１の第１ノズル２６４から第２領域２２３ｂの粉末材料５に硬化液を吐出させる。第２領域２２３ｂにおいて、第２ノズル２６６から吐出された硬化液の位置に、第１ノズル２６４から硬化液が吐出される。そして、第２吐出制御部２９５は、造形領域２２３のうち第１領域２２３ａの上方を第２造形ヘッド２６２が通過する際、第２造形ヘッド２６２の第２ノズル２６６から第１領域２２３ａの粉末材料５に硬化液を吐出させる。第１領域２２３ａにおいて、第１ノズル２６４から吐出された硬化液の位置に、第２ノズル２６６から硬化液が吐出される。このように、第２吐出制御部２９５によって、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から造形領域２２３の粉末材料５に硬化液が吐出された後、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２は、第２ガイドレール２８６の前端部分に位置する。
【０１００】
次に、ヘッド移動制御部２９６は、第１ノズル列２６５の長さ分、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２を左方向に移動させる。そして、図１４のステップＳ３０５からステップＳ３１１の制御を繰り返し行うことで、記憶部２９１に記憶された断面画像に対応した造形領域２２３の全体に対して、第１造形ヘッド２６１および第２造形ヘッド２６２から硬化液が吐出される。なお、造形領域２２３の粉末材料５に吐出された硬化液は、加熱制御部２９９によって制御された第１ヒータ２７１と、第２ヒータ２７２と、第３ヒータ２７３とから発せられた熱によって乾燥が促進される。以上のようにして、１つの粉末硬化層の造形が行われる。そして、造形された粉末硬化層が順次積層されることで、所望の三次元造形物３が造形される。
【０１０１】
以上、本実施形態では、第１領域２２３ａ内の粉末材料５、および、第２領域２２３ｂ内の粉末材料５には、第１ノズル２６４と第２ノズル２６６の両方のノズルから硬化液が吐出される。よって、第１ノズル２６４および第２ノズル２６６の何れかのノズルに吐出不良が発生した場合であっても、造形領域２２３に吐出された硬化液の吐出量に斑が生じ難くなる。したがって、破損し難い三次元造形物３を造形することができる。
【０１０２】
なお、第３実施形態では、造形ヘッドの数は、第１造形ヘッド２６１と第２造形ヘッド２６２との２つであったが、造形ヘッドの数は、３つ以上であってもよい。例えば、三次元造形装置３００は、第１造形ヘッド２６１と、第２造形ヘッド２６２と、第３造形ヘッドとを備えていてもよい。この場合、造形領域２２３は、第１領域２２３ａと、第２領域２２３ｂと、第１領域２２３ａおよび第２領域２２３ｂとは異なる第３領域とを有する。また、この場合、制御装置２９０の第１吐出制御部２９４および第２吐出制御部２９５は、それぞれ第２実施形態の第１吐出制御部９４および第２吐出制御部９５と同様の制御を行う。このことによって、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０３】
上記第１実施形態では、１つの造形ヘッドには、１つのノズル列が設けられていた。例えば、第１実施形態では、第１造形ヘッド６１には、１つの第１ノズル列６５が設けられ、第２造形ヘッド６２には、１つの第２ノズル列６７が設けられていた。しかしながら、１つの造形ヘッドには、複数のノズル列が設けられていてもよい。例えば、第１実施形態において、第２造形ヘッド６２が省略され、第１造形ヘッド６１に、複数の第１ノズル６４の列である第１ノズル列６５、および、複数の第２ノズル６６の列である第２ノズル列６７が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
５  粉末材料
２０  造形槽
２１  造形空間
６４  第１ノズル
６５  第１ノズル列
６６  第２ノズル
６７  第２ノズル列
６８  第３ノズル
６９  第３ノズル列
８０  移動機構
９０  制御装置
９２  第１移動制御部
９３  第２移動制御部
９４  第１吐出制御部
９５  第２吐出制御部
１００、２００、３００  三次元造形装置
【図１】
2019018382.tif 000003
【図２】
2019018382.tif 000004
【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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