(57)【要約】【課題】立体造形物の造形をより高速に行うことができる立体造形装置を提供する。【解決手段】粉体供給部１４の供給機構２０はステージ９の左右方向の長さと同じ長さの均しローラ１８と第一供給ローラ１６を備える。造形時、粉体供給部１４は前向きに移動し、第一ニップ部２８から粉体を供給する。均しローラ１８は供給された粉体を直ちに平坦化して粉体層を形成する。第一ヘッド２１はライン型のヘッドであり、粉体供給部１４に追従して移動し、形成された粉体層に直ちに造形液を吐出して造形層を形成する。【選択図】図４
2015066872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形液と混合すると固化する粉体を内部に収容し、前記粉体を外部に供給する供給手段を備える粉体供給部と、
前記供給手段が供給する前記粉体を配置する面であるステージ面を備え、前記ステージ面に前記粉体の層である粉体層を形成するステージと、
前記供給手段を駆動して前記粉体を供給させる第一駆動部と、
前記ステージ面と平行な第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記粉体供給部を移動させる第二駆動部と、
前記粉体供給部よりも前記第一方向の一方側で、前記粉体供給部と前記第一方向に並んで配置され、前記ステージに形成した前記粉体層に対して前記造形液を吐出し、前記粉体層を固化した造形層を造形する第一吐出部と、
前記第一吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第三駆動部と、
前記第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記第一吐出部を移動させる第四駆動部と、
前記第一駆動部、前記第二駆動部、前記第三駆動部および前記第四駆動部の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記供給手段は、前記ステージ面と平行且つ前記第一方向と直交する第二方向に沿って、前記第二方向における前記ステージ面の長さと同じ、もしくは前記第二方向における前記ステージ面の長さよりも長く延び、
前記制御部は、前記造形層の１つの層を形成する場合に、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一方向の前記一方から他方へ向かう第一向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して前記第一吐出部を前記粉体供給部に追従させて前記第一向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させることを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記第一吐出部は、前記造形液を吐出するノズルを前記第二方向に沿って複数並べたノズル列を一列以上有し、
前記ノズル列の前記第二方向の長さは、前記ステージ面の前記第二方向の長さと同じ、もしくは前記ステージ面の前記第二方向の長さよりも長く、
前記制御部は、前記第四駆動部を制御して前記第一吐出部を前記第一向きに移動させながら、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させることを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記第二方向に沿って前記第一吐出部を移動させる第五駆動部をさらに備え、
前記第一吐出部は、前記造形液を吐出するノズルを前記第二方向に沿って複数並べたノズル列を一列以上有し、
前記ノズル列の前記第二方向の長さは、前記ステージ面の前記第二方向の長さよりも短く、
前記制御部は、前記第四駆動部の制御による前記第一向きへの前記第一吐出部の移動と、前記第五駆動部の制御による前記第二方向に沿う前記第一吐出部の移動を交互に行わせ、且つ、前記第二方向に沿う前記第一吐出部の移動の際に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させることを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記粉体供給部よりも前記第一方向の前記他方側で、前記粉体供給部と前記第一方向に並んで配置され、前記ステージに形成した前記粉体層に対して前記造形液を吐出して前記造形層を造形する第二吐出部をさらに備え、
前記第三駆動部は、前記第一吐出部および前記第二吐出部を駆動して前記造形液を吐出させ、
前記第四駆動部は、前記第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記第一吐出部および前記第二吐出部を移動させ、
前記制御部は、前記造形層を形成する場合に、
前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して、前記第一吐出部は前記粉体供給部に追従させ、前記第二吐出部は前記粉体供給部よりも先行させて、前記第一吐出部と前記第二吐出部とを前記第一向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させる、第一モードにおける制御と、
前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きとは反対側の第二向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して、前記第一吐出部は前記粉体供給部よりも先行させ、前記第二吐出部は前記粉体供給部に追従させて、前記第一吐出部と前記第二吐出部とを前記第二向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第二吐出部から前記造形液を吐出させる、第二モードにおける制御と、
を交互に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記供給手段は、前記第二方向に延びる複数のローラを含み、
前記制御部は、前記第一駆動部を駆動して、前記複数のローラのうち、少なくとも２つのローラを互いに異なる方向に回転し、前記２つのローラ間のニップ部から前記粉体を外部に供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記２つのローラのうちの一つであり、前記ニップ部を構成する第一ローラを有し、
前記第一ローラは、前記ステージ面と直交する第三方向において、外周面が、他のローラよりも前記ステージ面に近い位置に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記供給手段は、前記第一ローラを含む３つのローラを有し、
前記制御部は、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を移動させる向きに応じて前記第一駆動部を制御し、前記第一ローラと、前記３つのローラのうちの他のローラとを互いに異なる方向に回転させ、前記第一ローラと前記他のローラ間のそれぞれの前記ニップ部のうち、前記粉体供給部を移動する向きに応じた前記ニップ部から前記粉体を外部に供給させること
を特徴とする請求項６に記載の立体造形装置。
【請求項８】
前記供給手段は、
前記他のローラのうちの一つであり、前記第一ローラよりも前記第一方向の前記一方側で、前記第一ローラと前記第一方向に並んで配置され、前記第一ローラと前記ニップ部を構成する第二ローラと、
前記他のローラのうちの一つであり、前記第一ローラよりも前記第一方向の前記他方側で、前記第一ローラと前記第一方向に並んで配置され、前記第一ローラと前記ニップ部を構成する第三ローラと、
を有し、
前記制御部は、
前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きに移動させる場合、前記第一駆動部を制御して、前記第一ローラは前記ステージ面を前記第一向きに転がる向きに回転させ、且つ前記第二ローラと前記第三ローラは前記ステージ面を前記第二向きに転がる向きに回転させ、
前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第二向きに移動させる場合、前記第一駆動部を制御して、前記第一ローラは前記ステージ面を前記第二向きに転がる向きに回転させ、且つ前記第二ローラと前記第三ローラは前記ステージ面を前記第一向きに転がる向きに回転させること
を特徴とする請求項７に記載の立体造形装置。
【請求項９】
前記ステージに形成する前記粉体層の厚みを指定する厚み情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部が記憶する前記厚み情報に基づき、前記第一駆動部の制御による前記複数のローラの回転速度の変更と、前記第二駆動部の制御による前記粉体供給部の移動速度の変更と、のうちの少なくとも一方を行って、前記厚み情報によって指定される厚みを有する前記粉体層を前記ステージに形成させることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項１０】
前記厚み情報は、前記ステージに形成する複数の前記粉体層のうち、最下層に形成する前記粉体層の厚みを、他の層に形成する前記粉体層の厚みよりも厚く形成する情報を含み、
前記制御部は、前記厚み情報に基づいて前記最下層に前記粉体層を形成する場合、前記第一駆動部を制御して前記複数のローラの回転速度を前記他の層に前記粉体層を形成する場合よりも早めさせ、且つ、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部の移動速度を前記他の層に前記粉体層を形成する場合よりも遅くさせること
を特徴とする請求項９に記載の立体造形装置。
【請求項１１】
前記粉体供給部は、着脱可能であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の立体造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体造形粉体（以下、単に「粉体」ともいう。）と造形液を混合して固化することで、立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の立体造形装置は、ホッパーに収容した粉体を、ホッパー底部のスロットを通してワーク面上に供給する。ガントリーは、ビルドプラットフォームを横切って移動することで粉体を押し広げ、ビルドテーブル上に供給する。ガントリーが有するバインダージェットは、粉体に造形液を吐出する。粉体と造形液は混合すると固化し、立体造形物の層（以下、「造形層」という。）を形成する。立体造形装置は、粉体の供給と造形液の吐出を繰り返して造形層を重ね、立体造形物を造形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３８２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の立体造形装置は、ホッパーがワーク面上に供給した粉体をガントリーが押し広げ、ビルドテーブル上に供給してから、バインダージェットが造形液を吐出して造形を行う。故に特許文献１は、ホッパーが粉体を供給してから造形液を吐出するまでの工程に時間がかかるという問題点があった。さらには、粉体の供給と造形液の吐出を繰り返して行う立体造形物の造形に時間がかかるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、立体造形物の造形をより高速に行うことができる立体造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様によれば、造形液と混合すると固化する粉体を内部に収容し、前記粉体を外部に供給する供給手段を備える粉体供給部と、前記供給手段が供給する前記粉体を配置する面であるステージ面を備え、前記ステージ面に前記粉体の層である粉体層を形成するステージと、前記供給手段を駆動して前記粉体を供給させる第一駆動部と、前記ステージ面と平行な第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記粉体供給部を移動させる第二駆動部と、前記粉体供給部よりも前記第一方向の一方側で、前記粉体供給部と前記第一方向に並んで配置され、前記ステージに形成した前記粉体層に対して前記造形液を吐出し、前記粉体層を固化した造形層を造形する第一吐出部と、前記第一吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第三駆動部と、前記第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記第一吐出部を移動させる第四駆動部と、前記第一駆動部、前記第二駆動部、前記第三駆動部および前記第四駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、前記供給手段は、前記ステージ面と平行且つ前記第一方向と直交する第二方向に沿って、前記第二方向における前記ステージ面の長さと同じ、もしくは前記第二方向における前記ステージ面の長さよりも長く延び、前記制御部は、前記造形層の１つの層を形成する場合に、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一方向の前記一方から他方へ向かう第一向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して前記第一吐出部を前記粉体供給部に追従させて前記第一向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させることを特徴とする立体造形装置が提供される。
【０００７】
立体造形装置は、制御部が、第二駆動部を制御して粉体供給部を第一向きに移動させながら、第一駆動部を制御して供給手段を駆動させることができる。故に立体造形装置は、ステージ面上に粉体を供給しながら粉体を広げることができる。さらに立体造形装置は、制御部が、第四駆動部を制御して第一吐出部を粉体供給部に追従させて第一向きに移動させながら、第三駆動部を制御して第一吐出部から造形液を吐出させることができる。故に立体造形装置は、ステージ面上に粉体を供給し、広げながら、粉体に造形液を吐出し、造形層を形成することができる。したがって立体造形装置は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【０００８】
本実施態様において、前記第一吐出部は、前記造形液を吐出するノズルを前記第二方向に沿って複数並べたノズル列を一列以上有してもよい。前記ノズル列の前記第二方向の長さは、前記ステージ面の前記第二方向の長さと同じ、もしくは前記ステージ面の前記第二方向の長さよりも長くてもよい。前記制御部は、前記第四駆動部を制御して前記第一吐出部を前記第一向きに移動させながら、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させてもよい。第一吐出部は、第二方向にステージ面の長さ以上に延びるノズル列を有するので、造形液の一回の吐出で、ステージ面に形成した粉体層に対し、第二方向へのノズル列の列数分の吐出を一度に完了することができる。すなわち第一吐出部は、造形液の１回の吐出と第一向きへのノズル列の幅分の移動を繰り返すだけで、ステージ面に形成した粉体層に対する造形液の吐出を行うことができる。故に立体造形装置は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【０００９】
本実施態様は、前記第二方向に沿って前記第一吐出部を移動させる第五駆動部をさらに備えてもよい。前記第一吐出部は、前記造形液を吐出するノズルを前記第二方向に沿って複数並べたノズル列を一列以上有してもよい。前記ノズル列の前記第二方向の長さは、前記ステージ面の前記第二方向の長さよりも短くてもよい。前記制御部は、前記第四駆動部の制御による前記第一向きへの前記第一吐出部の移動と、前記第五駆動部の制御による前記第二方向に沿う前記第一吐出部の移動を交互に行わせ、且つ、前記第二方向に沿う前記第一吐出部の移動の際に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させてもよい。第一吐出部は、第二方向にステージ面の長さより短いノズル列を有する。故に第一吐出部は、ステージ面に形成した粉体層に対し、第二方向に沿って造形液を吐出する動作をステージ面の第二方向の長さに達するまで行ってから、第一向きへノズル列の幅分の移動を行う。これを繰り返すことで、第一吐出部は、ステージ面に形成した粉体層に対する造形液の吐出を行うことができる。第一吐出部は、ノズル列の長さが第二方向にステージ面の長さより短い分、ノズルの数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。第一吐出部が粉体供給部の移動に追従して移動し、上記動作で造形層を形成するので、立体造形装置は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１０】
本実施態様は、前記粉体供給部よりも前記第一方向の前記他方側で、前記粉体供給部と前記第一方向に並んで配置され、前記ステージに形成した前記粉体層に対して前記造形液を吐出して前記造形層を造形する第二吐出部をさらに備えてもよい。前記第三駆動部は、前記第一吐出部および前記第二吐出部を駆動して前記造形液を吐出させてもよい。前記第四駆動部は、前記第一方向に沿って、前記ステージ面を横切って前記第一吐出部および前記第二吐出部を移動させてもよい。前記制御部は、前記造形層を形成する場合に、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して、前記第一吐出部は前記粉体供給部に追従させ、前記第二吐出部は前記粉体供給部よりも先行させて、前記第一吐出部と前記第二吐出部とを前記第一向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第一吐出部から前記造形液を吐出させる、第一モードにおける制御と、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きとは反対側の第二向きに移動させ、且つ、前記第四駆動部を制御して、前記第一吐出部は前記粉体供給部よりも先行させ、前記第二吐出部は前記粉体供給部に追従させて、前記第一吐出部と前記第二吐出部とを前記第二向きに移動させ、さらに、前記第一駆動部の制御による前記供給手段からの前記粉体の供給中に、前記第三駆動部を制御して前記第二吐出部から前記造形液を吐出させる、第二モードにおける制御と、を交互に行ってもよい。立体造形装置は、第一吐出部と第二吐出部を第一向きに移動する場合だけでなく、第二向きに移動する場合にも、造形層を形成することができる。故に、立体造形装置は、造形層を重ねた立体造形物の造形をさらに高速に行うことができる。
【００１１】
本実施態様において、前記供給手段は、前記第二方向に延びる複数のローラを含んでもよい。前記制御部は、前記第一駆動部を駆動して、前記複数のローラのうち、少なくとも２つのローラを互いに異なる方向に回転し、前記２つのローラ間のニップ部から前記粉体を外部に供給してもよい。立体造形装置は、２つのローラ間のニップ部から粉体を供給することで、ステージ面に対し、第二方向において偏りなく均一な量の粉体を供給することができる。また、立体造形装置は、ニップ部の大きさの調整、ローラの回転速度の調整、粉体供給部の第一方向への移動速度の調整等を行えば、粉体層の厚みを容易に調整することができる。故に立体造形装置は、狙いの厚みの粉体層を速やかに形成できるので、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。なお、ニップ部とは、軸方向が平行な２つのローラの外周面が互いに接触または最も近接する部位である。
【００１２】
本実施態様において、前記供給手段は、前記２つのローラのうちの一つであり、前記ニップ部を構成する第一ローラを有してもよい。前記第一ローラは、前記ステージ面と直交する第三方向において、外周面が、他のローラよりも前記ステージ面に近い位置に設けられてもよい。第一ローラは、ニップ部から供給する粉体をステージ上で均すことができる。故に立体造形装置は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１３】
本実施態様において、前記供給手段は、前記第一ローラを含む３つのローラを有してもよい。前記制御部は、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を移動させる向きに応じて前記第一駆動部を制御し、前記第一ローラと、前記３つのローラのうちの他のローラとを互いに異なる方向に回転させ、前記第一ローラと前記他のローラ間のそれぞれの前記ニップ部のうち、前記粉体供給部を移動する向きに応じた前記ニップ部から前記粉体を外部に供給させてもよい。第一ローラは、粉体供給部の移動向きに応じて、対応するニップ部から粉体を供給し、ステージ上で均すことができる。故に立体造形装置は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１４】
本実施態様において、前記供給手段は、前記他のローラのうちの一つであり、前記第一ローラよりも前記第一方向の前記一方側で、前記第一ローラと前記第一方向に並んで配置され、前記第一ローラと前記ニップ部を構成する第二ローラと、前記他のローラのうちの一つであり、前記第一ローラよりも前記第一方向の前記他方側で、前記第一ローラと前記第一方向に並んで配置され、前記第一ローラと前記ニップ部を構成する第三ローラと、を有してもよい。前記制御部は、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第一向きに移動させる場合、前記第一駆動部を制御して、前記第一ローラは前記ステージ面を前記第一向きに転がる向きに回転させ、且つ前記第二ローラと前記第三ローラは前記ステージ面を前記第二向きに転がる向きに回転させてもよい。また、前記制御部は、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部を前記第二向きに移動させる場合、前記第一駆動部を制御して、前記第一ローラは前記ステージ面を前記第二向きに転がる向きに回転させ、且つ前記第二ローラと前記第三ローラは前記ステージ面を前記第一向きに転がる向きに回転させてもよい。
【００１５】
粉体供給部が第一向きに移動する場合、第一ローラと、移動方向において第一ローラの上流側（第一方向の一方側）に位置する第二ローラとのニップ部では、第一ローラと第二ローラが粉体を粉体供給部内に押し込む方向に回転する。故に第一ローラと第二ローラの間のニップ部からは粉体が供給されない。一方、第一ローラと、移動方向において第一ローラの下流側（第一方向の他方側）に位置する第三ローラとのニップ部では、第一ローラと第三ローラが粉体を粉体供給部外に押し出す方向に回転する。故に第一ローラと第三ローラの間のニップ部から粉体を供給することができる。また、粉体供給部が第二向きに移動する場合も同様であり、第一ローラと、移動方向において第一ローラの上流側（第一方向の他方側）に位置する第三ローラとのニップ部では、第一ローラと第三ローラが粉体を粉体供給部内に押し込む方向に回転するため、粉体が供給されない。一方、第一ローラと、移動方向において第一ローラの下流側（第一方向の一方側）に位置する第二ローラとのニップ部では、第一ローラと第二ローラが粉体を粉体供給部外に押し出す方向に回転するため、粉体を供給することができる。したがって、粉体供給部が第一向きに移動する場合も、第二向きに移動する場合も、第一ローラは、移動方向の下流側のニップ部から供給する粉体をステージ上で均すことができるので、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１６】
なお、本実施形態において、「第一ローラがステージ面を第一向きに転がる向き」とは、例えば、平らな水平面上に配置したローラ状の棒材を水平面上で転がした場合に、棒材が転がる向きをいう。ゆえに、軸方向を第二方向に沿わせた第一ローラがステージ面上を第一向きに転がる向きとは、第一向きを右手側にして第二方向に沿ってステージ上の第一ローラを見た場合に、第一ローラが時計回りに回転する向きをいう。
【００１７】
本実施態様は、前記ステージに形成する前記粉体層の厚みを指定する厚み情報を記憶する記憶部を備えてもよい。前記制御部は、前記記憶部が記憶する前記厚み情報に基づき、前記第一駆動部の制御による前記複数のローラの回転速度の変更と、前記第二駆動部の制御による前記粉体供給部の移動速度の変更と、のうちの少なくとも一方を行って、前記厚み情報によって指定される厚みを有する前記粉体層を前記ステージに形成させてもよい。制御部は、ローラの回転速度を早めさせれば、粉体供給部の移動速度が一定であっても、より多くの粉体をステージに供給させることができる。また、制御部は、粉体供給部の移動速度を遅くさせれば、ローラの回転速度が一定であっても、より多くの粉体をステージに供給させることができる。制御部は、ローラの回転速度を早めさせ、粉体供給部の移動速度を遅くさせれば、さらに多くの粉体をステージに供給させることができる。このため、立体造形装置は、粉体供給部を第一方向に一回移動するだけで、ステージに所望の厚みを有する粉体層を形成することができる。故に立体造形装置は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１８】
本実施態様において、前記厚み情報は、前記ステージに形成する複数の前記粉体層のうち、最下層に形成する前記粉体層の厚みを、他の層に形成する前記粉体層の厚みよりも厚く形成する情報を含んでもよい。前記制御部は、前記厚み情報に基づいて前記最下層に前記粉体層を形成する場合、前記第一駆動部を制御して前記複数のローラの回転速度を前記他の層に前記粉体層を形成する場合よりも早めさせ、且つ、前記第二駆動部を制御して前記粉体供給部の移動速度を前記他の層に前記粉体層を形成する場合よりも遅くさせてもよい。立体造形装置は、最下層に、他の層よりも厚い粉体層を効率よく形成することができる。故に立体造形装置は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００１９】
本実施態様において、前記粉体供給部は、着脱可能であってもよい。粉体供給部内の粉体がなくなった場合、作業者は、粉体供給部に粉体を充填する作業を行わずとも、予め粉体が収容された新たな粉体供給部に交換すればよい。したがって、粉体供給部に速やかに粉体を充填することができるので、立体造形装置による立体造形物の造形が途中停止する時間を短くすることができる。故に立体造形装置は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。また、粉体の充填作業において作業者は手を汚さずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一実施形態の立体造形装置１の外観を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態の造形台６、粉体供給部１４、第一ヘッド２１の斜視図である。
【図３】第一実施形態の造形台６、粉体供給部１４、第一ヘッド２１の平面図である。
【図４】第一実施形態の造形台６、粉体供給部１４、第一ヘッド２１を左方から見た断面図である。
【図５】第一実施形態の立体造形装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】第一実施形態における立体造形処理のフローチャートである。
【図７】第一実施形態において立体造形物を造形する工程について説明するための図である。
【図８】第二実施形態における造形台６、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１、第二ヘッド１２２の斜視図である。
【図９】第二実施形態の造形台６、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１、第二ヘッド１２２を左方から見た断面図である。
【図１０】第二実施形態の立体造形装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】第二実施形態における立体造形処理のフローチャートである。
【図１２】第二実施形態において立体造形物を造形する工程について説明するための図である。
【図１３】第三実施形態における造形台６、粉体供給部１４、第三ヘッド２２３の斜視図である。
【図１４】第三実施形態における造形台６、粉体供給部１４、第三ヘッド２２３の平面図である。
【図１５】第三実施形態の立体造形装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】第三実施形態における立体造形処理のフローチャートである。
【図１７】第三実施形態の造形台６、粉体供給部１４、第三ヘッド２２３を左方から見た断面図である。
【図１８】変形例における造形台６、粉体供給部１４、第三ヘッド２２３、第四ヘッド３２３の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載する装置の構成、各種処理のフローチャート等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００２２】
なお、以下の説明では、図１に示す、造形台６に設けたステージ９のステージ面９Ａに平行な方向であり、粉体供給部１４および第一ヘッド２１がガイドレール３に沿って移動する方向を、立体造形装置１の前後方向とする。粉体供給部１４と第一ヘッド２１は前後方向に並べて配置するが、粉体供給部１４側を前側、第一ヘッド２１側を後側とする。また、ステージ面９Ａに平行であり、且つ前後方向に直交する方向を立体造形装置１の左右方向とし、ステージ面９Ａに対し、ガイドレール３が設けられた側を右側とする。そして、土台２に対し、ステージ９が昇降する方向を上下方向とし、ステージ９に対し粉体供給部１４が配置された側を上側とする。
【００２３】
図１〜図４を参照し、立体造形装置１の構成について説明する。立体造形装置１は、造形データに従って、無色の造形液（無色造形液）および着色した造形液（カラー造形液）を吐出する第一ヘッド２１等を駆動し、立体造形物を造形する。立体造形装置１は、有線または無線によるローカル接続あるいはネットワーク等を介し、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と略す。）１００から造形データを受信することができる。ＰＣ１００は、物体の三次元形状および色を示す立体データに基づいて造形データを作成し、立体造形装置１に送信する。なお立体造形装置１は、造形データを他のデバイスから取得してもよい。また立体造形装置１は、物体の三次元形状および色を示す立体データをＰＣ１００から取得し、取得した立体データに基づいて造形データを作成してもよい。
【００２４】
図１に示すように、立体造形装置１は、土台２、造形台６、粉体供給部１４、第一ヘッド２１、粉体回収部１３、タンク３１を主に備える。土台２は、前後方向を長手方向とする矩形板状であり、立体造形装置１の全体を支持する。土台２は、前後方向の両端に、それぞれ上方へ向けて立設する２つの胴部３９，４０を備える。前側の胴部４０は、内部に、立体造形装置１を電気的に制御する回路部（図示略）を備える。胴部４０は、左側面に、作業者からの操作入力を受け付ける入力部および作業者への指示等を表示する表示部を有する操作パネル５３を備える。
【００２５】
図１〜図３に示すように、造形台６は、土台２上で、胴部３９と胴部４０の間に配置される。造形台６は、造形台６を支持する基部７と、基部７の上部に支持される板状のテーブル１２を備える。基部７の形状は略立方体である。テーブル１２の上面は基部７の外形よりも大きく、中央部に開口を有する。基部７は上部が開放する平面視略矩形状の凹部３２を備える。凹部３２はテーブル１２上面の開口を介して外部に露出する。凹部３２の形状は、左右方向よりも前後方向が長い。基部７は、凹部３２内に、ステージ９と昇降機構と（図示略）を備える。ステージ９は立体造形装置１が立体造形物を造形する台である。ステージ９の形状は平面視略矩形状であり、左右方向よりも前後方向に長く延びる。ステージ９の大きさは、凹部３２の開口と略同じである。昇降機構はステージ昇降モータ４２（図５参照）を備え、ステージ昇降モータ４２の動力によって凹部３２内でステージ９を上下に昇降する。ステージ９の上面であるステージ面９Ａは水平に保たれる。
【００２６】
ステージ９は、上部ステージと下部ステージ（図示略）を備える。上部ステージと下部ステージは略同一形状の板状部材であり、それぞれ水平に配置される。上部ステージと下部ステージは、それぞれ、厚み方向に貫通する複数の孔を備える。上部ステージと下部ステージは、上部ステージの孔の位置と下部ステージの孔の位置を、平面視において重複しない位置にずらして配置する。ゆえに、立体造形粉体（以下、「粉体」という。）はステージ９が静止している状態では、ステージ９上に堆積する。立体造形装置１は、昇降範囲の上部からステージ９を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。
【００２７】
粉体回収部１３は、後側の胴部３９内下部に設けられる。粉体回収部１３は、基部７の凹部３２内と筒状の回収路１０で接続する。粉体は、造形液と混合すると固化する。固化せずに立体造形物の周辺に残存する余分な立体造形粉体（以下、「未硬化粉体」という。）は、上部ステージおよび下部ステージの孔を通ってステージ９から落下する。凹部３２内には、でステージ９の下方に、未硬化粉体が堆積する。粉体回収部１３は、回収路１０を介して凹部３２内から未硬化粉体を吸引して回収する。
【００２８】
粉体供給部１４は、内部に粉体を収容するケースである。粉体供給部１４の形状は、上下方向および左右方向に長く延び、前後方向に短い立方体形状である。粉体供給部１４の左右方向の長さは、ステージ９の左右方向の長さよりも若干大きい。なお、粉体供給部１４の左右方向の長さは、ステージ９の左右方向の長さと同じであってもよい。粉体供給部１４が収容する粉体は、例えば周知の石膏粉体である。石膏は焼石膏とすることが好ましい。また、粉体の粒子径は１０μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。
【００２９】
図４に示すように、粉体供給部１４は、下部に、ステージ９のステージ面９Ａ上に粉体を供給する供給機構２０を備える。供給機構２０は、左右方向に長く延びる回転軸を有する２つのローラを含む（図２参照）。図２、図３に示すように、２つのローラのうちの一つである均しローラ１８は、粉体供給部１４の下部で、前後方向の中央部に設けられる。２つのローラのうちのもう一つである第一供給ローラ１６は、粉体供給部１４の下部で、均しローラ１８よりも前側の位置に設けられる。均しローラ１８と第一供給ローラ１６の左右方向の長さＷ２（図３参照）は、それぞれ、ステージ９の左右方向の長さＷ１（図３参照）と略同じである。なお、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の左右方向の長さＷ２は、それぞれ、ステージ９の左右方向の長さＷ１よりも長くてもよい。
【００３０】
図４に示すように、均しローラ１８と第一供給ローラ１６は、互いの外周面同士が近接もしくは密着した状態で配置される。均しローラ１８と第一供給ローラ１６はギア（図示略）で連結し、互いに相反する向きに回転する。供給機構２０は、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の外周面同士が向き合って形成する第一ニップ部２８から、粉体供給部１４の内部に収容する粉体をステージ９上に供給する。粉体供給時、均しローラ１８と第一供給ローラ１６は、第一ニップ部２８において、互いの外周面が粉体供給部１４の内部から外部へ移動する向きに回転する。言い換えると、供給機構２０の左右方向と直交する断面を左方から見た場合、均しローラ１８が時計回りに回転し、第一供給ローラ１６が反時計回りに回転するとき、供給機構２０は第一ニップ部２８から粉体を粉体供給部１４の外部に供給する。均しローラ１８と第一供給ローラ１６の外周面が第一ニップ部２８において粉体供給部１４の外部から内部へ移動する向きに均しローラ１８と第一供給ローラ１６が回転する場合、供給機構２０は粉体供給部１４の外部に粉体を供給しない。また、供給機構２０は、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転が停止するときも、粉体供給部１４の外部に粉体を供給しない。粉体供給時、供給機構２０は、間隙が一定の第一ニップ部２８を粉体に通過させることによって、粉体の時間あたりの供給量を制限できる。さらに、供給機構２０は、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転によって粉体を第一ニップ部２８に挟んで粉体供給部１４の外部に押し出すので、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度に応じて粉体の時間あたりの供給量を調整できる。
【００３１】
均しローラ１８の外径は第一供給ローラ１６の外径よりも大きい。上下方向において、均しローラ１８の外周面が、第一供給ローラ１６の外周面よりもステージ面９Ａに近い。言い換えると、均しローラ１８は、外周面の最下端の位置Ｐが、第一供給ローラ１６の外周面の最下端の位置Ｑよりも下方に位置する。粉体供給時、均しローラ１８の最下端の位置Ｐは、造形台６のテーブル１２の上面の位置と、上下方向において同じ高さに位置し、第一供給ローラ１６の最下端の位置Ｑは、造形台６のテーブル１２の上面の位置よりも上方に位置する。造形時、粉体供給部１４は前方へ向けて移動するように制御され、供給機構２０が第一ニップ部２８からステージ面９Ａ上に供給する粉体を直ちに均しローラ１８で平坦化し、粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。
【００３２】
図１、図２に示すように、立体造形装置１は、造形台６の右側上方で前後方向に延び、両端が胴部３９，４０にそれぞれ支持されるガイドレール３を備える。ガイドレール３は、ガイドレール３を摺動可能に保持する腕部１５を備える。腕部１５は内部にローラ回転モータ４３（図５参照）を備え、粉体供給部１４を着脱可能な構成を有する。ローラ回転モータ４３の回転軸はギア（図示略）を有する。腕部１５に粉体供給部１４を装着した場合、ローラ回転モータ４３の回転軸のギアは均しローラ１８のギア（図示略）に噛合する。均しローラ１８はローラ回転モータ４３の動力で回転し、第一供給ローラ１６は均しローラ１８に従動して回転する。腕部１５は、粉体供給部１４を装着した場合に、均しローラ１８の外周面で最下端の位置Ｐ（図４参照）とステージ９との間の距離を一定に保つ。ガイドレール３は腕部１５の前後方向への移動を案内する。立体造形装置１は、ガイドレール３の右側に、ガイドレール３と平行に前後方向に延びる第一無端ベルト４を備える。腕部１５は第一無端ベルト４に接続する。第一無端ベルト４は胴部４０内に設けられる前後動モータ４１（図５参照）の駆動によって回動し、腕部１５に装着した粉体供給部１４をガイドレール３に沿って前後方向へ移動する。
【００３３】
第一ヘッド２１は、ステージ９上に形成された粉体層に造形液（無色造形液およびカラー造形液）を吐出する。図２、図３に示すように、第一ヘッド２１の形状は、左右方向に長く延び、前後方向に短い立方体形状である。第一ヘッド２１の左右方向の長さは、ステージ９の左右方向の長さより若干大きい。なお、第一ヘッド２１の左右方向の長さは、ステージ９の左右方向の長さと同じであってもよい。第一ヘッド２１は例えばピエゾ方式で造形液を下方に吐出可能なインクジェットヘッドである。粉体層は、第一ヘッド２１が吐出する造形液と混合することによって固化する。以下、粉体層に造形液を吐出して固化した層を、「造形層」という。無色造形液は、無色の造形液である。カラー造形液は、無色造形液をあらかじめインクで着色した造形液であり、粉体層を固化し、且つ着色できる。第一ヘッド２１は、下面に、造形液を吐出するノズルを左右方向に沿って複数並べたノズル列２１Ａ（図３参照）を、少なくとも５列以上有する。ノズル列２１Ａの左右方向の長さＷ３（図３参照）は、ステージ９の左右方向の長さＷ１（図３参照）と略同じである。すなわち、第一ヘッド２１は、ライン型のインクジェットヘッド（いわゆるラインヘッド）である。ラインヘッドは、ノズル列２１Ａからの一度の造形液の吐出でステージ９の左右方向の全体に造形液を着滴させることができるので、前後方向への移動をリニアに行うことができ、ステージ９全体への造形液の吐出を高速に行うことができる。複数のノズル列２１Ａは、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）に着色したカラー造形液と、無色造形液を吐出する。なお、第一ヘッド２１は、単色の造形液を吐出するノズル列２１Ａを１列以上有する構成であってもよい。
【００３４】
図１〜図３に示すように、立体造形装置１は、後側の胴部３９内上部に、造形液を貯蔵するタンク３１を備える。タンク３１は、複数のチューブ（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ各色のカラー造形液と無色造形液を輸送する５本のチューブ）からなる接続管３０で第一ヘッド２１に接続し、接続管３０を通じて第一ヘッド２１に造形液を供給する。第一ヘッド２１はガイドレール３を摺動可能に保持する。ガイドレール３は第一ヘッド２１の前後方向への移動を案内する。第一ヘッド２１は、粉体供給部１４を装着する腕部１５よりも前後方向の後側において、腕部１５と同様に第一無端ベルト４に接続する。第一ヘッド２１と粉体供給部１４は、第一無端ベルト４の回動によって、互いの前後方向の距離を保った状態で、ガイドレール３に沿って前後方向へ移動する。第一ヘッド２１は、前側へ向けて移動する場合に造形液を吐出する。ゆえに、第一ヘッド２１は、第一ヘッド２１よりも前側に位置する粉体供給部１４が粉体を供給し、均しローラ１８で平坦化した粉体層の上面に造形液を吐出するので、粉体が第一ヘッド２１に付着しにくい。
【００３５】
図５を参照し、立体造形装置１の電気的構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形装置１の制御を司るＣＰＵ５０を備える。ＣＰＵ５０は、バス５９を介し、ＲＡＭ５１、ＲＯＭ５２、操作パネル５３、外部通信インターフェイス（以下、「Ｉ／Ｆ」と略す。）５４、モータ駆動部６１，６２，６３およびヘッド駆動部５５と電気的に接続する。ＲＡＭ５１は、ＰＣ１００から受信した造形データ等の各種データを一時的に記憶する。ＲＯＭ５２は、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラムおよび初期値等を記憶する。また、ＲＯＭ５２は、後述するフィルベッド３５（図４参照）の厚みを示す厚み情報に、粉体供給部１４の移動速度の設定情報、および均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度の設定情報をそれぞれ対応付けたテーブル情報と、厚み情報のデフォルト値を記憶する。
【００３６】
操作パネル５３は、作業者からの操作入力を入力部が受け付け、作業者への指示等を表示部が表示する。なお、作業者は、予め、操作パネル５３で、後述する立体造形処理において立体造形装置１が形成するフィルベッド３５（図４参照）の厚みを指定する入力を行うことができる。フィルベッド３５は１層目に形成される粉体層であり、立体造形装置１は、２層目以降に形成する粉体層よりもフィルベッド３５の厚みを厚く形成する。ところで、ステージ面９Ａ上に直接厚みの薄い粉体層を形成する場合、粉体を均しローラ１８で広げても、粉体がステージ面９Ａ上で滑り、斑状に広がったり、均一な厚みを得られなかったりする場合がある。そこで本実施形態の立体造形装置１は、フィルベッド３５として２層目以降よりも厚みの厚い粉体層を１層目に形成し、均一且つ平坦に広がった粉体層を確保する。さらに立体造形装置１は、２層目以降の粉体層を、ステージ面９Ａ上に直接形成せず、１層目のフィルベッド３５上に形成できるので、均一な厚みで滑らかに広がった粉体層を得ることができる。また、フィルベッド３５を形成することによって、立体造形装置１は、１層目の造形層を形成する際に粉体層に吐出した造形液が、ステージ面９Ａに付着することを防ぐことができる。なお、作業者が指定したフィルベッド３５の厚みを示す厚み情報は、ＲＡＭ５１に記憶される。作業者がフィルベッド３５の厚みを指定しなかった場合、ＣＰＵ５０は立体造形処理においてＲＯＭ５２に予め記憶する厚み情報（デフォルト値）を読み込んで、フィルベッド３５を作成する。
【００３７】
外部通信Ｉ／Ｆ５４は、立体造形装置１をＰＣ１００等の外部機器に電気的に接続する。なお、立体造形装置１は、ＵＳＢインターフェイス、インターネット等を介し、他のデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、サーバ等）から各種データを取得することも可能である。モータ駆動部６１，６２，６３は、ＣＰＵ５０の制御に従い、前後動モータ４１、ステージ昇降モータ４２、ローラ回転モータ４３のそれぞれの動作を制御する。ヘッド駆動部５５は第一ヘッド２１に電気的に接続し、各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動して、各ノズルから造形液を吐出する。
【００３８】
このような構成を有する第一実施形態の立体造形装置１は、概略、以下のように立体造形物を造形する。立体造形装置１のＣＰＵ５０は、粉体供給部１４の駆動を制御して、供給機構２０からステージ９上に粉体を供給しながら粉体供給部１４を前後方向の前向きに移動する。粉体供給部１４は供給した粉体を直ちに均しローラ１８で平滑化し、粉体層を形成する。ＣＰＵ５０は、第一ヘッド２１の駆動を制御し、粉体供給部１４に追従して前後方向の前向きに移動させる。ＣＰＵ５０は第一ヘッド２１から、均しローラ１８が形成したばかりの粉体層に造形液を吐出させる。粉体層で造形液が着滴した部分は固化して造形層を形成し、着滴しなかった部分は固化せずに未硬化粉体として残る。ＣＰＵ５０は粉体供給部１４と第一ヘッド２１をステージ９の後側に戻し、ステージ９を造形層１層の厚み分下降する。ＣＰＵ５０は、上記同様、粉体層の次の層の形成と造形液の吐出を、粉体供給部１４と、粉体供給部１４に追従する第一ヘッド２１の一度の移動で行う。ＣＰＵ５０は、立体造形処理を実行し、以上の動作を繰り返すことによって造形層を下層から上層へ向けて１層ずつ形成し、造形層を積層した立体造形物を造形する。
【００３９】
図６を参照し、立体造形装置１のＣＰＵ５０が実行する立体造形処理について、図４、図７を参照しながら説明する。立体造形処理は、操作パネル５３の入力部を介して立体造形物の造形を開始する指示が入力された場合に、ＲＯＭ５２に記憶されたプログラムをＣＰＵ５０が読み出して実行することによって、開始される。
【００４０】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、はじめに初期化処理を実行する（Ｓ１）。ＣＰＵ５０は、前後動モータ４１を駆動して、第一無端ベルト４に接続する粉体供給部１４と第一ヘッド２１を、待機位置から原点位置に移動する。待機位置は、粉体供給部１４の供給機構２０と第一ヘッド２１のノズル列２１Ａを保護する位置である。原点位置は、ステージ９の後端側でステージ９上に造形層の造形を開始する位置である。第一ヘッド２１は、初期化処理において、造形液を吐出できる状態となる。
【００４１】
ＣＰＵ５０は、作業者の操作に基づきＰＣ１００から受信する造形データをＲＡＭ５１に記憶する（Ｓ２）。ＣＰＵ５０はＲＡＭ５１から、造形データが含む複数層分の粉体層に対する造形液の吐出位置情報から、１層目の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ３）。
【００４２】
ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードをフィルベッド作成モードに設定する。フィルベッド作成モードは、１層目に形成する粉体層の厚みＤ１（図４参照）を、２層目以降に形成する粉体層の各層の厚みＤ２（図７参照）よりも厚く形成して、フィルベッド３５（図４参照）を作成するモードである。ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４の移動速度と、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度を、ＲＯＭ５２に記憶するテーブル情報に基づき、ＲＡＭ５１に記憶し、作業者が予め設定したフィルベッド３５の厚みＤ１を示す厚み情報に応じてそれぞれ設定する。具体的に、ＣＰＵ５０は、フィルベッド作成モードにおいて、粉体供給部１４の前向きの移動速度を、２層目以降の粉体層を形成する場合に移行する通常造形モードにおける移動速度よりも遅くする設定を行う。また、ＣＰＵ５０は、フィルベッド作成モードにおいて、供給機構２０の均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度を、通常造形モードにおける回転速度よりも早くする設定を行う。ゆえに、ＣＰＵ５０は、フィルベッド作成モードにおいて、供給機構２０の第一ニップ部２８から供給する粉体の時間あたりの供給量を増やし、且つ、粉体供給部１４の低速移動によってステージ９全体に供給する粉体の供給量もさらに増やすことができる。
【００４３】
ＣＰＵ５０は、フィルベッド作成モードにおける移動速度の設定に従い、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動させ、第一無端ベルト４を回転させる。第一無端ベルト４に接続する粉体供給部１４と第一ヘッド２１は、前後方向において前側へ向けて移動を開始する（Ｓ５）。さらにＣＰＵ５０は、フィルベッド作成モードにおける回転速度の設定に従い、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動させる。粉体供給部１４の均しローラ１８と第一供給ローラ１６はローラ回転モータ４３の動力が伝達されて回転し、粉体の供給を開始する。上記したように、粉体供給時における均しローラ１８の回転向きは、第一ニップ部２８における均しローラ１８と第一供給ローラ１６の互いの外周面が粉体供給部１４の内部から外部へ移動する向きである。均しローラ１８は、第一供給ローラ１６よりも前後方向の後側に位置するので、左方から見た場合、時計回りに回転する（図４参照）。言い換えると、均しローラ１８は、ステージ９のステージ面９Ａ上を、前向きに転がる向きに回転する。粉体供給部１４は、第一ニップ部２８から供給する粉体が均しローラ１８の進行方向直前の位置に落ちるので、直ちに粉体を均して平滑化することができる。ゆえに立体造形装置１は、粉体供給部１４による粉体の供給と平滑化を連続する一連の動作で行うことができ、粉体の供給から粉体層の形成までの作業を素早く行うことができる。
【００４４】
ＣＰＵ５０は、造形データの１層目の粉体層に対する吐出位置情報に従い、ヘッド駆動部５５を制御して、第一ヘッド２１から粉体層へ向けた造形液の吐出を開始させる（Ｓ６）。第一ヘッド２１は粉体供給部１４とともに第一無端ベルト４に接続するため、粉体供給部１４に追従して移動する。すなわち、第一ヘッド２１は、粉体供給部１４が形成した直後の粉体層に、吐出位置情報に対応付けられたノズルから造形液を吐出して造形層を造形する。ゆえに立体造形装置１は、粉体供給部１４による粉体層の形成と第一ヘッド２１による造形層の造形を連続する一連の動作で行うことができ、粉体の供給から造形層の造形までの作業を素早く行うことができる。また、第一ヘッド２１は、ラインヘッドであるので、造形液を吐出しながらの前向きへの移動をリニアに且つ高速に行うことができる。
【００４５】
ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４の前後方向の位置を、前後動モータ４１の駆動量に応じて判断できる。ＣＰＵ５０は、均しローラ１８の最下端の位置Ｐ（図４参照）がステージ９の前端に到達しないうちは（Ｓ７：ＮＯ）、粉体層の形成を継続する。ＣＰＵ５０は、前後動モータ４１の駆動量に基づき、均しローラ１８の最下端の位置Ｐがステージ９の前端に到達したと判断したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を逆回転させる。均しローラ１８と第一供給ローラ１６は、互いの外周面が第一ニップ部２８において粉体供給部１４の外部から内部へ移動する向きに回転するので、第一ニップ部２８からの粉体の供給を停止する（Ｓ８）。
【００４６】
ＣＰＵ５０は、粉体の供給を停止した後も、粉体供給部１４と第一ヘッド２１の移動と第一ヘッド２１からの造形液の吐出を、第一ヘッド２１がステージ９の前端に到達するまで継続させる（Ｓ１０：ＮＯ）。ＣＰＵ５０は、前後動モータ４１の駆動量に基づき、第一ヘッド２１がステージ９の前端に到達したと判断したら（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ヘッド駆動部５５を制御して、第一ヘッド２１からの造形液の吐出を停止させる（Ｓ１１）。フィルベッド３５に、１層目の造形層が形成される。ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を逆回転させ、粉体供給部１４と第一ヘッド２１を前後方向の後方へ向けて移動させる。ＣＰＵ５０は、前後動モータ４１の駆動量に基づき、粉体供給部１４と第一ヘッド２１を原点位置に移動させる（Ｓ１２）。
【００４７】
ＣＰＵ５０は、すべての造形層の造形が完了し、立体造形物の造形が完了したか否かを判断する（Ｓ１３）。すべての造形層の造形が完了していない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、２層目以降の粉体層の厚みＤ２（図７参照）として予め設定されている分だけステージ９を下降させる（Ｓ１５）。ＣＰＵ５０は、ＲＡＭ５１から、造形データが含む、次層の粉体層（前回処理した粉体層の１つ上側の粉体層）に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ１６）。
【００４８】
ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードを通常造形モードに設定する。通常造形モードは、２層目以降の粉体層を形成するモードである。２層目以降の粉体層の厚みＤ２（図７参照）は、粉体層に吐出した造形液が浸透して下層に造形した造形層に到達でき、下層の造形層に固着して粉体層を固化できる厚みとして、予め設定されている。図７に示すように、粉体供給部１４が通常造形モードにおいて形成する２層目以降の粉体層の厚みＤ２は、フィルベッド３５の厚みＤ１よりも薄い。ゆえに、２層目以降の粉体層を形成するための粉体供給部１４の移動速度と、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度も、予め設定されており、それぞれＲＯＭ５２に記憶されている。図６に示すように、ＣＰＵ５０は、通常造形モードにおいて、粉体供給部１４の移動速度と、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度をＲＯＭ５２から読み出した設定値に設定する。ＣＰＵ５０は、通常造形モードにおける移動速度の設定に従い、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動させ、粉体供給部１４と第一ヘッド２１の前後方向前側へ向けた移動を開始させる（Ｓ１７）。さらにＣＰＵ５０は、通常造形モードにおける回転速度の設定に従い、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動させ、粉体供給部１４の供給機構２０の第一ニップ部２８から粉体の供給を開始させる。ＣＰＵ５０は処理をＳ６に戻す。
【００４９】
上記同様、ＣＰＵ５０はＳ６〜Ｓ１２の処理を実行し、粉体供給部１４に追従して第一ヘッド２１を移動させながら行う一連の動作によって、次層（２層目）における粉体層の形成と造形層の造形を行う。次層（２層目）の造形層を形成したら、ＣＰＵ５０は、２層目以降の粉体層の厚みＤ２に相当する分、ステージ９を下降させ（Ｓ１５）、次層（３層目）の粉体層に対する吐出位置情報を読み出し（Ｓ１６）、通常造形モードにおいて（Ｓ１７）、次層（３層目）の造形層を形成する（Ｓ６〜Ｓ１２）。ＣＰＵ５０は、以降同様にＳ６〜Ｓ１７の処理を繰り返し、造形層の各層を下層から順に形成する。すべての造形層を造形し終え、立体造形物の造形が完了した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、立体造形処理を終了する。ステージ９は、立体造形物と、固化せずに立体造形物の周辺に残存する未硬化粉体をステージ面９Ａに載置した状態になる。ＣＰＵ５０は、操作パネル５３の入力部を介して立体造形物を回収する指示が入力された場合に、加振モータ（図示略）を駆動してステージ９を振動させる。未硬化粉体は上部ステージと下部ステージの孔（図示略）から落下し、回収路１０を通じて粉体回収部１３に吸引される。結果、立体造形装置１は、造形された立体造形物のみをステージ９上に載置した状態になり、作業者が回収する。
【００５０】
以上説明したように、第一実施形態の立体造形装置１は、ＣＰＵ５０が、モータ駆動部６１を制御して粉体供給部１４を前向きに移動させながら、モータ駆動部６３を制御して供給機構２０を駆動させることができる。故に立体造形装置１は、ステージ面９Ａ上に粉体を供給しながら粉体を広げることができる。さらに立体造形装置１は、モータ駆動部６１を制御して第一ヘッド２１を粉体供給部１４に追従させて前向きに移動しながら、ヘッド駆動部５５を制御して第一ヘッド２１から造形液を吐出することができる。故に立体造形装置１は、ステージ面９Ａ上に粉体を供給し、広げながら、粉体に造形液を吐出し、造形層を形成することができる。したがって立体造形装置１は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５１】
第一ヘッド２１は、左右方向にステージ面９Ａの長さＷ１以上の長さＷ３を有して延びるノズル列２１Ａを有するラインヘッドであるので、造形液の一回の吐出で、ステージ面９Ａに形成した粉体層に対し、左右方向へのノズル列２１Ａの列数分の吐出を一度に完了することができる。すなわち第一ヘッド２１は、造形液の１回の吐出と前向きへのノズル列２１Ａの幅分の移動を繰り返すだけで、ステージ面９Ａに形成した粉体層に対する造形液の吐出を行うことができる。故に立体造形装置１は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５２】
立体造形装置１は、２つのローラ（均しローラ１８および第一供給ローラ１６）間の第一ニップ部２８から粉体を供給することで、ステージ面９Ａに対し、左右方向において偏りなく均一な量の粉体を供給することができる。また、立体造形装置１は、第一ニップ部２８の大きさの調整、均しローラ１８および第一供給ローラ１６の回転速度の調整、粉体供給部１４の前後方向への移動速度の調整等を行えば、粉体層の厚みを容易に調整することができる。故に立体造形装置１は、狙いの厚みの粉体層を速やかに形成できるので、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５３】
均しローラ１８は、第一ニップ部２８から供給する粉体をステージ９上で均すことができる。故に立体造形装置１は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５４】
ＣＰＵ５０は、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度を早めさせれば、粉体供給部１４の移動速度が一定であっても、より多くの粉体をステージ９に供給させることができる。また、ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４の移動速度を遅くさせれば、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度が一定であっても、より多くの粉体をステージ９に供給させることができる。ＣＰＵ５０は、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転速度を早めさせ、粉体供給部の移動速度を遅くさせれば、さらに多くの粉体をステージ９に供給させることができる。このため、立体造形装置１は、粉体供給部１４を前後方向に一回移動するだけで、ステージ９に所望の厚みを有する粉体層を形成することができる。故に立体造形装置１は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５５】
立体造形装置１は、最下層に、他の層よりも厚い粉体層であるフィルベッド３５を効率よく形成することができる。故に立体造形装置１は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００５６】
粉体供給部１４が着脱可能であるので、粉体供給部１４内の粉体がなくなった場合、作業者は、粉体供給部１４に粉体を充填する作業を行わずとも、予め粉体が収容された新たな粉体供給部１４に交換すればよい。したがって、粉体供給部１４に速やかに粉体を充填することができるので、立体造形装置１による立体造形物の造形が途中停止する時間を短くすることができる。故に立体造形装置１は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。また、粉体の充填作業において作業者は手を汚さずに済む。
【００５７】
次に、本発明の第二実施形態について、図８〜図１２を参照して説明する。図８に示す、第二実施形態の立体造形装置１０１の構成は、第一実施形態の立体造形装置１の構成と比べ、粉体供給部１１４の供給機構１２０が、均しローラ１８、第一供給ローラ１６に加えて第二供給ローラ１１９を備えた点と、第一ヘッド２１に加えて第二ヘッド１２２を備えた点が異なる。また、図１０に示す、第二実施形態の立体造形装置１０１の電気的構成は、第一実施形態の立体造形装置１の電気的構成と比べ、ヘッド駆動部１５５が第一ヘッド２１と第二ヘッド１２２の吐出チャンネルを駆動する点が異なる。以下の説明では、立体造形装置１０１の構成が立体造形装置１の構成と同一の部分は説明を省略または簡略化し、異なる部分について説明する。なお、立体造形装置１０１の構成において、立体造形装置１の構成と同一の部分には、同一の符号を付している。
【００５８】
図８、図９に示すように、立体造形装置１０１の粉体供給部１１４は、供給機構１２０が、左右方向に長く延びる回転軸を有する３つのローラを含む（図８参照）。前後方向の中央部に設けられる均しローラ１８と、均しローラ１８よりも前側の位置に設けられる第一供給ローラ１６は、第一実施形態と同様の構成であり、第一ニップ部２８から粉体供給部１１４内の粉体を外部に供給する。供給機構１２０は、均しローラ１８よりも後側の位置に、第二供給ローラ１１９を備える。第二供給ローラ１１９の左右方向の長さは、第一供給ローラ１６と同様に、ステージ９の左右方向の長さと略同じである。
【００５９】
第二供給ローラ１１９は、外周面が、均しローラ１８の外周面に近接もしくは密着した状態で配置される。第二供給ローラ１１９は、均しローラ１８とギア（図示略）で連結し、互いに相反する向きに回転する。すなわち、第一供給ローラ１６と第二供給ローラ１１９は同一方向に回転し、且つ、均しローラ１８の回転方向に対して相反する方向に回転する。したがって、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の第一ニップ部２８において互いの外周面が粉体供給部１１４の内部から外部へ移動する向きに回転する場合、均しローラ１８と第二供給ローラ１１９の第二ニップ部１２９では、互いの外周面が粉体供給部１１４の外部から内部へ移動する向きに回転する。言い換えると、供給機構１２０を左方から見た場合、均しローラ１８が時計回りに回転するとき、第一供給ローラ１６と第二供給ローラ１１９は、反時計回りに回転する。この場合に供給機構１２０は、第一ニップ部２８から粉体供給部１１４の外部へ粉体を供給でき、第二ニップ部１２９からは、粉体供給部１１４の外部に粉体を供給しない。同様に、供給機構１２０を左方から見た場合に均しローラ１８が反時計回りに回転するとき、第一供給ローラ１６と第二供給ローラ１１９は時計回りに回転するので、供給機構１２０は第二ニップ部１２９から外部に粉体を供給でき、第一ニップ部２８からは粉体を供給しない。供給機構１２０は、均しローラ１８、第一供給ローラ１６、第二供給ローラ１１９の回転がすべて停止する場合、第一ニップ部２８、第二ニップ部１２９のどちらからも外部に粉体を供給しない。供給機構１２０が、均しローラ１８、第一供給ローラ１６、第二供給ローラ１１９の回転速度に応じて粉体の時間あたりの供給量を調整できる点は、第一実施形態と同様である。
【００６０】
第二供給ローラ１１９の外径は第一供給ローラ１６の外径と同じであり、均しローラ１８の外径よりも小さい。そして、上下方向において、均しローラ１８の外周面が、第一供給ローラ１６および第二供給ローラ１１９の外周面よりもステージ面９Ａに近い点も、第一実施形態と同様である。
【００６１】
第二ヘッド１２２は第一ヘッド２１と同様の構成であり、左右方向に長く延びるノズル列を有するライン型のインクジェットヘッドである。第二ヘッド１２２は、粉体供給部１１４よりも前後方向の前側の位置で第一無端ベルト４に接続し、ガイドレール３に沿って前後方向へ移動する。したがって、粉体供給部１１４が前向きに移動する場合、第一ヘッド２１は粉体供給部１１４に追従して前方へ移動し、第二ヘッド１２２は粉体供給部１１４に先行して前方へ移動する。粉体供給部１１４が後向きに移動する場合、第一ヘッド２１は粉体供給部１１４に先行して後方へ移動し、第二ヘッド１２２は粉体供給部１１４に追従して後方へ移動する。
【００６２】
図１０を参照し、立体造形装置１０１の電気的構成について説明する。立体造形装置１０１のヘッド駆動部１５５は、第一ヘッド２１と第二ヘッド１２２とに電気的に接続する。ヘッド駆動部１５５は、第一ヘッド２１を駆動するとき、各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動して、第一ヘッド２１の各ノズルから造形液を吐出させる。ヘッド駆動部１５５は、第二ヘッド１２２を駆動するとき、各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動して、第二ヘッド１２２の各ノズルから造形液を吐出させる。立体造形装置１０１のその他の部位の電気的構成は、第一実施形態の立体造形装置１と同様である。
【００６３】
図１１を参照し、立体造形装置１０１のＣＰＵ５０が実行する立体造形処理について、図９、図１２を参照しながら説明する。第二実施形態の立体造形処理の説明においても、第一実施形態と同様の処理については、説明を省略または簡略化する。
【００６４】
図１１に示すように、ＣＰＵ５０は初期化処理を実行し（Ｓ２１）、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を、待機位置から原点位置に移動させる。ＣＰＵ５０は、ＰＣ１００から受信した造形データをＲＡＭ５１に記憶し（Ｓ２２）、１層目の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ２３）。
【００６５】
ＣＰＵ５０は、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２の移動モードを、第一モードに設定する（Ｓ２５）。第一モードは、造形時に、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を前後方向において前向きに移動させるモードである。第一モードでは、粉体が均しローラ１８の前方側にある第一ニップ部２８から供給されるように、均しローラ１８の回転向きが、均しローラ１８が前向きに転がる回転向きに設定される。また、第一モードでは、粉体供給部１１４に追従する第一ヘッド２１が造形液を吐出し、粉体供給部１１４に先行する第二ヘッド１２２は造形液を吐出しないように設定される。
【００６６】
ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードをフィルベッド作成モードに設定する。ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動して、フィルベッド作成モードにおける移動速度で、第一モードに設定される前向きに、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２の移動を開始させる（Ｓ２６）。さらに、ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動し、フィルベッド作成モードにおける回転速度で、第一モードにおける回転向きに、均しローラ１８、第一供給ローラ１６および第二供給ローラ１１９の回転を開始させる。図９に示すように、立体造形装置１０１は、第一モードの設定に従って、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を前向きに移動しながら、第一ニップ部２８から粉体をステージ９上に供給し、均しローラ１８で直ちに平滑化して、粉体層を形成する。
【００６７】
図１１に示すように、ＣＰＵ５０は、１層目の粉体層に対する吐出位置情報に従い、ヘッド駆動部１５５を制御して、第一モードで設定した第一ヘッド２１から粉体層へ向けた造形液の吐出を開始させる（Ｓ２７）。第一ヘッド２１は、粉体供給部１１４に追従して移動し、粉体供給部１１４が形成した直後の粉体層に対して造形液を吐出し、造形層を造形する。
【００６８】
ＣＰＵ５０は、粉体供給部１１４からの粉体の供給を継続し（Ｓ２８：ＮＯ）、均しローラ１８の最下端の位置がステージ９の前端に到達したら（Ｓ２８：ＹＥＳ）、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３の駆動を停止させる。供給機構１２０は粉体の供給を停止する（Ｓ３０）。ＣＰＵ５０は、第一ヘッド２１からの造形液の吐出を継続し（Ｓ３１：ＮＯ）、第一ヘッド２１がステージ９の前端に到達したら（Ｓ３１：ＮＯ）、ヘッド駆動部１５５を制御して第一ヘッド２１からの造形液の吐出を停止させる（Ｓ３２）。
【００６９】
ＣＰＵ５０は、次いで２層目の造形層を形成するため（Ｓ３３：ＮＯ）、２層目以降の粉体層の厚みに相当する分、ステージ９を下降させ（Ｓ３５）、次層（２層目）の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ３６）。ＣＰＵ５０は、現在の移動モードの設定が第一モードであるので（Ｓ３７：ＹＥＳ）、移動モードを第二モードに設定する（Ｓ４０）。第二モードは、造形時に、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を前後方向において後向きに移動させるモードである。第二モードでは、粉体が均しローラ１８の後方側にある第二ニップ部１２９から供給されるように、均しローラ１８の回転向きが、均しローラ１８が後向きに転がる回転向きに設定される。また、第二モードでは、粉体供給部１１４に追従する第二ヘッド１２２が造形液を吐出し、粉体供給部１１４に先行する第一ヘッド２１は造形液を吐出しないように設定される。
【００７０】
ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードを通常造形モードに設定する。ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動して、通常造形モードにおける移動速度で、第二モードに設定される後向きに、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２の移動を開始させる（Ｓ４１）。さらにＣＰＵ５０は、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動し、通常造形モードにおける回転速度で、第二モードにおける回転向きに、均しローラ１８、第一供給ローラ１６および第二供給ローラ１１９の回転を開始させる。図１２に示すように、立体造形装置１０１は、第二モードの設定に従って、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を後向きに移動しながら、第二ニップ部１２９から粉体をステージ９上に供給し、均しローラ１８で直ちに平滑化して、粉体層を形成する。ＣＰＵ５０は処理をＳ２７に戻す。
【００７１】
上記同様、ＣＰＵ５０はＳ２７〜Ｓ３２の処理を実行し、次層（２層目）における粉体層の形成と造形層の造形を行う。次層（２層目）の造形層を形成したら、ＣＰＵ５０は、上記同様ステージ９を下降させ（Ｓ３５）、次層（３層目）の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ３６）。ＣＰＵ５０は、現在の移動モードの設定が第二モードであるので（Ｓ３７：ＮＯ）、移動モードを第一モードに設定し（Ｓ３８）、通常造形モードにおいて（Ｓ４０）、次層（３層目）の造形層を形成する（Ｓ２７〜Ｓ３２）。ＣＰＵ５０は、以降同様にＳ２７〜Ｓ４１の処理を繰り返し、造形層の各層を下層から順に形成する。すべての造形層を造形し終え、立体造形物の造形が完了した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、粉体供給部１１４、第一ヘッド２１および第二ヘッド１２２を待機位置に戻し、立体造形処理を終了する。
【００７２】
以上説明したように、第二実施形態の立体造形装置２０１は、第一ヘッド２１と第二ヘッド１２２を前向きに移動する場合だけでなく、後向きに移動する場合にも、造形層を形成することができる。故に、立体造形装置２０１は、造形層を重ねた立体造形物の造形をさらに高速に行うことができる。
【００７３】
均しローラ１８は、粉体供給部１１４の移動向き（前向きまたは後向き）に応じて、対応するニップ部（第一ニップ部２８または第二ニップ部１２９）から粉体を供給し、ステージ９上で均すことができる。故に立体造形装置１は、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００７４】
粉体供給部１１４が前向きに移動する場合、均しローラ１８と、移動方向において均しローラ１８の上流側（前後方向の後側）に位置する第二供給ローラ１１９との第二ニップ部１２９では、均しローラ１８と第二供給ローラ１１９が粉体を粉体供給部１１４内に押し込む方向に回転する。故に均しローラ１８と第二供給ローラ１１９の間の第二ニップ部１２９からは粉体が供給されない。一方、均しローラ１８と、移動方向において均しローラ１８の下流側（前後方向の前側）に位置する第一供給ローラ１６との第一ニップ部２８では、均しローラ１８と第一供給ローラ１６が粉体を粉体供給部１１４外に押し出す方向に回転する。故に均しローラ１８と第一供給ローラ１６の間の第一ニップ部２８から粉体を供給することができる。また、粉体供給部１１４が後向きに移動する場合も同様であり、均しローラ１８と、移動方向において均しローラ１８の上流側（前後方向の前側）に位置する第一供給ローラ１６との第一ニップ部２８では、均しローラ１８と第一供給ローラ１６が粉体を粉体供給部１１４内に押し込む方向に回転するため、粉体が供給されない。一方、均しローラ１８と、移動方向において均しローラ１８の下流側（前後方向の後側）に位置する第二供給ローラ１１９との第二ニップ部１２９では、均しローラ１８と第二供給ローラ１１９が粉体を粉体供給部１１４外に押し出す方向に回転するため、粉体を供給することができる。したがって、粉体供給部１１４が前向きに移動する場合も、後向きに移動する場合も、均しローラ１８は、移動方向の下流側のニップ部から供給する粉体をステージ９上で均すことができるので、粉体層の形成を速やかに行うことができ、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００７５】
次に、本発明の第三実施形態について、図１３〜図１７を参照して説明する。図１３に示す、第三実施形態の立体造形装置２０１の構成は、第一実施形態の立体造形装置１の構成と比べ、第一ヘッド２１に代えて第三ヘッド２２３を備えた点と、第三ヘッド２２３の前後方向への移動のため、第二無端ベルト２０５を備えた点が異なる。また、図１６に示す、第三実施形態の立体造形装置２０１の電気的構成は、第一実施形態の立体造形装置１の電気的構成と比べ、第三ヘッド２２３の前後方向および左右方向への移動のため、モータ駆動部２６４，２６５がそれぞれヘッド前後動モータ２４４とヘッド左右動モータ２４５を駆動する点が異なる。以下の説明では、立体造形装置２０１の構成が立体造形装置１の構成と同一の部分は説明を省略または簡略化し、異なる部分について説明する。なお、立体造形装置２０１の構成において、立体造形装置１の構成と同一の部分には、同一の符号を付している。
【００７６】
図１３〜図１５に示すように、立体造形装置２０１は、第一実施形態の第一ヘッド２１とは異なる第三ヘッド２２３を備える。第三ヘッド２２３は、左右方向の長さがステージ９の左右方向の長さよりも短い立方体形状を有する。第三ヘッド２２３は、左右方向に延びるガイドレール２２５を摺動可能に保持する。ガイドレール２２５は、第三ヘッド２２３の左右方向への移動を案内する。ガイドレール２２５の両端は、左右方向に延びる立方体形状の支持体２２６の左右両側の側部が支持する。支持体２２６は、前面および下面が開放し、ガイドレール２２５に沿って左右方向に移動する第三ヘッド２２３と干渉しない。支持体２２６は、右端部が前後方向に延びるガイドレール３を保持する。ガイドレール３は、支持体２２６がガイドレール２２５を介して保持する第三ヘッド２２３の前後方向への移動を案内する。
【００７７】
支持体２２６は、内部に、ヘッド左右動モータ２４５（図１６参照）と、ガイドレール２２５と平行に左右方向へ延びる第三無端ベルト２２７を備える。第三ヘッド２２３は第三無端ベルト２２７に接続し、ヘッド左右動モータ２４５の動力で、ガイドレール２２５に沿って左右方向へ移動する。また、支持体２２６の右端部は、粉体供給部１４の腕部１５が接続する第一無端ベルト４と平行に設けた第二無端ベルト２０５に接続する。第二無端ベルト２０５は、胴部４０（図１参照）内に設けられるヘッド前後動モータ２４４（図１６参照）の駆動によって回動する。第二無端ベルト２０５は、支持体２２６が保持する第三ヘッド２２３をガイドレール３に沿って粉体供給部１４とは独立に前後方向へ移動する。
【００７８】
第三ヘッド２２３は、例えばピエゾ方式で造形液を下方に吐出可能なインクジェットヘッドである。図１４に示すように、第三ヘッド２２３は、下面に、造形液を吐出するノズルを前後方向および左右方向に沿って複数並べたマトリクス状のノズル列２２３Ａを有する。ノズル列の左右方向の長さＷ４は、ステージ９の左右方向の長さＷ１よりも短い。すなわち、第三ヘッド２２３は、左右方向に移動して複数列分の造形液を吐出して形成する帯状の着滴部位を、前後方向に移動して複数並べることでステージ９の全面に造形液を吐出できる、シリアル型のインクジェットヘッド（いわゆるシリアルヘッド）である。シリアルヘッドは、ラインヘッドと比べてノズル数を減らして安価に製造でき、且つ、移動制御によって造形液の着滴位置を、より精細に制御することができる。複数のノズル列は、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）に着色したカラー造形液と、無色造形液を吐出する。なお、第三ヘッド２２３は、単色の造形液を吐出するノズル列２２３Ａを１列以上有する構成であってもよい。立体造形装置１０１のその他の部位の構成は、第一実施形態の立体造形装置１と同様である。
【００７９】
図１６を参照し、立体造形装置２０１の電気的構成について説明する。立体造形装置２０１のＣＰＵ５０は、バス５９を介し、モータ駆動部２６４，２６５、ヘッド駆動部２５５と電気的に接続する。モータ駆動部２６４，２６５は、ＣＰＵ５０の制御に従い、ヘッド前後動モータ２４４、ヘッド左右動モータ２４５のそれぞれの動作を制御する。ヘッド前後動モータ２４４は、第一無端ベルト４と平行に設けられた第二無端ベルト２０５を回動し、ヘッド左右動モータ２４５は、支持体２２６内に設けられた第三無端ベルト２２７を回動する。ヘッド駆動部２５５は第三ヘッド２２３と電気的に接続し、各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動して、各ノズルから造形液を吐出する。立体造形装置２０１のその他の部位の電気的構成は、第一実施形態の立体造形装置１と同様である。
【００８０】
図１７を参照し、立体造形装置２０１のＣＰＵ５０が実行する立体造形処理について、図１５を参照しながら説明する。第三実施形態の立体造形処理の説明においても、第一実施形態と同様の処理については、説明を省略または簡略化する。
【００８１】
図１７に示すように、ＣＰＵ５０は初期化処理を実行し（Ｓ５１）、粉体供給部１４と、第三ヘッド２２３を保持する支持体２２６を、待機位置から原点位置に移動させる。ＣＰＵ５０は、ＰＣ１００から受信した造形データをＲＡＭ５１に記憶し（Ｓ５２）、１層目の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ５３）。
【００８２】
ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードをフィルベッド作成モードに設定する。ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動し、フィルベッド作成モードにおける移動速度で前向きに、粉体供給部１４の移動を開始させる（Ｓ５５）。さらに、ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動し、フィルベッド作成モードにおける回転速度で、第一ニップ部２８から粉体を供給する向きに、均しローラ１８、第一供給ローラ１６の回転を開始させる。図１５に示すように、立体造形装置２０１は、粉体供給部１４を前向きに移動しながら、第一ニップ部２８から粉体をステージ９上に供給し、均しローラ１８で直ちに平滑化して、粉体層を形成する。
【００８３】
図１７に示すように、ＣＰＵ５０は、モータ駆動部２６４を制御してヘッド前後動モータ２４４を駆動させ、支持体２２６を前向きに移動させる。ＣＰＵ５０は、第三ヘッド２２３のノズル列が前後方向にステージ９の後端部からステージ９内に配置される位置で、支持体２２６の移動を停止させる（Ｓ５６）。
【００８４】
ＣＰＵ５０は、モータ駆動部２６５を制御してヘッド左右動モータ２４５を駆動させ、第三ヘッド２２３を左右方向に移動させる（Ｓ５７）。ＣＰＵ５０は１層目の粉体層に対する吐出位置情報に従い、ヘッド駆動部２５５を制御して、粉体層へ向けた造形液の吐出を開始させる（Ｓ５８）。第三ヘッド２２３は、粉体供給部１４が形成した直後の粉体層に対してノズル列の前後方向の長さに相当する幅分の造形液を吐出し、造形層を造形する。
【００８５】
ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４による粉体層の形成が完了するまでは（Ｓ６０：ＮＯ）、処理をＳ５６に戻し、Ｓ５６〜Ｓ６０の処理を繰り返す。ＣＰＵ５０は、支持体２２６をノズル列の前後方向の長さ分、前向きに移動させた位置で停止し（Ｓ５６）、第三ヘッド２２３を左右方向に移動させて（Ｓ５７）、造形液を吐出させる（Ｓ５８）。このように、第三ヘッド２２３は、粉体供給部１４を追従しながら、段階的に、粉体層に造形液を吐出して、造形層を造形する。
【００８６】
ＣＰＵ５０は、均しローラ１８の最下端の位置がステージ９の前端に到達し、粉体供給部１４による粉体層の形成が完了したら（Ｓ６０：ＹＥＳ）、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３の駆動を停止させる。供給機構２０は粉体の供給を停止する（Ｓ６１）。ＣＰＵ５０は、Ｓ５６〜Ｓ６２の処理を繰り返すことで第三ヘッド２２３からの造形液の吐出を継続し（Ｓ６２：ＮＯ）、第三ヘッド２２３がステージ９の前端に到達したら（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ヘッド駆動部２５５を制御して第三ヘッド２２３からの造形液の吐出を停止させる（Ｓ６３）。ＣＰＵ５０はモータ駆動部６１，２６４を制御して前後動モータ４１，ヘッド前後動モータ２４４をそれぞれ駆動させ、粉体供給部１４と、第三ヘッド２２３を保持する支持体２２６を、原点位置に移動させる（Ｓ６５）。
【００８７】
ＣＰＵ５０は、次いで２層目の造形層を形成するため（Ｓ６６：ＮＯ）、２層目以降の粉体層の厚みに相当する分、ステージ９を下降させ（Ｓ６７）、次層（２層目）の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ６８）。ＣＰＵ５０は、粉体層の形成モードを通常造形モードに設定する。ＣＰＵ５０は、モータ駆動部６１を制御して前後動モータ４１を駆動し、通常造形モードにおける移動速度で前向きに、粉体供給部１４の移動を開始させる（Ｓ７０）。さらにＣＰＵ５０は、モータ駆動部６３を制御してローラ回転モータ４３を駆動し、通常造形モードにおける回転速度で、第一ニップ部２８から粉体を供給する向きに、均しローラ１８と第一供給ローラ１６の回転を開始させる。ＣＰＵ５０は処理をＳ５６に戻す。
【００８８】
上記同様、ＣＰＵ５０はＳ５６〜Ｓ６２の処理を実行し、次層（２層目）における粉体層の形成と造形層の造形を行う。次層（２層目）の造形層を形成したら、ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４と第三ヘッド２２３を原点位置に戻し、上記同様ステージ９を下降させ（Ｓ６７）、次層（３層目）の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ６８）。ＣＰＵ５０は、通常造形モードにおいて（Ｓ７０）、次層（３層目）の造形層を形成する（Ｓ５６〜Ｓ６２）。ＣＰＵ５０は、以降同様にＳ５６〜Ｓ７０の処理を繰り返し、造形層の各層を下層から順に形成する。すべての造形層を造形し終え、立体造形物の造形が完了した場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、粉体供給部１４と第三ヘッド２２３を待機位置に戻し、立体造形処理を終了する。
【００８９】
以上説明したように、第三実施形態の立体造形装置２０１の第三ヘッド２２３は、左右方向の長さがＷ４であってステージ面９Ａの左右方向の長さＷ１より短いノズル列２２３Ａを有する。故に第三ヘッド２２３は、ステージ面９Ａに形成した粉体層に対し、左右方向に沿って造形液を吐出する動作をステージ面９Ａの左右方向の長さに達するまで行ってから、前向きにノズル列の幅分の移動を行う。これを繰り返すことで、第三ヘッド２２３は、ステージ面９Ａに形成した粉体層に対する造形液の吐出を行うことができる。第三ヘッド２２３は、ノズル列の長さが左右方向にステージ面９Ａの長さより短い分、ノズルの数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。第三ヘッド２２３が粉体供給部１４の移動に追従して移動し、上記動作で造形層を形成するので、立体造形装置１は、造形層を重ねた立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図１８に示す、立体造形装置３０１のように、第二実施形態の粉体供給部１１４と、第三実施形態の第三ヘッド２２３に加え、第三ヘッド２２３と同じ構成の第四ヘッド３２３をさらに備えてもよい。シリアルヘッドである第三ヘッド２２３と第四ヘッド３２３は、前後方向へ段階的に移動しながら造形液を吐出するのでラインヘッドよりも造形層の造形速度は遅い。しかし、第三ヘッド２２３と第四ヘッド３２３の２つのシリアルヘッドと、２つのニップ部を有する粉体供給部１１４を備えることで、立体造形装置３０１は、前後方向の前向きと後向きの双方向においてそれぞれ造形層を形成することができ、立体造形物の造形を高速に行うことができる。
【００９１】
また、上記実施形態では、第一ヘッド２１等はカラー造形液と無色造形液を吐出するが、無色、有色は問わず、粉体を固化する造形液を１種類吐出するヘッドであってもよい。この場合、各種類ごとにノズル列を用意する必要がないので、ノズル列は１列以上あれば足り、ヘッドのコストダウンを図ることができる。また、粉体供給部１４は立体造形装置１から着脱できなくともよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、フィルベッド３５を粉体層の１層目とし、フィルベッド３５上に造形液を吐出して１層目の造形層を形成したが、フィルベッド３５を作成後、改めてフィルベッド３５上に１層目の粉体層を形成してもよい。
【００９３】
上記実施形態において、供給機構２０，１２０が、本発明の「供給手段」に相当する。モータ駆動部６３が「第一駆動部」に相当する。前後方向、左右方向、上下方向が、それぞれ、「第一方向」、「第二方向」、「第三方向」に相当する。モータ駆動部６１が［第二駆動部」に相当する。第一ヘッド２１、第三ヘッド２２３が、「第一吐出部」に相当する。ヘッド駆動部５５，１５５，２５５が「第三駆動部」に相当する。モータ駆動部６１，２６４が「第四駆動部」に相当する。ＣＰＵ５０が「制御部」相当する。前後方向において、前側へ向かう向き（前向き）が「第一向き」に相当し、後側へ向かう向き（後向き）が「第二向き」に相当する。ヘッド駆動部２５５が「第五駆動部」に相当する。第二ヘッド１２２、第四ヘッド３２３が「第二吐出部」に相当する。第一ニップ部２８、第二ニップ部１２９が「ニップ部」に相当する。均しローラ１８が「第一ローラ」に相当する。第二供給ローラ１１９が「第二ローラ」に相当する。第一供給ローラ１６が「第三ローラ」に相当する。ＲＡＭ５１が「記憶部」に相当する。
【符号の説明】
【００９４】
１，１０１，２０１，３０１  立体造形装置
９                          ステージ
９Ａ                        ステージ面
１４，１１４                  粉体供給部
１６                          第一供給ローラ
１８                          均しローラ
２０，１２０                  供給機構
２１                          第一ヘッド
２１Ａ                        ノズル列
２８                          第一ニップ部
５０                          ＣＰＵ
５１                          ＲＡＭ
５５，１５５，２５５          ヘッド駆動部
６１，６３，２６５            モータ駆動部
１１９                          第二供給ローラ
１２２                          第二ヘッド
１２９                          第二ニップ部
２２３                          第三ヘッド
２２３Ａ                        ノズル列
３２３                          第四ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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