(57)【要約】【課題】粉体層形成時において、立体造形物の変形を防止し、且つ粉体が舞うことを抑制することができる立体造形装置およびその駆動制御方法を提供する。【解決手段】立体造形装置のＣＰＵは造形台を順方向に移動させ（Ｓ３）、回転を停止した均しローラで粉体を押圧してステージ部に運ぶことで粉体の舞いを抑制する。ＣＰＵは均しローラがステージ部に到達する前のＰ３で均しローラの回転を開始させる（Ｓ１３）。均しローラは第二回転速度が徐々に加速し、ステージ部に到達するときには第一回転速度になる。均しローラは昇降ステージ上で第一回転速度で回転しながら粉体を均して粉体層を形成することで、造形層の引きずり、膨張の発生を抑制する。ＣＰＵは均しローラが回収部に到達すると、均しローラの回転を停止させる（Ｓ１６）。均しローラは第三回転速度を徐々に減速させながら粉体を押圧して粉体落下部に運ぶことで粉体の舞いを抑制する。【選択図】図５
2015182304.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粉体供給部と、
前記粉体供給部から前記粉体が供給される被供給部と、
前記造形液を吐出する吐出部と、
前記粉体を層状に均した粉体層が形成され、且つ前記粉体層に対して前記吐出部から吐出される前記造形液によって前記粉体層が固化した造形層が造形される面であるステージ面を有し、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記被供給部に接続するステージ部と、
前記ステージ部の前記第一方向の他方側で前記ステージ部に接続し、前記ステージ部における前記粉体層の形成で余った余剰粉体を回収する回収部と、
前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に交差する第二方向へ延びる回転軸の周囲を覆う外周面を有し、前記外周面が、少なくとも前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部のうちのいずれか１つに対向するローラ部と、
前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部と、前記ローラ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第一駆動部と、
前記ローラ部を回転させる第二駆動部と、
前記第一駆動部および前記第二駆動部の駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部を横切って前記回収部に移動させる場合に、
前記第二駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において回転させる速度である第一回転速度を、前記被供給部において回転させる速度である第二回転速度以上の速い速度に制御し、
且つ、前記第一回転速度を、前記回収部において回転させる速度である第三回転速度以上の速い速度に制御すること
を特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部の一部および前記回収部の一部のうち少なくとも一方において移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって、少なくとも前記第二回転速度および前記第三回転速度のうち一方の速度をゼロに制御す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】
前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部に移動させる場合に、前記被供給部において前記粉体が前記粉体供給部から供給される位置である第一位置から、前記被供給部と前記ステージ部とが接続する位置である第二位置に到達するまでの間の位置である所定の第三位置において、前記第二駆動部を制御することによって前記第二回転速度が加速し始めるように制御することを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部から前記回収部に移動させる場合に、前記ステージ部と前記回収部とが接続する位置である第四位置から、前記回収部において前記余剰粉体が回収される位置である第五位置に到達するまでの間の位置である所定の第六位置において、前記第二駆動部を制御することによって前記第三回転速度が減速し始めるように制御することを特徴とする請求項２または３に記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第二駆動部を制御することによって、前記第二回転速度を前記第三回転速度よりも遅い速度に制御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】
前記ステージ面を上下方向に移動させる昇降部をさらに備え、
前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記回収部から前記ステージ部を横切って前記被供給部に移動させる場合に、
前記昇降部の駆動を制御することによって、前記粉体層の形成において前記ステージ面を下降させる量よりも小さい第一定量分、前記ステージ面を下方に移動させ、
前記第二駆動部を制御することによって、前記第一回転速度、前記第二回転速度および前記第三回転速度をゼロに制御すること
を特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記造形層の造形対象である前記粉体層よりも下層に形成する前記粉体の層であり、前記粉体に対する前記造形液の混合を行わない基礎層を形成するため、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって、前記ローラ部を回転させる速度である第四回転速度が前記第一回転速度よりも遅い速度に制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第四回転速度をゼロに制御す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】
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粉体供給部と、前記粉体供給部から前記粉体が供給される被供給部と、前記造形液を吐出する吐出部と、前記粉体を層状に均した粉体層が形成され、且つ前記粉体層に対して前記吐出部から吐出される前記造形液によって前記粉体層が固化した造形層が造形される面であるステージ面を有し、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記被供給部に接続するステージ部と、前記ステージ部の前記第一方向の他方側で前記ステージ部に接続し、前記ステージ部における前記粉体層の形成で余った余剰粉体を回収する回収部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に交差する第二方向へ延びる回転軸の周囲を覆う外周面を有し、前記外周面が、少なくとも前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部のうちのいずれか１つに対向するローラ部と、前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部と、前記ローラ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第一駆動部と、前記ローラ部を回転させる第二駆動部と、前記第一駆動部および前記第二駆動部の駆動を制御する制御部とを備える立体造形装置の駆動を制御するため、前記制御部が実行する駆動制御方法であって、
前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部を横切って前記回収部に移動させる場合に、
前記第二駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において回転させる速度である第一回転速度を、前記被供給部において回転させる速度である第二回転速度以上の速い速度に制御し、
且つ、前記第一回転速度を、前記回収部において回転させる速度である第三回転速度以上の速い速度に制御すること
を特徴とする立体造形装置の駆動制御方法。
【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およびその駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステージ上に供給する立体造形粉体（以下、単に「粉体」ともいう。）を薄層状に均した粉体層に造形液を吐出し、粉体層と造形液が混合して固化した造形層を積層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１参照）。立体造形装置は、均しローラをステージに対して相対的に平行に移動させて粉体を均すことで、ステージ上に粉体層を形成する。造形層上に新たに粉体層が形成される場合に、立体造形物は、変形を生ずることがある。立体造形物の変形の態様には、形成済みの造形層が均しローラに引きずられて位置がずれる「引きずり」と、形成済みの造形層が均しローラに引き延ばされる「膨張」がある。特許文献１に記載の立体造形装置は、ステージ上において、均しローラが造形層の造形範囲上方を通過する間の回転速度を高速に設定し、造形層の造形範囲外の上方を通過する間の回転速度を低速に設定する。均しローラは、回転速度が速いほど粉体が崩れるときの応力（剪断応力）を低下させる。故に、特許文献１に記載の立体造形装置は、粉体層形成時に、造形層の上方で均しローラを高速回転させながら粉体を均して平坦化することで、造形層の引きずり・膨張を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７５３９１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、均しローラは、回転することによって粉体を巻き上げてしまう可能性がある。立体造形装置は、均しローラによって巻き上げられた粉体が装置内部で浮遊し、造形液を吐出する吐出ヘッドに形成されたノズル孔に詰まりを生ずると、吐出不良を生ずる可能性がある。均しローラは、ステージ上で粉体層を形成する場合に限らず、ステージ外（例えば、粉体が供給される被供給部上、粉体が回収される回収部上）で粉体を運搬する場合にも、粉体を巻き上げてしまう可能性がある。特許文献１は、造形層の引きずり・膨張を抑制する観点から、粉体を均すステージ上での均しローラの回転速度について考慮されているが、ステージ外における均しローラの回転速度については考慮されていなかった。また、被供給部において粉体供給部から粉体を落下させて供給する際と、回収部において粉体落下部に粉体を落下させて回収する際に、粉体は舞いやすい。粉体が舞っている場合に均しローラが比較的速い回転速度で回転すると、粉体は、回転に伴って生ずる風圧で散乱する可能性があった。
【０００５】
また、均しローラは、粉体層形成時に、ステージに対する相対的な移動速度（平坦化速度）が遅いほど、粉体の剪断応力を低下させる。故に、特許文献１に記載の立体造形装置は、ステージ上において、均しローラが造形層の造形範囲上方を通過する間の平坦化速度を低速に設定し、造形層の造形範囲外の上方を通過する間の平坦化速度を高速に設定する。しかし、造形層の造形範囲上方に形成される粉体層と、造形層の造形範囲外の上方に形成され粉体層は、均しローラがステージ上で同一の層として形成する粉体層である。故に、造形層の造形範囲上方での平坦化速度を低速にしたところで、造形層の造形範囲外での平坦化速度が高速となり、造形範囲外の上方で粉体層を形成する粉体の剪断応力が高まると、応力は、造形範囲上方の粉体層にも伝わる可能性がある。このため、特許文献１に記載の立体造形装置は、造形層の引きずり・膨張を十分に抑制できなくなる可能性があった。
【０００６】
本発明は、粉体層形成時において、立体造形物の変形を防止し、且つ粉体が舞うことを抑制することができる立体造形装置およびその駆動制御方法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】
【０００７】
本発明の第一態様によれば、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粉体供給部と、前記粉体供給部から前記粉体が供給される被供給部と、前記造形液を吐出する吐出部と、前記粉体を層状に均した粉体層が形成され、且つ前記粉体層に対して前記吐出部から吐出される前記造形液によって前記粉体層が固化した造形層が造形される面であるステージ面を有し、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記被供給部に接続するステージ部と、前記ステージ部の前記第一方向の他方側で前記ステージ部に接続し、前記ステージ部における前記粉体層の形成で余った余剰粉体を回収する回収部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に交差する第二方向へ延びる回転軸の周囲を覆う外周面を有し、前記外周面が、少なくとも前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部のうちのいずれか１つに対向するローラ部と、前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部と、前記ローラ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第一駆動部と、前記ローラ部を回転させる第二駆動部と、前記第一駆動部および前記第二駆動部の駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部を横切って前記回収部に移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において回転させる速度である第一回転速度を、前記被供給部において回転させる速度である第二回転速度以上の速い速度に制御し、且つ、前記第一回転速度を、前記回収部において回転させる速度である第三回転速度以上の速い速度に制御することを特徴とする立体造形装置が提供される。
【０００８】
制御部は、ステージ部においてローラ部を回転させる第一回転速度を、被供給部においてローラ部を回転させる第二回転速度以上の速い速度に制御する。これにより、ローラ部は、粉体供給部から供給された粉体をステージ部に運ぶ際に、粉体を巻き上げ難い。よって、立体造形装置は、装置内で粉体が舞うことを抑制することができる。さらに、立体造形装置は、第二駆動部の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。また、ローラ部は、相対的に移動しながら粉体を運ぶことによって、粉体に剪断応力を生じさせる。しかし、第一回転速度が第二回転速度および第三回転速度以上に速い速度なので、ローラ部は、粉体層形成時に粉体を剪断しやすい。粉体層に造形液を混合することによって既に造形された造形層上に新たな粉体層を形成する場合に、ローラ部は、造形層を引きずったり引き延ばしたりしないので、粉体層を確実に均すことができる。故に、立体造形装置は、立体造形物の変形を防止しつつ、粉体層を精度よく形成することができる。
【０００９】
また、被供給部では、粉体供給部から落下させて粉体が供給されるので、粉体は舞いやすい。立体造形装置は、第二回転速度を第一回転速度よりも遅い速度に制御することで、被供給部においてローラ部の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを抑制できる。また、回収部では、粉体落下部に粉体を落下させて粉体が回収されるので、粉体は舞いやすい。立体造形装置は、第三回転速度を第一回転速度よりも遅い速度に制御することで、回収部においてローラ部の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを抑制できる。
【００１０】
また、ローラ部は、ステージ部において、造形層の造形範囲上方だけでなく、造形層の造形範囲外の上方にも粉体層を形成する。造形層の造形範囲外の上方で粉体層を形成する際に粉体に生じさせた剪断応力によって、造形層の造形範囲に形成される粉体層に応力が伝わると、造形層の引きずり・膨張を十分に抑制できなくなる可能性がある。第一態様において、制御部は、ステージ部において、ローラ部を回転させる速度を第一回転速度に維持する。このため、ローラ部は、造形層の造形範囲上方だけでなく、造形層の造形範囲外の上方で粉体層を形成する場合にも、粉体を剪断しやすい。故に、ローラ部は、ステージ部において粉体に生ずる剪断応力を低下させ、造形層を引きずったり引き延ばしたりしないので、粉体層を確実に均すことができる。
【００１１】
第一態様において、前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部の一部および前記回収部の一部のうち少なくとも一方において移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって、少なくとも前記第二回転速度および前記第三回転速度のうち一方の速度をゼロに制御してもよい。立体造形装置は、少なくとも前記第二回転速度および前記第三回転速度のうち一方の速度をゼロにしてローラ部の回転を停止することで、装置内で粉体が舞うことを、より確実に抑制できる。また、被供給部では、粉体供給部から落下させて粉体が供給されるので、粉体は舞いやすい。立体造形装置は、第二回転速度をゼロに制御することで、被供給部においてローラ部の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを防止できる。また、回収部では、粉体落下部に粉体を落下させて粉体が回収されるので、粉体は舞いやすい。立体造形装置は、第三回転速度をゼロに制御することで、回収部においてローラ部の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを防止できる。また、立体造形装置は、第二駆動部の駆動に要するエネルギーの消費をより低減することができる。
【００１２】
第一態様において、前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部に移動させる場合に、前記被供給部において前記粉体が前記粉体供給部から供給される位置である第一位置から、前記被供給部と前記ステージ部とが接続する位置である第二位置に到達するまでの間の位置である所定の第三位置において、前記第二駆動部を制御することによって前記第二回転速度が加速し始めるように制御してもよい。制御部が第三位置でローラ部の第二回転速度を加速し始めることで、ローラ部は、第二位置に到達するまでの間に第二回転速度を徐々に速くすることができる。すなわち、制御部は、ローラ部の回転速度が被供給部において急激に変化することがないように制御することができる。そして、被供給部におけるローラ部の回転速度である第二回転速度は、第一回転速度以下である。故に、立体造形装置は、粉体が舞うことを抑制することができる。ところで、ローラ部の回転速度が第二位置で第一回転速度に達していない場合、立体造形装置は、第一回転速度に達するまでローラ部の相対移動を一時的に停止させる必要がある。しかし、立体造形装置は、第三位置で第二回転速度を加速し始めることで、第二位置に到達するときには第一回転速度にすることができるので、ローラ部の相対移動を停止することなくスムーズに粉体層を形成することができる。
【００１３】
第一態様において、前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部から前記回収部に移動させる場合に、前記ステージ部と前記回収部とが接続する位置である第四位置から、前記回収部において前記余剰粉体が回収される位置である第五位置に到達するまでの間の位置である所定の第六位置において、前記第二駆動部を制御することによって前記第三回転速度が減速し始めるように制御してもよい。制御部が第六位置でローラ部の第三回転速度を減速し始めることで、ローラ部は、第五位置に到達するまでの間に第三回転速度を徐々に遅くすることができる。すなわち、制御部は、ローラ部の回転速度が回収部において急激に変化することがないように制御することができる。そして、回収部におけるローラ部の回転速度である第三回転速度は、第一回転速度以下である。故に、立体造形装置は、粉体が舞うことを抑制することができる。
【００１４】
第一態様において、前記制御部は、前記第二駆動部を制御することによって、前記第二回転速度を前記第三回転速度よりも遅い速度に制御してもよい。粉体が供給される被供給部においてローラ部がステージ部に運ぶ粉体の量は、回収部においてローラ部が運ぶ余剰粉体の量よりも多い。故に、第二回転速度を第三回転速度よりも遅くすることで、立体造形装置は、装置内で粉体が舞うことをさらに抑制することができる。
【００１５】
第一態様において、前記ステージ面を上下方向に移動させる昇降部をさらに備えてもよい。この場合に、前記制御部は、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記回収部から前記ステージ部を横切って前記被供給部に移動させる場合に、前記昇降部の駆動を制御することによって、前記粉体層の形成において前記ステージ面を下降させる量よりも小さい第一定量分、前記ステージ面を下方に移動させ、前記第二駆動部を制御することによって、前記第一回転速度、前記第二回転速度および前記第三回転速度をゼロに制御してもよい。立体造形装置は、ローラ部を回収部から被供給部に戻す場合にローラ部の回転を停止させることで、装置内で粉体が舞うことを抑制し、且つ第二駆動部の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。ところで、ローラ部は、回転速度が遅いと粉体の剪断応力を増加させる可能性がある。しかし、制御部は、ローラ部を回収部から被供給部に戻す場合、昇降部を駆動させてステージ面を第一定量下降させる。故に、ローラ部は、外周面が造形層上に形成した粉体層に接触することがなく、造形層を引きずったり引き延ばしたりすることがない。
【００１６】
第一態様において、前記制御部は、前記造形層の造形対象である前記粉体層よりも下層に形成する前記粉体の層であり、前記粉体に対する前記造形液の混合を行わない基礎層を形成するため、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって、前記ローラ部を回転させる速度である第四回転速度が前記第一回転速度よりも遅い速度に制御してもよい。基礎層形成時は粉体層に造形液を混合することによって造形する造形層の形成前であり、造形層が引きずられたり引き延ばされたりしない。故に、立体造形装置は、第四回転速度を第一回転速度よりも遅くすることで、装置内で粉体が舞うことを抑制することができる。また、立体造形装置は、第二駆動部の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。
【００１７】
第一態様において、前記制御部は、前記第四回転速度をゼロに制御してもよい。立体造形装置は、第四回転速度をゼロにすることで、装置内で粉体が舞うことをより抑制することができる。また、立体造形装置は、第二駆動部の駆動に要するエネルギーの消費をより低減することができる。
【００１８】
本発明の第二態様によれば、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粉体供給部と、前記粉体供給部から前記粉体が供給される被供給部と、前記造形液を吐出する吐出部と、前記粉体を層状に均した粉体層が形成され、且つ前記粉体層に対して前記吐出部から吐出される前記造形液によって前記粉体層が固化した造形層が造形される面であるステージ面を有し、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記被供給部に接続するステージ部と、前記ステージ部の前記第一方向の他方側で前記ステージ部に接続し、前記ステージ部における前記粉体層の形成で余った余剰粉体を回収する回収部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に交差する第二方向へ延びる回転軸の周囲を覆う外周面を有し、前記外周面が、少なくとも前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部のうちのいずれか１つに対向するローラ部と、前記被供給部、前記ステージ部および前記回収部と、前記ローラ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第一駆動部と、前記ローラ部を回転させる第二駆動部と、前記第一駆動部および前記第二駆動部の駆動を制御する制御部とを備える立体造形装置の駆動を制御するため、前記制御部が実行する駆動制御方法であって、前記第一駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記被供給部から前記ステージ部を横切って前記回収部に移動させる場合に、前記第二駆動部を制御することによって前記ローラ部を前記ステージ部において回転させる速度である第一回転速度を、前記被供給部において回転させる速度である第二回転速度以上の速い速度に制御し、且つ、前記第一回転速度を、前記回収部において回転させる速度である第三回転速度以上の速い速度に制御することを特徴とする立体造形装置の駆動制御方法が提供される。第二態様に係る駆動制御方法を適用して立体造形装置の制御部が第一駆動部および第二駆動部を制御することで、第一態様と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】立体造形装置１の外観を示す斜視図である。
【図２】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ０にある場合に、造形台６、粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２を前方、右方および上方から見た斜視図である。
【図３】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ０にある場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図４】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５】立体造形処理のフローチャートである。
【図６】立体造形処理のフローチャート（続き）である。
【図７】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ１にある場合に、造形台６、粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２を前方、右方および上方から見た斜視図である。
【図８】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ１にある場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図９】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ４にある場合に、造形台６、粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２を前方、右方および上方から見た斜視図である。
【図１０】基礎層形成時、均しローラ２８がＰ４にある場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１１】粉体層形成時、均しローラ２８がＰ１にある場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１２】粉体層形成時、均しローラ２８が被供給部１２上で粉体を運ぶ場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１３】粉体層形成時、均しローラ２８が昇降ステージ９上で粉体を均す場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１４】粉体層形成時、均しローラ２８が回収部１１上で粉体を粉体落下部１１Ａに運ぶ場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１５】粉体層形成時、粉体を均し終えた均しローラ２８がホームポジションに戻る場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【図１６】造形層造形時、吐出ヘッド４２が造形液を吐出する場合に、造形台６の断面と粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２の側面を左方から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の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。以下の説明では、図１に示す、土台部２に対し、造形台６がレール３に沿って移動する方向を立体造形装置１の前後方向とし、レール３に対し支持部３５の操作パネル５３が設けられた側を前側とする。また、土台部２に対し、吐出ヘッド４２がガイドレール２３に沿って移動する方向を立体造形装置１の左右方向とし、ガイドレール２３に対し操作パネル５３が設けられた支持部３５側を左側とする。土台部２に対し、昇降ステージ９（図３参照）が昇降する方向を上下方向とし、昇降ステージ９のステージ面９Ａに対し粉体供給器１４が配置された側を上側とする。
【００２１】
図１〜図３を参照し、立体造形装置１の機械的な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）を吐出する吐出ヘッド４２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。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。
【００２２】
図１に示すように、立体造形装置１は、土台部２、造形台６、粉体供給器１４、均しローラ２８、吐出ヘッド４２および吸引部１３を主に備える。土台部２は、立体造形装置１の全体を支える。造形台６は、ステージ部８に昇降ステージ９（図３参照）を備える。立体造形装置１は、昇降ステージ９上で立体造形物を造形する。粉体供給器１４は、ステージ部８の前後方向の後方側においてステージ部８に接続する被供給部１２の上面に粉体（立体造形粉体）を供給する。均しローラ２８は、被供給部１２上面上の粉体を昇降ステージ９のステージ面９Ａ上へ移動し、平坦に均して立体造形粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。回収部１１はステージ部８の前後方向の前方側においてステージ部８に接続し、上面に粉体落下部１１Ａを開口する。均しローラ２８は、粉体層の形成において余る粉体（以下、「余剰粉体」という。）をステージ部８から回収部１１に移動し、粉体落下部１１Ａ内に落下させる。吐出ヘッド４２は、ステージ面９Ａ上に形成された粉体層に、無色造形液およびカラー造形液を吐出する。粉体層は、吐出ヘッド４２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。吸引部１３は、造形層の形成において固化せずに立体造形物の周辺に残存する余分な粉体（以下、「未硬化粉体」という。）を回収する。以下、各構成について説明する。
【００２３】
土台部２は、上下方向を厚み方向とし、前後方向を長手方向とする矩形板状の台である。土台部２は、左右方向の両端に、それぞれ上方へ向けて立設する２つの支持部３５，３６を備える。左側の支持部３５は、内部に、立体造形装置１を電気的に制御する回路部（図４参照）を備える。支持部３５は、前面に、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。右側の支持部３６は、内部に、タンク３１と吸引部１３（後述）を備える。支持部３５，３６は、吐出ヘッド４２のガイドレール２３、粉体供給器１４、均しローラ２８およびフォトセンサ５４（図２参照）を造形台６上で支持する。土台部２は、支持部３５と支持部３６の間に、左右に平行に並んで前後方向に延びる２本のレール３を備える。２本のレール３は、土台部２の前側端部に設けた前固定部４と、後側端部に設けた後固定部（図示略）との間に架かる。前固定部４と後固定部は、レール３を土台部２の上面から所定の高さに固定する。２本のレール３は、造形台６を支持し、前後方向への移動を案内する。
【００２４】
造形台６は、支持部３５と支持部３６の間に配置される。造形台６は、基部７、ステージ部８、被供給部１２、回収部１１を有する。後述するが、被供給部１２は、ステージ部８の後面上端部から後方へ向けて板状に突出する。同様に、回収部１１は、ステージ部８の前面上端部から前方へ向けて板状に突出する。基部７は、ステージ部８、被供給部１２および回収部１１を支える略直方体形状の台座である。基部７は、左右に並び、前後方向に貫通する２つの貫通穴（図示略）を有する。土台部２の２本のレール３は、基部７の貫通穴に挿通される。土台部２は、レール３の後端部に台移動モータ４３（図４参照）を備える。造形台６は、台移動モータ４３の動力によって、２本のレール３に沿って前後方向に移動する。支持部３５，３６間に支持される粉体供給器１４、均しローラ２８、吐出ヘッド４２およびフォトセンサ５４（図２参照）は、造形台６に対し、相対的に、前後方向へ移動する。台移動モータ４３は、例えば公知のステッピングモータである。後述する立体造形処理の実行において、立体造形装置１のＣＰＵ５０（図４参照）は、フォトセンサ５４（図２参照）の検出結果に基づいて台移動モータ４３を駆動し、造形台６に対する均しローラ２８の相対的な位置を制御する。またＣＰＵ５０は、フォトセンサ５４の検出結果に基づいてローラ回転モータ４５を駆動し、均しローラ２８の回転軸を回転させる速度を制御する。
【００２５】
図２、図３に示すように、ステージ部８は、立体造形物を形成する直方体形状の部位である。ステージ部８の上面は板状に形成され、左右方向に張り出す。ステージ部８は、上面中央に、平面視略矩形状の凹部３２を開口する。ステージ部８は、凹部３２内に、昇降ステージ９、昇降機構３７（図３参照）およびステージ昇降モータ４６（図３参照）を備える。昇降機構３７は、ステージ昇降モータ４６の動力によって凹部３２内で昇降ステージ９を上下に昇降する。昇降ステージ９は、立体造形装置１が立体造形物を造形する台であり、平面視略長方形（例えば１５０ｍｍ×１００ｍｍ）の板体である。昇降ステージ９の大きさは、凹部３２の開口と略同じである。凹部３２内で、昇降ステージ９の上面であるステージ面９Ａは、水平に保たれる。
【００２６】
ステージ部８は、右側面に吸引ホース１０（図１参照）を備える。支持部３６は、内部に吸引部１３を備える。吸引ホース１０は、ステージ部８の凹部３２内と吸引部１３（図１参照）を接続する。吸引ホース１０は、造形台６の前後方向への移動に合わせて自在に曲がる。造形層の形成において、未硬化粉体は凹部３２内で昇降ステージ９の下方に溜まる。吸引部１３は、未硬化粉体を凹部３２内から吸い出して回収する。
【００２７】
被供給部１２は、ステージ部８の後面上端部から後方へ向けて板状に突出する部位である。被供給部１２の上面は、粉体供給器１４から供給される粉体が載置される被供給面１２Ａであり、水平に保たれる。被供給面１２Ａは、ステージ部８の上面に接続し、ステージ部８の凹部３２よりも左右方向および後方に張り出す。なお、便宜上、被供給面１２Ａは、造形台６の上面において、ステージ部８の凹部３２開口の後端位置を境に後方に位置する面とする。すなわち、被供給面１２Ａは、便宜上、ステージ部８の後端側で凹部３２を構成する周壁の上面に相当する面も含むものとする。被供給面１２Ａ上に供給される粉体は、造形時に、均しローラ２８によって昇降ステージ９上に運ばれる。
【００２８】
回収部１１は、ステージ部８の前面上端部から前方へ向けて板状に突出する部位である。回収部１１の上面は、ステージ部８の上面に接続し、ステージ部８の凹部３２よりも左右方向および前方に張り出す。なお、便宜上、回収部１１の上面は、造形台６の上面において、ステージ部８の凹部３２開口の前端位置を境に前方に位置する面とする。すなわち、回収部１１の上面は、便宜上、ステージ部８の前端側で凹部３２を構成する周壁の上面に相当する面も含むものとする。回収部１１は、上面に、平面視矩形の凹部である粉体落下部１１Ａを開口する。均しローラ２８は、昇降ステージ９上での粉体層の形成において余った余剰粉体を、粉体落下部１１Ａに落とす。粉体落下部１１Ａは、内部に余剰粉体を貯留する。粉体落下部１１Ａ内に溜まった余剰粉体は、適宜、取り出されて回収される。
【００２９】
造形台６の上面、すなわちステージ部８の上面と、被供給部１２の被供給面１２Ａと、回収部１１の上面は、平面視略矩形状の平面を形成する。造形台６は、上面右縁部の２カ所に、上下方向に貫通する切り込みを形成した第一切欠部６Ａと第二切欠部６Ｂを備える。第一切欠部６Ａは、被供給部１２の右端でステージ部８との接続部付近に形成される。第二切欠部６Ｂは、回収部１１の粉体落下部１１Ａ側方に形成される。前述したように、立体造形装置１は、支持部３５，３６間に配置し、支持部３６が支持するフォトセンサ５４を備える。フォトセンサ５４は、発光部と受光部との間で赤外光あるいはＬＥＤ光の送受信し、発光部と受光部の間に遮蔽物があるか否か検出するセンサである。フォトセンサ５４は、発光部と受光部との間に造形台６の上面右縁部を上下方向に挟む。立体造形装置１は、後述する立体造形処理の実行において、フォトセンサ５４による第一切欠部６Ａおよび第二切欠部６Ｂの検出結果に基づいて造形台６と均しローラ２８の相対的な位置を判断し、位置に応じた制御を行う。
【００３０】
立体造形装置１は、昇降範囲の上部から昇降ステージ９を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。昇降ステージ９は、上部ステージおよび下部ステージ（図示略）を備える。上部ステージおよび下部ステージは、略同一形状の板状部材であり、水平に配置される。上部ステージおよび下部ステージは、それぞれ、厚み方向に貫通する複数の孔（図１参照）を備える。立体造形装置１は、造形時に、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。昇降ステージ９が静止している状態では、粉体は、ステージ面９Ａ上に堆積する。立体造形装置１は、造形後に、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する位置に合わせて配置する。造形層の形成において固化しなかった未硬化粉体は、上部ステージおよび下部ステージの孔を通って凹部３２内下方に落下する。凹部３２内に溜まった未硬化粉体は、吸引ホース１０を通じて吸引部１３（図１参照）に吸引される。
【００３１】
粉体供給器１４は、造形台６の上面よりも上方の位置に、支持部３５，３６に支持されて固定される。粉体供給器１４は、上部の収容部１５内に粉体を収容するケースである。粉体供給器１４の形状は、上下方向および左右方向に長く延び、前後方向に短い直方体形状である。粉体供給器１４の左右方向の長さは、ステージ部８の昇降ステージ９の左右方向の長さと略同じである。なお、粉体供給器１４の左右方向の長さは、昇降ステージ９の左右方向の長さより長くてもよい。収容部１５に収容される粉体は、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。粉体供給器１４は、収容部１５の下部に、供給機構１６を備える。供給機構１６は、内部に粉体供給モータ４１（図４参照）を備える。粉体供給モータ４１は、供給機構１６の下部開口に設けられるシャッター（図示略）を開閉する。供給機構１６は、造形時、所定時間シャッターを開放して被供給面１２Ａ上に所定量の粉体を供給する。
【００３２】
均しローラ２８は、被供給部１２の被供給面１２Ａに供給された粉体をステージ部８に移動し、昇降ステージ９のステージ面９Ａ上で平坦化して、粉体層を形成する。均しローラ２８は、粉体供給器１４の後側に配置され、ステージ面９Ａと平行な状態（つまり、水平な状態）で、造形台６の移動方向（前後方向）と交差する方向（左右方向）に延びる。均しローラ２８の回転軸（図示略）は、左右の支持部３５，３６間に架け渡される。均しローラ２８は、回転軸の周囲を覆う外周面２８Ａを有する。外周面２８Ａは、造形台６と均しローラ２８との相対的な位置関係に応じ、少なくとも、被供給部１２の被供給面１２Ａ、ステージ部８のステージ面９Ａ、回収部１１の上面のいずれか１つに対向する。均しローラ２８の回転軸は、支持部３５内に設けられるローラ回転モータ４５（図４参照）に接続される。
【００３３】
ローラ回転モータ４５は、例えば公知のステッピングモータである。後述する立体造形処理の実行において、立体造形装置１のＣＰＵ５０（図４参照）は、ローラ回転モータ４５の駆動制御によって、均しローラ２８の回転速度を制御する。ローラ回転モータ４５は、粉体層を形成する場合に、均しローラ２８の回転軸を、左側面視、反時計回りの方向に回転する。粉体層を形成する場合、立体造形装置１は、粉体供給器１４から被供給面１２Ａ上に粉体を供給した後、均しローラ２８を回転させながら、造形台６を前方から後方へ移動する。均しローラ２８は造形台６に対して相対的に前方へ移動し、粉体を被供給部１２からステージ部８に運んで昇降ステージ９のステージ面９Ａ上で平坦化する。粉体層の形成後、均しローラ２８は、造形台６の後方への移動によって、余剰粉体をステージ部８から回収部１１に運び、粉体落下部１１Ａ内に落下する。
【００３４】
立体造形装置１は、造形台６の上方、且つ粉体供給器１４の前方に、ステージ面９Ａと平行（水平）な状態で、造形台６が移動する前後方向と交差する左右方向に延びるガイドレール２３を備える。ガイドレール２３は、支持部３５，３６間に掛け渡される。吐出ヘッド４２は、ガイドレール２３に取り付けられ、ガイドレール２３に沿って左右方向に移動する。立体造形装置１は、ガイドレール２３の後方に、ガイドレール２３に沿って延びるキャリッジベルト２４と、支持部３５内に、吐出ヘッド４２を移動させるためのヘッド移動モータ４４（図４参照）を備える。ヘッド移動モータ４４はキャリッジベルト２４を回動し、吐出ヘッド４２を左右方向に移動する。吐出ヘッド４２は、ステージ面９Ａに対して相対的に前後方向および左右方向へ移動する。
【００３５】
吐出ヘッド４２は、昇降ステージ９のステージ面９Ａ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。吐出ヘッド４２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、吐出ヘッド４２が吐出する造形液と混合することによって固化する。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。なお無色造形液は、カラー造形液よりも粉体層を良好に固化させることができる。
【００３６】
吐出ヘッド４２は、下面に、造形液を吐出する所定数のノズルを各色ごとに前後方向に沿って並べた複数のノズル列（図示略）を有する。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、吐出ヘッド４２は、単色の造形液を吐出するノズル列を１列以上有する構成であってもよい。立体造形装置１は、支持部３６内上部に、造形液を貯蔵するタンク３１（図１参照）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（図示略）で吐出ヘッド４２に接続し、接続管を通じて吐出ヘッド４２に造形液を供給する。造形時、吐出ヘッド４２は、均しローラ２８が平坦化した粉体層の上面に、造形液を吐出する。本実施形態の吐出ヘッド４２は、走査方向（左右方向）に移動しながら造形液を吐出し、ノズル列の長さ（ノズル数に対応する長さ）分、搬送方向（前後方向）に移動して、走査方向に移動しながらの吐出を繰り返す、いわゆる走査型のインクジェットヘッドである。
【００３７】
次に、図４を参照し、立体造形装置１の電気的な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、フォトセンサ５４、外部通信インターフェイス（以下、「Ｉ／Ｆ」と略す。）５５、モータ駆動部６１，６３，６４，６５，６６、およびヘッド駆動部６２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。
【００３８】
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。フォトセンサ５４は、前述したように、造形台６の前後方向への移動に応じ、造形台６の上面右縁部に設けられた第一切欠部６Ａと第二切欠部６Ｂを検出する。外部通信Ｉ／Ｆ５５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６１，６３〜６６は、ＣＰＵ５０の制御に従い、それぞれ、粉体供給モータ４１、台移動モータ４３、ヘッド移動モータ４４、ローラ回転モータ４５、ステージ昇降モータ４６の動作を制御する。ヘッド駆動部６２は吐出ヘッド４２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。
【００３９】
このような構成を有する本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、立体造形処理を実行し、フォトセンサ５４の検出結果に基づいて、造形台６と均しローラ２８の相対的な位置を判断し、位置に応じた制御を行う。ＣＰＵ５０は、粉体供給器１４の供給機構１６が有する粉体供給モータ４１の駆動を制御し、収容部１５内の粉体を被供給部１２の被供給面１２Ａ上に所定量供給する。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御し、昇降ステージ９を造形層１層分の厚み分下降させる。ＣＰＵ５０は、台移動モータ４３の駆動を制御し、均しローラ２８を造形台６に対して相対的に前方へ移動させる。なお、以下では、便宜上、均しローラ２８が造形台６に対して相対的に前方へ移動する向き、すなわち造形台６が均しローラ２８に対して後方へ移動する向きを順方向とする。また、均しローラ２８が造形台６に対して相対的に後方へ移動する向き、すなわち造形台６が均しローラ２８に対して前方へ移動する向きを逆方向とする。均しローラ２８は、被供給面１２Ａ上の粉体を昇降ステージ９上に運んで均し、粉体層を形成する。ＣＰＵ５０は、粉体層の形成後、余剰粉体を回収部１１の粉体落下部１１Ａ内に落とし、均しローラ２８を造形台６に対して相対的に後方へ移動させる。ＣＰＵ５０は、吐出ヘッド４２を造形台６に対して相対的に前方へ移動させ、吐出ヘッド４２の駆動を制御して、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、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。
【００４０】
立体造形処理において、ＣＰＵ５０は、前述したように、フォトセンサ５４の検出結果に基づいて、造形台６に対する均しローラ２８の相対的な位置を制御する。さらにＣＰＵ５０は、造形台６に対する均しローラ２８の相対的な位置に応じて、均しローラ２８の回転速度を制御する。まず、均しローラ２８の回転速度の制御について、以下に説明する。
【００４１】
ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がステージ面９Ａ上に位置し、粉体層を形成するときに、均しローラ２８の回転速度を第一回転速度に制御する。本実施形態において、均しローラ２８の第一回転速度は、例えば、２０００ｒｐｍである。均しローラ２８は、粉体を均す場合に、回転しながら粉体を均すことによって、粉体が崩れるときの応力すなわち剪断応力を下げることができる。均しローラ２８は、剪断応力を下げることによって、均した粉体層よりも下層に形成した粉体層において造形された造形層を、移動方向に引きずったりする「引きずり」や、引き延ばしたりする「膨張」の発生を、抑制することができる。均しローラ２８の第一回転速度は、剪断応力が、引きずり、膨張が確実に発生しない状態になるのに十分な回転速度である。
【００４２】
ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が被供給面１２Ａ上に位置し、粉体を昇降ステージ９上に運ぶときに、均しローラ２８の回転速度を第二回転速度に制御する。第二回転速度は、第一回転速度以下の遅い速度である。均しローラ２８の回転速度が遅くなると、粉体は、剪断応力が増加するが、回転によって巻き上げられ難くなる。均しローラ２８は、ステージ部８では、粉体層の厚み分、昇降ステージ９を下降させた凹部３２内で粉体を均す。しかし、被供給部１２では、均しローラ２８は、上下方向の位置がステージ部８の上面と同じ高さに位置する被供給面１２Ａ上で、粉体層１層分の粉体を運搬する。故に、均しローラ２８は、第一回転速度以下の遅い速度である第二回転速度で回転し、粉体を運搬することで、粉体の巻き上げを防止する。なお、第二回転速度は、第一回転速度以下の速度であり、回転速度が加速する過渡期の速度も含まれる。第二回転速度は、ゼロであってもよいし、第一回転速度以下の一定速度であってもよい。
【００４３】
ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が回収部１１の上面上に位置し、粉体を粉体落下部１１Ａに運ぶときに、均しローラ２８の回転速度を第三回転速度に制御する。第三回転速度は、第一回転速度以下の遅い速度である。第二回転速度が第一回転速度よりも遅い速度である場合、第三回転速度は、第二回転速度より速い速度であってもよい。上記同様、回収部１１において、均しローラ２８は、上下方向の位置がステージ部８の上面と同じ高さに位置する上面上で、余剰粉体を運搬する。故に、均しローラ２８は、第一回転速度以下の遅い速度である第三回転速度で回転し、粉体を運搬することで、粉体の巻き上げを防止する。なお、第三回転速度は、第一回転速度以下の速度であり、回転速度が減速する過渡期の速度も含まれる。第三回転速度は、ゼロであってもよいし、第一回転速度以下の一定速度であってもよい。
【００４４】
ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がステージ面９Ａ上に位置し、基礎層を形成するときに、均しローラ２８の回転速度を第四回転速度に制御する。第四回転速度は、第一回転速度よりも遅い速度である。基礎層（いわゆるフィルベッド）は、造形層の造形対象である粉体層よりも下層に形成される粉体の層である。したがって、基礎層を形成するとき、造形層はまだ造形されておらず、引きずり・膨張が発生しない。故に、均しローラ２８は、第一回転速度よりも遅い速度の第四回転速度で回転し、粉体を均すことで、粉体の巻き上げを防止する。本実施形態において、ＣＰＵ５０は、第四回転速度をゼロに設定する。もちろん、第四回転速度はゼロでなくてもよい。なお、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の回転速度をゼロにする場合、ローラ回転モータ４５の出力軸の回転を励磁固定する制御を行う。
【００４５】
なお、立体造形装置１は、以下の理由から、基礎層を形成する。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２８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。故に、立体造形装置１は、基礎層として、造形層の形成対象である粉体層よりも厚みの厚い粉体層を最下層に形成し、均一且つ平坦に広がった粉体層を確保する。立体造形装置１は、基礎層を形成することで粉体層をステージ面９Ａ上に直接形成せず、基礎層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、立体造形装置１は、基礎層を形成することで、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。
【００４６】
次に、均しローラ２８の相対的な位置の制御について、以下に説明する。立体造形処理において、ＣＰＵ５０は、フォトセンサ５４が第一切欠部６Ａおよび第二切欠部６Ｂを検出した結果に基づいて、造形台６に対する均しローラ２８の相対的な位置を制御する。図７、図８に示すように、フォトセンサ５４が第一切欠部６Ａを検出したとき、均しローラ２８は、造形台６に対してＰ１に位置する。Ｐ１は、均しローラ２８が被供給面１２Ａ上にあり、且つ粉体供給器１４が被供給面１２Ａ上に供給した所定量の粉体の山に均しローラ２８の外周面２８Ａが後方側から接触または近接する位置である。図９、図１０に示すように、フォトセンサ５４が第二切欠部６Ｂを検出したとき、均しローラ２８は、造形台６に対してＰ４に位置する。Ｐ４は、回転軸がステージ部８と回収部１１の境目にある場合の均しローラ２８の位置である。
【００４７】
ＣＰＵ５０は、Ｐ１とＰ４の位置を基準に、Ｐ０，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７の位置を決定する。図２、図３に示すように、Ｐ０は、均しローラ２８が被供給面１２Ａ上にあり、且つ粉体供給器１４が被供給面１２Ａ上に粉体を供給する位置よりも後方側へ所定距離ずれた位置である。Ｐ０は、立体造形装置１が、造形台６の前後方向への移動における原点として規定する位置であり、いわゆるホームポジションである。例えば、ステージ部８上の均しローラ２８をＰ０に戻す場合、ＣＰＵ５０は、ステージ部８を逆方向に移動させる。ＣＰＵ５０は、フォトセンサ５４の検出結果に基づき均しローラ２８がＰ１に位置すると判断したら、Ｐ０，Ｐ１間の距離に対応する台移動モータ４３の回転角度に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加し、Ｐ０で台移動モータ４３を停止する。
【００４８】
図３に示すように、Ｐ２は、回転軸が被供給部１２とステージ部８の境目にある場合の均しローラ２８の位置である。Ｐ３は、Ｐ１とＰ２の間の位置であり、後述する立体造形処理において、ＣＰＵ５０が均しローラ２８の回転駆動を開始する所定の位置である。Ｐ３の位置は、造形台６の順方向への移動時に、均しローラ２８の第二回転速度（被供給部１２上での回転速度）がゼロから加速し始め、Ｐ２に到達するまでに第一回転速度になるのに十分な距離をＰ２との間に得られる位置である。Ｐ３の位置は、造形台６の移動速度に応じて予め設定されている。例えば、均しローラ２８の第二回転速度がゼロから第一回転速度に達するまでＸ秒かかり、造形台６の移動速度がＹｍｍ／秒である場合、Ｐ３は、Ｐ２よりもＸ×Ｙｍｍ以上後方の位置に設定される。移動速度Ｙは、例えば、５０ｍｍ／ｓｅｃである。Ｘは、例えば、１秒である。
【００４９】
Ｐ５は、均しローラ２８が回収部１１の上面上にあり、且つ回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の後端にある場合の均しローラ２８の位置である。Ｐ６は、Ｐ４とＰ５の間の位置であり、後述する立体造形処理において、ＣＰＵ５０が均しローラ２８の回転駆動を停止し始める所定の位置である。Ｐ６の位置は、造形台６の順方向への移動時に、均しローラ２８の第三回転速度（回収部１１上での回転速度）が第一回転速度から減速し始め、Ｐ５に到達するまでにゼロになるのに十分な距離を得られる位置である。Ｐ６の位置は、均しローラ２８の第一回転速度と造形台６の移動速度に応じて予め設定されている。本実施形態において、Ｐ６は、Ｐ４と同じ位置に設定されている。なお、図３では、便宜上、Ｐ４の位置とＰ６の位置をずらして図示している。Ｐ７は、均しローラ２８が回収部１１の上面上にあり、且つ回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の前端にある場合の均しローラ２８の位置である。
【００５０】
図５、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２、図３および図７〜図１６を参照しながら説明する。立体造形処理は、ＰＣ１００から造形データを受信した場合に、造形データをＲＡＭ５１に記憶し、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。なお、後述するが、立体造形装置１は、立体造形処理を終了するときに均しローラ２８をＰ０（ホームポジション）に戻す処理を行っている。故に、均しローラ２８は、立体造形処理の実行開始時にＰ０（図３参照）に位置する。なお、均しローラ２８がホームポジションにあるとき、吐出ヘッド４２はステージ部８上に位置する。
【００５１】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、まず、基礎層を形成するための前処理を行う（Ｓ１）。ＣＰＵ５０は、ＲＡＭ５１から造形データが含む基礎層の厚みの情報を読み出す。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御して、昇降ステージ９のステージ面９Ａの位置を、基礎層の厚み情報に基づく大きさ分、ステージ部８の上面の位置から下方に下降させる。なお、粉体供給器１４の供給機構１６は、１回の粉体の供給において、造形層の形成対象である粉体層を１層分形成するのに必要な所定量の粉体を供給する。本実施形態において、基礎層の厚みは、造形層の形成対象である粉体層の厚みの整数倍に設定されている。立体造形装置１は、粉体層１層分に相当する所定量の粉体を繰り返し供給して均しローラ２８で均すことで、粉体層より厚みのある基礎層を形成する。このため、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が粉体を繰り返して均す回数を、層形成カウンタを用いて計数する。ＣＰＵ５０は、層形成カウンタの記憶領域を、ＲＡＭ５１に確保する。また、ＣＰＵ５０は、層形成カウンタが計数するカウント値の上限値（カウント上限値）を、基礎層の厚み情報に基づいて設定する。カウント上限値には、粉体層１層分に相当する所定量の粉体の層を重ねる回数が、基礎層の厚みに応じて設定される。例えば、粉体層１層の厚みが０．１ｍｍであり、基礎層の厚みを１．０ｍｍとした場合、ＣＰＵ５０は、層形成カウンタのカウント上限値を、１０に設定する。また、ＣＰＵ５０は、フォトセンサ５４が第一切欠部６Ａ、第二切欠部６Ｂを検出したときに加算する位置カウンタの記憶領域をＲＡＭ５１に確保する。位置カウンタのカウント上限値は、立体造形処理で進行中の処理内容に応じ、その都度設定される。さらに、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の回転が停止した状態に維持されるように、ローラ回転モータ４５の出力軸を励磁固定する。
【００５２】
ＣＰＵ５０は、粉体供給モータ４１の駆動を制御し、被供給面１２Ａ上に所定量の粉体を供給する（Ｓ２）。ＣＰＵ５０は、台移動モータ４３の駆動を制御し、造形台６の順方向（相対的な後方）へ向けた移動を開始させる（Ｓ３）。このとき、ＣＰＵ５０は、フォトセンサ５４による第一切欠部６Ａ、第二切欠部６Ｂの検出回数を数える位置カウンタをリセットする。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ０からＰ１，Ｐ４を通過させてＰ７に移動させるため、位置カウンタのカウント上限値を２にセットする。ＣＰＵ５０は、層形成カウンタのカウント値が、基礎層の厚みに応じたカウント上限値（例えば１０）に達していなければ、基礎層（フィルベッド）の形成完了前と判断する（Ｓ５：ＮＯ）。ＣＰＵ５０は、位置カウンタの値が２でなければ処理を待機し（Ｓ６：ＮＯ）、造形台６の順方向への移動を継続する。
【００５３】
図７、図８に示すように、均しローラ２８がＰ１に到達し、フォトセンサ５４が第一切欠部６Ａを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。位置カウンタの値が１なので、ＣＰＵ５０は造形台６の順方向への移動を継続する。均しローラ２８は、励磁固定された状態で被供給面１２Ａ上の粉体を押圧して昇降ステージ９に運ぶ。均しローラ２８は、Ｐ２を過ぎると粉体を凹部３２内に運び込み、第四回転速度で、ステージ面９Ａ上で押し広げて基礎層を形成する。ＣＰＵ５０は、基礎層形成時、均しローラ２８を励磁固定した状態に維持するので、第四回転速度はゼロである。
【００５４】
図９、図１０に示すように、均しローラ２８がＰ４に到達し、フォトセンサ５４が第二切欠部６Ｂを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。図５に示すように、位置カウンタの値は２となり（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ７に移動するため、Ｐ４，Ｐ７間の距離に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加する（Ｓ７）。均しローラ２８は、Ｐ４に到達する際に、基礎層の形成で余った余剰粉体を押圧して凹部３２内から回収部１１上に運び込む。均しローラ２８は、回収部１１上を移動し、余剰粉体を回収部１１上で運ぶ。均しローラ２８がＰ５に到達し、回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の後端に位置すると、余剰粉体は、粉体落下部１１Ａ内に落下し始める。ＣＰＵ５０は、造形台６の移動を継続する。均しローラ２８は、励磁固定された状態で、粉体落下部１１Ａ上を横切って移動する。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がＰ７に到達し、回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の前端に位置すると、造形台６の移動を停止する。
【００５５】
ＣＰＵ５０は、位置カウンタをリセットする。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ７からＰ４，Ｐ１を通過させてＰ０に移動させるため、位置カウンタのカウント上限値を２にセットする。ＣＰＵ５０は、造形台６が逆方向（相対的な前方）へ向けて移動を開始するように、台移動モータ４３の駆動を制御する（Ｓ８）。上記同様、ＣＰＵ５０は、位置カウンタの値が２でなければ処理を待機し（Ｓ１０：ＮＯ）、造形台６の逆方向への移動を継続する。均しローラ２８がＰ４に到達してフォトセンサ５４が第二切欠部６Ｂを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。さらに、均しローラ２８がＰ１に到達してフォトセンサ５４が第一切欠部６Ａを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。位置カウンタの値が２になり（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ０に移動するため、Ｐ１，Ｐ０間の距離に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加する（Ｓ１１）。図２、図３に示すように、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がＰ０に到達すると、造形台６の移動を停止する。均しローラ２８は、ホームポジションに戻る。ＣＰＵ５０は、図５に示すＳ１１の処理において層形成カウンタのカウント値を＋１加算し、処理をＳ２に戻す。ＣＰＵ５０は、粉体の供給（Ｓ２）および造形台６の順方向への移動開始（Ｓ３）を制御し、層形成カウンタのカウント値がカウント上限値（例えば１０）に達していなければ（Ｓ５：ＮＯ）、上記同様、基礎層の形成を繰り返す（Ｓ２〜Ｓ１１）。
【００５６】
層形成カウンタのカウント値が基礎層の厚みに応じたカウント上限値に達した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、基礎層の形成を終了する。ＣＰＵ５０は、基礎層上に粉体層を形成するため、Ｓ３の処理で開始した造形台６の順方向への移動を継続する。ＣＰＵ５０は、台移動モータ４３に印加した駆動電圧のパルス数が、Ｐ０，Ｐ３間の距離に応じたパルス数未満であれば処理を待機し（Ｓ１２：ＮＯ）、造形台６の順方向への移動を継続する。図１１に示すように、均しローラ２８は、Ｐ１に到達すると、励磁固定によって回転が停止された状態で粉体を押圧し始め、昇降ステージ９へ向けて粉体を運ぶ。台移動モータ４３に印加される駆動電圧のパルス数がＰ０，Ｐ３間の距離に応じたパルス数になったとき、均しローラ２８はＰ３に到達する（Ｓ１２：ＹＥＳ）。図５に示すように、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の第二回転速度を第一回転速度に設定し、ローラ回転モータ４５の駆動を制御して、均しローラ２８の回転を開始する（Ｓ１３）。ＣＰＵ５０は、造形台６の順方向への移動を継続する。図１２に示すように、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８を、図中の矢印Ａに示すように、第二回転速度で回転させる。均しローラ２８が被供給部１２の被供給面１２Ａ上に位置するときの回転速度である第二回転速度は、均しローラ２８がＰ３に到達した時点ではゼロであるが、Ｐ３の位置から加速し始め、徐々に速くなる。第二回転速度は、均しローラ２８がＰ２に到達した時もしくはその前に、第一回転速度と等速になっている。すなわち、第二回転速度は第一回転速度以下の遅い速度である。
【００５７】
図１３に示すように、均しローラ２８はＰ２に到達すると粉体を凹部３２内に運び込み、ステージ面９Ａ上で押し広げて粉体層を形成する。ＣＰＵ５０は、図中の矢印Ｂに示すように、均しローラ２８を被供給部１２からステージ部８を横切って回収部１１へ向けて相対的に移動させながら、図中の矢印Ｃに示すように、第一回転速度で回転させる。均しローラ２８は、第一回転速度で回転することによって、粉体を剪断しながら均す。
【００５８】
上記同様、均しローラ２８がＰ１，Ｐ４にそれぞれ到達したときに、ＣＰＵ５０は位置カウンタを加算する。ＣＰＵ５０は、位置カウンタの値が２でなければ処理を待機し（Ｓ１５：ＮＯ）、造形台６の順方向への移動を継続して粉体層を形成する。前述したように、本実施形態では、均しローラ２８が減速し始める位置として設定するＰ６の位置は、Ｐ４と同じ位置である。均しローラ２８がＰ６すなわちＰ４に到達し（図９、図１０参照）、位置カウンタの値が２となると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５の駆動の停止を開始する（Ｓ１６）。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ７に移動するため、Ｐ４，Ｐ７間の距離に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加する（Ｓ１７）。図１４に示すように、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８を、図中の矢印Ｄに示すように、第三回転速度で回転させる。均しローラ２８が回収部１１の上面上に位置するときの回転速度である第三回転速度は、均しローラ２８がＰ４に到達した時点では第一回転速度と等速であるが、Ｐ６の位置から減速し始め、徐々に遅くなる。第三回転速度は、均しローラ２８がＰ５に到達した時もしくはその前に、ゼロになる。すなわち、第三回転速度は第一回転速度以下の遅い速度である。ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５の出力軸を励磁固定し、均しローラ２８の回転を停止した状態に維持する。均しローラ２８は、回収部１１上において、粉体層の形成で余った余剰粉体を運ぶ。均しローラ２８がＰ５に到達し、回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の後端に位置すると、余剰粉体は、粉体落下部１１Ａ内に落下し始める。ＣＰＵ５０は、造形台６の移動を継続する。均しローラ２８は、励磁固定された状態で、粉体落下部１１Ａ上を横切って移動する。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がＰ７に到達し、回転軸が粉体落下部１１Ａの開口の前端に位置すると、造形台６の移動を停止する。
【００５９】
図５に示すように、ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御し、昇降ステージ９を所定の第一定量分下降させる（Ｓ１８）。第一定量は、均しローラ２８をステージ部８の上面に接触させながら移動しても、均しローラ２８の外周面２８Ａが粉体層の上面に接触せず、且つ、吐出ヘッド４２から吐出する造形液が粉体層の上面に着滴する位置を制御できる高さ（例えば０．０３ｍｍ）である。図１５に示すように、昇降ステージ９上に形成された基礎層のさらに上層に形成された粉体層の上面は、造形台６の上面よりも下方に位置する。
【００６０】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、位置カウンタをリセットする。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８をＰ７からＰ４，Ｐ１を通過させてＰ０に移動させるため、位置カウンタのカウント上限値を２にセットする。ＣＰＵ５０は、造形台６が逆方向へ向けて移動を開始するように、台移動モータ４３の駆動を制御する（Ｓ２５）。上記同様、ＣＰＵ５０は、位置カウンタの値が２でなければ処理を待機し（Ｓ２６：ＮＯ）、造形台６の逆方向への移動を継続する。均しローラ２８がＰ４に到達してフォトセンサ５４が第二切欠部６Ｂを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。図１５に示すように、均しローラ２８は励磁固定された状態で、図中の矢印Ｅに示すように、回収部１１からステージ部８を横切って被供給部１２へ向けて逆方向に移動する。均しローラ２８は回転しないため、ステージ部８において外周面２８Ａが粉体層の上面を擦り、粉体の剪断応力を増加させる可能性がある。しかし、ステージ面９Ａ上に粉体層が形成された昇降ステージ９が第一定量下降したため、均しローラ２８の外周面２８Ａは、均し終えた粉体層に接触しないので、粉体層の上面を擦る虞がない。
【００６１】
さらに、均しローラ２８がＰ１に到達してフォトセンサ５４が第一切欠部６Ａを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。図６に示すように、位置カウンタの値が２になると（Ｓ２６：ＹＥＳ）、上記同様、ＣＰＵ５０は、Ｐ１，Ｐ０間の距離に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加する（Ｓ２７）。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がＰ０に到達すると、造形台６の移動を停止する。均しローラ２８は、ホームポジションに戻る。吐出ヘッド４２は、ステージ部８上に位置する。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層の粉体層に対する吐出位置情報を造形層の形成順に応じて読み出す。
【００６２】
なお、均しローラ２８がＰ０（ホームポジション）に位置する場合、吐出ヘッド４２は、前後方向において、昇降ステージ９の後端部上に位置する（図３参照）。故に、立体造形装置１は、均しローラ２８がＰ０に位置する場合の吐出ヘッド４２の位置を、吐出ヘッド４２が粉体層に対して造形液の吐出を開始する始点とし、造形層を造形することが可能である。しかし、本実施形態の立体造形装置１は、凹部３２内面に造形液が付着することを防止するため、造形層の前後方向および左右方向の両端に造形液を吐出しない余白部分を設ける。
【００６３】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、造形台６が、吐出ヘッド４２のノズル列の長さ分（以下、「１段階」ともいう。）順方向に移動して停止するように、台移動モータ４３の駆動を制御する（Ｓ２８）。ＣＰＵ５０はヘッド移動モータ４４の駆動を制御し、吐出ヘッド４２を走査方向（左右方向）に移動させながら、造形データに従って吐出ヘッド４２の駆動を制御する。吐出ヘッド４２は、ＣＰＵ５０の制御に従って、吐出位置情報に対応付けられたノズルから造形液を粉体層に対して吐出し、造形層を造形する（Ｓ３０）。ＣＰＵ５０は、造形層が未完成のうちは、処理をＳ２８に戻す（Ｓ３１：ＮＯ）。図１６に示すように、ＣＰＵ５０は、造形台６の搬送方向への１段階の移動と、吐出ヘッド４２の走査方向への移動および吐出ヘッド４２からの造形液の吐出を繰り返し、造形データに従って造形層を造形する。上記したように、粉体層の上面の位置は、第一定量分、造形台６の上面よりも下方の位置であるが、吐出ヘッド４２が造形液の着滴する位置を十分に制御できる位置である。
【００６４】
なお、ＣＰＵ５０は、上記１段階の移動の繰り返し回数が所定回数に達した場合に、１層の造形層の造形が完了したと判断する。所定回数は、ステージ面９Ａの前後方向の長さをノズル列の長さで除算することによって予め設定された値である。１段階の移動が所定回数繰り返されることで、吐出ヘッド４２は、ステージ面９Ａの前側の端部に到達し、ステージ面９Ａ全体の走査を完了する。すなわち、ＣＰＵ５０は、吐出ヘッド４２にステージ面９Ａの全体を走査させながら、吐出位置情報に応じた位置に造形液を吐出させて、造形層を造形する。
【００６５】
ＣＰＵ５０は、造形層の造形が完了した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、位置カウンタをリセットする。均しローラ２８は吐出ヘッド４２よりも後側に設けられている。故に、造形層が完成したとき、均しローラ２８は、ステージ部８上、すなわちＰ２とＰ４の間に位置する。ＣＰＵ５０は、Ｐ２とＰ４の間の位置からＰ１を通過させてＰ０に移動させるため、位置カウンタのカウント上限値を１にセットする。ＣＰＵ５０は、造形台６が逆方向へ向けて移動を開始するように、台移動モータ４３の駆動を制御する（Ｓ３２）。ＣＰＵ５０は、位置カウンタの値が１でなければ処理を待機し（Ｓ３３：ＮＯ）、造形台６の逆方向への移動を継続する。均しローラ２８がＰ１に到達してフォトセンサ５４が第一切欠部６Ａを検出すると、ＣＰＵ５０は、位置カウンタを＋１加算する。位置カウンタの値が１になると（Ｓ３３：ＹＥＳ）、上記同様、ＣＰＵ５０は、Ｐ１，Ｐ０間の距離に応じたパルス数の駆動電圧を台移動モータ４３に印加する（Ｓ３５）。ＣＰＵ５０は、均しローラ２８がＰ０に到達（図３参照）すると、造形台６の移動を停止する。均しローラ２８は、ホームポジションに戻る。
【００６６】
ＣＰＵ５０は、造形データが含むすべての吐出位置情報に対する造形液の吐出処理が完了したか否か判断することによって、立体造形処理が終了したか否か判断する（Ｓ３６）。ＣＰＵ５０は、造形液の吐出処理をまだ行っていない吐出位置情報があり、立体造形処理が終了していない場合（Ｓ３６：ＮＯ）、造形データから次の粉体層に対する吐出位置情報を読み出す。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御し、昇降ステージ９を所定の第二定量分下降させる（Ｓ３７）。第二定量は、粉体層１層分の厚み（例えば０．１ｍｍ）から、第一定量を減算した高さ（例えば０．０７ｍｍ）である。ＣＰＵ５０は、処理をＳ２（図５参照）に戻し、上記同様、Ｓ２〜Ｓ５、Ｓ１２〜Ｓ３７の処理を繰り返し行って、造形層の各層を下層から順に形成する。
【００６７】
Ｓ１３〜Ｓ１６の処理で、均しローラ２８を順方向に移動させながらステージ部８において造形層上に粉体層を形成する場合、ＣＰＵ５０は、上記したように、均しローラ２８を第一回転速度で回転させ、粉体を剪断しながら均す。故に，均しローラ２８は、造形層の引きずり、膨張を発生させることなく、ステージ面９Ａ上に粉体層を形成することができる。また、Ｓ２５〜Ｓ２７の処理で、均しローラ２８を逆方向にステージ部８を横切らせてＰ０に戻す場合、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の回転軸を励磁固定して回転を停止する。ＣＰＵ５０が、逆方向への移動の前にＳ１８の処理で昇降ステージ９を第一定量下降させることで、均しローラ２８の外周面２８Ａは、均し終えた粉体層に接触しない。故に、均しローラ２８は、回収部１１からステージ部８を横切って被供給部１２に戻る過程において、造形層が造形されている場合でも、造形層の引きずり、膨張を発生させることがない。
【００６８】
造形データに基づく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（Ｓ３６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、立体造形処理を終了する。昇降ステージ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）を駆動して昇降ステージ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、吸引ホース１０を通じて吸引部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面９Ａ上に載置した状態になり、作業者が回収する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の立体造形装置１は、被供給部１２における均しローラ２８の第二回転速度と、回収部１１における均しローラ２８の第三回転速度のうち少なくとも一方の速度をゼロにして均しローラ２８の回転を停止する。これにより、立体造形装置１は、均しローラ２８が粉体を巻き上げ、装置内で粉体が舞うことを抑制できる。特に、被供給部１２では、粉体供給器１４から落下させて粉体が供給されるので、粉体は舞いやすい。ＣＰＵ５０は、第二回転速度をゼロに制御することで、被供給部１２において均しローラ２８の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを防止できる。同様に、回収部１１では、粉体落下部１１Ａに粉体を落下させて粉体が回収されるので、粉体は舞いやすい。ＣＰＵ５０は、第三回転速度をゼロに制御することで、回収部１１において均しローラ２８の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを防止できる。また、立体造形装置１は、ローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。
【００７０】
また、Ｐ３で均しローラ２８の第二回転速度の加速が開始されることで、均しローラ２８は、Ｐ２に到達するまでの間に第二回転速度を徐々に速くすることができる。すなわち、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の第二回転速度が被供給部１２において急激に変化することがないように制御することができる。そして、被供給部１２における均しローラ２８の第二回転速度は、第一回転速度以下である。故に、立体造形装置１は、粉体が舞うことを抑制することができる。特に、被供給部１２では、粉体供給器１４から粉体を落下させて粉体が供給されるので、粉体は舞いやすい。ＣＰＵ５０は、第二回転速度を第一回転速度よりも遅い速度に制御することで、被供給部１２において均しローラ２８の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを抑制できる。ところで、仮に、均しローラ２８の第二回転速度がＰ２で第一回転速度に達していない場合、立体造形装置１は、第一回転速度に達するまで均しローラ２８の相対移動を一時的に停止させる必要が生ずる。しかし、立体造形装置１は、Ｐ３で均しローラ２８の第二回転速度を加速し始めることで、Ｐ２に到達するときには第一回転速度にすることができるので、造形台６に対する均しローラ２８の相対移動を停止することなくスムーズに粉体層を形成することができる。
【００７１】
また、Ｐ６で均しローラ２８の第三回転速度の減速が開始されることで、均しローラ２８は、Ｐ５に到達するまでの間に第三回転速度を徐々に遅くすることができる。すなわち、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８の第三回転速度が回収部１１において急激に変化することがないように制御することができる。そして、回収部１１における均しローラ２８の第三回転速度は、第一回転速度以下である。故に、立体造形装置１は、粉体が舞うことを抑制することができる。特に、回収部１１では、粉体落下部１１Ａに粉体を落下させて粉体が回収されるので、粉体は舞いやすい。ＣＰＵ５０は、第三回転速度を第一回転速度よりも遅い速度に制御することで、回収部１１において均しローラ２８の回転に伴い生ずる風圧で粉体が散乱することを抑制できる。
【００７２】
また、立体造形装置１は、均しローラ２８を回収部１１から被供給部１２に戻す場合に均しローラ２８の回転を停止させることで、装置内で粉体が舞うことを抑制し、且つローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。ところで、均しローラ２８は、回転速度が遅いと粉体の剪断応力を増加させる可能性がある。しかし、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８を回収部１１から被供給部１２に戻す場合、ステージ昇降モータ４６を駆動させてステージ面９Ａを第一定量下降させる。故に、均しローラ２８は、外周面２８Ａが造形層上に形成した粉体層に接触することがなく、造形層を引きずったり引き延ばしたりすることがない。
【００７３】
また、立体造形装置１は、基礎層形成時の均しローラ２８の第四回転速度をゼロにすることで、装置内で粉体が舞うことをより抑制し、且つローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。
【００７４】
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。本実施形態に示した粉体層および基礎層の厚み、昇降ステージ９の大きさ等、各寸法は一例に過ぎず、任意の大きさに設定することができる。Ｐ０（ホームポジション）、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６は、ＣＰＵ５０がフォトセンサ５４の検出結果に基づくＰ１、Ｐ４の位置を基準に台移動モータ４３の駆動を制御することで位置決めした。これに限らず、それぞれの位置に対応する切欠部を設け、フォトセンサ５４の検出結果に基づいて、ＣＰＵ５０が各位置を判断してもよい。あるいは、台移動モータ４３の出力軸に、例えばロータリエンコーダを設け、Ｐ０〜Ｐ６の位置を判断し、均しローラ２８と造形台６の相対的な位置決めを行ってもよい。本実施形態において、Ｐ６は、Ｐ４と同じ位置としたが、Ｐ４とＰ５の間にあり、且つ、均しローラ２８が第三回転速度を第一回転速度からゼロに減速するのに十分な距離を得られる位置であればよい。また、必ずしもＰ１、Ｐ４を位置検出の基準にしなくともよく、例えば、Ｐ０とＰ５を基準にしたり、Ｐ２とＰ４を基準にしてもよい。
【００７５】
ＣＰＵ５０は、粉体層を形成しないとき、ローラ回転モータ４５の出力軸を励磁固定して均しローラ２８の回転速度をゼロにしたが、ローラ回転モータ４５の出力軸を励磁固定しなくてもよい。また、ＣＰＵ５０は、粉体層を形成しないとき、均しローラ２８の回転速度を必ずしもゼロにしなくてもよい。すなわち、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が、基礎層を形成する場合の第四回転速度がゼロより速く、第一回転速度より遅い速度となるように、ローラ回転モータ４５の駆動を制御してもよい。また、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が被供給部１２上（Ｐ０とＰ２の間）に位置する場合の第二回転速度と、回収部１１上（Ｐ４とＰ５の間）に位置する場合の第三回転速度を、第一回転速度以下の一定速度となるように、ローラ回転モータ４５の駆動を制御してもよい。
【００７６】
基礎層を形成する場合、昇降ステージ９がステージ部８の上面よりも下降する大きさが粉体層形成時よりも大きいので、均しローラ２８の外周面２８Ａは、凹部３２内に運んだ粉体と接触し難い。また、基礎層には造形層を形成しないので、造形層に対する引きずりや膨張が発生することがない。故に、立体造形装置１は、均しローラ２８の回転が必ずしも停止していなくとも、少なくとも基礎層形成時の均しローラ２８の第四回転速度を第一回転速度よりも遅くすれば、装置内で粉体が舞うことを抑制することができる。また、立体造形装置１は、均しローラ２８の第四回転速度を少なくとも第一回転速度よりも遅くすることで、ローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。
【００７７】
また、均しローラ２８は、回転すると粉体の剪断応力を下げることができるので、粉体が均しローラ２８の押圧で盛り上がって形成する山を、崩しやすくなる。故に、均しローラ２８は、回転しながら移動することによって、粉体の山が高くなり、均しローラ２８を後方に乗り越えてしまうことを防止できる。もっとも、回転速度が速すぎると、剪断応力が低くなりすぎて、粉体が均しローラ２８の左右に流れたり、均しローラ２８が粉体を巻き上げたりするため、均しローラ２８は粉体を運びにくくなる可能性がある。故に、粉体層を形成しないときに均しローラ２８を回転させる場合において、均しローラ２８が被供給部１２上と回収部１１上に位置する場合、均しローラ２８の第二回転速度および第三回転速度は、第一回転速度以下の遅い速度であることが望ましい。これにより、均しローラ２８は、粉体供給器１４から供給された粉体をステージ部８に運ぶ際に、粉体を巻き上げ難い。よって、立体造形装置１は、装置内で粉体が舞うことを抑制することができる。さらに、立体造形装置１は、ローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。
【００７８】
また、均しローラ２８は、粉体層形成時の第一回転速度が、均しローラ２８が被供給部１２上と回収部１１上に位置する場合の第二回転速度および第三回転速度以上の速い速度であるので、粉体を剪断しやすい。粉体層に造形液を混合することによって既に造形された造形層上に新たな粉体層を形成する場合に、造形層に引きずりや膨張が発生することがないので、均しローラ２８は、粉体層を確実に均すことができる。故に、立体造形装置１は、立体造形物の変形を防止しつつ、粉体層を精度よく形成することができる。
【００７９】
また、均しローラ２８は、ステージ部８において、造形層の造形範囲上方だけでなく、造形層の造形範囲外の上方にも粉体層を形成する。造形層の造形範囲外の上方で粉体層を形成する際に粉体に生じさせた剪断応力によって、造形層の造形範囲に形成される粉体層に応力が伝わると、造形層の引きずり・膨張を十分に抑制できなくなる可能性がある。本実施形態において、ＣＰＵ５０は、ステージ部８において、均しローラ２８を回転させる速度を第一回転速度に維持する。このため、均しローラ２８は、造形層の造形範囲上方だけでなく、造形層の造形範囲外の上方で粉体層を形成する場合にも、粉体を剪断しやすい。故に、均しローラ２８は、ステージ部８において粉体に生ずる剪断応力を低下させ、造形層を引きずったり引き延ばしたりしないので、粉体層を確実に均すことができる。
【００８０】
また、均しローラ２８が被供給部１２において運ぶ粉体の量は、回収部１１において運ぶ余剰粉体の量よりも多い。故に、被供給部１２上で均しローラ２８が回転する第二回転速度は、回収部１１上で均しローラ２８が回転する第三回転速度よりも遅いことが望ましい。これにより、立体造形装置１は、均しローラ２８が粉体を巻き上げ、装置内で粉体が舞うことをさらに抑制することができる。なお、粉体の内部摩擦が小さく流動性が高い場合、均しローラ２８の押圧によって形成される粉体の山が均しローラ２８を後方に乗り越えてしまう可能性は小さい。このような粉体を用いる場合、立体造形装置１は、均しローラ２８の第二回転速度および第三回転速度をゼロとすることで、ローラ回転モータ４５の駆動に要するエネルギーの消費を低減することができる。故に、立体造形装置１は、被供給部１２における均しローラ２８の第二回転速度、および回収部１１における均しローラ２８の第三回転速度のうち一方の速度をゼロにしてもよいし、本実施形態のように、両方の回転速度をゼロにしてもよい。例えば、均しローラ２８が被供給部１２において粉体を運ぶ場合の第二回転速度をゼロとし、回収部１１において余剰粉体を運ぶ場合の第三回転速度をゼロよりも速く、第一回転速度以下の遅い速度としてもよい。
【００８１】
なお、粉体層形成時、ＣＰＵ５０は、均しローラ２８が、左側面視、反時計回りに回転することが望ましいが、粉体層を形成しないとき、均しローラ２８が、左側面視、反時計回りの方向に限らず、時計回りの方向に回転するように、ローラ回転モータ４５の駆動を制御してもよい。なお、ローラ回転モータ４５が均しローラ２８の回転軸を、左側面視、反時計回りの方向に回転する向きを、正の向きと規定する。故に、Ｓ１３の処理で、例えば、均しローラ２８が左側面視、時計回りの方向（負の向き）に回転する場合に、均しローラ２８が正の向きに第一回転速度で回転するように、ＣＰＵ５０が均しローラ２８の第二回転速度を加速する点は、本実施形態と同様である。Ｓ１６の処理において、ＣＰＵ５０が均しローラ２８の第三回転速度を減速する点についても同様である。
【００８２】
また、本実施形態の吐出ヘッド４２は、走査型のインクジェットヘッドであるが、各色のノズル列の長さがステージ面９Ａの左右方向の長さと略同じ長さである、いわゆるライン型のインクジェットヘッドであってもよい。また、均しローラ２８がＰ０（ホームポジション）に位置する場合に、吐出ヘッド４２は、ステージ部８上でなく、被供給部１２上に位置してもよい。また、回収部１１の粉体落下部１１Ａに吸引ホース１０を接続し、吸引部１３が、粉体落下部１１Ａ内から余剰粉体を吸い出して回収してもよい。
【００８３】
また、本実施形態において、ＣＰＵ５０は、粉体層形成時の造形台６の往復移動で、順方向への移動では、均しローラ２８で粉体を均して粉体層を形成させ、逆方向への移動では、何の処理も行わなかった。また、ＣＰＵ５０は、造形層形成時の造形台６の往復移動で、順方向への移動では、吐出ヘッド４２から造形液を吐出させて造形層を形成させ、逆方向への移動では、何の処理も行わなかった。これに限らず、ＣＰＵ５０は、造形台６の１回の往復移動で、順方向への移動で、均しローラ２８で粉体を均して粉体層を形成させ、逆方向への移動において、吐出ヘッド４２から造形液を吐出させて造形層を形成させてもよい。ＣＰＵ５０がこのように均しローラ２８と吐出ヘッド４２の駆動を制御することで、立体造形装置１は、立体造形物の造形にかかる時間を短くすることができる。
【００８４】
Ｓ３７の処理で、ＣＰＵ５０は、昇降ステージ９を第二定量下降させたが、Ｓ１８の処理で昇降ステージ９を下降させる第一定量を粉体層１層の高さ分とし、Ｓ３７の処理を行わなくてもよい。
【００８５】
上記実施形態において、粉体供給器１４が、本発明の「粉体供給部」に相当する。前後方向が「第一方向」に相当する。左右方向が「第二方向」に相当する。均しローラ２８が「ローラ部」に相当する。台移動モータ４３が「第一駆動部」に相当する。ローラ回転モータ４５が「第二駆動部」に相当する。ＣＰＵ５０が「制御部」に相当する。ステージ昇降モータ４６が、「昇降部」に相当する。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６が、それぞれ「第一位置」、「第二位置」、「第三位置」、「第四位置」、「第五位置」、「第六位置」に相当する。
【符号の説明】
【００８６】
１                      立体造形装置
６                      造形台
８                      ステージ部
９                      昇降ステージ
９Ａ                    ステージ面
１１                      回収部
１２                      被供給部
１４                      粉体供給器
２８                      均しローラ
４３                      台移動モータ
４５                      ローラ回転モータ
５０                      ＣＰＵ
【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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