(57)【要約】【課題】部品点数を減らし、安価に製造することができ、且つ吐出部とローラ部が１往復する間に２層分造形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】ＣＰＵは、吐出ヘッドの前方側に位置する第二ローラを第二ステージ上面に近付け（Ｓ１０）、ローラ部を第二ステージから第三ステージに移動させる往路で、第一ステージにおいて、粉体層２層分の量の粉体を第二ローラで均して粉体層を形成しながら、吐出ヘッドから造形液を吐出して造形層を形成する（Ｓ１１）。ＣＰＵは、第二ローラを第三ステージ上面から遠ざけ（Ｓ１２）、ローラ部に粉体層の上方を通過させ（Ｓ１３）、第一ローラを第三ステージ上面に近づける（Ｓ１７）。ＣＰＵは、復路において、残る１層分の粉体を第二ローラで均しながら、同様に造形層を形成する。【選択図】図６
2015150804.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可能に構成され、前記粉体を外部に供給する粉体供給部と、
前記粉体を層状に形成した粉体層が複数積層される面であるステージ面を有する第一ステージ、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記第一ステージに接続し、前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される第二ステージ、および、前記第一方向の他方側で前記第一ステージに接続する第三ステージを有するステージ部と、
前記ステージ面に積層され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吐出部と、
前記吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第一駆動部と、
前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に直交する第二方向へ延びる回転軸を有するローラ部と、
前記吐出部および前記ローラ部と前記ステージ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第二駆動部と、
前記粉体供給部、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、
前記粉体供給部の駆動を制御して、前記ステージ面の全体を覆って形成する１層の前記粉体層を少なくとも２層分形成するのに要する量の前記粉体を前記第二ステージに供給させる第一制御手段と、
前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで移動させる過程において、前記第一制御手段によって供給された前記粉体層の２層分の前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに１層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記１層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて１層目の前記造形層を造形する第二制御手段と、
前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで移動させる過程において、前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに２層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記２層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて２層目の前記造形層を造形する第三制御手段と、
を含むことを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記ステージ面に直交する第三方向において、前記ローラ部と前記ステージ部とを相対的に移動させ、前記ローラ部と前記ステージ部との間の距離を変化させる移動機構をさらに備え、
前記ローラ部は、前記吐出部よりも前記第一方向の一方側に設けられ、前記第二方向へ延びる回転軸を有する第一ローラ、および、前記吐出部よりも前記第一方向の他方側に設けられ、前記第二方向へ延びる回転軸を有する第二ローラを含み、
前記制御部は、
前記第二制御手段による制御前に、
前記移動機構によって、前記第二ローラと前記第二ステージとが前記第三方向に向き合う第一位置において、前記第二ローラを前記第二ステージに当接させる第一当接手段と、
前記第二制御手段による制御後に、
前記移動機構によって、前記第二ローラと前記第三ステージとが前記第三方向に向き合う第二位置において、前記第二ローラを前記第三ステージから離間させ、少なくとも前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体の高さよりも高い位置に前記第二ローラを配置する離間手段と、
前記第二駆動部を制御して、前記ローラ部を、前記第二位置よりも前記第一方向他方側の位置で、前記第一ローラと前記第三ステージとが前記第三方向に向き合う第三位置に移動させる移動手段と、
前記第二駆動部を制御して、前記第三位置において、前記第一ローラを前記第三ステージに当接させる第二当接手段と、
を含む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】
前記第一ローラおよび前記第二ローラを回転させる回転機構をさらに備え、
前記第二制御手段は、さらに、前記回転機構によって、前記第二ローラが前記第一方向の他方側から一方側へ向けて転がる場合の回転向きに前記第二ローラを回転させ、
前記第三制御手段は、さらに、前記回転機構によって、前記第一ローラが前記第一方向の一方側から他方側へ向けて転がる場合の回転向きに前記第一ローラを回転させ、
前記第二制御手段が前記回転機構によって前記第二ローラを回転させる回転速度は、前記第三制御手段が前記回転機構によって前記第一ローラを回転させる回転速度より遅い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】
前記第二制御手段が前記第二駆動部を制御して前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで相対移動させる速度は、前記第三制御手段が前記第二駆動部を制御して前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで相対移動させる速度よりも、遅い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】
前記第二ローラの直径は、前記第一ローラの直径よりも大きいことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項６】
前記第一制御手段は、前記第三制御手段が前記ローラ部を前記第二ステージに移動させた後に、前記第二ステージに残る余剰粉体の量に基づいて、前記第二ステージに新たに供給する前記粉体の量を調整することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記第二ステージの前記余剰粉体の量を測定する測定部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第三制御手段が前記ローラ部を前記第二ステージに移動させた後に、前記測定部に前記余剰粉体の量を測定させる第四制御手段と、
前記測定部によって測定された前記余剰粉体の量に基づいて、前記第二ステージに新たに供給する前記粉体の量を算出する算出手段と、
を含み、
前記第一制御手段は、前記算出手段によって算出された前記粉体の量の前記粉体を、前記第二ステージに供給す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】
前記第二制御手段および前記第三制御手段の制御によって前記吐出部および前記ローラ部が前記ステージ面を往復する往復回数と、前記第一制御手段が前記粉体供給部から前記第二ステージに供給させる前記粉体の供給量とを対応付けて記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、
前記往復回数を計数する計数手段をさらに含み、
前記計数手段によって計数された前記往復回数に対応し、前記記憶部に記憶された前記粉体の供給量は、前記吐出部および前記ローラ部が前記ステージ面を往復する度に前記第二ステージに残る前記余剰粉体の推定量に基づいて、予め設定された量であ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９】
造形液と混合すると固化する粉体を内部に収容可能に構成され、前記粉体を外部に供給する粉体供給部と、前記粉体を層状に形成した粉体層が複数積層される面であるステージ面を有する第一ステージ、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記第一ステージに接続し、前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される第二ステージ、および、前記第一方向の他方側で前記第一ステージに接続する第三ステージを有するステージ部と、前記ステージ面に積層され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吐出部と、前記吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第一駆動部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に直交する第二方向へ延びる回転軸を有するローラ部と、前記吐出部および前記ローラ部と前記ステージ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第二駆動部と、前記粉体供給部、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、
前記粉体供給部の駆動を制御して、前記ステージ面の全体を覆って形成する１層の前記粉体層を少なくとも２層分形成するのに要する量の前記粉体を前記第二ステージに供給させる第一制御ステップと、
前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで移動させる過程において、前記第一制御ステップにおいて供給された前記粉体層の２層分の前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに１層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記１層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて１層目の前記造形層を造形する第二制御ステップと、
前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで移動させる過程において、前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに２層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記２層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて２層目の前記造形層を造形する第三制御ステップと、
を含む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、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）。特許文献１に記載の三次元造形装置は、造形液を吐出するノズルヘッドの両側に、粉体を均す一対の伸展ローラと、粉体を供給する一対の粉体供給機構を配置した薄層形成部が、伸展ローラの軸が延びるＹ方向に直交するＸ方向に移動する構成である。薄層形成部は、＋Ｘ方向に移動する場合、ノズルヘッドの＋Ｘ方向側に配置した粉体供給機構からステージ上に粉体を供給し、＋Ｘ方向側に配置した伸展ローラで粉体を均して粉体層を形成し、ノズルヘッドから粉体層に造形液を吐出して、造形層を形成する。同様に、薄層形成部は、−Ｘ方向に移動する場合、ノズルヘッドの−Ｘ方向側に配置した粉体供給機構からステージ上に粉体を供給し、−Ｘ方向側に配置した伸展ローラで粉体を均して粉体層を形成し、ノズルヘッドから粉体層に造形液を吐出して、造形層を形成する。薄層形成部がＸ方向に１往復する過程で２層分の造形層を形成することができるので、三次元造形装置は、立体造形物の造形速度の高速化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１―３３４５８１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の三次元造形装置は、薄層形成部が２つの伸展ローラと、２つの粉体供給機構と、ノズルヘッドを備える構成であり、部品点数が多くなる問題点があった。また、２つの粉体供給機構を備える薄層形成部は重くなるので、薄層形成部をＸ方向へ移動させる駆動部は、薄層形成部の移動に大きなトルクを必要とするため、駆動源に高出力なモータ等を使用する必要があった。
【０００５】
本発明は、部品点数を減らし、安価に製造することができ、且つ吐出部とローラ部が１往復する間に２層分造形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】
【０００６】
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可能に構成され、前記粉体を外部に供給する粉体供給部と、前記粉体を層状に形成した粉体層が複数積層される面であるステージ面を有する第一ステージ、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記第一ステージに接続し、前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される第二ステージ、および、前記第一方向の他方側で前記第一ステージに接続する第三ステージを有するステージ部と、前記ステージ面に積層され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吐出部と、前記吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第一駆動部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に直交する第二方向へ延びる回転軸を有するローラ部と、前記吐出部および前記ローラ部と前記ステージ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第二駆動部と、前記粉体供給部、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、前記粉体供給部の駆動を制御して、前記ステージ面の全体を覆って形成する１層の前記粉体層を少なくとも２層分形成するのに要する量の前記粉体を前記第二ステージに供給させる第一制御手段と、前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで移動させる過程において、前記第一制御手段によって供給された前記粉体層の２層分の前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに１層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記１層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて１層目の前記造形層を造形する第二制御手段と、前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで移動させる過程において、前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに２層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記２層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて２層目の前記造形層を造形する第三制御手段と、を含むことを特徴とする立体造形装置が提供される。
【０００７】
第一態様の立体造形装置は、１つの粉体供給部が一度に少なくとも２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を供給することができる。立体造形装置は、吐出部とローラ部が第一方向の他方側へ移動する過程において、ローラ部が２層分の量の粉体を均して１層の粉体層を形成しながら、吐出部が粉体層に造形液を吐出して１層目の造形層を形成する。そして立体造形装置は、余った粉体を、吐出部とローラ部が第一方向の一方側へ移動する過程において、ローラ部が均して１層の粉体層を形成しながら、吐出部が粉体層に造形液を吐出して、２層目の造形層を形成することができる。このように、第一態様の立体造形装置は、吐出部とローラ部が第一方向に１往復する間に２層分の造形層を形成し、高速化を図ることができる。さらに、第一態様の立体造形装置は、上記のように、粉体の供給を１つの粉体供給部でまかなえるので、部品点数を減らすことができる。また、重量のある粉体供給部を移動させずに造形することができる構成であるので、第一態様の立体造形装置は、駆動源に高出力なモータ等を使用する必要が無く、安価に製造することができる。
【０００８】
第一態様の立体造形装置は、前記ステージ面に直交する第三方向において、前記ローラ部と前記ステージ部とを相対的に移動させ、前記ローラ部と前記ステージ部との間の距離を変化させる移動機構をさらに備えてもよい。この場合に、前記ローラ部は、前記吐出部よりも前記第一方向の一方側に設けられ、前記第二方向へ延びる回転軸を有する第一ローラ、および、前記吐出部よりも前記第一方向の他方側に設けられ、前記第二方向へ延びる回転軸を有する第二ローラを含んでもよい。また、前記制御部は、前記第二制御手段による制御前に、前記移動機構によって、前記第二ローラと前記第二ステージとが前記第三方向に向き合う第一位置において、前記第二ローラを前記第二ステージに当接させる第一当接手段と、前記第二制御手段による制御後に、前記移動機構によって、前記第二ローラと前記第三ステージとが前記第三方向に向き合う第二位置において、前記第二ローラを前記第三ステージから離間させ、少なくとも前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体の高さよりも高い位置に前記第二ローラを配置する離間手段と、前記第二駆動部を制御して、前記ローラ部を、前記第二位置よりも前記第一方向他方側の位置で、前記第一ローラと前記第三ステージとが前記第三方向に向き合う第三位置に移動させる移動手段と、前記第二駆動部を制御して、前記第三位置において、前記第一ローラを前記第三ステージに当接させる第二当接手段と、を含んでもよい。
【０００９】
第一態様の立体造形装置は、吐出部とローラ部が第一方向の他方側へ移動する過程において、吐出部よりも第一方向他方側の第二ローラで２層分の量の粉体を均して１層の粉体層を形成し、吐出部が粉体層に造形液を吐出して１層目の造形層を形成する。そして立体造形装置は、余った粉体を、吐出部とローラ部が第一方向の一方側へ移動する過程において、吐出部よりも第一方向一方側の第一ローラで均して１層の粉体層を形成し、吐出部が粉体層に造形液を吐出して、２層目の造形層を形成することができる。このように、吐出部の前後方向の両側にそれぞれ第一ローラと第二ローラを設け、吐出部とローラ部が移動する方向に応じて使い分けることで、簡易な構成で、吐出部とローラ部が第一方向に一往復する間に２層分の造形層を形成することができる。
【００１０】
第一態様の立体造形装置は、前記第一ローラおよび前記第二ローラを回転させる回転機構をさらに備えてもよい。この場合に、前記第二制御手段は、さらに、前記回転機構によって、前記第二ローラが前記第一方向の他方側から一方側へ向けて転がる場合の回転向きに前記第二ローラを回転させてもよい。前記第三制御手段は、さらに、前記回転機構によって、前記第一ローラが前記第一方向の一方側から他方側へ向けて転がる場合の回転向きに前記第一ローラを回転させ、てもよい。前記第二制御手段が前記回転機構によって前記第二ローラを回転させる回転速度は、前記第三制御手段が前記回転機構によって前記第一ローラを回転させる回転速度より遅くてもよい。
【００１１】
第一態様の立体造形装置において、第一ローラ、第二ローラは、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、第一ローラ、第二ローラが均したばかりの粉体層に対して与えるせん断応力を下げることができる。第一ローラ、第二ローラは、せん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。一方で、第一ローラ、第二ローラは、移動速度に対する回転速度が速いほど、回転に粉体を巻き込みやすくなる。さらに、均す前の粉体が高く盛り上がるほど、巻き込んだ粉体が第一ローラ、第二ローラを乗り越えやすくなり、粉体は、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性がある。
【００１２】
往路において、第二ローラは、粉体供給部が供給した２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を第二ローラで均しながら、均し残した粉体を移動方向に押し出し、粉体の山を盛り上げるため、粉体の量が多いと、粉体の山は高く盛り上がる。故に、立体造形装置は、往路において粉体を均す第二ローラを、復路において粉体を均す第一ローラよりも遅く回転させる。これにより、第二ローラは、高く盛り上がった粉体の巻き込みを抑制し、粉体が舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりすることを防止することができる。そして、復路において、第一ローラが前後方向の後側へ向けて粉体を均す場合、粉体の量は１層分の量である。粉体の山は往路よりも低くなるので、立体造形装置は、復路において粉体を均す第一ローラを、往路において粉体を均す第二ローラよりも速く回転させても、粉体が舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性を低減することができる。また、第一ローラは、速く回転することで、均し終わった粉体層に対して与えるせん断応力を、往路よりも下げることができる。よって、立体造形装置は、復路において、引きずりや膨張の発生を抑制しつつ、往路よりも速くローラ部を移動させることが可能となる。故に、立体造形装置は、第一ローラ、第二ローラの回転速度に合わせてローラ部の移動速度を調整することで、復路において往路よりも高速に粉体を均すことができ、立体造形物をより速く造形することができる。
【００１３】
第一態様の立体造形装置において、前記第二制御手段が前記第二駆動部を制御して前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで相対移動させる速度は、前記第三制御手段が前記第二駆動部を制御して前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで相対移動させる速度よりも、遅くてもよい。
【００１４】
往路において、第二ローラは、粉体供給部が供給した２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を第二ローラで均しながら、均し残した粉体を移動方向に押し出し、粉体の山を盛り上げる。盛り上がった粉体の山は崩れ、山の斜面に沿って第二ローラの軸方向と移動方向に広がり、第二ローラに均される。粉体の量が多く、粉体の山が崩れるよりも先に第二ローラが移動すると、粉体は、第二ローラを乗り越えて、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性がある。故に、第一態様の立体造形装置は、往路においてローラ部を移動する移動速度を復路よりも遅くすることで、往路において、第二ローラが粉体を確実に絡めて粉体を均すことができる。一方、復路においては、第一ローラは、１層目の粉体層の形成において残った、１層分の粉体層の形成に必要な量の粉体を運びながら、ステージ面上で粉体を均す。粉体の量は往路よりも少なく、粉体の山は往路よりも低くなるので、第一態様の立体造形装置は、復路におけるローラ部の移動速度が往路より速くても、粉体が第一ローラを乗り越えて、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性を低減することができる。故に、復路においてはローラ部の移動速度を往路よりも速くすることで、立体造形装置は、復路において往路よりも高速に粉体を均すことができ、立体造形物をより速く造形することができる。
【００１５】
第一態様の立体造形装置において、前記第二ローラの直径は、前記第一ローラの直径よりも大きくてもよい。往路において、第二制御手段が第二ローラで粉体を均す場合の粉体の量は２層分あるのに対し、復路において、第三制御手段が第一ローラで粉体を均す場合の粉体の量は１層分である。第三方向における粉体の高さは、復路よりも往路の方が高くなる。故に、第二ローラの直径を第一ローラの直径よりも大きくする。これにより、立体造形装置は、第二ローラが粉体を均す際に粉体が第二ローラを乗り越えた場合に、粉体が吐出部（特に造形液を吐出するノズル面）に付着することを防止できる。また、立体造形装置は、粉体が第二ローラを乗り越えた場合に、第二ローラで均した粉体層の表面の平坦さを乱したり、粉体層を形成する粉体の量が足らなくなることも防止できる。
【００１６】
第一態様の立体造形装置において、前記第一制御手段は、前記第三制御手段が前記ローラ部を前記第二ステージに移動させた後に、前記第二ステージに残る余剰粉体の量に基づいて、前記第二ステージに新たに供給する前記粉体の量を調整してもよい。立体造形装置は、余剰粉体の量に基づいて新たに供給する粉体の量を調整することで、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。
【００１７】
第一態様の立体造形装置は、前記第二ステージの前記余剰粉体の量を測定する測定部をさらに備えてもよい。この場合に、前記制御部は、前記第三制御手段が前記ローラ部を前記第二ステージに移動させた後に、前記測定部に前記余剰粉体の量を測定させる第四制御手段と、前記測定部によって測定された前記余剰粉体の量に基づいて、前記第二ステージに新たに供給する前記粉体の量を算出する算出手段と、を含んでもよい。また、前記第一制御手段は、前記算出手段によって算出された前記粉体の量の前記粉体を、前記第二ステージに供給してもよい。
【００１８】
立体造形装置は、測定部が測定した余剰粉体の量に基づいて算出手段が算出した粉体の量を新たに前記第二ステージに供給することで、第二制御手段が第二ローラで粉体を均す場合には、常に、２層分の量の粉体を供給することができるので、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。
【００１９】
第一態様の立体造形装置は、前記第二制御手段および前記第三制御手段の制御によって前記吐出部および前記ローラ部が前記ステージ面を往復する往復回数と、前記第一制御手段が前記粉体供給部から前記第二ステージに供給させる前記粉体の供給量とを対応付けて記憶する記憶部をさらに備えてもよい。この場合に、前記制御部は、前記往復回数を計数する計数手段をさらに含んでもよい。また、前記計数手段によって計数された前記往復回数に対応し、前記記憶部に記憶された前記粉体の供給量は、前記吐出部および前記ローラ部が前記ステージ面を往復する度に前記第二ステージに残る前記余剰粉体の推定量に基づいて、予め設定された量であってもよい。
【００２０】
立体造形装置は、粉体供給部から一定量の粉体を供給すれば、往復回数が増えるにつれて、余剰粉体が所定量ずつ増える。例えば、粉体供給部から供給する粉体の量と、余剰粉体の増加量とを往復回数に対応付けたテーブルを作成し、あらかじめ記憶部に記憶する。このようにすれば、立体造形装置は、往復回数に応じて粉体供給部から供給する粉体の量を調整したり、間引いたりすることで、簡易な構成ながら、安定して２層分の量の粉体を供給することができ、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。そして、粉体の供給量を制御し、必要以上に多く供給しないことで、立体造形装置は、ローラ部で粉体を均す場合に、毎回一定量の粉体を供給する場合と比較して、ローラ部を粉体が乗り越えたり、粉体が舞ったりすることを防止することができる。
【００２１】
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可能に構成され、前記粉体を外部に供給する粉体供給部と、前記粉体を層状に形成した粉体層が複数積層される面であるステージ面を有する第一ステージ、前記ステージ面に平行な第一方向の一方側で前記第一ステージに接続し、前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される第二ステージ、および、前記第一方向の他方側で前記第一ステージに接続する第三ステージを有するステージ部と、前記ステージ面に積層され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吐出部と、前記吐出部を駆動して前記造形液を吐出させる第一駆動部と、前記ステージ面に平行且つ前記第一方向に直交する第二方向へ延びる回転軸を有するローラ部と、前記吐出部および前記ローラ部と前記ステージ部とを前記第一方向に沿って相対的に移動させる第二駆動部と、前記粉体供給部、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、前記粉体供給部の駆動を制御して、前記ステージ面の全体を覆って形成する１層の前記粉体層を少なくとも２層分形成するのに要する量の前記粉体を前記第二ステージに供給させる第一制御ステップと、前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第二ステージから前記第三ステージまで移動させる過程において、前記第一制御ステップにおいて供給された前記粉体層の２層分の前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに１層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記１層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて１層目の前記造形層を造形する第二制御ステップと、前記第二駆動部を制御して、前記吐出部および前記ローラ部を前記第三ステージから前記第二ステージまで移動させる過程において、前記１層目の前記粉体層の形成で余った前記粉体を前記ローラ部で均して前記第一ステージに２層目の前記粉体層を形成し、且つ、前記第一駆動部を制御して、前記ローラ部が形成する前記２層目の前記粉体層に前記吐出部から前記造形液を吐出させて２層目の前記造形層を造形する第三制御ステップと、を含む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によって立体造形装置の駆動を制御することで、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】
【００２２】
【図１】立体造形装置１の外観を示す斜視図である。
【図２】造形台６、粉体供給部１４、ローラ部１６および吐出ヘッド４２の斜視図である。
【図３】図２の一点鎖線Ａ−Ａにおいて矢視方向に見た造形台６および粉体供給部１４の断面と、左方から見たローラ部１６および吐出ヘッド４２の側面を示す図である。
【図４】図３の一点鎖線Ｂで囲う部分（ローラ部１６および吐出ヘッド４２）を右方から見た図である。
【図５】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６】立体造形処理のフローチャートである。
【図７】立体造形処理のＳ１０の処理において第二ローラ１８が第二ステージ９２の上面に当接する様子を示す図である。
【図８】立体造形処理のＳ１１の処理において第二ローラ１８が１層目の粉体層７１を形成し、吐出ヘッド４２が１層目の造形層７３を造形する様子を示す図である。
【図９】立体造形処理のＳ１２の処理において第二ローラ１８が第三ステージ９３の上面から離間する様子を示す図である。
【図１０】立体造形処理のＳ１３の処理においてローラ部１６と吐出ヘッド４２が復路原点に移動する様子を示す図である。
【図１１】立体造形処理のＳ１７の処理において第一ローラ１７が第三ステージ９３の上面に当接する様子を示す図である。
【図１２】立体造形処理のＳ１８の処理において第一ローラ１７が２層目の粉体層７２を形成し、吐出ヘッド４２が２層目の造形層７４を造形する様子を示す図である。
【図１３】第一ローラ１７が余剰粉体７７を測定部５４上に載置する様子を示す図である。
【図１４】立体造形処理の変形例を示すフローチャートである。
【図１５】立体造形処理の変形例において参照されるテーブルの例を示す図である。
【図１６】立体造形処理の変形例を示すフローチャートである。
【図１７】ローラ部１６の変形例を示す図である。
【図１８】ローラ部１６の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
なお、以下の説明では、図１に示す、造形台６のステージ部９が有する第一ステージ９１のステージ面９１Ａに平行な方向であり、支持部３９，４０間に架け渡された無端ベルト４に沿ってローラ部１６が移動する方向を、立体造形装置１の前後方向とする。ローラ部１６に設けた第一ローラ１７、第二ローラ１８は前後方向に並べて配置するが、第二ローラ１８側を前側、第一ローラ１７側を後側とする。また、ステージ面９１Ａ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９１Ａに対し、無端ベルト４が設けられた側を左側とする。そして、土台２に対し、第一ステージ９１が昇降する方向を上下方向とし、ステージ部９に対し粉体供給部１４が配置された側を上側とする。
【００２５】
図１〜図４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。
【００２６】
図１に示すように、立体造形装置１は、土台２、支持部３９，４０、造形台６、粉体供給部１４、ローラ部１６、吐出ヘッド４２、粉体回収部１３、タンク３１を主に備える。土台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つの支持部３９，４０を備える。前側の支持部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５参照）を備える。支持部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。
【００２７】
造形台６は、土台２上で、支持部３９と支持部４０の間に配置される。図１〜図４に示すように、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ステージ部９を備える。基部７の形状は略直方体形状である。基部７は上部が開放する平面視略矩形状の凹部７Ａ（図３参照）と、を備える。ステージ部９は、第一ステージ９１、第二ステージ９２および第三ステージ９３を有する。第一ステージ９１は平面視略正方形（例えば１００ｍｍ×１００ｍｍ）の板体であり、基部７の上部に位置する。第一ステージ９１は立体造形装置１が立体造形物を造形する台である。第一ステージ９１の大きさは、凹部７Ａの開口と略同じである。図３に示すように、基部７は、凹部７Ａ内に、昇降機構８とステージ昇降モータ４６を備える。昇降機構８はステージ昇降モータ４６の動力によって凹部７Ａ内で第一ステージ９１を上下に昇降する。第一ステージ９１の上面であるステージ面９１Ａは水平に保たれる。
【００２８】
図１、図２に示すように、第一ステージ９１の左右方向両側には、側方へ向けて細幅に張り出す板体９１Ｂが設けられる。板体９１Ｂは、第二ステージ９２の先端部および第三ステージ９３の後端部にそれぞれ接続して上面を水平に揃える。基部７の凹部７Ａは、板体９１Ｂ、第二ステージ９２および第三ステージ９３に囲まれた開口を介して外部に露出する。
【００２９】
第二ステージ９２は、第一ステージ９１の後側に接続し、基部７の上端から後方へ向けて張り出す矩形の板体である。第二ステージ９２は、前後方向において第一ステージ９１寄りの位置に、左右方向に延びる測定部５４を備える。測定部５４は、例えば歪みゲージの抵抗値変化を検出し、測定部５４上に載置される物体の重さを測定する、いわゆる電子天秤である。測定部５４の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さと略同じである。なお、測定部５４の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さより長くてもよい。第三ステージ９３は、第一ステージ９１の前側で基部７の上端から前方へ向けて張り出す矩形の板状部である。
【００３０】
第一ステージ９１は、上部ステージと下部ステージと（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。故に、立体造形粉体（以下、「粉体」という。）は第一ステージ９１が静止している状態では、第一ステージ９１上に堆積する。立体造形装置１は、昇降範囲の上部から第一ステージ９１を徐々に下降させながら立体造形物を層状に造形する。
【００３１】
粉体回収部１３は、後側の支持部３９内下部に設けられる。粉体回収部１３は、基部７の凹部７Ａ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第一ステージ９１から落下する。凹部７Ａ内には、第一ステージ９１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７Ａ内から未硬化粉体を吸引して回収する。
【００３２】
粉体供給部１４は、収容部１４Ａ内に粉体を収容するケースである。粉体供給部１４は、造形台６の第二ステージ９２に設けた測定部５４の上方の位置に固定される。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、前後方向に短い直方体形状である。粉体供給部１４の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さと略同じである。なお、粉体供給部１４の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さより長くてもよい。収容部１４Ａ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。
【００３３】
図３に示すように、粉体供給部１４は、収容部１４Ａの下部において前後方向の厚みが小さく形成される。収容部１４Ａの下端には左右方向を軸方向とする円柱状の供給棒１４Ｂが設けられ、収容部１４Ａと、粉体供給部１４の下端に設けた開口との間を塞ぐ。供給棒１４Ｂは、外周面に、軸方向に延びる溝部１４Ｃを備える。また、粉体供給部１４は、右側の側面に、供給棒１４Ｂを回転させる粉体供給モータ４１（図２参照）を備える。粉体供給モータ４１によって供給棒１４Ｂが回動され、溝部１４Ｃの開口が収容部１４Ａ内に向けられると、収容部１４Ａ内の粉体は溝部１４Ｃ内に取り込まれる。溝部１４Ｃ内には、例えば０．１ｇの粉体が取り込まれる。粉体供給モータ４１によって供給棒１４Ｂがさらに回動され、溝部１４Ｃの開口が粉体供給部１４下端の開口に向けられると、溝部１４Ｃ内に取り込まれた粉体は落下し、第二ステージ９２の測定部５４上に供給される。粉体供給部１４は、供給棒１４Ｂの回転回数に応じて第二ステージ９２に供給する粉体の量を調節することができる。
【００３４】
図１に示すように、立体造形装置１は、造形台６の左側上方の位置に、前後方向に延びる無端ベルト４を備える。無端ベルト４は、支持部３９，４０がそれぞれ回転可能に支持するプーリ４Ａ間に架設されている。前側のプーリ４Ａの回転軸にはローラ部前後動モータ４３の駆動軸が接続されている。無端ベルト４は、ローラ部前後動モータ４３の動力によって回動し、固定部２５（後述）を介して固定されたローラ部１６を前後方向に移動する。また、立体造形装置１は、無端ベルト４に沿って、後述するローラ部１６の前後方向への移動を案内するガイドレール（図示略）を備える。ガイドレールは、ローラ部１６が前後方向へ移動する場合に、ローラ部１６の軸棒１９（後述）がステージ部９の上面との間で所定距離離れた状態を維持する。
【００３５】
図２〜図４に示すように、ローラ部１６は、軸１７Ａ，１８Ａがそれぞれ左右方向に延び、互いを前後方向に並べて配置した第一ローラ１７および第二ローラ１８を備える。第一ローラ１７および第二ローラ１８は、ステージ部９上で粉体を均し平坦化する均しローラである。また、ローラ部１６は、第一ローラ１７と第二ローラ１８との間で上方の位置に、左右方向に延びる棒状の軸棒１９を備える。第二ローラ１８は、第一ローラ１７よりも前側に配置される。第一ローラ１７の軸１７Ａと、第二ローラ１８の軸１８Ａと、軸棒１９のそれぞれの両端は、板状で一対の押さえ板２０にそれぞれ支持される。第一ローラ１７および第二ローラ１８の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さと略同じである。なお、第一ローラ１７および第二ローラ１８の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さより長くてもよい。また、本実施形態において、第一ローラ１７の外径と第二ローラ１８の外径は同径である。
【００３６】
ローラ部１６は、左側の押さえ板２０の上部に、無端ベルト４にローラ部１６を固定する固定部２５を備える。固定部２５は、押さえ板２０に対し、左右方向を軸にして相対的に回転することができる。固定部２５にはローラ部揺動モータ４４が組み付けられている。ローラ部揺動モータ４４の駆動軸は軸棒１９に連結する。押さえ板２０は、ローラ部揺動モータ４４の駆動によって、軸棒１９を軸とする周方向に回動する。したがって、軸棒１９の下方且つ前方に位置する第二ローラ１８の外表面は、ローラ部１６が左方（図３における紙面表側）から見たときの時計回りに回動するとステージ部９の上面に近接し、反時計回りに回動するとステージ部９の上面から離間する。同様に、軸棒１９の下方且つ後方に位置する第一ローラ１７の外表面は、ローラ部１６が左方から見たときの時計回りに回動するとステージ部９の上面から離間し、反時計回りに回動するとステージ部９の上面に近接する。
【００３７】
図４に示すように、ローラ部１６は、右側の押さえ板２０に、左右方向を軸方向とする４つのギア２１〜２４と、ローラ回転モータ４５を備える。第一ギア２１は、第一ローラ１７の軸１７Ａと同軸に設けられる。第二ギア２２は、第二ローラ１８の軸１８Ａと同軸に設けられる。第三ギア２３は、軸棒１９の軸の位置と第一ローラ１７の軸１７Ａの位置との間の位置に回転軸を配置し、第一ギア２１および第四ギア２４に噛み合う。第四ギア２４は、軸棒１９の軸の位置と第二ローラ１８の軸１８Ａの位置との間の位置に回転軸を配置し、第二ギア２２および第三ギア２３に噛み合う。ローラ回転モータ４５の駆動軸は、第四ギア２４の回転軸に連結する。
【００３８】
詳細は後述するが、造形時、ローラ部１６は、第二ステージ９２上から前方へ向けて、第一ステージ９１を横切って第三ステージ９３に移動する往路において、第二ローラ１８で粉体を均して平坦化し、粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。さらにローラ部１６は、第三ステージ９３上から後方へ向けて移動し、第一ステージ９１を横切って第二ステージ９２に達する復路において、第一ローラ１７で粉体を均して平坦化し、粉体層を形成する。第一ローラ１７および第二ローラ１８が粉体を均す場合に、ローラ回転モータ４５は、駆動軸を、右方（図４における紙面表側）から見たときの反時計回りに回動する。これにより、第一ローラ１７は、復路において、右方（図４における紙面表側）から見たときの反時計回りに回動しながら粉体を均す。同様に、第二ローラ１８は、往路において、時計回りに回動しながら粉体を均す。本実施形態において、ギア２１〜２４はいずれも同径であり、第一ローラ１７および第二ローラ１８の回転速度は同速度である。
【００３９】
吐出ヘッド４２は、第一ステージ９１のステージ面９１Ａ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１〜図４に示すように、吐出ヘッド４２の形状は、左右方向に長く延びる直方体形状である。吐出ヘッド４２の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向と略同じである。なお、吐出ヘッド４２の左右方向の長さは、第一ステージ９１の左右方向の長さより長くてもよい。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。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。
【００４０】
吐出ヘッド４２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（図示略）を、少なくとも５列有する。吐出ヘッド４２は、ノズル列の左右方向の長さが第一ステージ９１の左右方向の長さと略同じである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、ノズル列からの一度の造形液の吐出で第一ステージ９１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。
【００４１】
吐出ヘッド４２は、下面をステージ部９の上面に向けた状態で、ローラ部１６の第一ローラ１７と第二ローラ１８の間で軸棒１９の下方に配置され、軸棒１９に対して位置決めされている。すなわち、吐出ヘッド４２は、ローラ部１６が前後方向へ移動する場合にローラ部１６と共に前後方向へ移動するが、ローラ部１６が軸棒１９を軸に回動しても、軸棒１９の下方に位置し、下面をステージ部９の上面に向けた状態を維持する。なお、吐出ヘッド４２の下面と、ステージ部９の上面との間の距離（造形液吐出時におけるノズルと粉体層表面との間の距離）は、例えば１５ｍｍである。
【００４２】
図１に示すように、立体造形装置１は、後側の支持部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（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。詳細は後述するが、造形時、吐出ヘッド４２は、往路において、吐出ヘッド４２よりも前側に位置する第二ローラ１８が平坦化した粉体層の上面に造形液を吐出する。同様に、吐出ヘッド４２は、復路において、吐出ヘッド４２よりも後側に位置する第一ローラ１７が平坦化した粉体層の上面に造形液を吐出する。
【００４３】
次に、図５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、測定部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。
【００４４】
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。測定部５４は、前述したように、測定部５４上に載置される物体（後述する余剰粉体）の重さを測定する。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、ローラ部揺動モータ４４、ローラ部前後動モータ４３、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。
【００４５】
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、粉体供給部１４の粉体供給モータ４１の駆動を制御して供給棒１４Ｂを回動し、第二ステージ９２の測定部５４上に、２層分の粉体層の形成に必要な量の粉体を供給する。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動制御によって、第一ステージ９１を造形層１層分の厚み分下降させる。ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４、ローラ回転モータ４５およびローラ部前後動モータ４３の駆動を制御して、ローラ部１６が前後方向の前向きに移動する往路において、第二ローラ１８で粉体を均し、第一ステージ９１上に１層目の粉体層を形成する。同時に、ＣＰＵ５０は、吐出ヘッド４２の駆動を制御し、第二ローラ１８が形成した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。
【００４６】
第二ローラ１８が第三ステージ９３に到達したとき、第二ローラ１８は、往路における１層目の粉体層の形成において残った、１層分の粉体層の形成に必要な量の粉体を、第三ステージ９３上に押し出す。ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４およびローラ部前後動モータ４３の駆動を制御して、ローラ部１６を第三ステージ９３上の粉体よりも前側に移動させる。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動制御によって、第一ステージ９１を造形層１層分の厚み分下降させる。ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４、ローラ回転モータ４５およびローラ部前後動モータ４３の駆動を制御して、ローラ部１６が前後方向の後向きに移動する復路において、第一ローラ１７で粉体を均し、第一ステージ９１上に２層目の粉体層を形成する。同時に、ＣＰＵ５０は、吐出ヘッド４２の駆動を制御し、第一ローラ１７が形成した粉体層に造形液を吐出させる。第一ローラ１７が第二ステージ９２に到達したら、ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４およびローラ部前後動モータ４３の駆動を制御して、ローラ部１６を測定部５４よりも後側に移動させる。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。
【００４７】
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３、図７〜図１３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。
【００４８】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、まず、初期層形成処理を実行する（Ｓ１）。図３に示すように、初期層７０（いわゆるフィルベッド）は、造形層形成において最下層に形成される粉体層である。ステージ面９１Ａ上に直接厚みの薄い粉体層を形成する場合、粉体を第二ローラ１８で広げても、粉体がステージ面９１Ａ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、初期層７０として、造形層７３，７４（図８，図１２参照）の造形対象である粉体層７１，７２（図８，図１２参照）よりも厚みの厚い粉体層を予め形成し、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、粉体層７１，７２をステージ面９１Ａ上に直接形成せず、初期層７０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、初期層７０を形成することによって、立体造形装置１は、初期層７０上に直接形成する１層目の粉体層７１において造形層７３を形成する際に、粉体層７１に吐出した造形液がステージ面９１Ａに付着することを防ぐことができる。ＣＰＵ５０は、初期層形成処理において、初期層７０を往路において形成後、復路では、ローラ部１６を第二ステージ９２上の往路原点位置に戻す処理を行う。往路原点位置は、前後方向において、第二ローラ１８が測定部５４よりも前後方向の後側に位置する場合におけるローラ部１６の位置であり、以下では第一位置Ｐ１という。初期層７０の形成において余った余剰粉体７７（図１３参照）がある場合、余剰粉体７７は、復路において、第一ローラ１７によって測定部５４上に載置される。また、ＣＰＵ５０は、ローラ部１６を往路原点位置に移動する際に、第一ローラ１７の軸１７Ａの位置と第二ローラ１８の軸１８Ａとが上下方向において同じ位置となるように、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御する。
【００４９】
図６に示すように、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、初期層７０上に、往路と復路とで形成する２層の粉体層７１，７２のうち、１層目の粉体層７１に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ２）。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御して、第一ステージ９１を１層分（例えば０．１ｍｍ）下方に移動させる（Ｓ３）。ＣＰＵ５０は、測定部５４に堆積する余剰粉体の重量を測定し、測定結果を取得する（Ｓ５）。ＣＰＵ５０は、２層分の粉体層を形成するのに必要な量の粉体の重量（例えば３．２ｇ）から、余剰粉体の重量を減算し、ＲＡＭ５１に記憶する変数Ｘに代入する（Ｓ６）。ＣＰＵ５０は、Ｘが０以下であれば（Ｓ７：ＮＯ）、２層分の粉体層の形成に必要な量の粉体が余剰粉体として測定部５４上に載置されているので、そのまま処理をＳ１０へ進める。ＣＰＵ５０は、Ｘが０より大きければ（Ｓ７：ＹＥＳ）、粉体供給モータ４１の駆動を制御し、供給棒１４Ｂの回転回数を調整して測定部５４上にＸ（ｇ）の粉体を供給し（Ｓ８）、処理をＳ１０へ進める。図３に示すように、測定部５４上には、余剰粉体に追加して新たに供給された粉体との合計量で、２層分の粉体層の形成に必要な量の粉体７５が載置される。
【００５０】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御し、ローラ部１６を左方から見て時計回りに回転させる（Ｓ１０）。図７に示すように、往路において進行方向の先側（前後方向の前側）に位置する第二ローラ１８は、ステージ部９に近接し、第二ローラ１８の外周面が第二ステージ９２の上面に当接する。第一ローラ１７は第二ステージ９２の上面から離間する。なお、前述したように、ローラ部１６の軸棒１９下方に配置された吐出ヘッド４２は、下面をステージ部９の上面に向けた状態を維持する。
【００５１】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、往路における造形層の形成処理を開始する（Ｓ１１）。ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５（図４参照）の駆動を制御し、第二ローラ１８を左側から見て反時計回りに回転させる。ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を制御し、無端ベルト４を回転させる。無端ベルト４に接続するローラ部１６は、前後方向において前側へ向けて移動を開始する。図８に示すように、第二ローラ１８は、測定部５４上に載置された粉体層２層分の粉体７５をローラ部１６の移動によって前方へ押し出しながら、第一ステージ９１上で均して平坦化し、往路における粉体層７１を形成する。ローラ部１６の軸棒１９下方に配置された吐出ヘッド４２は、ローラ部１６と共に、前方へ向けて移動する。ＣＰＵ５０は、造形データに従って吐出ヘッド４２の駆動を制御し、第二ローラ１８が形成した粉体層７１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７３を造形する。前述したように、吐出ヘッド４２はラインヘッドであるので、リニアに移動しながら造形液を吐出することができる。故に、本実施形態の立体造形装置１は、吐出ヘッド４２を一体に組み付けたローラ部１６を移動させ、第二ローラ１８の均しによる粉体層７１の形成を行いながら、吐出ヘッド４２からの造形液の吐出による造形層７３の造形を行うことができる。
【００５２】
ＣＰＵ５０は、ローラ部１６の前後方向の位置を、ローラ部前後動モータ４３の駆動量に応じて判断できる。図９に示すように、ＣＰＵ５０は、第二ローラ１８の外周面が第三ステージ９３の後端部に到達する位置である第二位置Ｐ２に、ローラ部１６を移動する。第二ローラ１８は、往路の粉体層７１を形成することによって残った１層分の粉体７６を第一ステージ９１上から押し出し、第三ステージ９３上に載置する。ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５の駆動を停止する。ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御し、ローラ部１６を左方から見て反時計回りに回転させる（図６、Ｓ１２参照）。ローラ部１６は揺動し、第二ローラ１８を第三ステージ９３の上面から離間させる。ＣＰＵ５０は、第一ローラ１７の軸１７Ａの位置と第二ローラ１８の軸１８Ａとが上下方向において同じ位置となるように、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御する。
【００５３】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を制御し、無端ベルト４を回転させて、ローラ部１６をさらに前後方向の前方へ移動させる。図１０に示すように、ローラ部１６は、第三ステージ９３の後端部に載置された１層分の粉体７６の上方を通過し、復路原点位置に移動する。復路原点位置は、第一ローラ１７が、第三ステージ９３の後端部に載置された粉体７６の位置よりも前後方向の前側に位置する場合におけるローラ部１６の位置であり、以下では第三位置Ｐ３という。ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を停止する。
【００５４】
図６に示すように、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、次層（復路において粉体層７１上に形成する粉体層７２）に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ１５）。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御して、第一ステージ９１を１層分、下方に移動させる（Ｓ１６）。ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御し、ローラ部１６を左方から見て反時計回りに回転させる（Ｓ１７）。図１１に示すように、復路において進行方向の先側（前後方向の後側）に位置する第一ローラ１７は、ステージ部９に近接し、第一ローラ１７の外周面が第三ステージ９３の上面に当接する。第二ローラ１８は第三ステージ９３の上面から離間する。
【００５５】
図６に示すように、ＣＰＵ５０は、復路における造形層の形成処理を開始する（Ｓ１８）。ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５（図４参照）の駆動を制御し、第一ローラ１７を左側から見て時計回りに回転させる。ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を制御し、無端ベルト４を回転させる。無端ベルト４に接続するローラ部１６は、前後方向において後側へ向けて移動を開始する。図１２に示すように、第一ローラ１７は、第三ステージ９３上に載置された粉体７６をローラ部１６の移動によって後方へ押し出しながら、第一ステージ９１上で均して平坦化し、復路における粉体層７２を形成する。吐出ヘッド４２は、ローラ部１６と共に、後方へ向けて移動する。ＣＰＵ５０は、造形データに従って吐出ヘッド４２の駆動を制御し、第一ローラ１７が形成した粉体層７２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７４を造形する。
【００５６】
図１３に示すように、ＣＰＵ５０は、第一ローラ１７の外周面が第二ステージ９２の前端部に到達する位置である第四位置Ｐ４に、ローラ部１６を移動する。第一ローラ１７は、復路の粉体層７２を形成することによって残った余剰粉体７７があれば、第一ステージ９１上から押し出し、第二ステージ９２の測定部５４上に載置する。ＣＰＵ５０は、ローラ回転モータ４５の駆動を停止する。図６に示すように、ＣＰＵ５０は、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御し、ローラ部１６を左方から見て時計回りに回転させる（Ｓ２０）。ローラ部１６は揺動し、第一ローラ１７を第二ステージ９２の上面から離間させる。ＣＰＵ５０は、第一ローラ１７の軸１７Ａの位置と第二ローラ１８の軸１８Ａとが上下方向において同じ位置となるように、ローラ部揺動モータ４４の駆動を制御する。
【００５７】
ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を制御し、無端ベルト４を回転させて、ローラ部１６をさらに前後方向の後方へ移動させる。図３に示すように、ローラ部１６は、第二ステージ９２の測定部５４に載置された余剰粉体７７の上方を通過し、往路原点位置である第一位置Ｐ１に移動する。ＣＰＵ５０は、ローラ部前後動モータ４３の駆動を停止する。
【００５８】
図６に示すように、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（Ｓ２２）。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（Ｓ２２：ＮＯ）、次層（往路において粉体層７２上に形成する粉体層）に対する吐出位置情報を読み出す（Ｓ２３）。ＣＰＵ５０は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御して、第一ステージ９１を１層分、下方に移動させる（Ｓ２５）。ＣＰＵ５０は、処理をＳ５に戻し、上記同様、余剰粉体７７の重量の測定し（Ｓ５）、測定部５４上に、２層分の粉体層の形成に必要な量の粉体を載置する。ＣＰＵ５０はＳ５〜Ｓ２２の処理を実行し、往路と復路における２層分の粉体層７１，７２を形成しながら２層分の造形層７３，７４を造形する一連の処理を繰り返して行うことで、造形層の各層を下層から順に形成する。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（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、立体造形処理を終了する。ステージ部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９１Ａ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部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部９上に載置した状態になり、作業者が回収する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の立体造形装置１は、１つの粉体供給部１４が一度に少なくとも２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を供給することができる。立体造形装置１は、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向の前側へ移動する過程において、ローラ部１６が２層分の量の粉体を均して１層の粉体層を形成しながら、吐出ヘッド４２が粉体層に造形液を吐出して１層目の造形層を形成する。そして立体造形装置１は、余った粉体を、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向の後側へ移動する過程において、ローラ部１６が均して１層の粉体層を形成しながら、吐出ヘッド４２が粉体層に造形液を吐出して、２層目の造形層を形成することができる。このように、立体造形装置１は、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向に１往復する間に２層分の造形層を形成し、高速化を図ることができる。さらに、立体造形装置１は、上記のように、粉体の供給を１つの粉体供給部１４でまかなえるので、部品点数を減らすことができる。また、重量のある粉体供給部１４を移動させずに造形することができる構成であるので、立体造形装置１は、駆動源に高出力なモータ等を使用する必要が無く、安価に製造することができる。
【００６０】
また、立体造形装置１は、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向の前側へ移動する過程において、吐出ヘッド４２よりも前側の第二ローラ１８で２層分の量の粉体を均して１層の粉体層を形成し、吐出ヘッド４２が粉体層に造形液を吐出して１層目の造形層を形成する。そして立体造形装置１は、余った粉体を、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向の後側へ移動する過程において、吐出ヘッド４２よりも後側の第一ローラ１７で均して１層の粉体層を形成し、吐出ヘッド４２が粉体層に造形液を吐出して、２層目の造形層を形成することができる。このように、吐出ヘッド４２の前後方向の両側にそれぞれ第一ローラ１７と第二ローラ１８を設け、吐出ヘッド４２とローラ部１６が移動する方向に応じて使い分けることで、簡易な構成で、吐出ヘッド４２とローラ部１６が前後方向に一往復する間に２層分の造形層を形成することができる。
【００６１】
また、立体造形装置１は、余剰粉体の量に基づいて新たに供給する粉体の量を調整することで、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。例えば、立体造形装置１は、測定部５４が測定した余剰粉体の量に基づいて算出した粉体の量を新たに第二ステージ９２に供給する。これにより、往路において第二ローラ１８で粉体を均す場合には、常に、２層分の量の粉体を供給することができるので、立体造形装置１は、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。
【００６２】
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。１層の粉体層の形成に必要な粉体の量は、第一ステージ９１の平面視における大きさと、１層の粉体層を形成する場合に設定する厚み（第一ステージ９１の下方への移動量）によって決まる。本実施形態では、一例として、第一ステージ９１の平面視における大きさを１００ｍｍ×１００ｍｍ、粉体層の厚みを０．１ｍｍとし、２層の粉体層の形成に要する粉体の重量を３．２ｇとしたが、当該重量は、立体造形粉体として石膏を用いた場合を例に、設定したものである。具体的には以下のように粉体の重量を設定する。１層分の粉体層の形成に必要な粉体の体積は、１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．１ｍｍ＝１０００ｍｍ３＝１ｃｍ３である。また、石膏のかさ密度は、実測値で、略１．４ｇ／ｃｍ３である。したがって、１層の粉体層の形成に、少なくとも１．４ｇの石膏が必要である。ここで、ローラ部１６が粉体をステージ間で運搬する過程において、舞ったり、ステージ面９１Ａの側方に流れ出たりして、粉体層の形成に寄与しない粉体の重量を考慮し、本実施形態では、１層の粉体層の形成に要する石膏の重量を、１．６ｇに設定している。故に、２層分の粉体層の形成に要する石膏の重量を、上記の３．２ｇに設定する。これに限らず、粉体層の厚みは、立体造形物の造形速度や精度を考慮し、任意に設定してもよく、粉体層の厚みに応じて２層の粉体層の形成に要する粉体の重量を設定すればよい。もちろん、例えば、第一ローラ１７、第二ローラ１８の大きさや回転速度の設定、防壁の設置等によって粉体の舞いや流れ出しを防ぐことにより、１層分の粉体層の形成に必要な体積分の重量を設定してもよい。また、粉体が石膏に限られるものでないことは言うまでもなく、造形液との混合によって固化し、造形層を形成することができる粉体であればよい。
【００６３】
また、立体造形装置１は、ステージ部９に測定部５４を備えなくてもよい。この場合、ローラ部１６が第一ステージ９１を前後方向に一往復する度に粉体供給部１４が供給する粉体の量を、２層分の粉体層の形成に要する量と同じとしてもよい、あるいはそれよりも多くしてもよい。もっとも、粉体供給部１４が供給する粉体の量が、２層分の粉体層の形成に要する量より多い場合、ローラ部１６が第一ステージ９１を往復する度に余剰粉体が多くなる。この場合、余剰粉体の量が、２層分の粉体層の形成に要する量と同じ量となった場合に、粉体供給部１４が粉体の供給を行わなければよい。例えば、ＣＰＵ５０は粉体供給部１４の粉体供給モータ４１の駆動制御によって、２層分の粉体層を形成するのに必要な量の粉体の重量が例えば３．２ｇであるのに対し、４．０ｇを、１回に供給するものとする。
【００６４】
図１４に示すように、ＣＰＵ５０は、立体造形処理のプログラムの実行において、Ｓ３の処理（図６参照）で第一ステージ９１を１層分、下方に移動させたら、ＲＡＭ５１に記憶する変数Ｃに初期値として０を代入し（Ｓ３１）、Ｃの値に１を加えて上書きする（Ｓ３２）。ＣＰＵ５０は、Ｃが５未満であれば（Ｓ３３：ＮＯ）、粉体供給モータ４１の駆動を制御し、粉体供給部１４から２層分の粉体層の形成に十分な量（４．０ｇ）の粉体を供給する（Ｓ３５）。ＣＰＵ５０は、Ｓ１０〜Ｓ２５の処理（図６参照）を行い、本実施形態と同様に、粉体供給部１４が供給した粉体を均し、２層の造形層を形成する。この場合において、余剰粉体の重量は、４．０−３．２＝０．８（ｇ）である。Ｓ２５の処理の後、ＣＰＵ５０は、処理をＳ３２に戻す。ＣＰＵ５０は、ローラ部１６が第一ステージ９１を４往復して８層の造形層を形成した後、Ｓ３２の処理を行うと、Ｃの値が５となる（Ｓ３２）。このとき、余剰粉体は、重量が０．８×４＝３．２ｇであり、２層分の粉体層を形成するのに必要な量が第二ステージ９２に載置されている。ＣＰＵ５０は、Ｃの値が５以上となるので（Ｓ３３：ＹＥＳ）、変数Ｃに０を代入する（Ｓ３６）。ＣＰＵ５０は、新たな粉体の供給を行わずに、Ｓ１０〜Ｓ２５の処理（図６参照）を行い、余剰粉体を均して２層の造形層を形成する。このように、ローラ部１６が第一ステージ９１を一往復する度に余剰粉体の量が増える場合、余剰粉体の量が２層分の粉体層を形成するのに必要な量となれば、ＣＰＵ５０は、新たな粉体を供給せずに、ローラ部１６に第一ステージ９１を一往復させ、２層の造形層を形成してもよい。
【００６５】
また、図１５に示すように、例えば、ローラ部１６が第一ステージ９１を一往復する回数と、粉体の供給量とを対応付けた、テーブルＴを予め作成し、立体造形処理のプログラムと共に、ＲＯＭ５２に記憶させてもよい。この場合、図１６に示すように、ＣＰＵ５０は、立体造形処理のプログラムの実行において、Ｓ３の処理（図６参照）で第一ステージ９１を１層分、下方に移動させたら、ＲＡＭ５１に記憶する変数Ｃに初期値として０を代入し（Ｓ４１）、Ｃの値に１を加えて上書きする（Ｓ４２）。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２のテーブルＴ（図１５参照）から、Ｃの値に応じた粉体の供給量（４．０ｇ）を読み込む。ＣＰＵ５０は、粉体供給モータ４１の駆動を制御し、粉体供給部１４から、読み込んだ量の粉体を供給する（Ｓ４３）。
【００６６】
次に、ＣＰＵ５０は、Ｃが５未満であれば（Ｓ４５：ＮＯ）、Ｓ１０〜Ｓ２５の処理（図６参照）を行い、本実施形態と同様に、粉体供給部１４が供給した粉体を均し、２層の造形層を形成する。この場合において、推定される余剰粉体の重量は、４．０−３．２＝０．８（ｇ）である。Ｓ２５の処理の後、ＣＰＵ５０は、処理をＳ４２に戻す。ローラ部１６が第一ステージ９１を４往復して８層の造形層を形成した後、ＣＰＵ５０がＳ４２に処理を戻すと、Ｃの値は１加算されて５となる（Ｓ４２）。このとき、余剰粉体は、推定される重量が０．８×４＝３．２ｇであり、２層分の粉体層を形成するのに必要な量が第二ステージ９２に載置されている。ＣＰＵ５０は、テーブルＴからＣの値に応じた粉体の供給量（０ｇ）を読み込む。ＣＰＵ５０は、テーブルＴに従い、新たな粉体を供給しない。ＣＰＵ５０は、Ｃが５以上であるので処理をＳ４６に進め（Ｓ４５：ＹＥＳ）、変数Ｃに０を代入したら（Ｓ４６）、Ｓ１０〜Ｓ２５の処理（図６参照）を行って、余剰粉体を均して２層の造形層を形成する。このように、ＣＰＵ５０は、予め作成したテーブルＴに従って、粉体供給部１４から供給する粉体の量を制御してもよい。
【００６７】
以上のように、粉体供給部１４が一定量の粉体を供給する場合、ステージ面９１Ａの往復回数が増えるにつれて、余剰粉体は所定量ずつ増える。例えば、粉体供給部１４から供給する粉体の量と、余剰粉体の増加量とを往復回数に対応付けたテーブルを作成し、あらかじめ記憶部に記憶する。このようにすれば、立体造形装置１は、往復回数に応じて粉体供給部１４から供給する粉体の量を調整したり、間引いたりすることで、簡易な構成ながら、安定して２層分の量の粉体を供給することができ、無駄なく効率的に立体造形物を造形することができる。そして、粉体の供給量を制御し、必要以上に多く供給しないことで、立体造形装置１は、ローラ部１６で粉体を均す場合に（特に往路において）、毎回一定量の粉体を供給する場合と比較して、ローラ部１６を粉体が乗り越えたり、粉体が舞ったりすることを防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態は、往路と復路とにおいて、ローラ部１６が前後方向に移動する速度に規定は設けなかった。これに限らず、例えば、往路においてローラ部１６が前方へ移動する速度（例えば５０ｍｍ／ｓｅｃ．）が、復路においてローラ部１６が後方へ移動する速度（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ．）より遅くなるように、ＣＰＵ５０は、往路と復路とにおいてローラ部前後動モータ４３の回転軸の回転速度を制御してもよい。往路において、第二ローラ１８は、粉体供給部が供給した２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を第二ローラ１８で均しながら、均し残した粉体を移動方向に押し出し、粉体の山を盛り上げる。盛り上がった粉体の山は崩れ、山の斜面に沿って第二ローラ１８の軸方向と移動方向に広がり、第二ローラ１８に均される。粉体の量が多く、粉体の山が崩れるよりも先に第二ローラ１８が移動すると、粉体は、第二ローラ１８を乗り越えて、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性がある。故に、往路においてローラ部１６を移動する移動速度を復路よりも遅くすることで、往路において、第二ローラ１８は粉体を確実に絡めて粉体を均すことができる。一方、復路においては、第一ローラ１７は、１層目の粉体層の形成において残った、１層分の粉体層の形成に必要な量の粉体を運びながら、ステージ面９１Ａ上で粉体を均す。粉体の量は往路よりも少なく、粉体の山は往路よりも低くなるので、復路におけるローラ部１６の移動速度が往路より速くても、粉体が第一ローラ１７を乗り越えて、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性を低減することができる。故に、復路においてはローラ部１６の移動速度を往路よりも速くすることで、立体造形装置１は、復路において往路よりも高速に粉体を均すことができ、立体造形物をより速く造形することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、第一ローラ１７と第二ローラ１８の回転速度に規定を設けなかったが、それぞれの回転速度を異ならせてもよい。例えば、図１７に示す、ローラ部１１６のように、第一ローラ１１７の軸１１７Ａに設ける第一ギア１２１の直径を、第二ローラ１１８の軸１１８Ａに設ける第二ギア１２２の直径よりも小さくすればよい。ローラ回転モータ４５の駆動軸に回転軸が連結する第四ギア１２４と、第一ギア１２１との間に介在する第三ギア１２３の直径は、例えば、第四ギア１２４と同じ径にすればよい。このようにすることで、復路において粉体を均す第一ローラ１１７の回転速度（例えば２４００ｒｐｍ）を、往路において粉体を均す第二ローラ１１８の回転速度（例えば１２００ｒｐｍ）よりも速く回転させることができる。
【００７０】
第一ローラ１１７、第二ローラ１１８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、第一ローラ１１７、第二ローラ１１８が均したばかりの粉体層に対して与えるせん断応力を下げることができる。第一ローラ１１７、第二ローラ１１８は、せん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。一方で、第一ローラ１１７、第二ローラ１１８は、移動速度に対する回転速度が速いほど、回転に粉体を巻き込みやすくなる。さらに、均す前の粉体が高く盛り上がるほど、巻き込んだ粉体が第一ローラ１１７、第二ローラ１１８を乗り越えやすくなり、粉体は、舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性がある。
【００７１】
往路において、第二ローラ１１８は、粉体供給部が供給した２層分の粉体層の形成に要する量の粉体を第二ローラ１１８で均しながら、均し残した粉体を移動方向に押し出し、粉体の山を盛り上げるため、粉体の量が多いと、粉体の山は高く盛り上がる。故に、立体造形装置１は、往路において粉体を均す第二ローラ１１８を、復路において粉体を均す第一ローラ１１７よりも遅く回転させる。これにより、第二ローラ１１８は、高く盛り上がった粉体の巻き込みを抑制し、粉体が舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりすることを防止することができる。そして、復路において、第一ローラ１１７が前後方向の後側へ向けて粉体を均す場合、粉体の量は１層分の量である。粉体の山は往路よりも低くなるので、立体造形装置１は、復路において粉体を均す第一ローラ１１７を、往路において粉体を均す第二ローラ１１８よりも速く回転させても、粉体が舞ったり、均し終わった粉体層上に落ちたりする可能性を低減することができる。また、第一ローラ１１７は、速く回転することで、均し終わった粉体層に対して与えるせん断応力を、往路よりも下げることができる。よって、立体造形装置１は、復路において、引きずりや膨張の発生を抑制しつつ、往路よりも速くローラ部１１６を移動させることが可能となる。故に、立体造形装置１は、第一ローラ１１７、第二ローラ１１８の回転速度に合わせてローラ部１１６の移動速度を調整することで、復路において往路よりも高速に粉体を均すことができ、立体造形物をより速く造形することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、第一ローラ１７と第二ローラ１８の外径に規定を設けなかったが、それぞれの直径を異ならせてもよい。例えば、図１８に示す、ローラ部２１６のように、第一ローラ２１７の直径Ｄ１（例えばφ１５ｍｍ）を、第二ローラ２１８の直径Ｄ２（例えばφ２０ｍｍ）よりも、小さくするとよい。往路において、第二ローラ２１８で粉体を均す場合の粉体の量は２層分あるのに対し、復路において、第一ローラ２１７で粉体を均す場合の粉体の量は１層分である。上下方向における粉体の高さは、復路よりも往路の方が高くなる。故に、第二ローラ２１８の直径Ｄ２を第一ローラ２１７の直径Ｄ１よりも大きくする。これにより、立体造形装置１は、第二ローラ２１８が粉体を均すとき粉体が第二ローラ２１８を乗り越えた場合に、粉体が吐出ヘッド４２（特に造形液を吐出するノズル面）に付着することを防止できる。また、立体造形装置１は、粉体が第二ローラ２１８を乗り越えた場合に、第二ローラ２１８で均した粉体層の表面の平坦さを乱したり、粉体層を形成する粉体の量が足らなくなることも防止できる。
【００７３】
また、上記実施形態では、初期層７０上に、往路および復路においてそれぞれ粉体層７１，７２を形成し、造形層７３，７４をそれぞれ造形した。これに限らず、例えば、初期層７０を往路における粉体層の第一層とし、造形液を吐出して、最下層の造形層を形成してもよい。
【００７４】
また、本実施形態の吐出ヘッド４２はラインヘッドであるが、走査型のヘッドであってもよい。もっとも、走査型の場合、吐出ヘッドの前後方向への移動をリニアに行うことが難しく、ローラ部１６に一体に組み付けた場合、ローラ部１６も段階的に移動することになるので、ラインヘッドを用いることが望ましい。
【００７５】
粉体供給部１４は、粉体を、溝部１４Ｃを設けた供給棒１４Ｂの回転回数によって所望の量を供給するが、例えば、２つのローラを並列に配置し、ローラ間のニップ部から収容部１４Ａ内の粉体を押し出して供給する形態であってもよい。この場合の粉体供給部１４は、ローラの回転量で粉体の供給量を調整することができる。あるいは、粉体供給部１４の下端の開口に外蓋と内蓋を設け、まず、外蓋を閉じ、粉体を外蓋内に収容して内蓋を閉じたのち外蓋を開放することで、内蓋と外蓋の間で定量の粉体を測定して供給する形態としてもよい。または、供給棒１４Ｂの溝部１４Ｃをらせん状に設け、供給棒１４Ｂの回転角度に応じた量の粉体を供給する形態としてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、復路におけるＳ２０〜Ｓ２１の処理で、ローラ部１６をステージ部９の上面から離間して第四位置Ｐ４から第一位置Ｐ１に移動させた。供給時の粉体量の管理を厳密に行い、余剰粉体が生じないようにすれば、第一ローラ１７を第二ステージ９２の上面に接触させたまま第四位置Ｐ４に移動させてもよい。あるいは、第二ステージ９２の上面で測定部５４よりも前後方向の後方側に、基部７内に連通する開口を設け、第一ローラ１７で余剰粉体を開口内に投入させて回収後に、ローラ部１６を第一位置Ｐ１に移動させてもよい。
【００７７】
また、ローラ部１６には１つのローラを設け、吐出ヘッド４２の前側の位置と後側の位置との間をローラが機械的に移動できるようにしてもよい。例えば、造形台６は、前後方向に延びるガイドレールを設ける。ガイドレールは、第二ステージ９２と第三ステージ９３の位置ではローラ部１６が第一ステージ９１の位置よりも上方に位置するようにローラ部１６を案内する。この状態で、例えば、ローラ部１６の軸棒１９を支点にローラが吐出ヘッド４２の下方を通って移動し、吐出ヘッド４２の前側の位置と後側の位置との間移動できるようにすればよい。
【００７８】
また、粉体供給部１４は、溝部１４Ｃを設けた供給棒１４Ｂを粉体供給モータ４１で回動し、供給する粉体の量を調整した。これに限らず、粉体供給部１４は、粉体供給モータ４１を備えず、無端ベルト４の回動によるステージ部９とローラ部１６との前後方向における相対的な移動に合わせて、粉体の供給を機械的に行う機構を設けてもよい。この場合、粉体供給部１４は、例えば、無端ベルト４設けたギア歯に噛み合って回転するギア等を介し、無端ベルト４が伝達するローラ部前後動モータ４３の動力によって供給棒１４Ｂを回動させればよい。また、ローラ部１６の前後方向の位置と移動方向に合わせて無端ベルト４のギア歯を部分的に設け、さらにワンウェイクラッチを用いて往路でのみ動力が伝達されるようにする。このようにすれば、粉体供給部１４は、往路においてローラ部１６が第一位置Ｐ１から前方に移動した場合にのみ、粉体を供給することが可能である。
【００７９】
また、ローラ部１６は、軸棒１９を軸に押さえ板２０が揺動することによって、第一ローラ１７と第二ローラ１８がそれぞれ上下に移動する構成である。これに限らず、ローラ部１６は、例えば、第一ローラ１７の軸１７Ａと第二ローラ１８の軸１８Ａを支える部位が、駆動モータによって上下に移動する構成であってもよい。あるいは、ローラ部１６は、２つの駆動モータによって、第一ローラ１７と第二ローラ１８とがそれぞれ独立に上下に移動する構成であってもよい。この場合、ローラ部１６は、往路では第二ローラ１８のみを上下に移動させ、復路では第一ローラ１７のみを上下に移動させることができる。
【００８０】
あるいは、立体造形装置１は、ローラ部揺動モータ４４を備えず、無端ベルト４の回動によるステージ部９とローラ部１６との前後方向における相対的な移動に合わせて、ステージ部９とローラ部１６との上下方向の距離を機械的に近接・離間させる機構を設けてもよい。例えば、ローラ部１６の移動を案内するガイドレール（図示略）が、往路においては、第一位置Ｐ１を過ぎたらステージ部９とローラ部１６との距離を近づけ、第二位置Ｐ２を過ぎたら遠ざけるように、ローラ部１６の上下方向の位置を案内すればよい。また、復路においては、第三位置Ｐ３を過ぎたらステージ部９とローラ部１６との距離を近づけ、第四位置Ｐ４を過ぎたら遠ざけるように、ローラ部１６の上下方向の位置を案内すればよい。
【００８１】
また、立体造形装置１は、ローラ回転モータ４５を備えず、無端ベルト４の回動によって、第一ローラ１７の軸１７Ａ、第二ローラ１８の軸１８Ａを回転させる機械的な機構を設けてもよい。例えば、ローラ部１６のガイドレール（図示略）と軸１７Ａ，１８Ａとにラックアンドピニオンの構造を適用し、ガイドレールに沿って軸１７Ａ，１８Ａが案内されると共に、往路においては第二ローラ１８が回転し、復路においては第一ローラ１７が回転する構成としてもよい。
【００８２】
上記実施形態において、前後方向が「第一方向」に相当する。吐出ヘッド４２が「吐出部」に相当する。ヘッド駆動部６２が「第一駆動部」に相当する。左右方向が「第二方向」に相当する。モータ駆動部６３が「第二駆動部」に相当する。ＣＰＵ５０が「制御部」に相当する。Ｓ８の処理を行い、粉体層２層分の量の粉体を供給させるＣＰＵ５０が「第一制御手段」に相当する。Ｓ１１の処理を行い、ローラ部１６および吐出ヘッド４２を前方に移動させ、且つ吐出ヘッド４２から造形液を吐出させるＣＰＵ５０が「第二制御手段」に相当する。Ｓ１８の処理を行い、ローラ部１６および吐出ヘッド４２を後方に移動させ、且つ吐出ヘッド４２から造形液を吐出させるＣＰＵ５０が「第三制御手段」に相当する。
【００８３】
上下方向が「第三方向」に相当する。軸棒１９および押さえ板２０が「移動機構」に相当する。Ｓ１０の処理を行い、第二ローラ１８を第二ステージ９２に当接させるＣＰＵ５０が「第一当接手段」に相当する。Ｓ１２の処理を行い、第二ローラ１８を第三ステージ９３から離間させるＣＰＵ５０が「離間手段」に相当する。Ｓ１７の処理を行い、第一ローラ１７を第三ステージ９３に当接させるＣＰＵ５０が「第二当接手段」に相当する。Ｓ１３の処理を行い、ローラ部１６を第三位置Ｐ３に移動させるＣＰＵ５０が「移動手段」に相当する。Ｓ５の処理を行い、余剰粉体の量を測定させるＣＰＵ５０が「第四制御手段」に相当する。Ｓ６の処理を行い、新たに供給する粉体の量（Ｘ）を算出するＣＰＵ５０が「算出手段」に相当する。ＲＯＭ５２が「記憶部」に相当する。Ｓ４２の処理を行い、ローラ部１６が第一ステージ９１を往復する回数（Ｃ）を計数するＣＰＵ５０が「計数手段」に相当する。
【符号の説明】
【００８４】
１                          立体造形装置
９                          ステージ部
１４                          粉体供給部
１６，１１６，２１６          ローラ部
１７，１１７，２１７          第一ローラ
１８，１１８，２１８          第二ローラ
１９                          軸棒
２０                          押さえ板
４２                          吐出ヘッド
４３                          ローラ部前後動モータ
４４                          ローラ部揺動モータ
４５                          ローラ回転モータ
５０                          ＣＰＵ
５１                          ＲＡＭ
５２                          ＲＯＭ
５４                          測定部
６３，６４                    モータ駆動部
６２                          ヘッド駆動部
７１，７２                    粉体層
７３，７４                    造形層
７５，７６                    粉体
７７                          余剰粉体
９１                          第一ステージ
９１Ａ                        ステージ面
９２                          第二ステージ
９３                          第三ステージ
【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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