(57)【要約】      （修正有）【課題】層を堆積させて立体物を形成する場合において、層の堆積方向に関わらず立体物の強度を確保し、安全に取り出せる立体造形装置の提供。【解決手段】平面状の粉末材料を鉛直方向に堆積させるように供給すると共に、粉末材料を凝固させるためのバインダー液を、供給された粉末材料に対して吐出して粉末材料を凝固させて成形材の層を積層することにより立体物を造形する３Ｄプリンタであって、粉末材料が平面状に供給される造形ステージ１１１と、立体物を形成するための粉末材料が供給される前に造形ステージ１１１上に配置され、凝固していない状態の粉末材料が通過可能な開口部が設けられたメッシュ１１４とを含み、成形材の層が積層されて立体物が形成された後、メッシュ１１４が造形ステージ１１１から離されることにより、凝固していない状態の粉末材料内部に埋没した状態の立体物が取り出す立体造形装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の粉末材料を鉛直方向に堆積させるように供給すると共に、前記粉末材料を凝固させるための凝固液を、供給された前記粉末材料に対して吐出して前記粉末材料を凝固させて成形材の層を積層することにより立体物を造形する立体造形装置であって、
前記粉末材料が平面状に供給される造形ステージと、
前記立体物を形成するための粉末材料が供給される前に前記造形ステージ上に配置され、凝固していない状態の前記粉末材料が通過可能な開口部が設けられた釣り上げ部材とを含み、
前記成形材の層が積層されて立体物が形成された後、前記釣り上げ部材が前記造形ステージから離されることにより、凝固していない状態の粉末材料内部に埋没した状態の前記立体物が取り出されることを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記釣り上げ部材が埋没する程度の前記粉末材料が前記造形ステージ上に供給された後、前記立体物を形成するための粉末材料の供給が開始され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】
前記釣り上げ部材が埋没する程度の前記粉末材料が前記造形ステージ上に供給された後、前記造形ステージが振動することによって前記釣り上げ部材が前記粉末材料に埋没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】
前記造形ステージと隣接して配置され、前記造形ステージに供給される粉末材料が収容される収容部及び前記収容部に収容されている粉末材料を前記造形ステージ側に供給する供給部を含み、
前記釣り上げ部材が埋没する程度の前記粉末材料が前記造形ステージ上に供給された後、前記供給部が駆動することによって前記造形ステージ上に供給された前記粉末材料が整えられ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】
前記釣り上げ部材は、複数の綱状部材によって釣り上げられることにより前記造形ステージから離され、複数の前記綱状部材夫々を順番に巻き上げることによって前記釣り上げ部材が釣り上げられることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項６】
前記釣り上げ部材は、前記造形ステージから離された後に振動することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記釣り上げ部材は、前記立体物が形成された後、形成された立体物の高さ以上、前記造形ステージから離されることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項８】
前記釣り上げ部材は、形成された立体物の形状に応じた速度で前記造形ステージから離されることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項９】
平面状の粉末材料を鉛直方向に堆積させるように供給すると共に、前記粉末材料を凝固させるための凝固液を、供給された前記粉末材料に対して吐出して前記粉末材料を凝固させて成形材の層を積層することにより立体物を造形する立体造形装置の制御方法であって、
凝固していない状態の前記粉末材料が通過可能な開口部が設けられた釣り上げ部材を、前記立体物を形成するための粉末材料が供給される前に、前記立体物が形成される造形ステージ上に配置し、
前記粉末材料の供給及び前記凝固液の吐出を繰り返して前記立体物を形成し、
前記立体物が形成された後、前記釣り上げ部材を前記造形ステージから離すことにより、凝固していない状態の粉末材料内部に埋没した状態の前記立体物を取り出すことを特徴とする立体造形装置の制御方法。
【請求項１０】
平面状の粉末材料を鉛直方向に堆積させるように供給すると共に、前記粉末材料を凝固させるための凝固液を、供給された前記粉末材料に対して吐出して前記粉末材料を凝固させて成形材の層を積層することにより立体物を造形する立体物の製造方法であって、
凝固していない状態の前記粉末材料が通過可能な開口部が設けられた釣り上げ部材を、前記立体物を形成するための粉末材料が供給される前に、前記立体物が形成される造形ステージ上に配置し、
前記粉末材料の供給及び前記凝固液の吐出を繰り返して前記立体物を形成し、
前記立体物が形成された後、前記釣り上げ部材を前記造形ステージから離すことにより、凝固していない状態の粉末材料内部に埋没した状態の前記立体物を取り出すことを特徴とする立体物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形装置、立体造形装置の制御方法及び立体物の製造方法に関し、特に、粉末中に埋没した状態で形成された立体物の取り出しに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ラピッドプロトタイピング等の分野において三次元造型という技術が用いられている。かかる三次元造型によって得られた立体物は、商品開発段階等において最終製品の外観や性能の評価を行うための試作品、または展示品等として利用されることが多い。
【０００３】
このような三次元造型の技術の１つとして、立体物を輪切りにした形状を造形して積層していくことにより目的の立体物を形成する積層法が知られている。そして、そのような積層法を用いる装置の１つとして、粉末等の成形材料を成形部分に対応する位置に供給し、後から成形材料を凝固させるための液体を供給することで層を形成する粉末堆積造形プリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような粉末堆積造形プリンタにおいては、未硬化の粉末材料に埋没した状態で目的の立体物が形成されるため、完成後の立体物の視認性が悪い。このような視認性の悪い立体物の破損を防ぐため、粉末材料を吸引するための吸引孔を設け、吸引、音波振動、風圧を使用して粉末除去を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示された方法の場合、粉末材料を吸引するための吸引孔を設ける必要がある。立体物の形成過程において粉末材料が吸引孔に落ち込んでしまうと、供給された粉末材料の充填状態が変化し、形成中の立体物に位置ずれが生じてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、粉末材料を選択的に凝固させた層を積層することにより立体物を形成する場合において、立体物の造形に不具合を生じさせることなく立体物形成後の立体物の安全な取り出しを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、平面状の粉末材料を鉛直方向に堆積させるように供給すると共に、前記粉末材料を凝固させるための凝固液を、供給された前記粉末材料に対して吐出して前記粉末材料を凝固させて成形材の層を積層することにより立体物を造形する立体造形装置であって、前記粉末材料が平面状に供給される造形ステージと、前記立体物を形成するための粉末材料が供給される前に前記造形ステージ上に配置され、凝固していない状態の前記粉末材料が通過可能な開口部が設けられた釣り上げ部材とを含み、前記成形材の層が積層されて立体物が形成された後、前記釣り上げ部材が前記造形ステージから離されることにより、凝固していない状態の粉末材料内部に埋没した状態の前記立体物が取り出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粉末材料を選択的に凝固させた層を積層することにより立体物を形成する場合において、立体物の造形に不具合を生じさせることなく立体物形成後の立体物の安全な取り出しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る３Ｄプリンタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る３Ｄプリンタの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る粉末供給の態様を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るメッシュの配置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るメッシュの配置を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るメッシュによる立体物の釣り上げ態様を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る３Ｄプリンタの機能構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に係る３Ｄプリンタの動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る粉末材料の吸引態様を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る粉末材料の吹き飛ばしの態様を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るメッシュの上昇動作の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態に係るメッシュと造形ステージとを話す動作の例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係るメッシュの粉末材料への埋没動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データなどの立体物の形状を示す３Ｄデータを受信し、平面状に供給した粉末材料を選択的に硬化させた層を堆積させることにより立体物を形成する立体造形装置である３Ｄプリンタを例として説明する。このような３Ｄプリンタにおいて、立体物の形成が完了した後の、未硬化の粉末材料に埋没している立体物の取り出しが本実施形態に係る要旨の１つである。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、一般的な情報処理装置と同様の構成を含む。即ち、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）４０及びＩ／Ｆ５０がバス８０を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ５０にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）６０及び操作部７０が接続されている。
【００１２】
ＣＰＵ１０は演算手段であり、３Ｄプリンタ１全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ４０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納される。
【００１３】
Ｉ／Ｆ５０は、バス８０と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。ＬＣＤ６０は、ユーザが３Ｄプリンタ１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部７０は、ユーザが３Ｄプリンタ１に情報を入力するためのユーザインタフェースであり、タッチパネルやハードキー等によって実現される。
【００１４】
このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ３０に格納されたプログラムや、ＨＤＤ４０若しくは図示しない光学ディスク等の記憶媒体からＲＡＭ２０にロードされたプログラムに従ってＣＰＵ１０が演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１の機能を実現する機能ブロックが構成される。
【００１５】
また、３Ｄプリンタ１は、図１に示すような情報処理機能のための構成の他、立体造形を行うためのハードウェアエンジンを備える。図２を参照して、３Ｄプリンタ１のハードウェアエンジンの構成について説明する。本実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、立体物を成形するために成形材を積層していくための造形ステージ１１１、造形ステージ１１１上に粉末材料を供給するために造形ステージ１１１と隣接して配置された供給ステージ１１２、供給ステージ１１２上の粉末材料を造形ステージ１１１側へ供給するリコーター１１３、造形ステージ１１１側に供給された粉末材料を凝固させるためのバインダー液を吐出するＩＪ（ＩｎｋＪｅｔ）ヘッド１０１及びＩＪヘッド１０１を支持し、造形ステージ１１１上の空間においてＩＪヘッド１０１を移動させるアーム１０２を含む。
【００１６】
３Ｄプリンタ１は、造形対象である目的の立体物の立体形状を水平方向に輪切りにして生成される輪切り画像に応じてＩＪヘッド１０１からバインダー液を吐出して造形ステージ１１１上に供給された粉末材料を凝固させることにより一層分の成形を行い、そのような層を積層していくことによって立体造形を行う。図３（ａ）〜（ｇ）を参照して、本実施形態に係る一層分の成形動作について説明する。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、供給ステージ１１２上には粉末材料が収容されている。即ち、供給ステージ１１２及び周囲の筐体により、粉末材料が収容される収容部が構成される。リコーター１１３が移動して供給ステージ１１２上に積載された粉末材料を造形ステージ１１１側に押し出すことにより、図３（ｂ）に示すように造形ステージ１１１上に一層分の粉末材料が供給される。即ち、リコーター１１３が供給部として機能する。
【００１８】
図３（ｂ）に示すように造形ステージ１１１上に粉末材料が供給されると、図３（ｃ）に示すように、輪切り状の画像データに応じた位置にＩＪヘッド１０１からバインダー液が吐出される。バインダー液とは、粉末材料を凝固させるための凝固液である。これにより、図３（ｄ）に示すように、バインダー液が吐出された部分の粉末材料が、輪切り状の画像データに応じて選択的に凝固される。
【００１９】
図３（ｄ）に示すように一層分の成形が完了すると、図３（ｅ）に示すように造形ステージ１１１と供給ステージ１１２との高さを調整し、再度リコーター１１３を移動させることにより、図３（ｆ）に示すように、既に成形が完了した層の鉛直方向上方に新たな層のための粉末材料が供給される。このような動作を繰り返すことにより、粉末材料が凝固した成形層を積層させていき、立体成型が行われる。結果的に図３（ｇ）に示すように、凝固していない未硬化の粉末材料に埋没した状態で目的の立体物が形成される。
【００２０】
完成した立体物を３Ｄプリンタ１から取り出す際、図３（ｇ）に示すように立体物は粉末材料に埋没した状態であるために視認性が悪く、手作業で粉末材料から取り出すと立体物を損傷してしまう場合がある。本実施形態に係る３Ｄプリンタ１においては、そのような弊害を回避して立体物を取り出すため、図３（ｇ）に示すように粉末材料に埋没した状態の立体物を、粉末材料が通り過ぎる程度の粗さを有するメッシュによって支持して上昇させる。
【００２１】
図４は、図３（ａ）に示す状態、即ち、造形ステージ１１１上に未だ粉末材料が供給されていない状態を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、造形ステージ１１１の面積と略同一の面積を有するメッシュ１１４を含む。メッシュ１１４は、立体物の形成に用いられる粉末材料が未だ造形ステージ１１１上に供給されていない状態において造形ステージ１１１上に配置される。メッシュ１１４には綱状部材であるワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが接続されており、ワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、夫々滑車１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄに架け渡されている。
【００２２】
図５は、図４に示す状態から図３（ａ）〜（ｆ）に示す処理を繰り返し、図３（ｇ）に示す状態に至った場合を示す図である。図５に示すように、メッシュ１１４は造形ステージ１１１上に供給された粉末材料Ｐ及び粉末材料Ｐの内部に形成された立体物Ｏの鉛直下方に入り込んだ状態となる。図５に示す状態からワイヤーを引っ張ることにより、メッシュ１１４が上昇する。
【００２３】
メッシュ１１４が上昇する際、メッシュ１１４は未硬化の粉末材料が通り過ぎる程度の粗さを有するため、立体物のみがメッシュ１１４によって支持されて上昇し、図６に示すように未硬化の粉末材料の中から取り出される。このような構成により、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１においては、粉末材料に埋没した状態で形成される立体物を破損させることなく取り出すことが可能となる。
【００２４】
尚、本実施形態においては、形成された立体物を釣り上げるための釣り上げ部材の例として、網状の部材であるメッシュ１１４を例として説明するが、これは一例である。本件の趣旨は、凝固していない粉末材料は通過可能であって形成された立体物が通過不可能な部材により立体物を釣り上げることであり、そのような開口部を有する部材であれば網状の部材に関わらず採用可能である。但し、大部分が開口部である網状の部材により、より効率的に立体物のみを釣り上げることが可能となる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１の制御構成について図７を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、供給ステージ１１２及びリコーター１１３によって構成される粉末供給部１１０、ＩＪヘッド１０１、アーム１０２に加えて、図４〜６において説明したワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを巻き取るためのワイヤモータ１３０及びそれらを制御するコントローラ１２０を含む。
【００２６】
図７に示すように、コントローラ１２０は、主制御部１２１、ネットワーク制御部１２２、粉末供給部ドライバ１２３及びＩＪヘッドドライバ１２４、アームドライバ１２５及びワイヤモータドライバ１２６を含む。主制御部１２１は、コントローラ１２０において全体を制御する制御部であり、ＯＳやアプリケーション・プログラムに従ってＣＰＵ１０が演算を行うことにより構成される。
【００２７】
ネットワーク制御部１２２は、３Ｄプリンタ１が他の機器と情報をやり取りするためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェースが用いられる。３Ｄプリンタ１に立体造形を実行させるためのジョブはネットワーク制御部１２２が受信し、主制御部１２１に入力する。
【００２８】
粉末供給部ドライバ１２３は、粉末供給部１１０を駆動制御するためのドライバソフトウェアであり、主制御部１２１の制御に従って粉末供給部１１０を駆動制御することによい、図３（ａ）〜（ｆ）において説明した動作を実現する。粉末供給部ドライバ１２３の駆動制御には、造形ステージ１１１及び供給ステージ１１２の上昇、下降制御や、リコーター１１３の回転、移動制御が含まれる。
【００２９】
ＩＪヘッドドライバ１２４は、ＩＪヘッド１０１を駆動制御するためのドライバソフトウェアであり、主制御部１２１の制御に従ってＩＪヘッド１０１を駆動制御することにより、図３（ｃ）において説明したようなＩＪヘッド１０１からのバインダー液の吐出を実行させる。アームドライバ１２５は、アーム１０２を駆動制御するためのドライバソフトウェアであり、主制御部１２１の制御に従ってアーム１０２を駆動制御する。これにより、アーム１０２が造形ステージ１１１上においてＩＪヘッド１０１を移動させる。
【００３０】
ワイヤモータドライバ１２６は、ワイヤモータ１３０を駆動制御するためのドライバソフトウェアであり、主制御部１２１の制御に従ってワイヤモータ１３０を駆動制御することにより、図５、図６において説明したようにメッシュ１１４の釣り上げを実現する。
【００３１】
次に、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１の動作について、図８を参照して説明する。３Ｄプリンタ１による立体造形において、まずはメッシュ１１４を粉末材料で埋めるための処理を行う。そのため、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３及びワイヤモータドライバ１２６を制御し、造形ステージ１１１、供給ステージ１１２及びメッシュ１１４の高さ調整を行う（Ｓ８０１）。Ｓ８０１において、主制御部１２１は、例えば、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４を０．５ｍｍ程度下降させると共に、供給ステージ１１２を０．５ｍｍ程度上昇させる。
【００３２】
高さ調整を完了すると、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御し、リコーター１１３の回転を開始させると共に部３（ｂ）に示すようにリコーターを移動させて供給ステージ１１２上の所定量の粉末材料を造形ステージ１１１側に供給する（Ｓ８０２）。主制御部１２１は、所定高さの分Ｓ８０１及びＳ８０２の処理を繰り返して（Ｓ８０３／ＮＯ）、メッシュ１１４が埋まる程度の粉末材料を造形ステージ１１１側に供給する。
【００３３】
Ｓ８０１、Ｓ８０２の処理を繰り返すことにより、所定高さ分の粉末材料が造形ステージ１１１側に供給され、造形ステージ１１１上に配置されたメッシュ１１４が粉末材料に埋没することとなる。これにより、造形ステージ１１１上に形成される立体物とメッシュ１１４とが接触して固まってしまうことを防ぐことが出来る。
【００３４】
所定高さ分の繰り返しが完了すると（Ｓ８０３／ＹＥＳ）、主制御部１２１は、立体物の造形処理に移る。立体物の造形処理において、主制御部１２１は、図３（ａ）〜（ｆ）において説明したように、Ｓ８０１と同様に粉末供給部ドライバ１２３及びワイヤモータドライバ１２６を制御し、造形ステージ１１１、供給ステージ１１２及びメッシュ１１４の高さ調整を行う（Ｓ８０４）。Ｓ８０４において、主制御部１２１は、粉末材料の一層分の高さ、例えば０・３ｍｍ程度の高さを調整する。
【００３５】
高さ調整を完了すると、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御し、リコーター１１３を駆動して供給ステージ１１２上の所定量の粉末材料を造形ステージ１１１側に供給する（Ｓ８０５）。粉末材料を供給すると、主制御部１２１は、アームドライバ１２５を制御してアームを駆動することによりＩＪヘッド１０１の位置を移動させ、ＩＪヘッドドライバ１２４を制御することにより、輪切り画像に基づいて立体物の一部となる部分に対してバインダー液を吐出させる（Ｓ８０６）。
【００３６】
Ｓ８０４〜Ｓ８０６の処理により、図３（ｄ）に示すように、一層分の造形処理が完了する。主制御部１２１は、３Ｄプリンタ１が受信したジョブに係る立体造形が完了するまでＳ８０４からの処理を繰り返す（Ｓ８０７／ＮＯ）。これにより、図３（ｇ）に示すように、目的の立体物が粉末材料に埋没した状態で造形される。
【００３７】
造形が完了したら（Ｓ８０７／ＹＥＳ）、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御してリコーターの回転を停止させる（Ｓ８０８）。そして、主制御部１２１は、ワイヤモータドライバ１２６を制御してワイヤモータ１３０を駆動することにより、ワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを巻き取ってメッシュ１１４を上昇させる（Ｓ８０９）。
【００３８】
Ｓ８０９においてメッシュ１１４を上昇させる高さは、少なくとも造形ステージ１１１を加工させた高さである。従って、主制御部１２１は、Ｓ８０４〜Ｓ８０６の処理を繰り返す際、造形ステージ１１１を下降させた高さを積算しておき、その積算結果に応じてＳ８０９の処理を行う。
【００３９】
メッシュ１１４を上昇させて粉末材料から立体物が取り出されると、主制御部１２１は粉末供給部ドライバ１２３を制御して図９に示すように造形ステージ１１１を更に下降させ、造形ステージ１１１上に残留した粉末材料を吸引口から吸引する（Ｓ８１０）。図９に示す吸引口は、立体造形を行う際に造形ステージ１１１が配置される高さよりも更に下方に設けられている。即ち、造形ステージ１１１上に供給された粉末材料は、立体造形の実行中に吸引口に落ち込むことは無いため、立体造形の実行中に粉末材料が移動して立体造形物に位置ずれが生じることを防ぐことが出来る。吸引口から吸引された粉末材料は再利用される。
【００４０】
粉末材料の吸引が完了すると、主制御部１２１は、ワイヤモータドライバ１２６を制御してメッシュ１１４を再度下降させて造形ステージ１１１上に戻し、造形ステージ１１１上に風を送り込むことによって形成された立体物に付着している粉末材料を吹き飛ばす（Ｓ８１１）。Ｓ８１１において送り込まれる風は、例えば図９に示す吸引口から送り込むことが出来る。これにより、立体物表面に残留している粉末材料を自動的に除去することが可能となる。
【００４１】
このような処理により、本実施形態に係る立体造形動作が完了する。本実施形態に係る３Ｄプリンタ１においては、立体造形を開始する前に造形ステージ１１１上に配置されたメッシュ１１４によって立体物を釣り上げるため、粉末材料に埋没した状態で視認性の悪い立体物を破損することなく取り出すことが可能である。また、粉末材料を自動的に吸引する場合のように、立体造形の実行中において粉末材料の位置ずれを生じさせるような開口部を設ける必要がないため、立体物の造形に不具合を生じさせることがない。
【００４２】
尚、Ｓ８０９のメッシュ１１４を上昇させる際に特別な処理を加えることにより、形成された立体物からの粉末材料の除去をより効果的に行うことが可能となる。例えば、メッシュ１１４を上昇させて立体物を粉末材料から取り出した後、主制御部１２１は、ワイヤモータドライバ１２６を制御してワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの微小な巻き取りと繰り出しを高速で繰り返すことにより、メッシュ１１４によって釣り上げられている立体物を振動させるようにしても良い。これにより、立体物に付着している粉末材料が振り落されることとなる。
【００４３】
ワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの微小な巻き取りと繰り出しを高速で繰り返す際の巻き取り及び繰り出し量は、例えば０．１ｍｍであるが、ユーザによって任意の値を設定可能としても良い。
【００４４】
また、メッシュ１１４を上昇させる際に特別な処理を行うことによっても、立体物に付着している粉末材料を振り落すことが可能である。図１１は、Ｓ８０９の処理の詳細を示すフローチャートである。図１１に示すように、主制御部１２１は、ワイヤモータドライバ１２６を制御して、４本のワイヤーを所定高さずつ順番に上昇させる（Ｓ１１０１〜１１０４）。
【００４５】
Ｓ１１０１〜Ｓ１１０４の処理により、メッシュ１１４の４つの角が順番に上昇することになり、メッシュ１１４によって釣り上げられる立体物は傾きながら上昇することとなる。その結果、立体物に付着している粉末材料が振り落されることとなる。主制御部１２１は、メッシュ１１４を上昇させる高さに到達するまで、所定高さ毎のＳ１１０１〜Ｓ１１０４の処理を繰り返し（Ｓ１１０５／ＮＯ）、メッシュ１１４を上昇させる高さに到達したら（Ｓ１１０５／ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４６】
Ｓ１１０１〜Ｓ１１０４においてワイヤーを巻き取る長さ、即ちメッシュ１１４を上昇させる高さは、例えば１．０ｍｍであるが、ユーザによる任意の値を設定可能としても良い。
【００４７】
図１１に示すような制御は、例えば造形された立体物の重心が比較的高い場合等、立体物が安定していない場合に行うと立体物が倒れてしまう場合がある。従って、主制御部１２１は、造形対象の立体物の形状に応じて、図１１に示す動作を適用するか否かを判断することが好ましい。例えば、主制御部１２１は、造形された立体物の底面の寸法を解析し、最も狭い幅の寸法が立体物の高さを下回る場合、即ち、立体物が縦に細長い形状の場合には、図１１に示す動作を実行しないことが好ましい。尚、そのような条件に該当する場合に、図１１に示す動作の実行可否をユーザに選択させるようにしても良い。
【００４８】
また、図１１に示すような動作を実行しない場合であっても、上述したように立体物が安定しない倒れやすい形状の場合、メッシュ１１４を上昇させる速度が速いと、立体物が倒れてしまう場合がある。従って、主制御部１２１は、Ｓ８０９においてメッシュ１１４を上昇させる際、立体物の形状を解析し、倒れやすい条件に該当する場合には上昇速度を遅くすることが好ましい。
【００４９】
メッシュ１１４を上昇させる速度の制御態様としては、例えば、通常は１０ｍｍ／ｓであり、立体物が倒れやすい条件に該当する場合には、半分の５ｍｍ／ｓとすることが可能である。この他、ユーザによって任意の値を設定可能としても良い。
【００５０】
また、Ｓ８０９の処理の時間短縮を行うため、Ｓ８０９においてメッシュ１１４を上昇させる速度を立体物の重量に反比例して設定しても良い。立体物の重量は、例えば、固着剤の吐出量と立体物の形状に応じた粉末材料の量によって求めることが可能である。また、立体物の形状に応じた粉末材料の量は、簡易的に、立体物の底面積、Ｓ８０４を繰り返した回数による造形ステージ１１１の下降量、粉末材料の比重の積によって求めることが可能である。
【００５１】
Ｓ８０９においてメッシュ１１４を上昇させる速度を立体物の重量に反比例させる制御については、その要否をユーザに確認するようにしても良い。例えば、立体物の重量が所定の閾値よりも重い場合、メッシュ１１４を上昇させる速度を遅くするか否かをユーザに選択させるようにすることが出来る。
【００５２】
また、立体物の重量がある程度重い場合、ワイヤモータ１３０のトルクによってはメッシュ１１４を上昇させることが出来ない場合がある。そのような場合、Ｓ８０９の処理として、造形ステージ１１１の上昇と下降とを繰り返すことにより、粉末材料から立体物を取り出すことが可能となる。そのような例について説明する。
【００５３】
図１２は、造形ステージ１１１の上昇を利用することによりメッシュ１１４を上昇させる場合の動作を示すフローチャートである。図１２に示すように、主制御部１２１は、まず、粉末供給部ドライバ１２３及びワイヤモータドライバ１２６を制御し、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４を所定高さ上昇させる（Ｓ１２０１）。Ｓ１２０１における上昇量は、例えば１．０ｍｍである。
【００５４】
続いて、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御し、造形ステージ１１１を所定高さ加工させる（Ｓ１２０２）。Ｓ１２０２における下降量は、Ｓ１２０１と同様である。これにより、メッシュ１１４が造形ステージ１１１から所定高さ分上昇されることとなる。主制御部１２１は、メッシュ１１４を上昇させる必要のある高さ分、Ｓ１２０１からの処理を繰り返し（Ｓ１２０３／ＮＯ）、必要な高さ分の上昇を完了したら（Ｓ１２０３／ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５５】
図１２の動作においては、メッシュ１１４を上昇させることによって立体物を釣り上げるのではなく、造形ステージ１１１の上昇によって立体物を上昇させ、その状態でメッシュ１１４により立体物を指示した上で、造形ステージ１１１を下降させる。これを繰り返すことによってメッシュ１１４を造形ステージ１１１から話、粉末材料の中から立体物が取り出される。このような処理により、ワイヤモータ１３０のトルク不足によって立体物を釣り上げることが出来ない場合であっても、粉末材料中から立体物を取り出すことが可能となる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、図８のＳ８０１〜Ｓ８０３によって説明したように、メッシュ１１４を粉末材料中に埋めるために、通常の粉末材料の供給動作を繰り返す場合を例として説明した。この他、迅速に処理を終了するための簡易的な方法を用いることも可能である。そのような場合について説明する。
【００５７】
図１３は、図８においてはＳ８０１〜Ｓ８０３によって実行されるメッシュ１１４を粉末材料中に埋める処理を簡易的に実行する場合の動作を示すフローチャートである。図１３に示すように、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３及びワイヤモータドライバ１２６を制御し、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４の高さ調整を行う（Ｓ１３０１）。Ｓ１３０１において、主制御部１２１は、メッシュ１１４を埋めるために必要な粉末材料の高さ分、即ち、図８のＳ８０３における所定高さ分、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４を加工させる。
【００５８】
高さ調整を完了すると、主制御部１２１は、造形ステージ１１１が下降することによって設けられた空間に所定量の粉末材料が供給されるまで待機する（Ｓ１３０２）。そして、所定量の粉末材料が供給されると、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御することにより、造形ステージ１１１を振動させる（Ｓ１３０３）。この処理により、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４じょうに供給された粉末材料が平坦にならされることとなる。
【００５９】
その後、主制御部１２１は、粉末供給部ドライバ１２３を制御することにより、リコーター１１３の回転を開始させて移動させ、造形ステージ１１１及びメッシュ１１４上の粉末材料を更に平坦に整えて（Ｓ１３０４）、処理を終了する。このような処理により、図８のＳ８０１〜Ｓ８０３の処理を繰り返すよりも迅速に処理を終了することが可能となる。
【００６０】
また、上記実施形態においては、造形ステージ１１１を上昇若しくは下降させる際、メッシュ１１４についてもワイヤモータドライバ１２６を制御して上昇、下降させる場合を例として説明した。これは造形ステージ１１１の高さとメッシュ１１４の高さとを合わせるための制御である。積極的にワイヤモータドライバ１２６の制御を行う場合の他、ワイヤー１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄがワイヤモータ１３０に対して解放された状態としておき、造形ステージ１１１が上昇、若しくは下降することにより、造形ステージ１１１に従って上昇、下降するようにしても良い。
【００６１】
また、３Ｄプリンタ１は、造形ステージ１１１を上昇、下降させるモータ、供給ステージ１１２を上昇、下降させるモータ、アーム１０２を移動させるモータ、ワイヤモータ１３０等、複数のモータを含む。夫々のモータは、図７において説明した夫々のドライバによって制御されるが、不具合によりモータの駆動制御が不可能となる場合がある。
【００６２】
主制御部１２１は、図８に示す動作を実行する場合において、いずれかのモータの駆動制御が不具合により失敗した場合、主制御部１２１は、駆動制御に失敗したモータの駆動制御を５００ｍｓごとに所定回数繰り返し、動作が確認でき次第、以降の動作を実行する。これにより、一時的な不具合から迅速に復帰することが可能である。５００ｍｓごとに繰り返す回数は、例えば３回であるが、ユーザにより任意の回数を設定可能としても良い。
【００６３】
他方、５００ｍｓごとの駆動制御を所定回数繰り返しても動作が確認できない場合、実行中の造形動作を停止し、ユーザにエラー通知を行うことが好ましい。この際、動作が確認できないモータがワイヤモータ１３０である場合、図１２において説明した動作により、メッシュ１１４を上昇させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  ＣＰＵ
２０  ＲＡＭ
３０  ＲＯＭ
４０  ＨＤＤ
５０  Ｉ／Ｆ
６０  ＬＣＤ
７０  操作部
８０  バス
１００  コントローラ
１０１  ＩＪヘッド
１０２  アーム
１１０  粉末供給部
１１１  造形ステージ
１１２  供給ステージ
１１３  リコーター
１１４  メッシュ
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ  ワイヤー
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ  滑車
１２０  コントローラ
１２１  主制御部
１２２  ネットワーク制御部
１２３  粉末供給部ドライバ
１２４  ＩＪヘッドドライバ
１２５  アームドライバ
１２６  ワイヤモータドライバ
１３０  ワイヤモータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開２００４−２９１６２５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８４４０５号公報
【図１】
2015214045.tif 000003
【図２】
2015214045.tif 000004
【図３】
2015214045.tif 000005
【図４】
2015214045.tif 000006
【図５】
2015214045.tif 000007
【図６】
2015214045.tif 000008
【図７】
2015214045.tif 000009
【図８】
2015214045.tif 000010
【図９】
2015214045.tif 000011
【図１０】
2015214045.tif 000012
【図１１】
2015214045.tif 000013
【図１２】
2015214045.tif 000014
【図１３】
2015214045.tif 000015