(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物を造形する造形装置であって、
インクジェット方式でインク滴を吐出する複数のインクジェットヘッドと、
造形中の前記立体物を前記インクジェットヘッドと対向する位置に保持する台状部材である造形台と、
予め設定された主走査方向へ前記造形台に対して相対的に移動しつつインク滴を吐出する主走査動作を前記インクジェットヘッドに行わせる主走査駆動部と、
前記インクジェットヘッドから前記造形台へ向かう気流を発生する気流発生部と
を備え、
前記複数のインクジェットヘッドは、前記主走査方向へ並べて配設されており、
前記気流発生部は、前記主走査動作時の前記インクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる前記立体物の端部側にて生じる前記立体物から前記インクジェットヘッドへ向かう空気の流れに対抗するように、前記複数のインクジェットヘッドのそれぞれの前記前方側にそれぞれが設けられた複数の吹出口から、前記造形台へ向かう気流を発生させることを特徴とする造形装置。
【請求項２】
高さが１ｃｍ以上の前記立体物を造形することを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
造形中の前記立体物における最上面と前記インクジェットヘッドとの間の距離は、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドは、容量が１ｐＬ以上のインク滴を吐出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の造形装置。
【請求項５】
立体物を造形する造形方法であって、
インクジェット方式でインク滴を吐出する複数のインクジェットヘッドを用い、
台状部材である造形台により、造形中の前記立体物を前記インクジェットヘッドと対向する位置に保持して、
前記インクジェットヘッドから前記造形台へ向かう気流を発生させて、
予め設定された主走査方向へ前記造形台に対して相対的に移動しつつインク滴を吐出する主走査動作を前記インクジェットヘッドに行わせ、
前記複数のインクジェットヘッドは、前記主走査方向へ並べて配設されており、
前記気流として、前記主走査動作時の前記インクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる前記立体物の端部側にて生じる前記立体物から前記インクジェットヘッドへ向かう空気の流れに対抗するように、前記複数のインクジェットヘッドのそれぞれの前記前方側にそれぞれが設けられた複数の吹出口から、前記造形台へ向かう気流を発生させることを特徴とする造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置及び造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタが広く用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。また、近年、立体物を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）の構成として、インクジェットヘッドを用いて行う方法（インクジェット造形法）が検討されている。この場合、例えば、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で立体物を造形する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】インターネットURL http://www.mimaki.co.jp
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット造形法で造形を行う場合、例えば、２次元の画像を印刷するインクジェットプリンタの一部を変更した造形装置等を用いることが考えられる。しかし、立体物を造形する場合、２次元の画像の印刷時には生じなかった問題が発生する場合がある。そのため、立体物を造形する造形装置においては、立体物の造形時に特有の問題を考慮した構成が望まれる。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形装置及び造形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】
【０００５】
本願の発明者は、立体物の造形時に特有の問題等について、鋭意研究を行った。そして、例えば造形台上で造形される立体物の被造形面に対してインクジェットヘッドによりインク滴を吐出する場合、２次元の画像の印刷時とは異なる現象が生じることを見出した。より具体的に、例えば、２次元の画像の印刷時には、通常、平坦な媒体（メディア）等にインク滴を吐出する。そして、この場合、インクジェットヘッドと媒体との間の距離は一定になる。また、その結果、インクジェットヘッドから吐出されたインク滴が飛翔中に受ける空気抵抗の影響は、通常、媒体の位置によらず、一定になる。
【０００６】
これに対し、立体物を造形する場合、例えば立体物の端部（外周部等）は、造形台上で切り立った構造になる。そして、この場合、例えば主走査動作（スキャン動作）時において、立体物に対して相対的にインクジェットヘッドを移動させると、立体物の端部において、インクジェットヘッドと対抗する領域の空間の形状が急激に変化することになる。また、その結果、立体物の端部付近に縦方向の渦であるタンブル流等の気流の乱れが発生し、インク滴の飛翔の仕方に影響を与えることになる。特に、主走査方向の前方の端部においては、インクジェットヘッドが立体物から離れる位置になるため、インク滴の飛翔を妨げる向き（上向き）の気流が発生することになる。また、その結果、インク滴の着弾位置のズレが大きくなるおそれがある。また、インク滴が適切に着弾せずに、ミスト化等するおそれもある。
【０００７】
これに対し、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、単にインクジェットヘッドからインク滴を吐出するのではなく、例えば飛翔するインク滴の周囲にインクジェットヘッドから造形台へ向かう気流を発生させることを考えた。このように構成すれば、例えばタンブル流により上向きの気流が発生する端部付近においても、インク滴をより適切に着弾させることができる。また、これにより、例えば、立体物の造形時に特有の問題を適切に解決し、立体物を高い精度で適切に造形することができる。すなわち、上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
【０００８】
（構成１）立体物を造形する造形装置であって、インクジェット方式でインク滴を吐出する複数のインクジェットヘッドと、造形中の立体物をインクジェットヘッドと対向する位置に保持する台状部材である造形台と、予め設定された主走査方向へ造形台に対して相対的に移動しつつインク滴を吐出する主走査動作をインクジェットヘッドに行わせる主走査駆動部と、インクジェットヘッドから造形台へ向かう気流を発生する気流発生部とを備え、複数のインクジェットヘッドは、主走査方向へ並べて配設されており、気流発生部は、主走査動作時のインクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる立体物の端部側にて生じる立体物からインクジェットヘッドへ向かう空気の流れに対抗するように、複数のインクジェットヘッドのそれぞれの前方側にそれぞれが設けられた複数の吹出口から、造形台へ向かう気流を発生させる。
【０００９】
このように構成すれば、例えば、主走査動作によって立体物の端部付近にタンブル流等が発生した場合にも、造形中の立体物上にインク滴を適切に着弾させることができる。また、これにより、例えば、立体物を高い精度で適切に造形することができる。
【００１０】
尚、この構成において、インクジェットヘッドから造形台へ向かう気流とは、例えば、インクジェットヘッドの近傍から造形台へ向かう気流であってよい。また、インクジェットヘッドは、例えば、鉛直方向下向きへインク滴を吐出する。この場合、インクジェットヘッドから造形台へ向かう気流とは、例えば、鉛直方向下向きの気流であってよい。
【００１１】
（構成２）高さが１ｃｍ以上の立体物を造形する。この場合、立体物の高さとは、例えば、インクジェットヘッドがインク滴を吐出する吐出方向と平行な方向を高さ方向とした場合の高さである。また、より具体的に、立体物の高さとは、鉛直方向における高さであってよい。また、立体物の高さは、例えば３ｃｍ以上であってよい。
【００１２】
立体物の高さが高い場合、主走査動作時において、立体物の端部付近にタンブル流等が特に発生しやすくなる。これに対し、このように構成すれば、例えば、タンブル流等が発生した場合にも、造形中の立体物上にインク滴を適切に着弾させることができる。
【００１３】
（構成３）主走査動作時に造形中の立体物とインクジェットヘッドが対向しているタイミングにおいて、造形中の立体物における最上面とインクジェットヘッドとの間の距離は、主走査動作時のインクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる立体物の端部に立体物からインクジェットヘッドへ向かう気流である前端部気流が発生する距離に調整されており、気流発生部は、前端部気流に対抗してインクジェットヘッドから造形台へ向かう気流を発生する。
【００１４】
高い精度で立体物を造形するためには、造形中の立体物における最上面とインクジェットヘッドとの間の距離（ギャップ）を十分に小さくする必要がある。しかし、この場合、ギャップを小さくすることにより、立体物の端部においては、タンブル流等の気流の乱れが発生しやすくなると考えられる。また、この場合、特に、主走査動作時のインクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる立体物の端部においては、上記のような前端部気流が発生して、インク滴の飛翔を妨げることになる。
【００１５】
これに対し、このように構成すれば、例えば、前端部気流に対抗する気流を気流発生部により発生することにより、前端部気流の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、造形中の立体物上にインク滴をより適切に着弾させることができる。
【００１６】
尚、造形中の立体物における最上面とは、例えば、立体物においてインクジェットヘッドに最も近い側の面である。また、この構成において、前端部気流に対抗してインクジェットヘッドから造形台へ向かう気流とは、例えば、前端部気流の影響に打ち勝ってインク滴を立体物に着弾させる気流のことである。また、前端部気流の影響に打ち勝ってインク滴を立体物に着弾させるとは、例えば、造形解像度に応じた許容範囲の精度でインク滴を着弾させることである。
【００１７】
（構成４）インクジェットヘッドは、平坦な領域に対してインクジェットヘッドからインク滴を吐出する場合には気流発生部により気流を発生させなくても解像度に応じた許容範囲の精度でインク滴が着弾する条件でインク滴を吐出する。
【００１８】
例えば２次元の画像を印刷する公知のインクジェットプリンタと同一又は同様の構成を用いてインク滴を吐出する場合、平坦な媒体（メディア）と同様の平坦な領域に対しては、通常、気流発生部等を用いなくても、適切にインク滴を着弾させることができる。この場合、平坦な領域とは、例えば、立体物の端部付近に生じるタンブル流等の影響が無視できる領域のことである。また、この場合、適切にインク滴を着弾させることができるとは、例えば、着弾の直前において、着弾の目標位置へ向かうインク滴の速度が０よりも大きいことである。また、より具体的に、例えば、インクジェットヘッドが鉛直方向下向きへインク滴を吐出する場合、着弾の目標位置へ向かうインク滴の速度が０よりも大きいとは、着弾の直前におけるインク滴の速度において、鉛直方向下向きの速度成分が０よりも大きいことであってよい。
【００１９】
しかし、このような場合も、立体物の端部付近については、単にインク滴を吐出するのみでは、主走査動作時のインクジェットヘッドの相対移動によって生じるタンブル流等の影響により、インク滴を適切な着弾位置に着弾させることが困難になる場合もある。これに対し、このように構成すれば、例えば、気流発生部で気流を発生させることにより、立体物の端部付近についても、インク滴をより適切な着弾位置に着弾させることができる。
【００２０】
（構成５）造形中の立体物における最上面とインクジェットヘッドとの間の距離は、３ｍｍ以下である。この距離は、例えば１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
造形中の立体物における最上面とインクジェットヘッドとの間の距離（ギャップ）が十分に小さい場合、通常、より高い精度でインク滴を着弾させることができる。より具体的に、例えば、ギャップが３ｍｍ以下等である場合、立体物の端部付近に発生するタンブル流の影響を無視すれば、気流発生部を用いなくても、高い精度で適切にインク滴を着弾させることができる。
【００２２】
しかし、立体物を造形する場合、上記のように、立体物の端部付近に発生するタンブル流等の影響が無視できない場合もある。また、その結果、立体物の端部付近については、単にインク滴を吐出するのみでは、インク滴を適切に着弾させることが困難になる場合もある。これに対し、このように構成すれば、立体物の端部付近についても、インク滴をより適切に着弾させることができる。
【００２３】
（構成６）インクジェットヘッドは、容量が１ｐＬ以上のインク滴を吐出する。インク滴の容量は、例えば３ｐＬ以上であってよい。
【００２４】
インク滴の容量が十分に大きい場合、通常、より高い精度でインク滴を着弾させることができる。より具体的に、例えば、インク滴の容量が１ｐＬ以上等である場合、立体物の端部付近に発生するタンブル流の影響を無視すれば、気流発生部を用いなくても、高い精度で適切にインク滴を着弾させることができる。
【００２５】
しかし、立体物を造形する場合、上記のように、立体物の端部付近に発生するタンブル流等の影響が無視できない場合もある。また、その結果、立体物の端部付近については、単にインク滴を吐出するのみでは、インク滴を適切に着弾させることが困難になる場合もある。これに対し、このように構成すれば、立体物の端部付近についても、インク滴をより適切に着弾させることができる。
【００２６】
（構成７）立体物を造形する造形方法であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドを用い、台状部材である造形台により、造形中の立体物をインクジェットヘッドと対向する位置に保持して、インクジェットヘッドから造形台へ向かう気流を発生させて、予め設定された主走査方向へ造形台に対して相対的に移動しつつインク滴を吐出する主走査動作をインクジェットヘッドに行わせる。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、例えば、立体物を高い精度で適切に造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す図である。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、ヘッド部１２及びキャリッジ１４のより詳細な構成の一例を立体物５０及び造形台１８と共に示す。
【図２】主走査動作時に立体物５０の端部付近に発生するタンブル流について説明をする図である。図２（ａ）は、立体物５０の後端付近に生じるタンブル流について説明をする図である。図２（ｂ）は、立体物５０の前端付近に生じるタンブル流について説明をする図である。
【図３】気流発生部２０６の構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。
【００３０】
本例において、造形装置１０は、インクジェットヘッドを用いて積層造形法により立体物５０を造形する装置（立体物造形装置）である。この場合、インクジェットヘッドを用いて造形を行うとは、インクジェット造形法で造形を行うことである。また、積層造形法とは、複数の層を重ねて立体物５０を造形する方法である。立体物５０とは、例えば、三次元構造物のことである。
【００３１】
尚、以下の説明をする点を除き、造形装置１０は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置１０は、例えば、公知のインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いる２次元画像印刷用のインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外にも、例えば、立体物５０の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。
【００３２】
本例において、造形装置１０は、ヘッド部１２、キャリッジ１４、ガイドレール１６、造形台１８、主走査駆動部２０、副走査駆動部２２、積層方向駆動部２４、及び制御部２６を備える。ヘッド部１２は、立体物５０の材料となる液滴（インク滴）を吐出する部分であり、少なくとも複数のインクジェットヘッドを有する。また、ヘッド部１２は、複数のインクジェットヘッドのそれぞれから所定の条件に応じて硬化するインクのインク滴を吐出し、硬化させることにより、立体物５０を構成する各層を重ねて形成する。
【００３３】
また、本例では、インクとして、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクを用いる。この場合、インクとは、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体のことである。また、インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式で液滴を吐出する吐出ヘッドのことである。
【００３４】
また、本例において、ヘッド部１２は、例えば、モデル部５２及びサポート部５４を有する立体物５０を形成する。この場合、モデル部５２とは、立体物５０において最終的に残される立体物５０の本体部分である。また、サポート部５４は、造形の途中においてモデル部５２の外周を囲むことでモデル部５２を支持する積層構造物であり、造形完了後に、例えば水により溶解除去される。ヘッド部１２のより具体的な構成については、後に更に詳しく説明をする。
【００３５】
キャリッジ１４は、造形台１８と対向させてヘッド部１２を保持する保持部である。この場合、造形台１８と対向させてヘッド部１２を保持するとは、例えば、インク滴の吐出方向が造形台１８へ向かう方向になるように、ヘッド部１２を保持することである。また、本例において、キャリッジ１４は、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドから造形台１８へ向かう気流を発生する気流発生部を有する。キャリッジ１４のより具体的な構成については、後に更に詳しく説明をする。
【００３６】
ガイドレール１６は、キャリッジ１４の移動をガイドするレール状部材である。本例において、ガイドレール１６は、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ延伸しており、主走査方向へのキャリッジ１４の移動をガイドする。
【００３７】
主走査駆動部２０は、ヘッド部１２に主走査動作（Ｙ走査）を行わせる駆動部である。この場合、ヘッド部１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出する動作である。本例において、主走査駆動部２０は、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドにインク滴を吐出させつつ、ガイドレール１６に沿ってキャリッジ１４を移動させることにより、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる。
【００３８】
尚、主走査動作におけるヘッド部１２の移動は、造形台１８に対する相対的な移動であってよい。そのため、造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、ヘッド部１２の位置を固定して、例えば造形台１８を移動させてもよい。
【００３９】
造形台１８は、造形中の立体物５０を支持する台状部材であり、ヘッド部１２と対向する位置に配設され、造形中の立体物５０を上面に載置する。また、これにより、造形台１８は、造形中の立体物５０をヘッド部１２におけるインクジェットヘッドと対向する位置に保持する。
【００４０】
また、本例において、造形台１８は、少なくとも上面が積層方向（図中のＺ方向）へ移動可能な構成を有しており、積層方向駆動部２４に駆動されることにより、立体物５０の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、これにより、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドと造形台１８との間の距離であるヘッド台間距離を適宜変化させ、造形途中の立体物５０において被造形面になる立体物５０の最上面と、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドとの間の距離（ギャップ）を調整する。
【００４１】
尚、本例において、積層方向とは、積層造形法において複数の層が積層される方向のことである。また、より具体的に、積層方向は、主走査方向及び副走査方向と直交する方向である。また、立体物５０の最上面とインクジェットヘッドとの間との距離とは、より具体的に、例えば、インクジェットヘッドにおいてノズルが形成されているノズル面と、立体物５０の上面との間の距離である。また、立体物５０の最上面とは、立体物５０においてインクジェットヘッドに最も近い側の面である。また、造形の途中において、立体物５０の最上面は、ヘッド部１２により次のインクの層が形成される面になる。
【００４２】
副走査駆動部２２は、ヘッド部１２に副走査動作（Ｘ走査）を行わせる駆動部である。この場合、ヘッド部１２に副走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドに副走査動作を行わせることである。また、副走査動作とは、例えば、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ造形台１８に対して相対的に移動する動作である。副走査動作は、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台１８に対して相対的に移動する動作であってよい。また、本例において、副走査駆動部２２は、主走査動作の合間に、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドに、副走査動作を行わせる。
【００４３】
また、より具体的に、副走査駆動部２２は、例えば、副走査方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１８を移動させることにより、インクジェットヘッドに副走査動作を行わせる。また、副走査駆動部２２は、副走査方向における造形台１８の位置を固定して、ヘッド部１２を移動させることにより、インクジェットヘッドに副走査動作を行わせてもよい。
【００４４】
積層方向駆動部２４は、積層方向（Ｚ方向）へヘッド部１２又は造形台１８の少なくとも一方を移動させる駆動部である。この場合、積層方向へヘッド部１２を移動させるとは、例えば、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドを積層方向へ移動させることである。また、積層方向へ造形台１８を移動させるとは、例えば、造形台１８における少なくとも上面の位置を移動させることである。また、積層方向駆動部２４は、積層方向へヘッド部１２又は造形台１８の少なくとも一方を移動させることにより、Ｚ方向への走査（Ｚ走査）をインクジェットヘッドに行わせ、ヘッド台間距離を変化させる。
【００４５】
より具体的に、図示した構成において、積層方向駆動部２４は、例えば、積層方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１８を移動させる。また、積層方向駆動部２４は、積層方向における造形台１８の位置を固定して、ヘッド部１２を移動させてもよい。
【００４６】
制御部２６は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５０の造形の動作を制御する。制御部２６は、例えば造形すべき立体物５０の形状情報や、カラー画像情報等に基づき、造形装置１０の各部を制御することが好ましい。本例によれば、立体物５０を適切に造形できる。
【００４７】
続いて、ヘッド部１２及びキャリッジ１４のより具体的な構成について、説明をする。図１（ｂ）は、ヘッド部１２及びキャリッジ１４のより詳細な構成の一例を立体物５０及び造形台１８と共に示す。先ず、ヘッド部１２の構成の一例について、説明をする。
【００４８】
本例において、ヘッド部１２は、複数のインクジェットヘッド２０２と、複数の紫外線光源２０４とを有する。複数のインクジェットヘッド２０２のそれぞれは、それぞれ異なる色又は用途のインクのインク滴を吐出する。より具体的に、複数のインクジェットヘッド２０２は、例えば、モデル部５２の造形用のインク、着色用のインク、サポート部５４の形成用のインク等のインク滴を吐出する。また、着色用のインクのインク滴として、例えば、互いに異なる複数色のインクのインク滴を吐出する。
【００４９】
それぞれのインクジェットヘッド２０２としては、例えば公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。また、それぞれのインクジェットヘッド２０２は、例えば、副走査方向へ複数のノズルが並ぶノズル列を有し、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。この場合、サポート部５４の形成用のインクとしては、例えば、モデル部５２の形成に用いるインクよりも紫外線による硬化度が弱く、分解しやすいい材料を用いることが好ましい。
【００５０】
また、本例において、複数のインクジェットヘッド２０２は、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、この場合、複数のインクジェットヘッド２０２は、例えば図中に示すように、気流吹き出し用の隙間を空けて、主走査方向へ並ぶ。
【００５１】
複数の紫外線光源２０４は、インクを硬化させる硬化手段であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。紫外線光源２０４としては、例えば、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源２０４として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。また、本例において、複数の紫外線光源２０４のそれぞれは、間に複数のインクジェットヘッド２０２を挟むように、ヘッド部１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。
【００５２】
尚、ヘッド部１２の具体的な構成等については、上記に限らず、様々に変形してもよい。例えば、複数のインクジェットヘッド２０２の配置について、一部のインクジェットヘッド２０２を、他のインクジェットヘッド２０２と副走査方向における位置をずらして配設してもよい。また、ヘッド部１２は、インクの層を平坦化する平坦化ローラ等を更に有してもよい。この場合、平坦化ローラとしては、公知の平坦化ローラを好適に用いることができる。
【００５３】
続いて、キャリッジ１４の構成の一例について、説明をする。上記においても説明をしたように、本例において、キャリッジ１４は、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流を発生する気流発生部２０６を有する。この場合、インクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流とは、例えば図示した構成のように、インクジェットヘッド２０２の近傍から造形台１８へ向かう気流であってよい。また、造形台１８上に立体物５０が形成されている領域において、造形台１８へ向かう気流とは、造形台１８上の立体物５０へ向かう気流であってよい。また、本例において、インクジェットヘッド２０２は、鉛直方向下向きへインク滴を吐出する。この場合、インクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流とは、例えば、鉛直方向下向きの気流である。
【００５４】
また、より具体的に、本例において、気流発生部２０６は、フィルタ３０２、ファン３０４、空気流路３０６、及び複数の吹出口３０８を有する。フィルタ３０２は、例えばキャリッジ１４内に空気を吸引する吸引口に設けられ、空気中の微粒子等の異物を除去する。ファン３０４は、キャリッジ１４内へ空気を引き込むための構成であり、キャリッジ１４内における空気流路３０６に設けられ、キャリッジ１４の外部の空気をフィルタ３０２を介してキャリッジ１４内に引き込む。また、引き込んだ空気を空気流路３０６に流し、気流の吹出口３０８からキャリッジ１４の外部に吹き出させる。空気流路３０６は、キャリッジ１４内における空気の流路である。
【００５５】
複数の吹出口３０８は、空気流路３０６を流れる気流の吹き出し口であり、例えばインクジェットヘッド２０２のノズル面を含む面内の位置において複数のインクジェットヘッド２０２のそれぞれに隣接する位置にそれぞれ配設されることにより、それぞれのインクジェットヘッド２０２に隣接する位置において、インクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流を吹き出す。また、これにより、気流発生部２０６は、インクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流を発生する。
【００５６】
また、本例において、吹出口３０８は、例えば、隣接するインクジェットヘッド２０２のノズル列に沿って副走査方向へ延伸する穴部である。このように構成すれば、ノズル列中の各ノズルから吐出されるインク滴に沿って流れる気流を適切に吹き出すことができる。
【００５７】
ここで、本例において、造形中の立体物５０における最上面とインクジェットヘッド２０２との間の距離ギャップＬについては、十分に小さく、例えば、インクジェットヘッド２０２を用いて２次元の画像を印刷する場合に適切に印刷をできる距離に設定することが好ましい。この場合、２次元の画像を印刷する場合に適切に印刷をできるとは、例えば、気流発生部２０６から気流を吹き出さずに印刷を行った場合にも、解像度に応じた精度で適切に印刷ができることである。このように構成すれば、例えば、２次元の画像の印刷時と同様にインク滴を吐出する場合において、インク滴の着弾の精度を適切に高めることができる。また、より具体的に、ギャップＬは、例えば３ｍｍ以下にすることが好ましい。また、ギャップＬは、例えば１ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５８】
一方、本例のように、立体物５０を造形する場合、単にギャップＬを小さくするのみでは、例えば一部の領域において、着弾位置にズレ等が生じる場合がある。より具体的に、例えば、ある程度以上の高さの立体物５０を造形する場合、主走査動作時のインクジェットヘッド２０２の移動の影響により、主走査方向における立体物５０の端部付近にタンブル流等の空気の流れが生じる場合がある。また、その影響により、立体物５０の端部付近において、着弾位置のずれが生じる場合がある。
【００５９】
この場合、立体物５０の高さとは、例えば、インクジェットヘッド２０２がインク滴を吐出する吐出方向と平行な方向を高さ方向とした場合の高さである。また、本例において、立体物５０の高さとは、Ｚ方向における高さである。
【００６０】
また、本例において、立体物５０の完成後の高さは、例えば数ｃｍ〜数十ｃｍである。これに対し、例えば立体物５０の高さが１ｃｍ以上になると、立体物５０の端部付近にタンブル流等の空気の流れが生じやすくなると考えられる。特に、高さが３ｃｍ以上になると、タンブル流等の影響は大きくなると考えられる。
【００６１】
また、タンブル流等の空気の流れは、特に、ギャップＬが小さい場合に生じやすいと考えられる。そのため、例えばギャップＬを１〜３ｍｍ程度等にした場合、立体物５０の高さが高くなると、主走査動作時に造形中の立体物５０とインクジェットヘッド２０２が対向しているタイミングにおいて、主走査方向における立体物５０の端部付近にタンブル流等が発生しやすくなると考えられる。そのため、この場合、単にインクジェットヘッド２０２からインク滴を吐出するのみであると、ギャップＬを小さくすることで端部付近以外の領域での着弾位置の精度が高まったとしても、端部付近での着弾位置の精度は低下すると考えられる。
【００６２】
これに対し、本例においては、気流発生部２０６を用いることにより、立体物５０の端部付近にタンブル流等が発生した場合においても、着弾位置の精度の低下を抑えている。また、これにより、高い精度でより適切に立体物５０を造形することを可能にする。以下、この点について、更に詳しく説明をする。
【００６３】
図２は、主走査動作時に立体物５０の端部付近に発生するタンブル流について説明をする図である。図２（ａ）は、主走査動作時のインクジェットヘッドの移動の向きにおいて後方側になる立体物５０の端部である後端付近に生じるタンブル流について説明をする図である。本例において、主走査動作時には、ヘッド部１２を保持するキャリッジ１４を主走査方向へ移動させる。そのため、キャリッジ１４は、主走査方向へ移動しつつ、立体物５０上を通過することになる。また、キャリッジ１４の移動時において、キャリッジ１４の周囲の空気の一部は、キャリッジ１４と共に移動すると考えられる。
【００６４】
そのため、ギャップＬが小さい状態で、ある程度以上の高さの立体物５０を造形する場合、立体物５０の後端の手前の領域では、キャリッジ下面付近にあってキャリッジ１４と共に移動する空気が立体物５０の端部に衝突して、図中に矢印で示すようなタンブル流が発生することになる。空気が立体物５０の端部に衝突してタンブル流が発生するとは、例えば、立体物５０の端部により分断又は剪断された空気により、インクジェットヘッド２０２のノズル面付近にタンブル流が発生することである。また、その結果、立体物５０の後端付近では、図中の矢印が示すように、キャリッジ１４に保持されたインクジェットヘッド２０２から立体物５０へ向かう向きで周囲の空気が流れることになる。
【００６５】
ここで、このような空気の流れの向きは、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドが吐出するインク滴の飛翔方向とほぼ同じ向きである。そのため、この場合、インク滴の飛翔速度は、周囲の空気の流れの影響を受け、ある程度加速されると考えられる。しかし、インク滴の飛翔速度が速くなる場合、通常、着弾位置の精度に対する影響は小さいと考えられる。そのため、立体物５０の後端付近においては、タンブル流が発生しても、着弾位置の精度に対する影響は小さいと考えられる。
【００６６】
これに対し、主走査動作時のインクジェットヘッドの移動の向きにおいて前方側になる立体物の端部である前端付近においては、タンブル流の影響が大きく異なると考えられる。図２（ｂ）は、立体物５０の前端付近に生じるタンブル流について説明をする図である。図２（ａ）に示した状態から、キャリッジ１４が更に移動すると、図２（ｂ）に示すように、立体物５０からキャリッジ１４が離れていく状態になる。そして、この場合、立体物５０の前端付近において、例えばキャリッジ下面付近にあってキャリッジ１４と共に移動する空気により、図中に矢印で示すようなタンブル流が発生することになる。また、その結果、立体物５０の前端付近では、後端付近とは反対に、立体物５０からインクジェットヘッド２０２へ向かう向きで周囲の空気が流れることになる。
【００６７】
ここで、この空気の流れは、立体物５０の前端において立体物５０からインクジェットヘッド２０２へ向かう気流である前端部気流の一例である。また、この場合、図２（ａ）に示した場合と異なり、空気の流れの向きは、インク滴の飛翔方向とほぼ反対の向きである。そのため、この空気の流れは、インク滴の飛翔を妨げることになる。そのため、この場合、単にインク滴を吐出するのみでは、インク滴の飛翔速度が低下したり飛翔方向が変化することになる。その結果、着弾位置のずれが大きくなると考えられる。また、飛翔速度が低下し過ぎると、インク滴が着弾せずに空中を漂い、ミスト化する場合もある。
【００６８】
これに対し、本例においては、気流発生部２０６（図１参照）により気流を発生することにより、このような空気の流れの影響を低減することができる。より具体的に、この場合、気流発生部２０６は、前端側のタンブル流に対抗してインクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流を発生する。また、タンブル流に対抗してインクジェットヘッド２０２から造形台１８へ向かう気流とは、例えば、タンブル流の影響に打ち勝ってインク滴を立体物５０に着弾させる気流のことである。また、タンブル流の影響に打ち勝ってインク滴を立体物５０に着弾させるとは、例えば、造形解像度に応じた許容範囲の精度でインク滴を着弾させることである。
【００６９】
本例によれば、例えば、気流発生部２０６を用いて気流を発生させることにより、立体物５０の前端側に発生するタンブル流の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、造形中の立体物５０上にインク滴をより適切に着弾させることができる。
【００７０】
ここで、上記のように、本例においては、立体物５０の造形時に特有の問題を解決するために、気流発生部２０６を用いて気流を発生している。そのため、気流発生部２０６を用いること以外の点については、例えば、２次元の画像の印刷技術と同一又は同様の条件でインクジェットヘッド２０２からインク滴を吐出してよい。また、気流の吹出口３０８については、立体物５０の端部に吐出するヘッドの部分に限定してもよい。例えば、サポート部５４が端部となる造形については、インクジェットヘッド２０２の中でサポートのインクを吐出するヘッド部分のみでよい。また、モデル部５２が端部となる造形についてはモデルのインクを吐出するヘッド部分のみでよい。あるいは、表面にカラーの立体物５０を造形する場合には、端部となる着色用のインクを吐出するヘッド部分のみであってもよい。さらには、これらの組合せであってもよい。また、立体物５０の端部に合わせて気流の流れを電磁バルブ等で選択的に切り替えてもよい。
【００７１】
より具体的に、本例において、気流発生部２０６は、立体物５０の端部以外にインクジェットヘッド２０２がインク滴を吐出するタイミングにおいても、気流を発生する。しかし、インクジェットヘッド２０２によりインク滴を吐出する各種条件（ギャップＬやインク滴の容量等）については、立体物５０の端部付近に生じるタンブル流等の影響を考慮せずに設定してよい。
【００７２】
例えば、インクジェットヘッド２０２は、立体物５０の端部付近に生じるタンブル流等の影響を無視した場合には気流発生部２０６を用いなくても適切にインク滴を着弾させ得る条件で、インク滴を吐出してよい。この場合、より具体的には、例えば、２次元の画像の印刷技術と同一又は同様と見なせる平坦な領域等に対してインク滴を吐出するのであれば気流発生部２０６を用いなくても着弾位置のずれやミスト化等が生じない条件でインク滴を吐出してよい。また、インクジェットヘッド２０２は、例えば、ギャップＬやインク滴の容量、インクの吐出力等の各種条件について、平坦な領域に対してインク滴を吐出する場合には気流発生部２０６により気流を発生させなくても解像度に応じた許容範囲の精度でインク滴が着弾する条件で、インク滴を吐出してよい。
【００７３】
また、この場合、適切にインク滴を着弾させることができるとは、例えば、着弾の直前において、着弾の目標位置へ向かうインク滴の速度が０よりも大きいことである。また、本例のようにインクジェットヘッド２０２が鉛直方向下向きへインク滴を吐出する場合、着弾の目標位置へ向かうインク滴の速度が０よりも大きいとは、着弾の直前におけるインク滴の速度において、鉛直方向下向きの速度成分が０よりも大きいことであってよい。
【００７４】
また、より具体的に、上記においても説明をしたように、本例において、ギャップＬは、例えば３ｍｍ以下にすることが好ましい。また、ギャップＬは、例えば１ｍｍ以下であることがより好ましい。このように構成すれば、例えば、高い精度でより適切にインク滴を着弾させることができる。また、インクジェットヘッド２０２は、例えば、容量が１ｐＬ以上のインク滴を吐出する。インク滴の容量は、例えば３ｐＬ以上であってよい。インク滴の容量が十分に大きい場合、通常、より高い精度でインク滴を着弾させることができる。そのため、この場合、立体物５０の端部付近に発生するタンブル流の影響を無視すれば、気流発生部２０６を用いなくても、高い精度で適切にインク滴を着弾させることができる。
【００７５】
また、上記においても説明をしたように、立体物５０の造形時において、実際には、立体物５０の端部付近について、タンブル流等の影響を考慮することが必要である。これに対し、本例によれば、気流発生部２０６を用いることにより、立体物５０の端部付近についても、インク滴をより適切に着弾させることができる。また、これにより、例えば、高い精度で立体物５０をより適切に造形できる。
【００７６】
続いて、キャリッジ１４に設ける気流発生部２０６の変形例について、説明をする。気流発生部２０６の具体的な構成については、上記に限らず、様々に変更を行ってもよい。例えば、吹出口３０８（図１参照）から吹き出す気流について、キャリッジ１４内のファン３０４（図１参照）により発生させるのではなく、キャリッジ１４の外部の駆動源で発生させた空気の流れをキャリッジ１４に引き込んでもよい。この場合、例えば、ガイドレール１６（図１参照）を介して主走査駆動部２０（図１参照）からキャリッジ１４へ空気を送ること等が考えられる。
【００７７】
また、気流発生部２０６において、ファン３０４を用いずに気流を発生させてもよい。図３は、気流発生部２０６の構成の変形例を示す図であり、気流発生部２０６を有するキャリッジ１４をヘッド部１２と共に示す。以下に説明をする点を除き、図３において、図１及び図２と同じ符号を付した構成は、図１及び図２における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。
【００７８】
本変形例においては、主走査動作時の前方側に開口部を有する気流発生部２０６を用い、キャリッジ１４の移動によって気流発生部２０６の空気流路３０６に空気を引き込む。また、引き込んだ空気を吹出口３０８から吹き出すことにより、気流を発生する。このように構成した場合も、気流発生部２０６により適切に気流を発生させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、例えば立体物造形装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０・・・立体物造形装置、１２・・・ヘッド部、１４・・・キャリッジ、１６・・・ガイドレール、１８・・・造形台、２０・・・主走査駆動部、２２・・・副走査駆動部、２４・・・積層方向駆動部、２６・・・制御部、５０・・・立体物、５２・・・モデル部、５４・・・サポート部、２０２・・・インクジェットヘッド、２０４・・・紫外線光源、２０６・・・気流発生部、３０２・・・フィルタ、３０４・・・ファン、３０６・・・空気流路、３０８・・・吹出口
【図１】
0006567948.tif 000002
【図２】
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【図３】
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