(57)【要約】【課題】立体造形物から余分な水分を十分に除去することができる立体造形装置、立体造形プログラムおよび立体造形方法を提供する。【解決手段】立体造形物の形成後、３ＤプリンタのＣＰＵは、造形ステージ９上の配置物の重量を測定する。配置物の重量には、造形層７３の重量、造形液の重量および測定範囲Ｒ内の未硬化粉体の重量が含まれる。ＣＰＵは、立体造形物の形成に要する粉体の重量から、粉体の硬化に寄与する造形液の重量を求める。ＣＰＵは、吐出された造形液の重量を求める。ＣＰＵは、吐出された造形液の重量から硬化に寄与する造形液の重量を差し引いて、余剰分の造形液の重量を求める。ＣＰＵは配置物の重量から余剰分の造形液の重量を差し引いた目標重量を求める。ＣＰＵはヒータ４７に通電し、配置物を乾燥させる。ＣＰＵは配置物の重量を測定し、目標重量以下となったら乾燥処理を完了する。【選択図】図８
2016068334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置であって、
前記造形液と混合すると硬化する前記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、
水分を含む前記造形液を吐出する吐出部と、
前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される造形ステージを備え、前記造形ステージ上で、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硬化した前記造形層が造形されるステージ部と、
造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部と、
前記造形層、および前記粉体に前記造形液が混合されず硬化しなかった未硬化粉体を含む、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部と、
前記乾燥部の駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記乾燥部の駆動を開始する開始手段と、
前記測定部によって測定された前記配置物の重量に基づいて、前記造形層が乾燥したか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記造形層が乾燥したと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止手段と
を含むことを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記開始手段によって前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得手段を更に含み、
前記判断手段は、前記第一取得手段によって取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断することによって、前記造形層が乾燥したか否かを判断し、
前記停止手段は、前記判断手段によって前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止すること
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、
少なくとも、前記立体造形物の形状および大きさを表す情報を含む造形データを取得する第二取得手段と、
前記開始手段によって前記乾燥部の駆動が開始される前に、前記測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥前重量を取得する第三取得手段と、
前記第二取得手段によって取得された前記造形データと、前記第三取得手段によって取得された前記乾燥前重量とに基づいて、前記目標重量を算出する算出手段と
を含む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】
前記算出手段は、前記造形データに基づいて、前記造形層を構成する粉体の硬化に寄与する前記造形液の重量と、前記立体造形物の造形のために前記吐出部から吐出される前記造形液の重量とを算出し、算出結果に基づいて、前記目標重量を算出することを特徴とする請求項３に記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記乾燥部は、前記ステージ部に設けたヒータであ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】
前記乾燥部は、前記ステージ部に設けたファンであ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】
造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置の制御部に、
前記粉体が配置される造形ステージ上に吐出部から前記造形液を吐出させ、前記造形層を造形する造形ステップと、
前記造形ステップによって造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部の駆動を開始する開始ステップと、
前記開始ステップにおいて前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得ステップと、
前記第一取得ステップにおいて取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断する判断ステップと、
前記判断ステップにおいて前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止ステップと
を実行させることを特徴とする立体造形プログラム。
【請求項８】
造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置において、前記立体造形装置の制御部が前記立体造形装置の駆動を制御するために実施する立体造形方法であって、
前記粉体が配置される造形ステージ上に吐出部から前記造形液を吐出させ、前記造形層を造形する造形ステップと、
前記造形ステップによって造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部の駆動を開始する開始ステップと、
前記開始ステップにおいて前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得ステップと、
前記第一取得ステップにおいて取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断する判断ステップと、
前記判断ステップにおいて前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止ステップと
を含むことを特徴とする立体造形方法。
【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することで立体造形物を造形する立体造形装置、立体造形プログラムおよび立体造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体造形装置は、造形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、粉体層を形成する。立体造形装置は、粉体層に造形液を吐出し、粉体層と造形液が混合して硬化した造形層を更に積層させることで、立体造形物を造形する。造形層は、造形液に含まれる水分が粉体に取り込まれることによって粉体が硬化し、形成される。立体造形物は、硬化に使われなかった余分な水分が造形層内に多く残るほど、強度が低くなる。
【０００３】
そこで、造形層を乾燥させることができる立体造形装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の三次元プリンタは、造形した三次元部品を後処理用の溶液に浸漬させる前に、温風中で予熱する。三次元プリンタは、三次元部品から余分な水分を除去することで、三次元部品を硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５０７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、立体造形物は、大きさ、形状等の条件によって、水分の除去にかかる時間が異なる。特許文献１に記載の三次元プリンタでは、予熱した際に三次元部品から余分な水分が十分に除去されたか否かがわからなかった。このため、特許文献１では、後処理前に三次元部品の余分な水分を十分に除去できず、三次元部品の強度が低くなってしまう可能性があった。
【０００６】
本発明は、立体造形物から余分な水分を十分に除去することができる立体造形装置、立体造形プログラムおよび立体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】
【０００７】
本発明の第一態様によれば、造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置であって、前記造形液と混合すると硬化する前記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、水分を含む前記造形液を吐出する吐出部と、前記粉体供給部から供給される前記粉体が配置される造形ステージを備え、前記造形ステージ上で、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硬化した前記造形層が造形されるステージ部と、造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部と、前記造形層、および前記粉体に前記造形液が混合されず硬化しなかった未硬化粉体を含む、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部と、前記乾燥部の駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記乾燥部の駆動を開始する開始手段と、前記測定部によって測定された前記配置物の重量に基づいて、前記造形層が乾燥したか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前記造形層が乾燥したと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止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。
【０００８】
造形層は、乾燥することによって余分な水分が除去されると重量が変化する。制御部は、測定部の測定結果に基づいて乾燥部を駆動する。例えば、配置物の重量が余分な水分を含む重量であれば、制御部は、造形層の乾燥を継続することができる。故に立体造形装置は、余分な水分が十分に除去された立体造形物を造形することができる。
【０００９】
第一態様において、前記制御部は、前記開始手段によって前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得手段を更に含んでもよい。前記判断手段は、前記第一取得手段によって取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断することによって、前記造形層が乾燥したか否かを判断してもよい。前記停止手段は、前記判断手段によって前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止してもよい。制御部は、配置物の乾燥中重量を取得し、目標重量と比較することによって、造形層が乾燥したか判断することができる。配置物の重量が目標重量に達し、配置物から取り出される立体造形物は、余分な水分が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００１０】
第一態様において、前記制御部は、少なくとも、前記立体造形物の形状および大きさを表す情報を含む造形データを取得する第二取得手段と、前記開始手段によって前記乾燥部の駆動が開始される前に、前記測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥前重量を取得する第三取得手段と、前記第二取得手段によって取得された前記造形データと、前記第三取得手段によって取得された前記乾燥前重量とに基づいて、前記目標重量を算出する算出手段とを含んでもよい。制御部は、配置物の乾燥前重量に基づいて、配置物の目標重量を算出することができる。故に、配置物の重量が目標重量に達し、配置物から取り出される立体造形物は、余分な水分が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００１１】
第一態様において、前記算出手段は、前記造形データに基づいて、前記造形層を構成する粉体の硬化に寄与する前記造形液の重量と、前記立体造形物の造形のために前記吐出部から吐出される前記造形液の重量とを算出し、算出結果に基づいて、前記目標重量を算出してもよい。算出手段は、立体造形物の容積を、造形データに基づいて算出することができる。算出手段は、立体造形物の容積分の粉体の硬化に寄与する造形液の重量を、例えば換算式等の適用によって求めることができる。また、算出手段は、造形層の造形のため吐出された造形液の重量を、造形データに基づいて算出することができる。従って、算出手段は、造形層の造形のため吐出された造形液の重量から、立体造形物の容積分の粉体の硬化に寄与する造形液の重量を差し引くことで、粉体の硬化に寄与しない余剰分の造形液の重量を算出することができる。よって、算出手段は、配置物の乾燥前重量から余剰分の造形液の重量を減算することで、目標重量を算出することができる。故に、配置物の重量が目標重量に達し、配置物から取り出される立体造形物は、余剰分の造形液が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００１２】
第一態様において、前記乾燥部は、前記ステージ部に設けたヒータであってもよい。乾燥部は、ヒータで造形層を加熱することで、造形層の造形に寄与しない余分な水分を、より早く除去することができる。
【００１３】
第一態様において、前記乾燥部は、前記ステージ部に設けたファンであってもよい。乾燥部は、ファンで造形層に送風し、水分の気化を促進することで、造形層の造形に寄与しない余分な水分を、より早く除去することができる。
【００１４】
本発明の第二態様によれば、造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置の制御部に、前記粉体が配置される造形ステージ上に吐出部から前記造形液を吐出させ、前記造形層を造形する造形ステップと、前記造形ステップによって造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部の駆動を開始する開始ステップと、前記開始ステップにおいて前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得ステップと、前記第一取得ステップにおいて取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止ステップとを実行させることを特徴とする立体造形プログラムが提供される。第二態様に係る立体造形プログラムをプロセッサが実行することで、第一態様と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の第三態様によれば、造形液で粉体を硬化させた造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置において、前記立体造形装置の制御部が前記立体造形装置の駆動を制御するために実施する立体造形方法であって、前記粉体が配置される造形ステージ上に吐出部から前記造形液を吐出させ、前記造形層を造形する造形ステップと、前記造形ステップによって造形された前記造形層を前記造形ステージ上で乾燥させる乾燥部の駆動を開始する開始ステップと、前記開始ステップにおいて前記乾燥部の駆動が開始された後に、前記造形ステージ上の配置物の重量を測定する測定部が測定した前記配置物の重量である乾燥中重量を取得する第一取得ステップと、前記第一取得ステップにおいて取得された前記乾燥中重量が、前記造形層の乾燥後に目標とする前記配置物の重量である目標重量より大きいか否か判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて前記配置物の重量が前記目標重量より大きくないと判断された場合に、前記乾燥部の駆動を停止する停止ステップとを含むことを特徴とする立体造形方法が提供される。第三態様に係る立体造形方法を適用して立体造形装置の制御部が乾燥部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】
【００１６】
【図１】３Ｄプリンタ１の外観を示す斜視図である。
【図２】造形開始時の造形台６を前方、右方および上方から見た斜視図である。
【図３】造形台６の断面を左方から見た断面図である。
【図４】３Ｄプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１が立体造形プログラムを実行して行う立体造形処理のフローチャートである。
【図６】粉体層形成時の造形台６の断面を左方から見た断面図である。
【図７】造形層形成時の造形台６の断面を左方から見た断面図である。
【図８】造形完了時の造形台６の断面を左方から見た断面図である。
【図９】試験片の乾燥開始からの経過時間と重量との関係を示すグラフである。
【図１０】試験片の乾燥開始からの経過時間と強度との関係を示すグラフである。
【図１１】乾燥処理時の造形台１０６の断面を左方から見た断面図である。
【図１２】乾燥処理時の造形台２０６の断面を左方から見た断面図である。
【図１３】ＰＣ１００のＣＰＵ８１がプリンタドライバを実行して行う処理のフローチャートである。
【図１４】３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１が立体造形プログラムを実行して行う立体造形処理の変形例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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３Ｄプリンタ１の前後方向とし、造形ステージ９に対して回収部１１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３Ｄプリンタ１の左右方向とし、造形ステージ９に対して操作パネル５４のある支持部３５が設けられた側を左側とする。土台部２に対し、造形ステージ９（図３参照）が昇降する方向を上下方向とし、造形ステージ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。
【００１８】
図１〜図３を参照し、３Ｄプリンタ１の機械的な構成について説明する。３Ｄプリンタ１は、造形データに従って、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。３Ｄプリンタ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、プリンタドライバを実行し、物体の三次元形状を示す立体データに基づいて造形データを作成して３Ｄプリンタ１に送信する。造形データには、後述する粉体層の厚みおよび層数の情報、造形液の吐出位置の情報等が含まれる。本実施形態では、造形データには、立体造形物の形状および大きさの情報も含まれるものとする。なお３Ｄプリンタ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３Ｄプリンタ１は、物体の三次元形状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。
【００１９】
図１に示すように、３Ｄプリンタ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を主に備える。土台部２は、３Ｄプリンタ１の全体を支える。造形台６は、ステージ部８に造形ステージ９（図３参照）を備える。３Ｄプリンタ１は、造形ステージ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上面上の粉体を造形ステージ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。また、均しローラ２８は、造形後に、造形層の形成において硬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。）を回収部１１に運び、粉体落下部１１Ａ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、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硬化する。以下、粉体層に造形液を吐出して硬化させた層を、「造形層」という。以下、各構成について説明する。
【００２０】
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、夫々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、３Ｄプリンタ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、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部およびユーザへの指示等を表示する表示部を有する操作パネル５４を備える。右側の支持部３６は、内部にタンク３１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および均しローラ２８を造形台６上で支持する。なお、図１では、支持部３５，３６によるガイドレール２３、粉体供給器１４および均しローラ２８の支持構造について、図示を省略する。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）との間に架け渡されている。レール３は、前固定部４と後固定部によって、土台部２の上面から所定の高さに固定される。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。
【００２１】
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には、左右に並び、前後方向に貫通する２つの貫通穴（図示略）が形成されている。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。粉体供給器１４、均しローラ２８および吐出ヘッド４２は、支持部３５，３６間に支持されることによって、造形台６に対して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。
【００２２】
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、造形ステージ９、昇降機構３７（図３参照）、ステージ昇降モータ４６（図３参照）、ヒータ４７（図３参照）、重量測定部４８を備える。造形ステージ９は、凹部３２内に配置される。造形ステージ９は、３Ｄプリンタ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。造形ステージ９の大きさは、凹部３２の開口と略同じである。凹部３２内で、造形ステージ９の上面であるステージ面９Ａは、水平に保たれる。造形ステージ９は、昇降機構３７によって、凹部３２内で上下に昇降する。昇降機構３７は、ステージ昇降モータ４６の動力によって駆動する。造形ステージ９の側面と凹部３２内面との間隙は、ステージ面９Ａ上に配置される粉体を昇降時に巻き込まないように、粉体粒子径よりも小さく形成されている。
【００２３】
造形ステージ９には、重量測定部４８が組み込まれている。重量測定部４８は、公知の電子天秤である。重量測定部４８は、造形ステージ９のステージ面９Ａにおいて、左右両端部および前後両端部を除く中間部分に露出する。重量測定部４８は、ステージ面９Ａでの露出部分を測定範囲Ｒ（図２の一点鎖線で示す領域）とし、測定範囲Ｒ内に配置される配置物の重量を測定する。本実施形態では、便宜上、造形ステージ９のステージ面９Ａは、重量測定部４８の露出部分を含むものとする。ステージ面９Ａの全面を重量測定部４８の測定範囲Ｒとしない理由は以下の通りである。上記のように、造形ステージ９の側面と凹部３２の内面との間隙は小さい。このため、造形ステージ９の側面は、造形ステージ９の昇降時に凹部３２の内面に擦れる可能性がある。すると、ステージ面９Ａには、凹部３２内面との摩擦による力がかかる。ステージ面９Ａの全面が重量測定部４８の測定範囲Ｒである場合、この力によって、重量の測定結果に影響が及ぶ可能性がある。故に、本実施形態では、重量測定部４８は、ステージ面９Ａの四方の端部を除く中間部分に設けられている。なお、造形層は、測定範囲Ｒの外側には形成されないものとする。
【００２４】
ステージ部８の凹部３２の側壁を構成する部分には、通電によって発熱するヒータ４７が設けられている。ヒータ４７は、例えば電熱線である。ヒータ４７は、凹部３２の周囲を取り囲んで設けられる。ヒータ４７は、例えば、凹部３２の側壁内に埋設される。なお、ヒータ４７は、凹部３２の側壁の外面に貼設されてもよい。ヒータ４７は、加熱によって凹部３２内を暖める。本実施形態では、ヒータ４７は、ステージ面９Ａ上の配置物の乾燥に用いられる。
【００２５】
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配置される被供給面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。即ち、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によって造形ステージ９上に運ばれる。
【００２６】
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。即ち、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、造形ステージ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。
【００２７】
３Ｄプリンタ１は、昇降範囲の上部から造形ステージ９を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。造形ステージ９は、重量測定部４８の測定範囲Ｒを除く部分に、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。
【００２８】
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の造形ステージ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、造形ステージ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（図２参照）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、１層の粉体層の形成に必要な量の粉体を被供給面１２Ａ上に供給する。
【００２９】
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、造形ステージ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。
【００３０】
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。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、３Ｄプリンタ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に運んで造形ステージ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。
【００３１】
３Ｄプリンタ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。３Ｄプリンタ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。
【００３２】
吐出ヘッド４２は、造形ステージ９のステージ面９Ａ上に形成された粉体層に、造形液を吐出する。本実施形態の造形液は、例えば水である。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硬化する。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前後方向に沿って並べたノズル列（図示略）を有する。ノズル列は造形液を吐出する。なお、吐出ヘッド４２は、造形液を吐出するノズル列を複数列有する構成であってもよい。また、吐出ヘッド４２は、造形液に着色剤を混合したカラー（例えばＣＭＹＫ）の造形液を吐出できるように、複数のノズル列を有してもよい。
【００３３】
図１に示すように、３Ｄプリンタ１は、支持部３６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、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。
【００３４】
次に、図４を参照し、３Ｄプリンタ１の電気的な構成について説明する。３Ｄプリンタ１は、３Ｄプリンタ１を制御するマイクロコンピュータ５０を備える。マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２およびＲＯＭ５３を備える。ＣＰＵ５１は、マイクロコンピュータ５０内部で、内部バス５９を介してＲＡＭ５２およびＲＯＭ５３と接続する。ＣＰＵ５１は、３Ｄプリンタ１の制御を司る。ＲＡＭ５２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。ＲＯＭ５３は、後述する立体造形プログラム（図５参照）、各種テーブル、各種パラメータ、初期値等を記憶する。
【００３５】
内部バス５９は、マイクロコンピュータ５０を搭載する回路部（図示略）に設けられた入出力バス６０に接続する。入出力バス６０には、操作パネル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６１，６３〜６６、ヘッド駆動部６２、ヒータ電源回路６７および入出力Ｉ／Ｆ６８が接続される。操作パネル５４は、入力部と表示部を備える。入力部はユーザからの操作入力を受け付け、表示部はユーザに対する指示等を表示する。外部通信Ｉ／Ｆ５５は、３Ｄプリンタ１とＰＣ１００等の外部機器とを接続する。なお、３Ｄプリンタ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。
【００３６】
モータ駆動部６１，６３〜６６は、ＣＰＵ５１の制御に従い、夫々、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。ヒータ電源回路６７は、ヒータ４７への通電を制御する。入出力Ｉ／Ｆ６８は、重量測定部４８とマイクロコンピュータ５０とを接続し、重量測定部４８から入力される配置物の重量の測定結果をＣＰＵ５１に出力する。
【００３７】
ＰＣ１００の制御を司るＣＰＵ８１は、メモリコントローラ８９に接続する。メモリコントローラ８９には、ＲＡＭ８２および表示制御部８６が接続されている。ＲＡＭ８２は、各種情報を一時的に記憶する。表示制御部８６は、モニタ９１の表示を制御する。メモリコントローラ８９は、入出力コントローラ９０に接続する。入出力コントローラ９０には、フラッシュＲＯＭ８３、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」と略す。）８４、外部通信Ｉ／Ｆ８５、操作処理部８７およびメディア読取装置８８が接続される。
【００３８】
フラッシュＲＯＭ８３は、ＣＰＵ８１が実行するＢＩＯＳ等のプログラムを記憶する。ＨＤＤ８４は不揮発性の記憶装置であり、後述するプリンタドライバ、立体データ、造形データ等を記憶する。操作処理部８７は、ユーザが操作入力を行うキーボード９２およびマウス９３に接続し、操作入力を検知する。メディア読取装置８８には、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶メディア９４が挿入される。メディア読取装置８８は、記憶メディア９４に記憶されたデータを読み出すことができる。ＰＣ１００は、記憶メディア９４やインターネット等を介してプリンタドライバ等を取得し、ＨＤＤ８４に記憶する。外部通信Ｉ／Ｆ８５は、ＰＣ１００を３Ｄプリンタ１等の外部機器に接続する。なお、図示しないが、ＰＣ１００はインターネット等に接続可能な通信Ｉ／Ｆを備える。
【００３９】
図５〜図１０を参照し、３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１が実行する立体造形処理について説明する。ＰＣ１００のＣＰＵ８１は、立体データを処理するアプリケーションにおいて３Ｄプリンタ１への出力指示の入力を受け付けると、プリンタドライバを実行して立体データから造形データを作成し、３Ｄプリンタ１に送信する。３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１は、ＰＣ１００から造形データを受信すると、図５に示す、立体造形プログラムをＲＯＭ５３から読み出し、ＲＡＭ５２上で展開して実行し、立体造形処理を開始する。ＣＰＵ５１は、造形データをＲＡＭ５２に記憶し、造形データに含まれる各種情報を取得する。前述したように、各種情報には、粉体層７２（図６参照）の厚みおよび層数の情報、造形液の吐出位置の情報等が含まれる。ＣＰＵ５１は、取得した各種情報を、立体造形処理におけるパラメータとして設定する（Ｓ１）。
【００４０】
ＣＰＵ５１は、立体造形物の造形を開始する（Ｓ２）。立体造形物の造形は、概略、以下のように行われる。ＣＰＵ５１は、造形層７３（図６参照）の造形対象である粉体層７２の形成に先立ち、粉体層７２よりも厚みのある基礎層７１（図６参照）を形成する。基礎層７１（いわゆるフィルベッド）は、粉体層７２よりも下層に形成される粉体の層である。３Ｄプリンタ１は、以下の理由から、基礎層７１を形成する。ステージ面９Ａ上に直接厚みの薄い粉体層７２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、３Ｄプリンタ１は、基礎層７１として、造形層７３の形成対象である粉体層７２よりも厚みの厚い粉体層７２を最下層に形成し、均一且つ平坦に広がった粉体層７２を確保する。３Ｄプリンタ１は、基礎層７１を形成することで粉体層７２をステージ面９Ａ上に直接形成せず、基礎層７１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７２を得ることができる。また、３Ｄプリンタ１は、基礎層７１を形成することで、１層目の造形層７３を形成する際に粉体層７２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。
【００４１】
造形開始時、均しローラ２８は、粉体の供給位置よりも後側の初期位置に位置する。ＣＰＵ５１は、ステージ昇降モータ４６の駆動を制御し、造形ステージ９を基礎層７１の厚み分下降させる。ＣＰＵ５１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。ＣＰＵ５１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、即ち造形台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、即ち造形台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上の粉体を造形ステージ９上に運んで均し、基礎層７１を形成する。ＣＰＵ５１は、基礎層７１の形成後、余剰粉体を回収部１１の粉体落下部１１Ａ内に落とす。ＣＰＵ５１は、造形台６を逆方向に移動させて、均しローラ２８を初期位置に戻す。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、粉体層７２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、粉体層７２の厚みは、例えば０．１ｍｍに設定されている。また、基礎層７１の厚みは、粉体層７２の厚みより厚い、例えば１．０ｍｍに設定されている。３Ｄプリンタ１は、粉体層７２１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７２より厚みのある基礎層７１を形成する。
【００４２】
次にＣＰＵ５１は、１層目の粉体層７２を形成する。粉体層７２の形成は、上記の基礎層７１の形成と同様に行われる。即ち、ＣＰＵ５１は、造形ステージ９を１層分の粉体層７２の厚み分（例えば０．１ｍｍ）、下降させる。図６に示すように、ＣＰＵ５１は、造形台６を順方向に移動させて、粉体供給器１４に供給させた粉体を均しローラ２８で造形ステージ９上に運んで均し、粉体層７２を形成する。ＣＰＵ５１は、余剰粉体を粉体落下部１１Ａ内に落とし、造形ステージ９を所定高さ分下降させる。所定高さは、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が粉体層７２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７２の上面に着滴する位置を制御できる高さ（例えば０．５ｍｍ）である。ＣＰＵ５１は、造形台６を逆方向に移動させて、均しローラ２８を初期位置に戻す。
【００４３】
図７に示すように、ＣＰＵ５１は、造形台６を順方向に移動させながら、造形データに基づいて吐出ヘッド４２の駆動を制御し、粉体層７２に造形液を吐出させる。粉体層７２で造形液が着滴した部分は硬化して造形層７３を形成し、着滴しなかった部分は硬化せずに未硬化粉体として残る。ＣＰＵ５１は、造形液の吐出が完了したら、造形台６を逆方向に移動させて、均しローラ２８を初期位置に戻す。図８に示すように、ＣＰＵ５１は、以上の動作を繰り返すことによって、造形層７３を下層から上層へ向けて１層ずつ形成する。ＣＰＵ５１は、造形データに基づく層数分の粉体層７２および造形層７３を形成することによって、造形層７３を積層した立体造形物の造形を完了する（図５、Ｓ３参照）。なお、２層目以降の粉体層７２を形成する際に、造形ステージ９を上昇させる高さは、所定高さ分（例えば０．５ｍｍ）から１層分の粉体層７２の厚み分の高さ（例えば０．１ｍｍ）を差し引いた高さ（例えば０．４ｍｍ）である。
【００４４】
ところで、造形層７３の形成において、ＣＰＵ５１は、造形データの吐出位置情報に従って、吐出ヘッド４２から造形液の個々の液滴を粉体層７２の表面に対してマトリクス状に吐出させる。造形液の１滴の量は、対応するマトリクスの１つの格子内の粉体を硬化させるのに十分な量である。１滴の造形液は、粉体との化学反応において必要な量より多くの水分を含む。このため、立体造形物の造形が完了した時点において、造形層７３は、粉体の硬化に寄与しなかった余剰の水分を含む。
【００４５】
造形層７３は、余剰の水分を乾燥させて除去することによって、硬度を高めることができる。以下に、３Ｄプリンタ１を用い、石膏粉体に水を吐出して造形した試験片の乾燥状態と強度との関係について、図９、図１０を参照して説明する。試験片は、３Ｄプリンタ１で、長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの大きさに造形した立体造形物である。試験片を複数造形し、温度２１℃、湿度１４％に設定したチャンバー内で自然乾燥させ、時間の経過に伴ってチャンバーから取り出した試験片の重量と曲げ強さを夫々測定した。なお、試験片の曲げ強さは、ＪＩＳ  Ｋ７１７１に準拠した曲げ試験機を用い、３点曲げによる折損時の強度を測定することによって求めた。
【００４６】
図９に示すように、造形直後に取り出した試験片の重さを測定したところ、３．２６ｇであった。試験片は、乾燥開始からの時間が経過するに従って、重量が減少した。減少した重量は、乾燥によって蒸発した水分の重量である。図９によれば、乾燥開始から１８０分が経過した時の試験片の重量は、実測値で２．９６ｇであった。
【００４７】
図１０に示すように、試験片は、乾燥開始からの経過時間が増えるに従って、曲げ強さが増加した。試験片は、乾燥開始から１８０分が経過したあたりから、曲げ強さに大きな変化が見られなくなった。即ち、試験片は、乾燥開始から１８０分が経過すれば、十分に乾燥したものと見做すことができる。
【００４８】
試験片の造形において粉体層に吐出される造形液の液滴数は、試験片の造形データが含む吐出位置の情報に基づいて得られる。吐出ヘッド４２が吐出する１滴の造形液の重量と、液滴数とから、試験片の造形において使用された造形液の重量を求めたところ、０．７３ｇであった。試験片の体積は、８０×１０×２［ｍｍ３］＝１．６［ｃｍ３］である。また、石膏のかさ密度は、実測値で１．４ｇ／ｃｍ３である。故に、試験片の造形に要する粉体の重量は、１．６×１．４＝２．２４［ｇ］である。なお、造形直後の試験片の重さ３．２６ｇとの差分重量０．２９ｇは、試験片の表面に付着した未硬化の粉体の重量である。
【００４９】
上記のように、１８０分経過時の試験片の重量は２．９６ｇである。０．７３ｇの造形液が吐出されて硬化した試験片は、３．２６−２．９６＝０．３［ｇ］の水分が蒸発することによって、十分な乾燥状態となる。即ち、０．７３−０．３＝０．４３［ｇ］の造形液が、２．２４ｇの粉体の硬化に寄与したものと考えられる。従って、１ｇの粉体の硬化に寄与する造形液の重量は、｛１［ｇ］×（０．４３／２．２４）｝［ｇ］である。
【００５０】
図５に示す、立体造形処理では、ＣＰＵ５１は、上記したＳ１〜Ｓ３の処理で造形層７３を積層した立体造形物の造形を完了した後、Ｓ４〜Ｓ１１の処理で、造形層７３を乾燥する処理を行う。乾燥処理において、ＣＰＵ５１は、造形ステージ９上の配置物の重量を目標重量と比較することによって、造形層７３の乾燥の完了を判断する。目標重量は、以下のように求める。まず、ＣＰＵ５１は、造形ステージ９上の配置物の重量を測定する（Ｓ４）。ＣＰＵ５１は、重量測定部４８から入力される測定範囲Ｒ内の配置物の重量の測定結果を取得する。配置物の重量には、造形層７３の重量、造形層７３の造形のために吐出された造形液の重量、および測定範囲Ｒ内で造形液に触れずに未硬化である粉体の重量が含まれる。
【００５１】
ＣＰＵ５１は、造形データに含まれる立体造形物の形状および大きさの情報に基づいて、立体造形物の体積を算出する。ＣＰＵ５１は、得られた体積に、石膏のかさ密度（１．４ｇ／ｃｍ３）を掛け合わせ、立体造形物の造形に要した粉体の重量Ｘ［ｇ］を算出する。ＣＰＵ５１は、Ｘ［ｇ］に、試験片による評価試験の結果から得られた係数（０．４３／２．２４）を掛け合わせ、Ｘ［ｇ］の粉体の硬化に寄与する造形液の重量Ｙ［ｇ］を算出する。また、ＣＰＵ５１は、造形データに含まれる造形液の吐出位置の情報に基づいて、立体造形物の造形において粉体層７２に吐出された造形液の液滴数を求める。ＣＰＵ５１は、１滴の造形液の重量に液滴数を掛け合わせ、立体造形物の造形において使用された造形液の重量Ｚ［ｇ］を算出する。ＣＰＵ５１は、粉体の硬化に寄与せず、余剰となる造形液の重量（Ｚ−Ｙ）［ｇ］を算出する。余剰となる造形液の重量（Ｚ−Ｙ）［ｇ］は、乾燥によって減少させたい造形液の重量、即ち乾燥処理において蒸発する予定の造形液の重量である。ＣＰＵ５１は、Ｓ４で測定した配置物の重量から、乾燥によって減少させたい造形液の重量（Ｚ−Ｙ）［ｇ］を減算し、目標重量を算出する（Ｓ５）。
【００５２】
ＣＰＵ５１は、造形層７３の乾燥にかかる乾燥予定時間を求める。乾燥処理において、立体造形物は、ヒータ４７によって加熱されるため、試験片と同じ大きさであれば、試験片よりも早く乾燥する。また、立体造形物は、試験片に対する体積比が大きいほど乾燥しにくく、試験片に対する表面積比が大きいほど乾燥しやすい。ヒータ４７による加熱温度は所定の温度（例えば４０℃）である。本実施形態では、試験片に対する立体造形物の体積比と、試験片に対する立体造形物の表面積比とをパラメータとし、ヒータ４７の加熱による温度係数を加味した乾燥係数が、予め設定されている。ＣＰＵ５１は、試験片における乾燥時間、即ち１８０分に、乾燥係数を掛け合わせ、乾燥予定時間［分］を算出する。ＣＰＵ５１は、操作パネル５４の表示部に、乾燥予定時間を表示する（Ｓ６）。
【００５３】
ＣＰＵ５１は、造形層７３の乾燥処理を開始する（Ｓ７）。ＣＰＵ５１は、ヒータ電源回路６７を駆動し、ヒータ４７に通電させる。ヒータ４７は発熱し、凹部３２内を加熱する。ＣＰＵ５１は、造形ステージ９上の配置物の重量を測定し（Ｓ８）、配置物の重量が目標重量より大きければ（Ｓ９：ＹＥＳ）、処理をＳ８に戻す。造形層７３は、ヒータ４７の加熱によって余剰の水分が蒸発し、時間の経過に伴って重量が軽くなる。ＣＰＵ５１は、造形ステージ９上の配置物の重量が目標重量以下となったら（Ｓ９：ＮＯ）、ヒータ電源回路６７によるヒータ４７への通電を停止させる。乾燥処理は終了する（Ｓ１０）。ＣＰＵ５１は、操作パネル５４の表示部に、造形層７３の乾燥が完了した旨を表示し（Ｓ１１）、立体造形処理を終了する。
【００５４】
造形ステージ９には、乾燥した立体造形物と、硬化せずに立体造形物の周辺に残存する未硬化粉体がステージ面９Ａ上に配置された状態となる。ＣＰＵ５１は、操作パネル５４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、ステージ面９Ａを造形台６の上面と同じ高さに配置する。立体造形物は、ユーザによって未硬化粉体の中から取り出される。ＣＰＵ５１は、操作パネル５４の入力部を介して立体造形物の回収完了を伝える入力がなされた場合に、造形ステージ９上に残る未硬化粉体を均しローラ２８で回収部１１に運び、粉体落下部１１Ａに落下させる。粉体落下部１１Ａ内に溜まった余剰粉体と未硬化粉体は、ユーザによって取り出されて回収される。ＣＰＵ５１は、操作パネル５４の入力部を介して余剰粉体および未硬化粉体の回収完了を伝える入力がなされた場合に、造形台６を逆方向に移動させて初期位置に戻す。
【００５５】
以上説明したように、造形層７３は、乾燥することによって余分な水分が除去されると重量が変化する。ＣＰＵ５１は、重量測定部４８の測定結果に基づいてヒータ４７に通電する。例えば、配置物の重量が余分な水分を含む重量であれば、ＣＰＵ５１は、造形層７３の乾燥を継続することができる。故に３Ｄプリンタ１は、余分な水分が十分に除去された立体造形物を造形することができる。
【００５６】
また、ＣＰＵ５１は、配置物の乾燥中重量を取得し、目標重量と比較することによって、造形層７３が乾燥したか判断することができる。配置物の重量が目標重量以下となり、配置物から取り出される立体造形物は、余分な水分が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００５７】
また、ＣＰＵ５１は、配置物の乾燥前重量に基づいて、配置物の目標重量を算出することができる。故に、配置物の重量が目標重量に達し、配置物から取り出される立体造形物は、余分な水分が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００５８】
また、ＣＰＵ５１は、立体造形物の容積を、造形データに基づいて算出することができる。ＣＰＵ５１は、立体造形物の容積分の粉体の硬化に寄与する造形液の重量Ｙ［ｇ］を、例えば換算式等の適用によって求めることができる。また、ＣＰＵ５１は、造形層の造形のため吐出された造形液の重量Ｚ［ｇ］を、造形データに基づいて算出することができる。従って、ＣＰＵ５１は、造形層の造形のため吐出された造形液の重量Ｚ［ｇ］から、立体造形物の容積分の粉体の硬化に寄与する造形液の重量Ｙ［ｇ］を差し引くことで、粉体の硬化に寄与しない余剰分の造形液の重量を算出することができる。よって、ＣＰＵ５１は、配置物の乾燥前重量から余剰分の造形液の重量を減算することで、目標重量を算出することができる。故に、配置物の重量が目標重量に達し、配置物から取り出される立体造形物は、余剰分の造形液が十分に除去され、十分な強度を得ることができる。
【００５９】
また、３Ｄプリンタ１は、ヒータ４７で造形層７３を加熱することで、造形層７３の造形に寄与しない余分な水分を、より早く除去することができる。
【００６０】
上記実施形態において、３Ｄプリンタ１が、本発明の「立体造形装置」に相当する。粉体供給器１４が、本発明の「粉体供給部」に相当する。吐出ヘッド４２が、本発明の「吐出部」に相当する。ヒータ４７が、本発明の「乾燥部」に相当する。重量測定部４８が、本発明の「測定部」に相当する。マイクロコンピュータ５０のＣＰＵ５１が、本発明の「制御部」に相当する。Ｓ７の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「開始手段」に相当する。Ｓ９の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「判断手段」に相当する。Ｓ１０の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「停止手段」に相当する。Ｓ８の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「第一取得手段」に相当する。Ｓ１の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「第二取得手段」に相当する。Ｓ４の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「第三取得手段」に相当する。Ｓ５の処理を実行するＣＰＵ５１が、本発明の「算出手段」に相当する。
【００６１】
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。上述の立体造形処理（図５参照）は、ＣＰＵ５１によって実行される例に限定されず、他の電子部品（例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等）によって実行されてもよい。また、本実施形態に示した粉体層７２および基礎層７１の厚み、造形ステージ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。上記実施形態における吐出ヘッド４２は走査型のインクジェットヘッドであるが、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。
【００６２】
３Ｄプリンタ１は、ステージ部８の凹部３２の側壁に、ヒータ４７を設けなくてもよい。この場合、ステージ部８の側方に、例えばヒータ付きの送風機が配置されてもよい。ＣＰＵ５１は、乾燥処理においてヒータ付きの送風機の駆動を制御し、加熱した空気をステージ部８の側面に当てることによって凹部３２内を暖め、造形層７３を乾燥させてもよい。あるいは、ヒータ付きの送風機は、ステージ部８の上方に配置されてもよい。この場合、ＣＰＵ５１は、送風機の送風速度を、未硬化粉体が舞わない程度に抑制するとよい。
【００６３】
また、本実施形態では、造形液の例として水を挙げたが、造形液は、例えば、着色剤、保湿剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤等、水分以外の成分を含む液体であってもよい。このような造形液を用いた場合、目標重量の算出には、乾燥処理後に、硬化に寄与する造形液の重量Ｙ以外に残存する成分の重量を考慮する必要がある。例えば、造形液に含まれる不揮発成分である保湿剤の重量の割合をＮ％とする。目標重量は、配置物の重量から、乾燥によって減少させたい水分の重量（Ｚ−Ｙ）と、不揮発成分の重量｛（Ｎ／１００）×Ｚ｝［ｇ］とを減算して求めればよい。
【００６４】
また、ＣＰＵ５１は、造形層の造形に用いられる造形液の重量Ｚ［ｇ］を、１滴の造形液の重量に、吐出位置の情報に基づいて求めた粉体層に吐出される造形液の液滴数を掛け合わせることで算出した。これに限らず、例えば、造形層の形成対象となる粉体の単位あたりの重量（例えば１ｇ）に対して吐出される造形液の重量（例えば０．３５ｇ）を求める係数（例えば０．３５／１）を予め試験等から求め、ＲＯＭ５３に記憶させておく。ＣＰＵ５１は、立体造形物の造形に要した粉体の重量Ｘ［ｇ］に、単位あたりの粉体に対して吐出される造形液の重量を求める係数を掛け合わせ、Ｘ［ｇ］の粉体の造形に用いられる造形液の重量Ｚ［ｇ］を算出してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、造形データに立体造形物の形状および大きさの情報が含まれるものとしたが、ＣＰＵ５１は、ＰＣ１００のＣＰＵ８１が３Ｄデータに基づいて算出した立体造形物の体積のデータを造形データに含めて取得してもよい。
【００６６】
本実施形態では、目標重量を、試験片の曲げ強さに大きな変化が見られなくなった乾燥時間（例えば１８０分）をもとに予め求められた係数（０．４３／２．２４）に基づき、算出された。これに加え、試験片の乾燥度に応じて、目標重量を算出できるようにしてもよい。例えば、試験片が、乾燥開始時の重量で有る場合の試験片の乾燥度を０％とし、試験片の重量に変化が見られなったときの試験片の乾燥度を１００％とする。試験片の重量変化と乾燥度変化とを相関させ、試験片の曲げ強さに大きな変化が見られなくなった乾燥時間（例えば１８０分）における試験片の重量に対応する乾燥度をＴ０％とする。ＣＰＵ５１は、乾燥度Ｔ０≦Ｔ１≦１００［％］の範囲内で、所望する乾燥度Ｔ１％を入力できるようにする。選択された乾燥度に応じた試験片の重量を、造形直後の試験片の重さ３．２６ｇから差し引いた重さを、乾燥度Ｔ１％において、２．２４ｇの粉体の硬化に寄与した造形液の重量と見なし、上記の係数を求めればよい。Ｔ１が１００［％］に近い値であるほど、３Ｄプリンタ１は、十分な強度を確保しつつも更なる強度の向上を図り、長時間の乾燥処理を行うことができる。Ｔ１がＴ０［％］に近い値であるほど、３Ｄプリンタ１は、十分な強度で、できる限り早い立体造形物の完成を図ることができる。
【００６７】
また、図１１に示す、造形台１０６のように、ステージ部１０８に、造形層７３を乾燥させるためのヒータ１４７およびファン１４９が設けられてもよい。例えば、ステージ部１０８の底壁に、凹部１３２内に連通する開口が形成される。開口には、ヒータ１４７およびファン１４９が設けられる。また、造形ステージ９のステージ面９Ａの四方の端部に複数の孔部１３３が形成される。各々の孔部１３３には、粉体を通さず、空気を通すことのできるスポンジ等が取り付けられる。ファン１４９は、乾燥処理において駆動され、開口を介して凹部１３２外から凹部１３２内に送風する。ヒータ１４７は、乾燥処理において通電され、ファン１４９が凹部１３２内に送風する空気を暖める。乾燥処理において、ファン１４９によって送風され、ヒータ１４７によって加熱される空気は、ステージ面９Ａの孔部１３３を介し、造形ステージ９上に通風される。加熱空気は、未硬化粉体の粒子間を上方へ抜け、造形層７３の周囲を通過することで、造形層７３を乾燥させる。なお、ファン１４９による送風速度は、未硬化粉体が舞わない程度に抑制するとよい。このように、ファン１４９で造形層７３に送風し、水分の気化を促進することで、３Ｄプリンタ１は、造形層７３の造形に寄与しない余分な水分を、より早く除去することができる。なお、上記図１１の変形例において、ヒータ１４７がなくてもよい。この場合、ＣＰＵ５１は、ファン１４９による通風だけで、造形層７３の乾燥処理を行ってもよい。
【００６８】
また、図１２に示す、造形台２０６のように、重量測定部４８（図３参照）は、造形ステージ２０９に設けられなくてもよい。この場合、ステージ部２０８は、底壁がなく、上下方向に貫通する貫通穴２３２が形成された筒状に形成される。ステージ部２０８下部の開口には、環状の弾性部材２３８が設けられる。貫通穴２３２の内面と、弾性部材２３８の内面は、連続する。造形ステージ２０９の昇降機構２３７は、上下方向に延びる４本（図１２には２本が図示される。）の支持柱２３７Ａと、支持柱２３７Ａ下端部で支持柱２３７Ａを左右および前後方向に接続する台状の接続台２３７Ｂを有する。支持柱２３７Ａの上端部には、造形ステージ２０９が接続される。支持柱２３７Ａの側方には、例えば昇降装置２４６が設けられる。昇降装置２４６の昇降腕２４６Ａは、支持柱２３７Ａのうちの１本に設けられた係合部２３７Ｃに係合する。ＣＰＵ５１は、昇降装置２４６を駆動して、造形ステージ２０９を昇降させることができる。造形ステージ２０９の下方には、重量測定部２４８が配置される。重量測定部２４８上には、昇降機構２３７の接続台２３７Ｂを配置することができる。昇降装置２４６の昇降腕２４６Ａと昇降機構２３７の係合部２３７Ｃとの間には遊びが設けられている。造形ステージ２０９が昇降装置２４６によって下方へ移動され、ステージ部２０８下部の開口よりも下方、且つ弾性部材２３８の側方に配置された場合に、接続台２３７Ｂは重量測定部２４８上に配置される。重量測定部２４８は、ステージ面２０９Ａが、貫通穴２３２内面との摩擦の影響を受けない状態で、昇降機構２３７、造形ステージ２０９および造形ステージ２０９上の配置物の重量を測定することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、Ｓ５（図５参照）において、目標重量の算出を３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１が行ったが、ＰＣ１００のＣＰＵ８１が行ってもよい。以下、図１３を参照し、ＰＣ１００のＣＰＵ８１がプリンタドライバを実行して行う処理について説明する。また、図１４を参照し、３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１が立体造形プログラムを実行して行う立体造形処理について説明する。
【００７０】
図１３に示すように、ＰＣ１００のＣＰＵ８１は、立体データを処理するアプリケーションにおいて３Ｄプリンタ１への出力指示の入力を受け付けると、プリンタドライバを実行して立体データから造形データを作成し（Ｓ２１）、３Ｄプリンタ１に送信する（Ｓ２２）。ＣＰＵ８１は、３Ｄプリンタ１が造形データに従って立体造形物を造形し、造形完了後に測定する造形ステージ９上の配置物の重量の測定結果を、３Ｄプリンタ１から受信するのを待つ（Ｓ２３：ＮＯ）。ＣＰＵ８１は、３Ｄプリンタ１から造形ステージ９上の配置物の重量の測定結果を受信したら（Ｓ２３：ＹＥＳ）、本実施形態と同様に、造形データに基づいて目標重量を算出する（Ｓ２４）。ＣＰＵ８１は、本実施形態と同様に、造形データに基づいて、造形層７３の乾燥にかかる乾燥予定時間を算出し、モニタ９１（図４参照）に表示する（Ｓ２５）。ＣＰＵ８１は、３Ｄプリンタ１に、乾燥処理の開始指示を送信する（Ｓ２６）。ＣＰＵ８１は、３Ｄプリンタ１が乾燥処理を開始し、乾燥処理中に繰り返し測定する造形ステージ９上の配置物の重量の測定結果を、３Ｄプリンタ１から受信するのを待つ（Ｓ２７：ＮＯ）。ＣＰＵ８１は、３Ｄプリンタ１から造形ステージ９上の配置物の重量の測定結果を受信したら（Ｓ２７：ＹＥＳ）、配置物の重量と目標重量とを比較する。ＣＰＵ８１は、配置物の重量が目標重量より大きければ（Ｓ２８：ＹＥＳ）、処理をＳ２７に戻す。ＣＰＵ８１は、配置物の重量が目標重量以下となったら（Ｓ２８：ＮＯ）、３Ｄプリンタ１に、乾燥処理の終了指示を送信する（Ｓ２９）。ＣＰＵ８１は、モニタ９１に、造形層７３の乾燥が完了した旨を表示し（Ｓ３０）、プリンタドライバの実行を終了する。
【００７１】
図１４に示すように、３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１は、ＰＣ１００から造形データを受信すると（Ｓ４１）、本実施形態と同様に、立体造形物の造形を開始する（Ｓ４２）。ＣＰＵ５１は、立体造形物の造形が完了すると（Ｓ４３）、造形ステージ９上の配置物の重量を測定し（Ｓ４４）、測定結果をＰＣ１００に送信する（Ｓ４５）。ＣＰＵ５１は、ＰＣ１００のＣＰＵ８１が目標重量を算出し終え、算出後に送信する乾燥処理の開始指示を、受信するのを待つ（Ｓ４６：ＮＯ）。ＣＰＵ５１は、ＰＣ１００から乾燥処理の開始指示を受信したら（Ｓ４６：ＹＥＳ）、ヒータ４７に通電させて凹部３２内の造形層７３を加熱し、乾燥処理を開始する（Ｓ４７）。ＣＰＵ５１は、造形ステージ９上の配置物の重量を測定し（Ｓ４８）、測定結果をＰＣ１００に送信する（Ｓ４９）。ＰＣ１００のＣＰＵ８１は、造形ステージ９上の配置物の重量が目標重量以下となった場合に、３Ｄプリンタ１に乾燥処理の終了指示を送信する。ＣＰＵ５１は、ＰＣ１００から乾燥処理の終了指示を受信しないうちは（Ｓ５０：ＮＯ）、処理をＳ４８に戻し、乾燥処理中に造形ステージ９上の配置物の重量を繰り返し測定し、測定結果をＰＣ１００に送信する。ＣＰＵ５１は、ＰＣ１００から乾燥処理の終了指示を受信したら（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ヒータ４７への通電を停止させ、乾燥処理を終了する（Ｓ５１）。ＣＰＵ５１は、立体造形処理を終了する。
【００７２】
このように、ＰＣ１００のＣＰＵ８１が目標重量の算出を行うことで、３Ｄプリンタ１のＣＰＵ５１にかかる負荷を軽減することができる。なお、本変形例においては、３Ｄプリンタ１とＰＣ１００が、本発明の「立体造形装置」に相当する。また、本変形例では、ＰＣ１００のＣＰＵ８１およびＲＡＭ８２が、本発明の「制御部」に相当する。
【符号の説明】
【００７３】
１                            ３Ｄプリンタ
８                            ステージ部
９                            造形ステージ
１４                          粉体供給器
４２                          吐出ヘッド
４７                          ヒータ
４８                          重量測定部
５０                          マイクロコンピュータ
５１，８１                    ＣＰＵ
５２，８２                    ＲＡＭ
７２                          粉体層
７３                          造形層
１４９                        ファン
【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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