(57)【要約】【課題】造形物が出来上がった後に、造形物から枠を除去する工程を不要とすることができる造形装置を得る。【解決手段】吊上げ工程で、吊上げ材４４は、造形層１０２を枠１００から脱型させて吊り上げる。そして、これを繰り返すことで、造形層１０２が積み重ねられて造形物が製造される（出来上がる）。これにより、造形物が出来上がった後に、造形物から枠１００を除去する工程が不要となる。【選択図】図４
2017042934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に第一樹脂材の液滴を吐出して枠を形成する第一吐出部と、
前記枠の内部に前記第一樹脂材とは異なる第二樹脂材の液滴を吐出して前記枠の内部に造形層を形成する第二吐出部と、
前記基部に対して近接した近接位置へ移動して前記造形層を貼り付け、前記基部に対して離間した離間位置へ移動して前記造形層を前記枠から引き取る引取り部と、
前記基部を前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部に対して相対的に移動させる移動部と、
前記第一吐出部、前記第二吐出部、前記引取り部、及び前記移動部を制御し、前記第一吐出部によって前記基部に前記枠を形成させ、前記第二吐出部によって前記枠の内部に液滴を吐出して前記造形層を形成させ、前記引取り部によって前記造形層を前記枠から引き取らせ、これらの工程を繰り返し、前記引取り部で引き取られる前記造形層を積み重ねて立体的な造形物とさせる制御部と、
を備える造形装置。
【請求項２】
前記移動部は、前記基部を一方向へ移動させ、
前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部は、この順番で前記一方向に並べられている請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記基部は、回転可能とされ、
前記移動部は、前記基部を回転させ、前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部は、この順番で回転方向に並べられている請求項１に記載の造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の三次元造形装置によって製造された製造物は、造形物となるモデル材と、このモデル材が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材（枠）とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２８３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、液滴を吐出して造形物を形成した後に、造型物から枠を除去する場合と比べ、造形物から枠を除去する工数を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る造形装置は、基部に第一樹脂材の液滴を吐出して枠を形成する第一吐出部と、前記枠の内部に前記第一樹脂材とは異なる第二樹脂材の液滴を吐出して前記枠の内部に造形層を形成する第二吐出部と、前記基部に対して近接した近接位置へ移動して前記造形層を貼り付け、前記基部に対して離間した離間位置へ移動して前記造形層を前記枠から引き取る引取り部と、前記基部を前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部に対して相対的に移動させる移動部と、前記第一吐出部、前記第二吐出部、前記引取り部、及び前記移動部を制御し、前記第一吐出部によって前記基部に前記枠を形成させ、前記第二吐出部によって前記枠の内部に液滴を吐出して前記造形層を形成させ、前記引取り部によって前記造形層を前記枠から引き取らせ、これらの工程を繰り返し、前記引取り部で引き取られる前記造形層を積み重ねて立体的な造形物とさせる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る造形装置は、請求項１に記載の造形装置において、前記移動部は、前記基部を前記一方向へ移動させ、前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部は、この順番で前記一方向に並べられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に係る造形装置は、請求項１に記載の造形装置において、前記基部は、回転可能とされ、前記移動部は、前記基部を、前記回転軸を中心として回転させ、前記第一吐出部、前記第二吐出部、及び前記引取り部は、この順番で回転方向に並べられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の造形装置によれば、液滴を吐出して造形物を形成した後に、造型物から枠を除去する場合と比べ、造形物から枠を除去する工数を削減することができる。
【０００９】
本発明の請求項２の造形装置によれば、第一吐出部、第二吐出部、及び引取り部を移動させる場合と比して、簡易な構成とすることができる。
【００１０】
本発明の請求項３の造形装置によれば、基部を直線状に移動させる場合と比して、省スペース化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る造形装置を示した概略構成図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る造形装置の第一吐出部により形成された枠等を示した平面図及び正面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る造形装置の第二吐出部、及び吊上げ部を示した正面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る造形装置の吊上げ部を示した正面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る造形装置の除去部を示した側面図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る造形装置の吊上げ部を示した正面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る造形装置の吊上げ部を示した正面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る造形装置の制御部の制御系を示したブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る造形装置を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る造形装置の一例を図１〜図７に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。
【００１３】
（全体構成）
図１に示されるように、造形装置１０は、帯状の基部２０と、基部２０上に造形物を形成する造形部１２と、基部２０を移動させる移動部１４と、各部を制御する制御部２６（図８参照）とを備えている。
【００１４】
〔基部〕
基部２０は、前述したように帯状とされ、本実施形態では、基部２０は、一例として、厚さ７５〔μｍ〕のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルムと、このＰＥＴフィルムの表面に積層されている厚さ３０〔μｍ〕のＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）フィルムとの２層で構成されている。そして、基部２０は、紫外線に対して透明フィルムとされている。
【００１５】
〔移動部〕
移動部１４は、造形部１２に対して装置幅方向の一方側（図中左側）に配置されている第一ロール１６と、造形部１２に対して装置幅方向の他方側（図中右側）に配置されている第二ロール１８と、第二ロール１８を回転させるモータ２４とを備えている。
【００１６】
第一ロール１６には、基部２０が一端側から巻かれており、第二ロール１８には、基部２０が他端側から巻かれる。また、第一ロール１６と第二ロール１８との間は、基部２０が平坦状とされる平坦部２２とされている。そして、基部２０の平坦部２２は、装置幅方向（一方向）に延びている。
【００１７】
この構成において、モータ２４が第二ロール１８を時計方向に回転させることで、第二ロール１８が帯状の基部２０を基部２０の他端側から巻き取るようになっている。これにより、基部２０において平坦部２２に位置する部分は、装置幅方向の一方側から他方側へ移動するようになっている。
【００１８】
〔造形部〕
造形部１２は、第一吐出部３０と、第二吐出部３６と、吊上げ部４２と、除去部４８とを備えている。そして、第一吐出部３０、第二吐出部３６、吊上げ部４２、及び除去部４８は、基部２０の平坦部２２と対向するように配置され、装置幅方向の一端側から他端側へこの順番で並んでいる。さらに、第一吐出部３０、第二吐出部３６、及び吊上げ部４２は、同様の間隔（ピッチ）で配置されている。
【００１９】
［第一吐出部］
第一吐出部３０は、基部２０に第一樹脂材の一例としての光硬化性ウレタン樹脂の液滴を枠状に吐出する液滴吐出ヘッド３２と、液滴吐出ヘッド３２によって吐出された液体を硬化させる照射ランプ３４とを備えている。
【００２０】
液滴吐出ヘッド３２は、平坦部２２の上方側に配置されている。そして、液滴吐出ヘッド３２には、液滴を吐出する複数のノズル（図示省略）が二次元状に配置される共に平坦部２２と対向しているノズル面３２Ａが形成されている。
【００２１】
照射ランプ３４は、液滴吐出ヘッド３２によって液滴が吐出される部分の平坦部２２に対して下方側に配置され、平坦部２２の下方側から基部２０に吐出された液滴に紫外線を照射して液滴を硬化させるようになっている。
【００２２】
この構成において、液滴吐出ヘッド３２が基部２０に光硬化性ウレタンの液滴を枠状に吐出し、照射ランプ３４が液滴に紫外線を照射することで、第一吐出部３０は、図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、枠状の枠１００を基部２０上に形成するようになっている。
【００２３】
［第二吐出部］
第二吐出部３６は、図１に示されるように、液滴吐出ヘッド３２に対して装置幅方向の他端側（図中右側）に配置され、枠１００の内部に第二樹脂材の一例としての熱可塑性樹脂のポリ乳酸の溶融液滴を高温で吐出する液滴吐出ヘッド３８を備えている。
【００２４】
液滴吐出ヘッド３８には、液滴を吐出する複数のノズル（図示省略）が二次元状に配置される共に平坦部２２と対向しているノズル面３８Ａが形成されている。
【００２５】
この構成において、液滴吐出ヘッド３８は、図３（Ａ）に示されるように、枠１００の内部にポリ乳酸の液滴を高温で吐出してポリ乳酸で枠１００の内部を満たし、造形層１０２を形成するようになっている。
【００２６】
［吊上げ部］
吊上げ部４２は、図１に示されるように、液滴吐出ヘッド３８に対して装置幅方向の他端側に配置され、前述した造形層１０２を吊り上げる（引き取る）引取り部の一例としての吊上げ材４４と、吊上げ材４４を上下方向に移動させる移動部材４６とを備えている。
【００２７】
吊上げ材４４は、直方体状と図示され、図３（Ｂ）に示されるように、平坦部２２と対向する転写面４４Ａを有している。移動部材４６は、吊上げ材４４を装置奥行方向から挟むように配置され、上下方向に延びる一対のネジ軸４６Ａと、吊上げ材４４の側面から突出すると共にネジ軸４６Ａがねじ込まれて貫通している突出部４６Ｂとを備えている。そして、ネジ軸４６Ａと突出部４６Ｂとの噛合いには、図示せぬボールが設けられている。このように、移動部材４６は、ボールねじ構造とされている。
【００２８】
この構成において、移動部材４６は、ネジ軸４６Ａを回転させることで、図３（Ｂ）、図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、吊上げ材４４を基部２０に対して近接離間する方向に移動するようになっている。そして、吊上げ材４４は、基部２０に対して近接した近接位置へ移動し造形層１０２を転写面４４Ａに貼り付け（図４（Ａ）参照）、または転写面４４Ａに貼り付けられている造形層１０２に貼り付け（図６（Ｂ参照）、基部２０に対して離間した離間位置へ移動して造形層１０２を枠１００から吊り上げる（図４（Ｂ）、図７参照）ようになっている。なお、吊上げ材４４の近接位置については、転写面４４Ａに貼り付けられている造形層１０２の層数によって変化するようになっている。
【００２９】
具体的には、吊上げ材４４の転写面４４Ａが軟化または未固化している状態の造形層１０２と接触することで、吊上げ材４４の転写面４４Ａに造形層１０２が貼り付き、吊上げ材４４が造形層１０２を枠１００から脱型させて吊り上げるようになっている。
【００３０】
［除去部］
除去部４８は、図１に示されるように、吊上げ部４２に対して装置幅方向の他方側に配置され、この動作に伴って基部２０上の枠１００を基部２０から除去するブレード５０を備えている。
【００３１】
〔制御部〕
制御部２６は、移動部１４、第一吐出部３０、第二吐出部３６、及び吊上げ部４２を制御するようになっている（図８参照）。なお、制御部２６による各部の制御については、後述する作用と共に説明する。
【００３２】
（作用）
次に、造形装置１０の制御部２６が移動部１４、第一吐出部３０、第二吐出部３６、及び吊上げ部４２を制御によって立体的（３Ｄ）な造形物を製造する方法について説明する。なお、造形装置１０が稼働する前の状態では、吊上げ材４４は離間位置に配置されている（図３（Ｂ）参照）。
【００３３】
先ず、液滴吐出ヘッド３２が、図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、基部２０に光硬化性ウレタン樹脂の液滴を枠状に吐出し、照射ランプ３４が液滴に紫外線を照射する。これにより、基部２０上の液滴（液体）が硬化し、第一吐出部３０は、枠１００を基部２０上に形成する（枠形成工程）。
【００３４】
第一吐出部３０が基部２０上に枠１００を形成すると、図１に示されるように、モータ２４が第二ロール１８を回転させ、基部２０において平坦部２２に位置する部分は、装置幅方向の一方側から他方側に移動する。そして、枠１００が液滴吐出ヘッド３８のノズル面３８Ａと対向すると、モータ２４の駆動が停止し、第二ロール１８の回転は停止する（移動工程）。
【００３５】
次に、液滴吐出ヘッド３８は、図３（Ａ）に示されるように、枠１００の内部にポリ乳酸の液滴を高温で吐出してポリ乳酸で枠１００の内部を満たす。これにより、第二吐出部３６は、造形層１０２を枠１００の内部に形成する（造形層形成工程）。
【００３６】
なお、第二吐出部３６が造形層１０２を枠１００の内部に形成している間に、第一吐出部３０は、枠１００を基部２０上に形成している（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。
【００３７】
第二吐出部３６が枠１００の内部に造形層１０２を形成すると、前述した移動工程が行われ、造形層１０２が吊上げ材４４の転写面４４Ａと対向する。
【００３８】
次に、吊上げ材４４は、図３（Ｂ）、図４（Ａ）に示されるように、離間位置から近接位置へ移動する。そして、硬化する前で軟化している状態の造形層１０２が転写面４４Ａに貼り付く。さらに、吊上げ材４４は、図４（Ｂ）に示されるように、近接位置から離間位置へ移動し、造形層１０２を枠１００から脱型させて吊り上げる（吊上げ工程）。
【００３９】
なお、吊上げ部４２が造形層１０２を吊り上げている間に、第二吐出部３６は、造形層１０２を枠１００の内部に形成し（図２（Ａ）（Ｂ）参照）、第一吐出部３０は、枠１００を基部２０上に形成している（図３（Ａ）参照）。このように、各工程が並行して行われている。
【００４０】
吊上げ部４２が造形層１０２を吊り上げると、前述した移動工程が行われ、基部２０において平坦部２２に位置する部分は、装置幅方向の一方側から他方側に移動し、ブレード５０は、図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、枠１００を基部２０から剥離して除去する（除去工程）。
【００４１】
そして、ブレード５０によって枠１００が基部２０から除去されると基部２０の移動が停止する。さらに、これらの工程を繰り返される。
【００４２】
ここで、転写面４４Ａに造形層１０２が貼り付けられている場合には、転写面４４Ａに造形層１０２が貼り付けられている吊上げ材４４が、図６（Ａ）（Ｂ）に示されるように、離間位置から近接位置へ移動し、基部２０上の造形層１０２が転写面４４Ａ上の造形層１０２に貼り付く。そして、吊上げ材４４は、図７に示されるように、近接位置から離間位置へ移動し、吊上げ材４４は、２層の造形層１０２を吊り上げる。このようにして、造形層１０２が積み重ねられ、立体的（３Ｄ）な造形物が製造される。
【００４３】
（まとめ）
以上説明したように、吊上げ工程で、吊上げ材４４は、造形層１０２を枠１００から脱型させて吊り上げる。そして、これを繰り返すことで、造形層１０２が積み重ねられて造形物が製造される（出来上がる）。これにより、液滴を吐出して造形物を形成した後に、造型物から枠１００を除去する場合と比べ、造形物から枠を除去する工数が削減される。
【００４４】
また、移動部１４は、基部２０において平坦部２２に位置する部分を装置幅方向の一方側から他方側に移動する。さらに、第一吐出部３０、第二吐出部３６、及び吊上げ部４２は、この順番で装置幅方向の一方側から他方側に並べられている。このように、基部２０において平坦部２２に位置する部分を装置幅方向の一方側から他方側に移動することで、第一吐出部３０に形成された枠１００が、第二吐出部３６と対向し、第二吐出部３６によって形成された造形層１０２が吊上げ部４２と対向する。このため、造形装置１０は、第一吐出部３０、第二吐出部３６、及び吊上げ部４２を移動させる場合と比して、簡易な構成とされている。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る造形装置の一例について図９に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材等については、同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。図９には、上方側から見た第２実施形態に係る造形装置１５０が示されている。
【００４６】
造形装置１５０は、上方側から見て円形状の基部１６０を備えている。また、基部１６０は、円形の中心に配置され、上下方向に延びる回転軸１６２を有している。
【００４７】
さらに、移動部１７０は、回転軸１６２を中心に基部１６０を時計方向（図中矢印Ｒ１）に回転させるモータ１７２を備えている。
【００４８】
また、第一吐出部３０、第二吐出部３６、吊上げ部４２、及び除去部４８は、回転軸１６２を中心に時計方向にこの順番で並んでいる。
【００４９】
この構成において、移動部１７０が間欠的に基部１６０を回転させることで、枠形成工程、造形層形成工程、吊上げ工程、及び除去工程は、順次行われる。そして、前述した各工程が繰り返されることで、立体的（３Ｄ）な造形物が製造される。
【００５０】
このように、第一吐出部３０、第二吐出部３６、吊上げ部４２、及び除去部４８を時計方向に並べられることで、各部を装置幅方向（直線状）に並べる場合と比して、省スペース化される。
【００５１】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、第１実施形態では、造形装置１０は、除去部４８を備えたが、除去部４８を備えなくてもよい。第二ロール１８が、枠１００が形成された部分の基部２０をそのまま基材部を巻き取ればよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、照射ランプ３４が平坦部２２に対して下方側に配置されたが、液滴吐出ヘッド３２と同様に、照射ランプを平坦部２２に対して上方側に配置されてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、造形部１２に対して基部２０を移動させたが、基部に対して造形部を移動させてもよく、造形部と基部とを両方移動させてもよい。この場合には、基部を移動させることで生じる効果は生じない。
【００５４】
また、上記実施形態では、枠１００を形成するために光硬化性ウレタン樹脂を用い、造形層１０２を形成するためにポリ乳酸を用いたが、他の樹脂材料を用いてもよい。
【００５５】
また、上記第２実施形態では、移動部１７０は、基部１６０を時計方向に回転させたが、基部を反時計方向に回転させてもよい。この場合には、第一吐出部３０、第二吐出部３６、吊上げ部４２、及び除去部４８は、回転軸１６２を中心に反時計方向にこの順番で並べられる。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、基部２０を帯状としたが、基部を第一ロール１６と第二ロール１８とに巻き掛けられる無端状としてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０        造形装置
１４        移動部
２０        基部
２６        制御部
３０        第一吐出部
３６        第二吐出部
４４        吊上げ材（引取り部の一例）
４８        除去部
１００      枠
１０２      造形層
１５０      造形装置
１６０      基部
１７０      移動部
【図１】
2017042934.tif 000003
【図２】
2017042934.tif 000004
【図３】
2017042934.tif 000005
【図４】
2017042934.tif 000006
【図５】
2017042934.tif 000007
【図６】
2017042934.tif 000008
【図７】
2017042934.tif 000009
【図８】
2017042934.tif 000010
【図９】
2017042934.tif 000011