(57)【要約】【課題】装置全体の重量化を抑制することが可能な三次元造形装置を提供する。【解決手段】主走査方向Ｄ１に移動可能に設けられ、所定波長の光Ｌが照射されることで硬化度が変化するインクＱを作業面Ｆに吐出するヘッド１１と、光Ｌを発光する１つの光源部２０と、光Ｌを作業面Ｆに照射可能な複数の光射出部３０と、光源部２０からの光Ｌを複数の光射出部３０の少なくとも１つに供給可能であり、かつ、光Ｌの供給先を複数の光射出部Ｌの間で変更可能な相対移動部５０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に移動可能に設けられ、所定波長の光が照射されることで硬化度が変化するインクを作業面に吐出するヘッドと、
前記光を発光する１つの光源部と、
前記光を前記作業面に射出可能な複数の光射出部と、
１つの前記光源部からの前記光を前記複数の光射出部の少なくとも１つに供給可能であり、かつ、前記光の供給先を前記複数の光射出部の間で変更可能な光供給部と
を備える三次元造形装置。
【請求項２】
前記複数の光射出部は、前記ヘッドに対して前記主走査方向の両側に配置され、前記ヘッドと一体で前記主走査方向に移動可能であり、前記光を導光して前記作業面に向けて射出する２つの第１光射出部を有し、
前記光供給部は、前記光源部がそれぞれの前記第１光射出部に前記光を供給可能な位置に配置されるように前記光源部と２つの前記第１光射出部とを相対的に移動させる相対移動部を有する請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記ヘッドと、前記光源部と、２つの前記第１光射出部とを保持して前記主走査方向に移動可能なキャリッジと、
前記キャリッジを前記主走査方向に移動させる駆動部と、をさらに備え、
前記相対移動部は、前記キャリッジの移動に対して前記光源部の前記主走査方向への移動を規制する規制部を有する請求項２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記複数の光射出部は、前記ヘッドと一体で前記主走査方向に移動可能であり、前記光を前記作業面に向けて射出する複数の第２光射出部を有し、
前記光供給部は、前記光源部からの前記光を複数の前記第２光射出部に対して切り替えて、又は分岐して供給する導光部を有する請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記導光部は、前記光源からの前記光が入射する光入射部と、前記光入射部と複数の前記第２光射出部とを接続する複数の光ファイバとを有し、
前記光供給部は、前記光入射部に入射した前記光の供給先を複数の前記光ファイバから選択して供給する制御部を有する請求項４に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記ヘッドは、前記主走査方向に並んで配置され互いに異なる種類の前記インクを吐出するノズル列を有し、
前記第２光射出部は、前記ノズル列に対して前記主走査方向の両側に配置される請求項５に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記ヘッドが前記主走査方向のうち所定方向に移動する間に前記インクを吐出する場合には、複数の前記光ファイバのうち前記ノズル列に対して前記所定方向の後方の前記第２光射出部に接続される前記光ファイバに対して前記光を供給させる請求項６に記載の三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業面に造形材を積層することにより立体造形物を形成する三次元造形装置が知られている。このような三次元造形装置では、造形材として、所定波長の光、例えば紫外線を照射することで硬化する光硬化型のインクが用いられる。三次元造形装置は、主走査方向に移動可能であり上記のインクを吐出するインクジェット式のヘッドと、吐出したインクに紫外線等の光を照射する照射装置とを備えている。このような三次元造形装置としては、例えば特許文献１に記載のように、ヘッドに対して主走査方向の両側にそれぞれ光源及び照射装置を１つずつ備える構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９０１７５８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の三次元造形装置では、ヘッドと２つの光源及び照射装置とがキャリッジに搭載され、一体で主走査方向に移動可能となっている。このため、ヘッドの走査方向の往路と復路とで互いに異なる光源及び照射装置から光を照射し、吐出したインクに対して適したタイミングで光を照射可能となっている。しかしながら、光源及び照射装置を２箇所に配置する構成では、装置全体の重量が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、装置全体の重量化を抑制することが可能な三次元造形装置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】
本発明に係る三次元造形装置は、主走査方向に移動可能に設けられ、所定波長の光が照射されることで硬化度が変化するインクを作業面に吐出するヘッドと、前記光を発光する１つの光源部と、前記光を前記作業面に照射可能な複数の光射出部と、１つの前記光源部からの前記光を前記複数の光射出部の少なくとも１つに供給可能であり、かつ、前記光の供給先を前記複数の光射出部の間で変更可能な光供給部とを備える。
【０００７】
本発明によれば、１つ設けられる光源部から複数の光射出部に光を供給可能であるため、光射出部毎に光源部を設けなくても済む。これにより、装置全体の重量化を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、上記の三次元造形装置において、前記複数の光射出部は、前記ヘッドに対して前記主走査方向の両側に配置され、前記ヘッドと一体で前記主走査方向に移動可能であり、前記光を導光して前記作業面に向けて射出する２つの第１光射出部を有し、前記光供給部は、前記光源部がそれぞれの前記第１光射出部に前記光を供給可能な位置に配置されるように前記光源部と２つの前記第１光射出部とを相対的に移動させる相対移動部を有する。
【０００９】
本発明によれば、相対移動部によって１つ設けられる光源部と２つの第１光射出部とを相対的に移動させるため、複数の光射出部から作業面に光を照射することができ、かつ、装置全体の重量化を抑制することができる。
【００１０】
また、上記の三次元造形装置は、前記ヘッドと、前記光源部と、２つの前記第１光射出部とを保持して前記主走査方向に移動可能なキャリッジと、前記キャリッジを前記主走査方向に移動させる駆動部と、をさらに備え、前記相対移動部は、前記規制部を有する。
【００１１】
本発明によれば、キャリッジの移動に対して光源部の主走査方向への移動を規制することにより、キャリッジの移動を利用して光源部と２つの第１光射出部とを相対的に主走査方向へと移動させることができる。よって、光源部を移動させる駆動源を設ける必要が無い。このため、装置全体の重量化の抑制に寄与することができる。
【００１２】
また、上記の三次元造形装置において、前記複数の光射出部は、前記ヘッドと一体で前記主走査方向に移動可能であり、前記光を前記作業面に向けて射出する複数の第２光射出部を有し、前記光供給部は、前記光源部からの前記光を複数の前記第２光射出部に対して切り替えて、又は分岐して供給する導光部を有する。
【００１３】
本発明によれば、光源部を移動させることなく、導光部によって複数の第２光射出部に対して光を切り替えて又は分岐して供給することができる。これにより、光を複数の第２光射出部から効率的に射出させることが可能となる。
【００１４】
また、上記の三次元造形装置において、前記導光部は、前記光源からの前記光が入射する光入射部と、前記光入射部と複数の前記第２光射出部とを接続する複数の光ファイバとを有し、前記光供給部は、前記光入射部に入射した前記光の供給先を複数の前記光ファイバから選択して供給する制御部を有する。
【００１５】
本発明によれば、導光部が複数の光ファイバを有することにより、光入射部から第２光射出部までの間が入り組んだ構造であっても、確実に光を導光することができる。
【００１６】
また、上記の三次元造形装置において、前記ヘッドは、前記主走査方向に並んで配置され互いに異なる種類の前記インクを吐出するノズル列を有し、前記第２光射出部は、前記ノズル列に対して前記主走査方向の両側に配置される。
【００１７】
本発明によれば、ノズル列の近傍から光を射出することができるため、インクに対してより適したタイミングで光を照射することが可能となる。
【００１８】
また、上記の三次元造形装置において、前記制御部は、前記ヘッドが前記主走査方向のうち所定方向に移動する間に前記インクを吐出する場合には、複数の前記光ファイバのうち前記ノズル列に対して前記所定方向の後方の前記第２光射出部に接続される前記光ファイバに対して前記光を供給させる。
【００１９】
本発明によれば、インクを吐出した後、ヘッドの移動方向の後方の第２光射出部から光を射出することにより、作業面に滴下された直後のインクに対しても光を照射することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る三次元造形装置は、装置全体の重量化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、三次元造形装置の一例を示す図である。
【図３】図３は、規制部の一例を示す図である。
【図４】図４は、規制部の他の例を示す図である。
【図５】図５は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図６】図６は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図７】図７は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図８】図８は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図９】図９は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、三次元造形装置の動作の他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、三次元造形装置の動作の他の例を示す図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態に係る三次元造形装置の他の例を示す図である。
【図１７】図１７は、第３実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、三次元造形装置のヘッドの一例を示す図である。
【図１９】図１９は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、三次元造形装置の動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る三次元造形装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実施形態に係る構成を適宜組み合わせてもよい。
【００２３】
［第１実施形態］  
図１及び図２は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の一例を示す図である。図１及び図２に示す三次元造形装置１００は、作業面Ｆに造形材を積層することにより３次元の造形物を形成する。本実施形態では、三次元造形装置１００は、いわゆるインクジェット法により、造形材としてインクを作業面Ｆに積層することで立体構造物を形成可能である。なお、図１は作業面Ｆに平行な一方向から三次元造形装置１００を見た状態を示しており、図２は三次元造形装置１００の作業面Ｆの法線方向から三次元造形装置１００を見た状態を示している。本実施形態では、作業面Ｆが水平面に平行に配置される場合を例に挙げて説明するが、これに限定するものではない。また、以下の説明において、後述のキャリッジ４０の移動方向を主走査方向Ｄ１とし、作業面Ｆ（水平面）に平行であって主走査方向Ｄ１に直交する方向を副走査方向Ｄ２とする。図１及び図２に示すように、三次元造形装置１００は、ヘッド１０と、光源部２０と、光射出部３０と、キャリッジ４０と、相対移動部（光供給部）５０と、制御部６０とを備えている。
【００２４】
ヘッド１０は、造形材であるインクとして、所定波長の光、例えば紫外線を照射することで硬化する光硬化型のインクを作業面Ｆに吐出する。インクは、例えばキャリッジ４０に搭載される不図示のインクタンクに貯留されている。ヘッド１０は、インクを吐出する吐出面１０ａが作業面Ｆに平行に配置される。吐出面１０ａには、ノズル１１が形成される。ノズル１１は、水平面に平行であり主走査方向Ｄ１に直交する副走査方向Ｄ２に並んで配置され、ノズル列を構成している。各ノズル１１は、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介してインクタンクと接続されている。ノズル列は、インクタンクの数、言い換えれば、同時に印刷可能なインクの種類の数等に応じて単数、あるいは複数が設けられる。インクの種類としては、例えば、製造する造形物Ｗの色彩に応じて、白色インク、着色インク、透明インク等を適宜用いることができる。
【００２５】
光源部２０は、ヘッド１０に対して鉛直方向の上方に配置される。光源部２０は、１つ設けられている。光源部２０は、筐体内に、例えば紫外線を射出可能な一又は複数の発光素子を有している。このような発光素子としては、例えばＬＥＤ素子、ハロゲンランプ等を用いることができる。なお、本実施形態において、光源部２０が１つであるとは、発光素子が１つだけ設けられる場合に限定されず、１つのユニットにおいて１箇所から射出される場合を含むものとする。したがって、例えば、光源部がアレイ状に配置された複数の発光素子を有する場合であっても、これら複数の発光素子からの光が１箇所から射出されるものであれば、１つの光源部に含まれる。光源部２０は、後述のガイドレール５１に沿って、主走査方向Ｄ１に移動可能である。光源部２０は、突出部２１を有している。突出部２１は、筐体に固定され、当該筐体の鉛直方向上部に突出して設けられる。
【００２６】
光射出部３０は、複数設けられ、光源部２０からの光を作業面Ｆに照射する。複数の光射出部３０は、２つの導光部材（第１光射出部）３１及び３２を有する。導光部材３１及び３２は、ヘッド１０に対して主走査方向Ｄ１の両側に配置されている。
【００２７】
キャリッジ４０は、ヘッド１０と、光源部２０と、光射出部３０（２つの導光部材３１及び３２）とを保持する。キャリッジ４０は、キャリッジ駆動部４１の駆動力により、ガイドレール４２に沿って移動可能である。キャリッジ駆動部４１は、例えばモータと、当該モータの回転力をキャリッジ４０に伝達する回転ベルト機構とを有する構成とすることができるが、これに限定するものではなく、他の駆動機構であってもよい。ガイドレール４２は、作業面Ｆに平行な一方向に直線状に形成される。上記のように、ガイドレール４２が延びる方向が、キャリッジ４０の移動方向であり、主走査方向Ｄ１である。キャリッジ４０が主走査方向Ｄ１に移動することにより、ヘッド１０及び光射出部３０は、一体で主走査方向Ｄ１に移動する。
【００２８】
また、キャリッジ４０には、平坦化ローラユニット４３が設けられている。平坦化ローラユニット４３は、主走査方向Ｄ１について、ヘッド１０と導光部材３２との間に配置される。平坦化ローラユニット４３は、作業面Ｆに吐出されたインクの層を平坦化するための構成である。平坦化ローラユニット４３は、ヘッド１０に対して上下方向に移動可能に設けられている。平坦化ローラユニット４３は、平坦化ローラ４３ａを有している。平坦化ローラ４３ａは、キャリッジ４０と一体で主走査方向Ｄ１へ移動し、流動可能な状態のインクの余剰造形材を掻き取る。平坦化ローラユニット４３は、平坦化ローラ４３ａにより掻き取られた余剰インクを回収する不図示の回収機構を有している。本実施形態では、平坦化ローラユニット４３がヘッド１０に対して主走査方向Ｄ１の一方の側に配置された構成を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、平坦化ローラユニット４３がヘッド１０に対して主走査方向Ｄ１の両側に配置された構成であってもよい。この場合、平坦化ローラユニット４３は、主走査方向１０について、例えばヘッド１０と導光部材３１との間の位置と、ヘッド１０と導光部材３２との間の位置と、にそれぞれ配置することができる。
【００２９】
相対移動部５０は、ガイドレール５１と、ストッパ５２、５３と、規制部５４、５５とを有している。ガイドレール５１は、キャリッジ４０に固定され、主走査方向Ｄ１に平行に設けられている。ストッパ５２、５３は、ガイドレール５１のうち主走査方向Ｄ１の両端に設けられている。ストッパ５２、５３は、光源部２０の主走査方向Ｄ１への移動を停止させる。ストッパ５２は、光源部２０を第１位置Ｐ１で停止させる。第１位置Ｐ１は、光源部２０から射出される光が導光部材３１に供給される位置である。また、ストッパ５３は、光源部２０を第２位置Ｐ２で停止させる。第２位置Ｐ２は、光源部２０から射出される光が導光部材３２に供給される位置である。したがって、相対移動部５０により、光源部２０は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間を、ヘッド１０に対して主走査方向Ｄ１に移動可能である。
【００３０】
規制部５４、５５は、キャリッジ４０が移動する場合に、光源部２０の主走査方向Ｄ１への移動を規制する。図３は、規制部５４の一例を示す図である。なお、規制部５４及び５５は、同一構成であるため、ここでは規制部５４の構成を代表させて説明する。図３に示すように、規制部５４は、取付部材５６と、軸部材５７と、当接部材５８とを有している。
【００３１】
取付部材５６は、例えば三次元造形装置１００の筐体１０１の一部に固定されている。軸部材５７は、円筒状又は円柱状に設けられており、作業面Ｆ（水平面）に平行であって主走査方向Ｄ１に直交する副走査方向Ｄ２に平行な中心軸ＡＸを有している。当接部材５８は、軸部材５７から鉛直方向の下方に突出した状態となるように軸部材５７に支持されている。当接部材５８は、下側の端部５８ａが中心軸ＡＸを中心とした円周方向に移動可能に設けられる。当接部材５８は、下側の端部５８ａが下方に突出した状態で配置される場合に、光源部２０の突出部２１に当接可能となるように寸法が設定されている。
【００３２】
当接部材５８と取付部材５６との間には、不図示の弾性部材が設けられる。この弾性部材は、当接部材５８の端部５８ａが中心軸ＡＸを中心とした円周方向の両側に移動しようとする場合、それぞれの方向とは反対方向に弾性力を作用させる。したがって、当接部材５８は、端部５８ａに対して当該弾性力よりも大きな力が作用する場合に、端部５８ａが中心軸ＡＸを中心とした円周方向に移動可能となっている。なお、規制部５４の構成としては、図３に示す構成に限定するものではなく、両開き型のバネ蝶番の構成が用いられてもよい。
【００３３】
また、図４は、規制部の他の例を示す図である。図４に示す規制部５４Ａは、球支持部６６と、弾性部材６７と、当接部材６８とを有している。球支持部６６は、例えば三次元造形装置１００の筐体１０１の一部に固定されている。球支持部６６は、鉛直方向の下端面から上方に向けた凹部６６ａを有している。弾性部材６７は、凹部６６ａの上底部に固定されている。当接部材６８は、弾性部材６７の下端部に固定されている。当接部材６８は、弾性部材６７によって鉛直方向の下方に弾性力が加えられている。また、当接部材６８は、球支持部６６の鉛直方向の下端部に設けられるフランジ部６６ｂに当接されている。当接部材６８は、一部がフランジ部６６ｂから鉛直方向の下方に突出した状態で保持されている。
【００３４】
したがって、当接部材６８は、弾性部材６７の弾性力よりも大きな力が鉛直方向の上方に作用する場合に、弾性部材６７を押し上げて上方に移動し、全体が凹部６６ａに収容された状態となる。なお、当接部材６８のうちフランジ部６６ｂから下方に突出する部分の形状が球状であるため、例えば当接部材６８の当該突出部分のうち主走査方向Ｄ１に面する部分に対して当該主走査方向Ｄ１から力を加えた場合、当接部材６８に対して鉛直方向の上方に作用する力の成分が弾性部材６７の弾性力よりも大きい場合、当接部材６８が上方に移動して凹部６６ａに収容される。
【００３５】
また、図１及び図２に示すように、制御部６０は、ヘッド１０、光源部２０、キャリッジ駆動部４１等を含む三次元造形装置１００の各部を制御する。制御部６０は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御部６０は、ヘッド１０を制御し、インクの吐出量、吐出のタイミング、吐出の期間等を制御する。制御部６０は、光源部２０を制御し、照射する紫外線の強度、照射タイミング、照射期間等を制御する。制御部６０は、キャリッジ駆動部４１を制御し、キャリッジ４０の主走査方向Ｄ１への移動方向（往路、復路）、移動のタイミング、駆動力等を制御する。なお、例えば作業面Ｆが不図示の駆動部によって移動可能である場合、制御部６０は、当該駆動部を制御し、作業面Ｆの移動方向、移動のタイミング等を制御してもよい。制御部６０は、不図示の入力部に接続される。制御部６０は、当該入力部により、造形対象物の形状に関する三次元データが入力される。なお、入力部としては、例えば、制御部６０に有線又は無線で接続されるＰＣ、種々の端末等によって構成される。
【００３６】
次に、上記のように構成された三次元造形装置１００の動作を説明する。図５〜図１４は、三次元造形装置１００の動作の一例を示す図である。なお、図５〜図１４では、平坦化ローラユニット４３の図示を省略している。まず、制御部６０に三次元データが入力された場合、制御部６０は、キャリッジ駆動部４１により、キャリッジ４０を待機位置から主走査方向Ｄ１に移動させ、ヘッド１０にインクの吐出を行わせる。以下、キャリッジ４０の待機位置が主走査方向Ｄ１のうち図中の左側端部であり、キャリッジ４０の往路移動方向が図中右方向、復路移動方向が図中左方向とする場合を例に挙げて説明するが、これに限定するものではない。
【００３７】
制御部６０は、図５に示すように、待機位置に配置されるキャリッジ４０を主走査方向Ｄ１のうち往路移動方向（図中右方向）に移動させる。この移動により、光源部２０の筐体の上部に設けられた突出部２１が当接部材５８の下端部５８ａ側に近づき、当該下端部５８ａに当接する。
【００３８】
突出部２１が下端部５８ａに当接することにより、突出部２１が下端部５８ａから図中右側に弾性力を受ける。この弾性力により、光源部２０の図中右側への移動が規制される。このため、図６に示すように、キャリッジ４０が図中右側に移動するのに伴い、見かけ上、キャリッジ４０において光源部２０が図中左側に押される状態となる。つまり、光源部２０は、ヘッド１０及び光射出部３０に対して主走査方向Ｄ１（図中左方向）に相対的に移動する。
【００３９】
この相対移動を継続して行うことにより、図７に示すように、光源部２０が第１位置Ｐ１でストッパ５２に当接し、突出部２１及び光源部２０に対する図中左向きの力がストッパ５２によって支持された状態となる。制御部６０は、この状態から、キャリッジ駆動部４１の駆動力を下端部５８ａからの弾性力よりも大きくなるように制御し、キャリッジ４０を図中右側に移動させる。この制御により、図８に示すように、キャリッジ４０の駆動力によって下端部５８ａが図中右側に押され、中心軸ＡＸを中心として図中反時計回りに移動する。
【００４０】
その後、突出部２１が下端部５８ａを図中右側に通過した場合、突出部２１に対して下端部５８ａから受けていた弾性力が解除される。このため、制御部６０は、キャリッジ４０の駆動力を戻してキャリッジ４０を図中右側に移動させる。なお、当接部材５８の下端部５８ａは、突出部２１が通過した後、弾性力によって再び下方に突出した状態に戻される。
【００４１】
このとき、図９に示すように、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方である第１位置Ｐ１に配置された状態となる。この状態で、制御部６０は、キャリッジ４０を往路移動方向（図中右方向）に移動させ、所定のタイミングでノズル１１からインクを吐出する。吐出されたインクＱは、作業面Ｆに着弾し、所定の形状で配置される。また、制御部６０は、光源部２０から光Ｌを射出させる。光源部２０が第１位置Ｐ１に配置されているため、この光Ｌは、導光部材３１に供給され、当該導光部材３１から作業面Ｆに射出される。導光部材３１から射出された光Ｌは、作業面ＦにおいてインクＱに照射される。これにより、インクＱが硬化し、所定の形状を保持する。なお、ヘッド１０と導光部材３１との間に平坦化ローラユニット４３が配置される場合、インクＱが作業面Ｆに着弾した後、平坦化ローラユニット４３の平坦化ローラ４３ａによってインクＱの層を平坦化してもよい。この場合、導光部材３１から射出された光Ｌは、平坦化された状態のインクＱに照射される。このため、インクＱは、平坦化された状態で硬化する。
【００４２】
往路の走査を終了した後、制御部６０は、キャリッジ４０を図中右側の中継位置に移動させる。このとき、光源部２０が第１位置Ｐ１に配置された状態であるため、突出部２１及び光源部２０に対する図中左向きの力がストッパ５２によって支持された状態となる。したがって、規制部５５を右側に通過する場合、上記の規制部５４を右側に通過する場合と同様に、制御部６０は、キャリッジ駆動部４１の駆動力を下端部５８ａからの弾性力よりも大きくなるように制御し、キャリッジ４０を図中右側に移動させる。この制御により、図１０に示すように、キャリッジ４０の駆動力によって規制部５５において下端部５８ａが図中右側に押され、中心軸ＡＸを中心として図中反時計回りに移動する。そして、突出部２１が下端部５８ａを図中右側に通過することにより、突出部２１に対して下端部５８ａから受けていた弾性力が解除される。また、当接部材５８の下端部５８ａは、突出部２１が通過した後、弾性力によって再び下方に突出した状態に戻される。
【００４３】
次に、制御部６０は、復路の走査を行う。この場合、往路の走査時における動作に対して左右対称となる同様の動作が行われる。つまり、制御部６０は、まず中継位置に配置されるキャリッジ４０を復路移動方向（図中左方向）に移動させる。この移動により、突出部２１が当接部材５８の下端部５８ａ側に近づき、当該下端部５８ａに当接する。突出部２１が下端部５８ａに当接することにより、突出部２１が下端部５８ａから図中右側に弾性力を受けるため、光源部２０の図中左側への移動が規制される。このため、図１１に示すように、キャリッジ４０が図中左側に移動するのに伴い、見かけ上、キャリッジ４０において光源部２０が図中右側に押される状態となる。つまり、光源部２０は、ヘッド１０及び光射出部３０に対して主走査方向Ｄ１（図中右方向）に相対的に移動する。
【００４４】
この相対移動により、光源部２０が第２位置Ｐ２でストッパ５３に当接され、突出部２１及び光源部２０に対する図中右向きの力がストッパ５２によって支持された状態となる。制御部６０は、キャリッジ駆動部４１の駆動力を下端部５８ａからの弾性力よりも大きくなるように制御し、キャリッジ４０を図中左側に移動させる。この制御により、図１２に示すように、キャリッジ４０の駆動力によって下端部５８ａが図中左側に押され、中心軸ＡＸを中心として図中時計回りに移動する。
【００４５】
その後、突出部２１が下端部５８ａを図中左側に通過した場合、突出部２１に対して下端部５８ａから受けていた弾性力が解除される。このため、制御部６０は、キャリッジ４０の駆動力を戻してキャリッジ４０を図中左側に移動させる。なお、当接部材５８の下端部５８ａは、突出部２１が通過した後、弾性力によって再び下方に突出した状態に戻される。これにより、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方である第２位置Ｐ２に配置された状態となる。この状態で、制御部６０は、キャリッジ４０を復路移動方向（図中左方向）に移動させ、所定のタイミングでノズル１１からインクを吐出する。また、制御部６０は、光源部２０から光Ｌを射出させる。光源部２０が第２位置Ｐ２に配置されているため、この光Ｌは、導光部材３２に供給され、当該導光部材３２から作業面Ｆに射出される。導光部材３２から射出された光Ｌは、作業面ＦにおいてインクＱに照射される。これにより、インクＱが硬化し、所定の形状を保持する。なお、この場合においても、インクＱが作業面Ｆに着弾した後、平坦化ローラ４３ａによってインクＱの層を平坦化してもよい。この場合、導光部材３２から射出された光Ｌは、平坦化された状態のインクＱに照射される。このため、インクＱは、平坦化された状態で硬化する。
【００４６】
なお、上記説明では、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方に配置された状態で光照射が行われる場合を例に挙げたが、これに限定するものではない。図１３及び図１４は、三次元造形装置１００の動作の他の例を示す図である。図１３及び図１４に示すように、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の前方に配置された状態で光照射が行われてもよい。なお、図１３及び図１４では、キャリッジ４０の直近の復路移動によって作業面ＦにインクＱが配置され、かつインクＱが光照射を受けていない状態を示している。
【００４７】
制御部６０は、図１３に示すように、直近の復路移動によってヘッド１０からインクＱが作業面Ｆに配置されている状態で、キャリッジ４０を図中左側に移動させる。そして、図１３に示すように、制御部６０は、突出部２１が規制部５４における当接部材５８の端部５８ａに当接し、かつ光源部２０が第２位置Ｐ２でストッパ５３に当接した状態とする。このとき、光源部２０及び突出部２１は、当接部材５８ａの端部５８ａとストッパ５３との間で挟まれた状態となる。制御部６０は、このような状態になった場合に、図中左側へのキャリッジ４０の移動を停止させる。したがって、規制部５４によって突出部２１が図中左側への移動を規制された状態で、キャリッジ４０の移動が停止される。
【００４８】
次に、制御部６０は、キャリッジ４０を往路走査方向（図中右方向）に移動させ、光源部２０から光Ｌを射出させる。この制御により、図１４に示すように、光源部２０からの光Ｌが導光部材３２に供給され、当該導光部材３２から作業面Ｆに射出される。導光部材３２から射出された光Ｌは、作業面ＦにおいてインクＱに照射される。これにより、インクＱが硬化し、所定の形状を保持する。また、制御部６０は、所定のタイミングでノズル１１からインクを吐出する。これにより、新たに吐出されたインクＱが硬化したインクＱに積層されて配置される。
【００４９】
なお、図１４に示すように、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の前方に配置された状態でインクＱを滴下して光照射を行う場合、作業面Ｆに着弾したインクＱに光Ｌが照射されるまで、ある程度の時間が経過する。つまり、キャリッジ４０が当該移動方向への移動を終え、主走査方向Ｄ１の端部で移動方向が切り替わった後、反対方向に移動するときまで、インクＱに光Ｌが照射されないことになる。この時間経過により、インクＱは、着弾時に比べて作業面Ｆの面方向に広がった形状に変化し、この状態で光Ｌの照射を受けて硬化する。よって、光源部２０がヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方に配置された状態で光照射が行われる場合に対して、インクＱの形状が異なる状態で硬化することになる。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係る三次元造形装置１００は、相対移動部５０によって光源部２０と２つの導光部材３１、３２とを相対的に移動させることにより、１つ設けられる光源部２０から２つの導光部材３１、３２に光を供給可能である。このため、導光部材３１、３２毎に光源部２０を設けなくても済む。これにより、装置全体の重量化を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態に係る三次元造形装置１００は、規制部５４、５５がキャリッジ４０の移動に対して光源部２０の主走査方向Ｄ１への移動を規制することにより、キャリッジ４０の移動を利用して光源部２０と２つの導光部材３１、３２とを相対的に主走査方向Ｄ１へと相対的に移動させることができる。よって、光源部２０を移動させる駆動源を設ける必要が無いため、装置全体の重量化の抑制に寄与することができる。なお、三次元造形装置１００は、光源部２０を移動させる駆動源が別途設けられる構成であってもよい。
【００５２】
［第２実施形態］  
次に、第２実施形態を説明する。図１５は、第２実施形態に係る三次元造形装置２００の一例を示す図である。以下、第２実施形態では、第１実施形態に係る三次元造形装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。図１５に示す三次元造形装置２００は、ヘッド１０と、光源部１２０と、光射出部１３０と、キャリッジ４０と、導光部（光供給部）１５０と、制御部１６０とを備えている。ヘッド部１０及びキャリッジ４０の構成については、第１実施形態と同一とすることができる。
【００５３】
光源部１２０は、キャリッジ４０に固定されている。なお、光源部１２０自体の構造は、第１実施形態における光源部２０と同一構造とすることができる。光射出部１３０は、光源部１２０からの光を作業面Ｆに照射する。光射出部１３０は、２つの光反射部材（第２光射出部）１３１及び１３２を有する。光反射部材１３１及び１３２は、ヘッド１０に対して主走査方向Ｄ１の両側に配置されている。
【００５４】
導光部１５０は、光源部１２０からの光を光反射部材１３１及び１３２に対して切り替えて供給する。導光部１５０は、回転ミラー１５１と、ミラー駆動部１５２とを有している。回転ミラー１５１は、光源部１２０からの光を反射する。回転ミラー１５１は、例えば副走査方向Ｄ２に平行な回転軸を中心として回転可能に設けられる。なお、回転ミラー１５１は、鉛直方向に平行な回転軸を中心として回転可能であってもよい。ミラー駆動部１５２は、回転ミラー１５１による光の反射方向が光反射部材１３１に向けた方向と光反射部材１３２に向けた方向との間で切り替わるように、回転ミラー１５１を回転させる。
【００５５】
制御部１６０は、ヘッド１０、光源部１２０、キャリッジ駆動部４１、ミラー駆動部１５２等を含む三次元造形装置１００の各部を制御する。制御部１６０は、第１実施形態と同様に、ヘッド１０、光源部１２０、キャリッジ駆動部４１を制御する。また、制御部１６０は、ミラー駆動部１５２を制御し、回転ミラー１５１の位置及び姿勢、回転のタイミング等を制御する。
【００５６】
次に、上記のように構成された三次元造形装置２００の動作を説明する。制御部１６０に三次元データが入力された場合、制御部１６０は、キャリッジ駆動部４１により、キャリッジ４０を待機位置から往路走査方向に移動させ、ヘッド１０にインクの吐出を行わせる。以下、例えば、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中右方向に移動させる場合について説明する。なお、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中左方向に移動させる場合については、左右を対称として同様の説明が可能である。
【００５７】
光源部１２０からの光Ｌをヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方に照射する場合、制御部１６０は、ミラー駆動部１５２を制御し、回転ミラー１５１による光の反射方向が光反射部材１３１に向けた方向とする。その後、制御部１６０は、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中右方向に移動させ、所定のタイミングでノズル１１からインクを吐出する。吐出されたインクは、作業面Ｆに着弾し、所定の形状で配置される。また、制御部１６０は、光源部１２０から光Ｌを射出させる。光源部１２０からの光Ｌは、光反射部材１３１に向けて反射され、光反射部材１３１によって反射されて作業面Ｆに射出される。光反射部材１３１で反射されて射出された光Ｌは、作業面Ｆにおいてインクに照射される。これにより、インクＱが硬化し、所定の形状を保持する。
【００５８】
また、光源部１２０からの光Ｌをヘッド１０に対してキャリッジ４０の移動方向の前方に照射する場合、制御部１６０は、ミラー駆動部１５２を制御し、回転ミラー１５１による光の反射方向が光反射部材１３２に向けた方向とする。その後、制御部１６０は、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中右方向に移動させ、光源部１２０から光Ｌを射出させる。光源部１２０からの光Ｌは、光反射部材１３１に向けて反射され、光反射部材１３１によって反射されて作業面Ｆに射出される。この光Ｌは、作業面ＦにおいてインクＱに照射される。これにより、作業面Ｆに未硬化のインクが配置されている場合には、当該インクが硬化し、所定の形状を保持する。また、制御部６０は、所定のタイミングでノズル１１からインクを吐出する。これにより、新たに吐出されるインクが、硬化したインクに積層されて配置される。
【００５９】
このように、本実施形態に係る三次元造形装置２００は、光源部１２０を移動させることなく、導光部１５０によって２つの光反射部材１３１、１３２に対して光Ｌを切り替えて供給することができる。これにより、光射出部１３０毎に光源部１２０を設けなくても済む。これにより、装置全体の重量化を抑制することが可能となる。また、光源部１２０からの光Ｌを２つの光反射部材１３１、１３２から効率的に射出させることが可能となる。
【００６０】
なお、上記第２実施形態では、光源部１２０からの光Ｌを導光部１５０によって２つの光反射部材１３１、１３２に対して光Ｌを切り替えて供給する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば光Ｌを分岐して供給してもよい。図１６は、他の例に係る三次元造形装置２００Ａの光源部１２０及び導光部１５０Ａの構成を示す図である。図１６に示す三次元造形装置２００Ａでは、導光部１５０Ａは、光分岐部材１５１Ａと、固定ミラー１５２Ａとを有している。光分岐部材１５１Ａは、半透過反射膜を有しており、光源部１２０からの光Ｌの一部である光Ｌ１を光反射部材１３１に反射すると共に、残りの光Ｌ２を固定ミラー１５２Ａに向けて透過させる。固定ミラー１５２Ａは、光Ｌ２を光反射部材１３２に向けて反射する。これにより、光源部１２０からの光Ｌを光反射部材１３１と光反射部材１３２とに同時に供給することができる。なお、光Ｌ１及び光Ｌ２の光路上にシャッタ等の遮光部材を設けることにより、光反射部材１３１、１３２への光の供給の有無を切り替えることが可能である。
【００６１】
また、上記第２実施形態では、導光部１５０として、光反射部材１３１、１３２に代えて、例えば光ファイバが設けられた構成であってもよい。
【００６２】
［第３実施形態］  
次に、第３実施形態を説明する。図１７は、第３実施形態に係る三次元造形装置３００の一例を示す図である。以下、第３実施形態では、第１実施形態に係る三次元造形装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。図１７に示す三次元造形装置２００は、ヘッド３１０と、光源部３２０と、光射出部３３０と、キャリッジ４０と、導光部（光供給部）３５０と、制御部３６０とを備えている。
【００６３】
図１８は、ヘッド部３１０を鉛直方向の下方から見た状態を示す図である。図１８に示すように、ヘッド部３１０は、ノズル面３１０ａに複数のノズル列ＮＬを有している。ノズル列ＮＬは、主走査方向Ｄ１に並んで配置される。各ノズル列ＮＬには、副走査方向Ｄ２に複数のノズル３１１が並んで配置されている。
【００６４】
また、図１７に示すように、光源部３２０は、キャリッジ４０に固定されている。光源部３２０自体の構造は、第１実施形態における光源部２０と同一構造とすることができる。光射出部３３０は、光源３２０からの光を作業面Ｆに向けて射出する。光射出部３３０は、図１８に示すように、ノズル面３１０ａに複数設けられており、ノズル列ＮＺに対して主走査方向Ｄ１の両側に配置されている。なお、光射出部３３０は、例えばノズル列ＮＺに沿って副走査方向Ｄ２に延びた形状となっているが、これに限定するものではない。また、光射出部３３０は、例えば矩形の形状となっているが、これに限定するものではない。光射出部３３０には、例えば導光板が取り付けられており、光射出部３３０の全面から光が射出されるようになっている。
【００６５】
導光部３５０は、光源部３２０からの光が入射する光入射部３５１と、当該光入射部３５１に接続された複数の光ファイバ３５２（３５２ａ〜３５２ｊ）とを有している。光入射部３５１としては、例えばＭＥＭＳスイッチ等の光スイッチが用いられる。光入射部３５１は、入射した光を複数の光ファイバ３５２の間で供給先を選択して供給する。複数の光ファイバ３５２は、ヘッド３１０の内部を通過して設けられ、光射出部３３０に取り回されている。したがって、光源部３２０からの光は、光入射部３５１に入射した後、光ファイバ３５２を通過して光射出部３３０に供給され、当該光射出部３３０から作業面Ｆに射出される。
【００６６】
次に、上記のように構成された三次元造形装置３００の動作を説明する。制御部３６０に三次元データが入力された場合、制御部３６０は、キャリッジ駆動部４１により、キャリッジ４０を待機位置から主走査方向Ｄ１に移動させ、ヘッド３１０にインクの吐出を行わせる。以下、例えば、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中右方向に移動させる場合について説明する。なお、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中左方向に移動させる場合については、左右を対称として同様の説明が可能である。
【００６７】
例えば、光源部３２０からの光Ｌをヘッド３１０に対してキャリッジ４０の移動方向の後方に照射する場合、キャリッジ４０を主走査方向Ｄ１の図中右方向に移動させ、所定のタイミングで所定のノズル列ＮＺのノズル３１１からインクを吐出する。吐出されたインクＱは、作業面Ｆに着弾し、所定の形状で配置される。また、制御部３６０は、光源部３２０から光Ｌを射出させる。光源３２０からの光は、光ファイバ３５２に導光される。このとき、制御部３６０は、図１９に示すように、インクの吐出を行ったノズル列ＮＺに対して主走査方向Ｄ１の左隣の光射出部３３０に接続される光ファイバ３５２を選択して光Ｌを供給する。この場合、複数の光ファイバ３５２のうち、例えば光ファイバ３５２ｂ、３５２ｆ、３５２ｈに対して光Ｌを供給する。これにより、作業面Ｆに吐出されたインクＱに対して短時間で光Ｌが照射されることになる。光反射部材１３１で反射されて射出された光Ｌは、作業面Ｆにおいてインクに照射される。これにより、インクＱが硬化し、所定の形状を保持する。
【００６８】
また、作業面Ｆに光Ｌを照射する場合、制御部３６０は、図２０に示すように、複数の光射出部３３０のうち、キャリッジ４０の移動方向の先頭の光射出部３３０以外の光射出部３３０に接続された光ファイバ３５２（図２０では、光ファイバ３５２ａ〜３５２ｉ）を選択して光Ｌを供給してもよい。また、キャリッジ４０の移動方向が切り替わった場合に、光Ｌの供給先の光ファイバ３５２を切り替えるようにする。例えば、図２１に示すように、キャリッジ４０の移動方向が図中左方向に切り替わった場合、移動方向の先頭の光射出部３３０以外の光射出部３３０に接続された光ファイバ３５２（図２１では、光ファイバ３５２ｂ〜３５２ｊ）を選択して光Ｌを供給する。
【００６９】
したがって、この制御においては、いずれのノズル列ＮＬからインクＱが吐出される場合であっても、作業面Ｆに吐出されたインクＱに対して短時間で光Ｌが照射されることになる。また、インクＱを吐出するノズル列ＮＬに応じて光Ｌの供給先を切り替える必要が無いため、制御を単純化することができる。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係る三次元造形装置３００は、光源部３２０を移動させることなく、導光部３５０によって複数の光射出部３３０に対して光Ｌを切り替えて供給することができる。これにより、光射出部３３０毎に光源部３２０を設けなくても済む。これにより、装置全体の重量化を抑制することが可能となる。また、光ファイバ３５２を介して光射出部３３０に光Ｌを導光するため、ノズル列ＮＬの間等、狭いスペースであっても光Ｌを供給する。
【００７１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。本実施形態に係る三次元造形装置１００、２００、２００Ａ、３００は、上記の各実施形態、変形例の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
【００７２】
また、三次元造形装置１００、２００、２００Ａ、３００において、白色インク、着色インク、透明インク等を複数種類用いて複数の色彩を有する造形対象物を製造することも可能である。この場合、三次元造形装置１００、２００、２００Ａ、３００は、例えば、異なる色のインクや透明インクごとに各層を形成していくと共に、異なる色のインク間や各層における非着色部分に透明インクを介在させるなどして、造形対象物を形成していけばよい。また、上記の三次元造形装置１００、２００、２００Ａ、３００は、作業面と造形インクとの間に離型剤を介在させてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ヘッド
１１  ノズル
２０，１２０  光源部
２１  突出部
３０，１３０、３３０  光射出部
３１，３２  導光部材
４０  キャリッジ
４１  キャリッジ駆動部
４３  平坦化ローラユニット
５０  相対移動部
５２，５３  ストッパ
５４，５４Ａ，５５  規制部
６０，１６０  制御部
１００，２００，２００Ａ、３００  三次元造形装置
１３１，１３２  光反射部材
１５０，１５０Ａ、３５０  導光部
３５１  光入射部
３５２、３５２ａ〜３５２ｊ  光ファイバ
Ｄ１  主走査方向
Ｄ２  副走査方向
Ｆ  作業面
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  光
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｑ  インク
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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