JP2015223768A - 三次元造形装置および三次元造形装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】造形物の造形範囲に応じて加熱領域を制御して、省電力化を図る。【解決手段】三次元データに基づいて造形物を造形する三次元造形装置において、造形物が造形される造形槽と、該造形槽にて造形途中の造形物を加熱するヒータ２０と、を備え、ヒータ２０は複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅを有し、造形物の造形範囲に応じて、ヒータ部毎に加熱制御を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、三次元造形装置および三次元造形装置の制御方法に関する。さらに詳述すると、三次元造形装置の加熱制御に関する。

三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）などのアプリケーションを用いて作成された造形物の三次元データを造形するために、三次元データを薄い層の断面形状で構成するように分割し、その薄い断面形状を積層して造形物を造形する三次元造形方法が知られている。

三次元造形方法には、光硬化性樹脂を用いる光造形法や、粉末を用いる粉末積層法、溶融させた樹脂を堆積させる溶融樹脂堆積法、紙やプラスチックシートまたは金属などの薄板を積層する薄板積層法などが知られている。

また、インクジェット方式による三次元造形法として、澱粉や石膏などの粉末層に接着液（バインダ、結合剤ともいう）をインクジェットヘッドから噴射して固めて積層する方法（粉末積層法）や、造形物用樹脂を直接噴射して積層する方法（溶融樹脂堆積法）が知られている。

例えば、特許文献１には、粉末層を一層ずつ積層する積層手段と、積層された最上層の粉末層の、造形物の断面形状に応じた領域に、粉末を溶解させる液体を供給する液体供給手段と、粉末層の一層ごとに、粉末を加熱する加熱手段と、を備えた造形装置が開示されている。

特許文献１のような従来の三次元造形装置では、粉末を積層し、バインダを吐出して粉末が凝固をする時間を短縮するために、赤外線ヒータなどの加熱手段を用いている。しかしながら、加熱手段は、造形物を生成する容器の幅に合わせて設置されており（例えば、特許文献１の図１参照）、吐出幅（すなわち、造形物の造形範囲）が容器の幅に対して小さいときであっても、幅方向全域が照射されることとなり、乾燥させるために必要でない領域についても照射されてしまい、電力消費量が多くなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、造形物の造形範囲に応じて加熱領域を制御して、省電力化を図ることができる三次元造形装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る三次元造形装置は、三次元データに基づいて造形物を造形する三次元造形装置において、前記造形物が造形される造形槽と、該造形槽にて造形途中の造形物を加熱する加熱手段と、を備え、前記加熱手段は複数の加熱部を有し、前記造形物の造形範囲に応じて、前記加熱部毎に加熱制御を行うものである。

本発明によれば、造形物の造形範囲に応じて加熱領域を制御して、省電力化を図ることができる。

三次元造形装置の上面図である。 三次元造形装置による造形動作を説明する説明図である。 三次元造形装置の側面図である。 （Ａ）ヒータの斜視図、（Ｂ）第１ヒータ部の斜視図である。 三次元造形装置のブロック図である。 三次元造形装置が実行する第１の造形処理のフローチャートである。 三次元造形装置が実行する第２の造形処理のフローチャートである。 三次元造形装置が実行する第３の造形処理のフローチャートである。 三次元造形装置が実行する第４の造形処理のフローチャートである。 （Ａ）断面積の小さい造形物、（Ｂ）断面積の大きい造形物の例を示す説明図である。 三次元造形装置が実行する第５の造形処理のフローチャートである。 上縁部に造形槽ヒータを設けた造形槽の斜視図である。 ヒータの分割照射の実行有無を設定する設定処理のフローチャートである。 照射対象としないヒータ部についての制御方式を選択する選択処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る構成を図１から図１４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る三次元造形装置は、三次元データに基づいて造形物を造形する三次元造形装置（三次元造形装置１）において、造形物が造形される造形槽（造形槽３１）と、該造形槽にて造形途中の造形物を加熱する加熱手段（ヒータ２０）と、を備え、加熱手段は複数の加熱部（第１ヒータ部２０ａ〜第５ヒータ部２０ｅ）を有し、造形物の造形範囲に応じて、加熱部毎に加熱制御を行うものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

（三次元造形装置の構成）
図１は、本実施形態に係る三次元造形装置の上面図である。三次元造形装置１は、図１に示すように、吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド１０と、造形槽３１および供給槽３２からなる粉体槽３０と、リコータ４０と、を備えている。

インクジェットヘッド１０は、造形槽３１の上部に設けられて、駆動軸１０ａに支持されて主走査方向（ｘ方向）へ往復動作するとともに、駆動軸１０ｂに支持されて副走査方向（ｙ方向）へ移動し、造形槽３１の上面である造形面へ接着液を吐出する。

供給槽３２は、造形槽３１へ供給するための粉体を収容しており、後述するように、供給槽３２の底面３２ａ（Ｚステージ）が上昇することで上昇した粉体は、リコータ４０により均されて、造形槽３１へ送られる。

造形槽３１は、供給槽３２から粉体が供給されるとともに、造形面にインクジェットヘッド１０から接着液が吐出され、造形槽３１において造形物が造形される。また、造形物が積層されるにつれて、造形槽３１の底面３１ａ（Ｚステージ）は下降する。

リコータ４０は、図１に示すように、造形槽３１までの範囲で副走査方向に往復動作可能に設けられるローラ部材であって、供給槽３２から造形槽３１へ粉体を移動させる。

また、加熱手段としてのヒータ２０（図３参照）が、造形槽３１の主走査方向（ｘ方向）に沿って設けられている。ヒータ２０は、インクジェットヘッド１０の副走査方向への移動とともに副走査方向に移動可能に設けられており、造形槽３１の上側位置で造形槽３１に形成される造形物を加熱する。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、三次元造形装置１による造形動作を説明する説明図である。先ず、図２（Ａ）に示すように、造形槽３１の粉末ｐの粉末面上にインクジェットヘッド１０から接着液ｂを吐出する。そして、図２（Ｂ）に示すように、接着液ｂが吐出された箇所の粉末ｐが凝固する。この際、凝固を促すように、造形槽３１の上部からヒータ２０により加熱がなされる。

次いで、供給槽３２の底面３２ａを上昇させるとともに、造形槽３１の底面３１ａを下降させる。これにより、図２（Ｃ）に示すように、供給槽３２側の粉体ｐが造形槽３１よりも高い位置に積みあがった状態となる。

この状態において、図２（Ｃ）から（Ｄ）に示すように、リコータ４０を供給槽３２側から造形槽３１側に移動させることで、供給槽３２に積みあがった粉体ｐを造形槽３１に移動させるとともに、造形槽３１の表面を平らに均す。これにより、新たな粉体層（例えば、厚さ１００μｍ以下）が形成される。そして、図２（Ａ）に示すように、再びインクジェットヘッド１０により接着液ｂが塗布されることで、凝固した粉体ｐが積層して造形物が造形されていく。

図３は、本実施形態に係る三次元造形装置１の側面図を示している。図３を参照して、三次元造形装置１の駆動系について説明する。モータＭ１は、ローラ形状のリコータ４０を回転させる駆動手段である。また、モータＭ２は、リコータ４０を左右方向（副走査方向）に移動させる駆動手段である。また、モータＭ３は、供給槽３２の底面３２ａを上下動させる駆動手段である。また、モータＭ４は、造形槽３１の底面３１ａを上下動させる駆動手段である。

図１では、図示を省略したが、インクジェットヘッド１０は、ヘッド支持機構１１に支持されており、図３に示されるように粉体槽３０からの退避位置から、造形槽３１の造形面上までの副走査方向の移動が可能なように支持されている。また、本実施形態では、ヒータ２０は、ヘッド支持機構１１に固設されている。モータＭ５は、ヘッド支持機構１１を図３に示す位置からインクジェットヘッド１０およびヒータ２０が造形槽３１の上面位置になる位置まで副走査方向に往復移動させる駆動手段である。

なお、１２はコントローラボード、１３はモータ制御ボード、１４〜１８は、各モータ（Ｍ１〜Ｍ５）用のモータドライバを示している。

図１〜図３に示す三次元造形装置１の構成は一例であって、これに限るものではない。例えば、インクジェットヘッド１０は、主走査方向全域に亘って吐出ノズルを有するラインヘッドでもよい。また、ヒータ２０をインクジェットヘッド１０とは独立してさせる駆動手段を有していてもよい。

図４（Ａ）は三次元造形装置１が加熱手段として備えるヒータ２０の斜視図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第１ヒータ部２０ａの斜視図である。ヒータ２０としては、例えば、遠赤外線の熱を照射する赤外線ヒータ等を用いることができるが、これに限られるものではなく、造形物を加熱可能な加熱手段であればよい。

図２に示したように、ヒータ２０は、主走査方向（ｘ方向）に造形槽３１の幅に沿って設けられており、インクジェットヘッド１０の副走査方向（ｙ方向）への移動に伴って副走査方向（ｙ方向）に移動し、造形槽３１の造形面を加熱するものである。

本実施形態に係る三次元造形装置１のヒータ２０は、図４（Ａ）に示すように、分割された複数の加熱部であるヒータ部（第１ヒータ部２０ａ〜第５ヒータ部２０ｅ）が主走査方向において連結された構成となっており、各ヒータ部の電源のオンオフ、温度、加熱時間（照射時間）等を独立して制御可能となっている。

各ヒータ部について第１ヒータ部２０ａを例に説明する。図４（Ｂ）に示すように、第１ヒータ部２０ａは、造形槽３１の造形面側に発熱するプレート面２１を有している。プレート面２１は、例えば、セラミックやアルミなどに遠赤コーティングなどが施された面となっている。また、温度制御のための温度センサとしての熱電対２２を有している。他のヒータ部についても同様に構成される。

図５は、本実施形態に係る三次元造形装置１の機能ブロック図である。三次元造形装置１は、インクジェットヘッド１０、ヒータ２０、粉体槽３０（供給槽３２、造形槽３１）、リコータ４０、制御部としてのコントローラ部５０、ホスト装置１００との通信インタフェースであるホストＩＦ部６０、操作部としての操作パネル６１、商用電源１１０に接続される電源部としての電源モジュール６２、記憶部としてのＲＯＭ７０，ＲＡＭ７１，内部記憶媒体７２を備えている。

ＲＯＭ７０は、ソフトウェアのプログラムファイルなどを保存するメモリ領域であり、プログラムの起動時などにＲＡＭ７１に展開することで、プログラムが実行される。内部記憶媒体７２は、ＮＶＲＡＭなどの不揮発性メモリである。

ここで、コントローラ部５０は、インクジェットヘッド１０の主走査方向への移動、位置制御を行う主走査制御手段５１、副走査方向の移動、位置制御を行う副走査制御手段５２、接着液の吐出量を算出する吐出量算出手段５３、ヒータ２０の熱電対２２での温度を検知する温度検知手段５４、ヒータ２０の電源のオンオフ、加熱量を制御するヒータ制御手段５５、供給槽３２の底面３２ａの駆動（モータＭ３）を制御する供給槽制御手段５６、造形槽３１の底面３１ａの駆動（モータＭ４）を制御する造形槽制御手段５７、リコータ４０の回転駆動および移動を制御（モータＭ１，Ｍ２）するリコータ制御手段５８、内部記憶媒体７２の読出し／書き込みを行う内部記憶媒体読書き手段５９、を備えている。

この三次元造形装置１を用いて、ユーザが造形物の生成を行うときは、先ず、ホスト装置１００にて描画された三次元データについて三次元造形装置１での造形を指示する。

ホスト装置１００から造形指示を受けると、ホストＩＦ部６０は、ホスト装置１００から画像データ（三次元データをスライスした２次元データをいう）を受け付ける。

ホストＩＦ部６０で受け取った画像データに基づいて、コントローラ部５０の主走査制御手段５１、副走査制御手段５２および吐出量算出手段５３は、インクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出して、粉体の接着を行う。

また、ユーザは、操作パネル６１を操作することで、内部記憶媒体７２に記憶されている三次元造形装置１の設定に関する情報（設定値）を読み出して、設定内容の確認、変更をすることができる。また、内部記憶媒体７２には、吐出した接着液の消費量、ヒータ２０の設定温度に関する情報についても記憶されている。

（三次元造形装置の制御）
［第１の制御例］
三次元造形装置１を用いた造形処理の一例（第１の造形処理）について説明する。図６は、三次元造形装置１が実行する第１の造形処理のフローチャートである。

第１の造形処理では、まず２次元データを積層するためのループ処理が開始される（Ｓ１０１）。ループ処理では、ホスト装置１００から３次元データを２次元データでスライスした画像データ（２次元データ）を受信する（Ｓ１０２）。

コントローラ部５０のヒータ制御手段５５は、受信した画像データに基づいて複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅから照射するヒータ部を選択する（Ｓ１０３）。

次いで、Ｓ１０３で選択された照射対象のヒータ部の電源をオンにし（Ｓ１０４）、かつ照射対象以外のヒータ部の電源をオフにする（Ｓ１０５）。

主走査制御手段５１および副走査制御手段５２は、画像データに基づいてインクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出させる（Ｓ１０６）。接着液を吐出した領域がヒータ２０により照射される（Ｓ１０７）。

そして、全ての画像データについての作成が完了したかを確認する（Ｓ１０８）。次の画像データがあるときは（Ｓ１０８：Ｎｏ）、Ｓ１０１へ戻り、Ｓ１０７までの処理を繰り返す。一方、すべての画像データについての作成が完了しているときは（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、造形するデータの作成完了として処理を終了する（Ｓ１０９）。

この第１の造形処理によれば、接着液を吐出した領域のみヒータ２０を照射して乾燥できるようにすることで、ヒータ２０の消費電力を低減することができる。

［第２の制御例］
三次元造形装置１を用いた造形処理の他の例（第２の造形処理）について説明する。図７は、三次元造形装置が実行する第２の造形処理のフローチャートである。第２の造形処理は、第１の造形処理に加えて接着液の吐出量に応じてヒータ２０の温度を制御するようにしたものである。

第２の造形処理では、まず２次元データを積層するためのループ処理が開始される（Ｓ２０１）。ループ処理では、ホスト装置１００から３次元データを２次元データでスライスした画像データ（２次元データ）を受信する（Ｓ２０２）。

コントローラ部５０の吐出量算出手段５３は、受信した画像データに基づいて接着液の吐出量を算出する（Ｓ２０３）。

コントローラ部５０のヒータ制御手段５５は、受信した画像データに基づいて複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅから照射するヒータ部を決定するとともに（Ｓ２０４）、算出された吐出量に基づいて照射するヒータ部の温度を決定する（Ｓ２０５）。

次いで、Ｓ２０４で決定した照射対象のヒータ部の電源をオンにし（Ｓ２０６）、かつ照射対象以外のヒータ部の電源をオフにする（Ｓ２０７）。

主走査制御手段５１および副走査制御手段５２は、画像データに基づいてインクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出させる（Ｓ２０８）。接着液を吐出した領域がヒータ２０により照射される（Ｓ２０９）。

そして、全ての画像データについての作成が完了したかを確認する（Ｓ２１０）。次の画像データがあるときは（Ｓ２１０：Ｎｏ）、Ｓ２０１へ戻り、Ｓ２０９までの処理を繰り返す。一方、すべての画像データについての作成が完了しているときは（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、造形するデータの作成完了として処理を終了する（Ｓ２１１）。

この第２の造形処理によれば、接着液を吐出した領域のみヒータ２０を照射して乾燥できるようにすることで、ヒータ２０の消費電力を低減することができるとともに、吐出される接着液の量に応じて、照射するヒータ部の照射温度についても併せて制御して、接着液を乾燥させることができる。よって、より好適に強度のある３次元の造形物を作成することができる。

［第３の制御例］
三次元造形装置１を用いた造形処理の他の例（第３の造形処理）について説明する。図８は、三次元造形装置が実行する第３の造形処理のフローチャートである。第３の造形処理は、第１の造形処理に加えて接着液の吐出量に応じてヒータ２０の照射時間を制御するようにしたものである。

第３の造形処理では、まず２次元データを積層するためのループ処理が開始される（Ｓ３０１）。ループ処理では、ホスト装置１００から３次元データを２次元データでスライスした画像データ（２次元データ）を受信する（Ｓ３０２）。

コントローラ部５０の吐出量算出手段５３は、受信した画像データに基づいて接着液の吐出量を算出する（Ｓ３０３）。

コントローラ部５０のヒータ制御手段５５は、受信した画像データに基づいて複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅから照射するヒータ部を決定するとともに（Ｓ３０４）、算出された吐出量に基づいてヒータ２０の照射時間を決定する（Ｓ３０５）。

次いで、Ｓ３０４で決定した照射対象のヒータ部の電源をオンにし（Ｓ３０６）、かつ照射対象以外のヒータ部の電源をオフにする（Ｓ３０７）。

主走査制御手段５１および副走査制御手段５２は、画像データに基づいてインクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出させる（Ｓ３０８）。接着液を吐出した領域がヒータ２０により照射される（Ｓ３０９）。

そして、Ｓ３０５で決定した照射時間を経過したかどうかを判定する（Ｓ３１０）。照射時間を経過した場合は、全ての画像データについての作成が完了したかを確認する（Ｓ３１１）。次の画像データがあるときは（Ｓ３１１：Ｎｏ）、Ｓ３０１へ戻り、Ｓ３１０までの処理を繰り返す。一方、すべての画像データについての作成が完了しているときは（Ｓ３１１：Ｙｅｓ）、造形するデータの作成完了として処理を終了する（Ｓ３１２）。

この第３の造形処理によれば、接着液を吐出した領域のみヒータ２０を照射して乾燥できるようにすることで、ヒータ２０の消費電力を低減することができるとともに、吐出される接着液の量に応じて、照射するヒータ部の照射時間についても併せて制御して、接着液を乾燥させることができる。よって、最適なヒータ照射時間を設定して、より好適に強度のある３次元の造形物を作成することができる。

［第４の制御例］
三次元造形装置１を用いた造形処理の他の例（第４の造形処理）について説明する。図９は、三次元造形装置が実行する第４の造形処理のフローチャートである。第４の造形処理は、照射対象以外のヒータ部の電源をオフにするのではなく、非照射モード（非加熱モード）として一定の温度を保持した待機状態とするようにしたものである。

第４の造形処理では、まず２次元データを積層するためのループ処理が開始される（Ｓ４０１）。ループ処理では、ホスト装置１００から３次元データを２次元データでスライスした画像データ（２次元データ）を受信する（Ｓ４０２）。

コントローラ部５０の吐出量算出手段５３は、受信した画像データに基づいて接着液の吐出量を算出する（Ｓ４０３）。

コントローラ部５０のヒータ制御手段５５は、受信した画像データに基づいて複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅから照射するヒータ部を決定するとともに（Ｓ４０４）、算出された吐出量に基づいてヒータ２０の照射時間を決定する（Ｓ４０５）。

次いで、Ｓ４０４で決定した照射対象のヒータ部を照射モード（加熱モード）にし（Ｓ４０６）、かつ照射対象以外のヒータ部を非照射モードにする（Ｓ４０７）。

主走査制御手段５１および副走査制御手段５２は、画像データに基づいてインクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出させる（Ｓ４０８）。照射モードに設定されたヒータ部、非照射モードに設定されたヒータ部がそれぞれ設定温度で制御されて、ヒータが照射される（Ｓ４０９）。

そして、Ｓ４０５で決定した照射時間を経過したかどうかを判定する（Ｓ４１０）。照射時間を経過した場合は、全ての画像データについての作成が完了したかを確認する（Ｓ４１１）。次の画像データがあるときは（Ｓ４１１：Ｎｏ）、Ｓ４０１へ戻り、Ｓ４１０までの処理を繰り返す。一方、すべての画像データについての作成が完了しているときは（Ｓ４１１：Ｙｅｓ）、造形するデータの作成完了として処理を終了する（Ｓ４１２）。

この第４の造形処理によれば、接着液を吐出した領域に対応するヒータ部を照射モードとし、その他を非照射モードとすることで、ヒータ２０の消費電力を低減することができるとともに、吐出される接着液の量に応じて、ヒータ部の照射時間についても併せて制御して、接着液を乾燥させることができる。よって、より好適に強度のある３次元の造形物を作成することができる。

また、ヒータ２０を照射しない領域についても一定の温度を保持しておくことで、照射しない領域のヒータ部の電源をオフする場合に比べて、接着液を乾燥させるためのヒータ２０の照射時間を短くすることができる。

［第５の制御例］
三次元造形装置１を用いた造形処理の他の例（第５の造形処理）について説明する。

ここで、図１０（Ａ）に示すように、造形物１２０が接着液の吐出面（ｘｙ平面）の面積に対して、積層方向（ｚ方向）に細く積層する（断面積が小さい）ときは、図１０（Ｂ）に示すような太く積層する場合（断面積が大きい）に比べて、造形物１２０が壊れやすいため、積層完了後に造形物１２０を造形槽３１から取り出す際などに誤って造形物１２０が破損してしまう場合などがある。

そこで、図１０（Ａ）のように造形物１２０が細く積層する場合は、ヒータ２０の照射時間を長くして乾燥させることで、造形物を壊れにくくすることが好ましい。

そこで、第５の造形処理では、第５の造形処理は、造形する３次元データによって、ヒータ２０の照射時間を制御するものである。図１１は、三次元造形装置１が実行する第５の造形処理のフローチャートである。

第５の造形処理では、まず２次元データを積層するためのループ処理が開始される（Ｓ５０１）。ループ処理では、ホスト装置１００から３次元データを２次元データでスライスした画像データ（２次元データ）を受信する（Ｓ５０２）。

コントローラ部５０のヒータ制御手段５５は、受信した画像データの集まりとしての３次元データ（造形データ）に基づいて複数のヒータ部２０ａ〜２０ｅから照射するヒータ部を決定するとともに（Ｓ５０３）、受信した造形データに基づいてヒータ２０の照射時間を決定する（Ｓ５０４）。

次いで、Ｓ５０３で決定した照射対象のヒータ部を照射モードにし（Ｓ５０５）、かつ照射対象以外のヒータ部を非照射モードにする（Ｓ５０６）。

主走査制御手段５１および副走査制御手段５２は、画像データに基づいてインクジェットヘッド１０を制御して、インクジェットヘッド１０から接着液を吐出させる（Ｓ５０７）。接着液を吐出した領域がヒータ２０により照射される（Ｓ５０８）。

そして、Ｓ５０４で決定した照射時間を経過したかどうかを判定する（Ｓ５０９）。照射時間を経過した場合は、全ての画像データについての作成が完了したかを確認する（Ｓ５１０）。次の画像データがあるときは（Ｓ５１０：Ｎｏ）、Ｓ５０１へ戻り、Ｓ５０９までの処理を繰り返す。一方、すべての画像データについての作成が完了しているときは（Ｓ５１０：Ｙｅｓ）、造形するデータの作成完了として処理を終了する（Ｓ５１１）。

この第５の造形処理によれば、接着液を吐出した領域に対応するヒータ部を照射モードとし、その他を非照射モードとすることで、ヒータ２０の消費電力を低減することができるとともに、造形するデータの形状に応じて、ヒータの照射時間についても併せて制御して、接着液を乾燥させることができる。よって、例えば、細い形状など破損しやすい造形物に対して、照射時間を長くすることで、壊れにくい造形物を生成することができる。

ここまで説明した第１〜第５の造形処理は、適宜組み合わせて実行するようにしても良い。

以上説明した三次元造形装置１によれば、造形物を生成する容器の幅に対して設置されているヒータ２０を個別に温度制御可能な構造に分割して、接着液が吐出される際に吐出される幅を算出して、この幅に対応する位置のヒータ部のみ照射制御をして、局所的に加熱制御をすることにより、ヒータ２０および三次元造形装置１の省電力化を図るとともに、好適に接着液を乾燥することができる。

（その他の実施形態）
以下、三次元造形装置１の他の好ましい実施形態について説明する。

ここまで加熱手段としてのヒータ２０は、造形槽３１の上部から吐出された接着液を照射する例を説明したが、第二加熱手段として、ヒータ２０に合わせて造形槽３１の上部に造形槽ヒータ２３を設けることも好ましい。

図１２は、上縁部に造形槽ヒータ２３を設けた造形槽３１の斜視図である。このようにヒータ２０とは別に造形槽ヒータ２３を設け、少なくとも接着液の吐出後に造形槽ヒータ２３の電源をオンにして、ヒータ２０と併用することで、粉体の硬化を促して、接着液の乾燥時間を短縮し、造形物の作成時間を短くすることが可能となる。

また、ここまで説明したヒータ２０のヒータ部毎の選択的な照射（ヒータ分割照射）を実行するか否かをユーザに設定可能とする設定手段を備えることが好ましい。

図１３は、ヒータの分割照射の実行有無を設定する設定処理のフローチャートである。先ず、操作パネル６１に、ヒータの分割照射を実行するか否かを設定する画面を表示させる（Ｓ６０１）。

ユーザによりヒータの分割照射が選択された場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）は、各ヒータ部を制御して選択的に照射させる設定を内部記憶媒体７２に記憶させ、上述のように、接着液の吐出範囲に応じたヒータの照射制御を実行する（Ｓ６０３）。

一方、ヒータの分割照射が選択されない場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）は、ヒータ部単位での制御はせず、ヒータ全体で照射させる設定を内部記憶媒体７２に記憶させ、ヒータ全体での照射制御を実行する（Ｓ６０４）。

このように、ヒータ２０を分割して制御するか否かをユーザに選択可能とすることで、省電力のモードを設定することができる。

また、照射対象としないヒータ部について、電源をオフするか、所定の設定温度を維持する（非照射モードとする）か、をユーザに選択可能とする選択手段とすることが好ましい。

図１４は、照射対象としないヒータ部について温度制御を選択する選択処理のフローチャートである。先ず、操作パネル６１に、照射対象としないヒータ部についての温度制御を選択する画面を表示させる（Ｓ７０１）。

ユーザによりヒータの温度制御を可変にすることが選択された場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）は、照射しないヒータ部について所定の設定温度で加熱するようにする（Ｓ７０３）。また、この設定温度も操作パネル６１から任意に設定可能とすることが好ましい。

一方、ヒータの温度制御を可変にしないことが選択された場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）は、照射しないヒータ部については電源をオフする制御を実行するものである（Ｓ７０４）。

このように、ヒータ２０を分割して制御するときに、照射対象としないヒータ部について、ヒータ部の電源をオフにするか、ヒータ部の温度を一定以上に保つかを、ユーザに選択可能とすることで、省電力のモードを設定することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

上記実施形態では、粉末に接着液を噴射して固めて積層する粉末積層法について説明したが、本発明は、加熱手段を用いて造形物の固着を促す態様の三次元造形装置であれば、他の造形方法の三次元造形装置にも適用可能であり、例えば、インクジェット方式で造形物用樹脂を直接噴射して積層する溶融樹脂堆積法等にも適用することができる。

１ 三次元造形装置
１０ インクジェットヘッド
１０ａ，１０ｂ 駆動軸
１１ ヘッド支持機構
１２ コントローラボード
１３ モータ制御ボード
１４〜１８ モータドライバ
２０ ヒータ
２０ａ〜２０ｅ 第１〜第５ヒータ部
２１ プレート面
２２ 熱電対
２３ 造形槽ヒータ
３０ 粉体槽
３１ 造形槽
３１ａ 底面
３２ 供給槽
３２ａ 底面
４０ リコータ
５０ コントローラ部
５１ 主走査制御手段
５２ 副走査制御手段
５３ 吐出量算出手段
５４ 温度検知手段
５５ ヒータ制御手段
５６ 供給槽制御手段
５７ 造形槽制御手段
５８ リコータ制御手段
５９ 内部記憶媒体読書き手段
６０ ホストＩＦ部
６１ 操作パネル
６２ 電源モジュール
７０ ＲＯＭ
７１ ＲＡＭ
７２ 内部記憶媒体
１００ ホスト装置
１１０ 商用電源
１２０ 造形物
ｂ 接着液
ｐ 粉末
Ｍ１〜Ｍ５ モータ

特許第５４０００４２号公報

Claims (10)

1. 三次元データに基づいて造形物を造形する三次元造形装置において、
   前記造形物が造形される造形槽と、
   該造形槽にて造形途中の造形物を加熱する加熱手段と、を備え、
   前記加熱手段は複数の加熱部を有し、前記造形物の造形範囲に応じて、前記加熱部毎に加熱制御を行うことを特徴とする三次元造形装置。
2. 前記造形槽に粉体を供給する供給槽と、
   該供給槽から前記造形槽に粉体を移動させるリコータと、
   前記造形槽の粉体に接着液を吐出して、前記粉体を固める吐出ヘッドと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の三次元造形装置。
3. 前記加熱手段は、前記吐出ヘッドの主走査方向において、分割された複数の前記加熱部を有し、前記吐出ヘッドとともに副走査方向へ往復動作可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の三次元造形装置。
4. 前記加熱手段は、前記造形物の造形範囲に応じて、前記加熱部単位で電源のオンオフ制御をすることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の三次元造形装置。
5. 前記加熱手段は、前記吐出ヘッドから吐出される接着液の量に応じて、電源をオンにする加熱部の温度、および／または加熱時間を制御することを特徴とする請求項４に記載の三次元造形装置。
6. 前記加熱手段は、前記造形物の造形範囲に応じて、前記加熱部単位で加熱モードまたは非加熱モードのいずれかに設定するとともに、
   非加熱モードに設定される加熱部の設定温度を制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の三次元造形装置。
7. 前記造形槽の上部に第二加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の三次元造形装置。
8. 前記加熱手段の各加熱部を選択的に加熱制御するか、前記加熱手段を一体で加熱制御するかを設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の三次元造形装置。
9. 前記加熱手段の各加熱部を選択的に加熱制御する場合に、
   前記造形物を加熱しない加熱部について、該加熱部の電源をオフにするか、所定の設定温度に制御するか否かを選択する選択手段を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の三次元造形装置。
10. 三次元データに基づいて造形物を造形する三次元造形装置の制御方法において、
    前記三次元造形装置は、
    前記造形物が造形される造形槽と、
    複数の加熱部を有し、前記造形槽にて造形途中の造形物を加熱する加熱手段と、を備え、
    前記造形物の造形範囲に応じて、前記加熱部毎に加熱制御を行うようにしたことを特徴とする三次元造形装置の制御方法。