JP2016159616A - 造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液滴で構成される層上での液滴の移動を抑制する抑制部を層上に形成せずに液滴を層上に吐出して層を重ねて立体物を造形する造形装置に比べて、高精度の立体物を造形することができる造形装置の提供を目的とする。【解決手段】造形装置は、硬化性樹脂を含む液滴を吐出し、前記液滴で構成される層を重ねて立体物を形成する吐出手段と、前記吐出手段により吐出された前記液滴の前記層上での移動を抑制する抑制部を前記層に形成する形成手段と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、造形装置に関する。

特許文献１には、立体成形情報に基づいて光硬化型樹脂液の小滴をステージ面に向けて噴出し積層させるとともに、前記光硬化型樹脂液を硬化させ、光硬化型樹脂による立体成形品を形成する装置が記載されている。

特開平３−３９２３４号公報

吐出手段により硬化性樹脂を含む液滴を吐出し、液滴で構成される層を重ねて立体物を造形する造形装置が知られている。この造形装置により液滴で構成される層上に複数の液滴を吐出し、前記層上で複数の液滴同士が接触すると、複数の液滴が前記層上で移動する虞がある。

本発明は、液滴で構成される層上での液滴の移動を抑制する抑制部を層上に形成せずに液滴を層上に吐出して層を重ねて立体物を造形する造形装置に比べて、高精度の立体物を造形することができる造形装置の提供を目的とする。

請求項１の造形装置は、硬化性樹脂を含む液滴を吐出し、前記液滴で構成される層を重ねて立体物を形成する吐出手段と、前記吐出手段により吐出された前記液滴の前記層上での移動を抑制する抑制部を前記層に形成する形成手段と、を備えている。

請求項２の造形装置は、請求項１記載の造形装置であって、前記形成手段は、前記抑制部としての複数の凸部であって、隣接する凸部同士の間隔が前記液滴の着弾径の２倍以下の複数の凸部を形成する。

請求項３の造形装置は、請求項２記載の造形装置であって、前記形成手段は、突起を有し、前記液滴で構成される前記層を前記突起で変形させて、前記層に複数の前記凸部を形成する。

請求項４の造形装置は、請求項３記載の造形装置であって、前記液滴を硬化する硬化手段を備え、前記形成手段は、前記硬化手段が硬化した前記液滴で構成される前記層に複数の前記凸部を形成する。

請求項５の造形装置は、請求項２記載の造形装置であって、前記液滴は、硬化後に透明とされ、前記形成手段は、前記液滴で構成される前記層に粉体を付着させて、前記層に複数の前記凸部を形成する。

請求項１の造形装置によれば、液滴で構成される層上での液滴の移動を抑制する抑制部を層上に形成せずに液滴を層上に吐出して層を重ねて立体物を造形する造形装置に比べて、高精度の立体物を造形することができる。

請求項２の造形装置によれば、抑制部としての複数の凸部であって、隣接する凸部同士の間隔が液滴の着弾径の２倍より大きい複数の凸部を形成する形成手段を備えた造形装置に比べて、高精度の立体物を造形することができる。

請求項３の造形装置によれば、層を変形させて複数の凸部を形成することができる。

請求項４の造形装置によれば、層に複数の凸部を形成した後に層を硬化する造形装置に比べて、形状が安定した複数の凸部を形成することができる

請求項５の造形装置によれば、粉体の色の立体物を造形することができる。

第１実施形態の造形装置が立体物を造形している状態を示す概略図（正面図）である。 第１実施形態の造形装置が立体物を造形している状態を示す図であって、造形装置の一部を示す概略図（上面図）である。 第１実施形態の造形装置を構成する接触ロールの一部を示す斜視図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に凸部を形成している状態を示す概略図（正面図）である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に凸部が形成された層を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に凸部が形成された層に液滴を吐出している状態を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に凸部が形成された層に吐出され隣接する複数の液滴が一体化している状態を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上で一体化した液滴に光を照射して硬化している状態を示す模式図である。 比較形態（第１比較形態）の造形装置により立体物を造形する工程を示す図であって、（Ａ）は２つの液滴のうちの一方が層上に着弾し、他方が層上に到達する直前の状態、（Ｂ）は層上に着弾した２つの液滴が一体化した状態及び（Ｃ）は一体化した２つの液滴が移動して停止した状態を示す模式図である。 （Ａ）は層上の液滴が停止している状態（平衡状態）での接触角を示す模式図、（Ｂ）は層上を移動している液滴状態の接触角の関係を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程を示す図であって、（Ａ）は２つの液滴のうちの一方が層上に着弾し、他方が層上に到達する直前の状態、（Ｂ）は層上に着弾した２つの液滴が一体化した状態及び（Ｃ）は一体化した２つの液滴が移動して停止した状態を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において凸部が形成された層上に着弾した２つの液滴の挙動を示す図であって、（Ａ）は２つの液滴が層上に着弾した直後の状態、（Ｂ）は層上に着弾した２つの液滴が一体化して停止した状態を示す模式図である。 第１実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において凸部が形成された層上に着弾した２つの液滴の挙動を示す図であって、（Ａ）は２つの液滴が層上に着弾した直後の状態及び（Ｂ）は層上に着弾した２つの液滴のうち一方の液滴と他方の液滴の一部とが一体化して停止した状態を示す模式図である。 第１実施形態の変形例の造形装置を構成する接触ロールの一部を示す斜視図である。 第２実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に粉体を付着させている状態を示す概略図（正面図）である。 第２実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に粉体が付着された層を示す模式図である。 第２実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に粉体が付着された層に液滴を吐出している状態を示す模式図である。 第２実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上に粉体が付着された層に吐出され隣接する複数の液滴が一体化している状態を示す模式図である。 第２実施形態の造形装置により立体物を造形する工程において、層上で一体化した液滴に光を照射して硬化している状態を示す模式図である。

≪概要≫
以下、実施形態について説明する。まず、第１実施形態及びその変形例についで説明し、次いで、第２実施形態について説明する。なお、図中の±Ｚ方向を装置高さ方向（Ｚ方向を上側、−Ｚ方向を下側）、±Ｘ方向を装置幅方向（Ｘ方向を一端側、−Ｘ方向を他端側）、±Ｚ方向及び±Ｘ方向に交差する方向（±Ｙ方向）を装置奥行き方向（Ｙ方向を億側、−Ｙ方向を手前側）として説明する。

≪第１実施形態≫
以下、第１実施形態の造形装置１０について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の造形装置１０の構成について説明する。次いで、本実施形態の造形装置１０による立体物ＶＭの造形方法について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。

＜第１実施形態の造形装置の構成＞
本実施形態の造形装置１０は、液滴Ｄを吐出し、液滴Ｄで構成される層ＬＲを重ねて立体物ＶＭを造形する機能を有する（図１及び図２参照）。

造形装置１０は、図１及び図２に示されるように、台ＢＤと、吐出部２０と、照射部３０と、接触部４０と、移動部５０と、制御部７０と、を含んで構成されている。

［台］
台ＢＤは、図１及び図２に示されるように、装置幅方向及び装置奥行き方向に沿う上面が形成された板とされている。台ＢＤの上面には、立体物ＶＭが造形されるようになっている。

［吐出部］
吐出部２０は、液滴Ｄを吐出し、液滴Ｄで構成される層ＬＲを重ねて立体物ＶＭを形成する機能を有する。ここで、吐出部２０は、吐出手段の一例である。

吐出部２０は、図１及び図２に示されるように、長尺とされており、その長手方向が装置奥行き方向に沿った状態で配置されている。吐出部２０は、台ＢＤに向く下面２０Ａを有している。下面２０Ａには、長手方向の一端側から他端側に亘って複数のノズルＮが千鳥状に配列されている。そして、吐出部２０は、外部装置（図示省略）から受け取ったデータに応じて、装置幅方向一端側から他端側に移動しながら、複数のノズルＮから液滴Ｄを吐出するようになっている。ここで、上記データには、立体物ＶＭのデータが含まれている。吐出部２０が吐出する液滴Ｄは、光硬化性樹脂を含む透明な液体の粒とされている。また、液滴Ｄは、後述する照射部３０により光ＬＢを照射された後も透明である。ここで、光硬化性樹脂は、硬化性樹脂の一例である。なお、本実施形態の光硬化性樹脂は、一例として紫外線を吸収して硬化する性質を有する。また、吐出部２０は、図１に示されるように、照射部３０及び接触部４０とともにケースＣＳに収容されており、吐出部２０は、後述する移動部５０によりケースＣＳごと（照射部３０及び接触部４０とともに）装置幅方向に移動するようになっている。すなわち、吐出部２０は、照射部３０及び接触部とともに、一体的に移動可能に構成されている。

なお、図１は、本実施形態の造形装置１０が立体物ＶＭを造形している状態を示す概略図であるが、理解の容易性を考慮し、立体物ＶＭの各層ＬＲの厚み及び液滴Ｄは、実際の各層ＬＲの厚み及び液滴Ｄよりも誇張されて図示されている。本実施形態の液滴Ｄの大きさ（径）は一例として約５０μｍ程度であり、層ＬＲの厚みは一例として約３０μｍとされている。また、本実施形態では、層ＬＲ上に着弾して平衡状態となった後の液滴Ｄの平均径（平均着弾径）ｄは、一例として約７５μｍとされている。

［照射部］
照射部３０は、吐出部２０とともに装置幅方向一端側から他端側に移動しながら、吐出部２０が吐出した液滴Ｄに光ＬＢを照射して、液滴Ｄを硬化する機能を有する。ここで、照射部３０は、硬化手段の一例である。なお、本実施形態の照射部３０が照射する光ＬＢは、一例として紫外線とされている。

照射部３０は、図１及び図２に示されるように、長尺とされており、その長手方向を吐出部２０の長手方向に沿わせた状態で、吐出部２０に対して装置幅方向一端側に隣接して配置されている。照射部３０は、台ＢＤの上面側に向けて、長手方向の一端側から他端側に亘って、光ＬＢを照射するようになっている。なお、照射部３０は、それぞれ吐出部２０における装置奥行き方向両端のノズルＮよりも装置奥行き方向手前側及び奥側まで光ＬＢを照射可能とされている。

［接触部］
接触部４０は、液滴Ｄで構成される層ＬＲ（ここでは、基礎層という。）に別の層ＬＲを形成する際、吐出部２０が吐出し基礎層上に着弾した液滴Ｄの移動を抑制する凸部ＣＸ（図１１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）参照）を形成する機能を有する。すなわち、接触部４０は、吐出部２０により吐出された液滴Ｄの層ＬＲ（基礎層）上での移動を抑制する凸部ＣＸを基礎層に形成する機能を有する。なお、接触部４０は、吐出部２０とともに装置幅方向一端側から他端側に移動しながら、後述する接触ロール６０の外周に形成されている格子状の突起６６（図３参照）で基礎層を加圧しながら基礎層を変形させて、凸部ＣＸを形成するようになっている。ここで、凸部ＣＸは、抑制部の一例である。また、接触ロール６０は、形成手段の一例である。

接触部４０は、図１及び図２に示されるように、接触ロール６０と、駆動源（図示省略）と、を含んで構成されている。

接触ロール６０は、長尺とされており、その軸方向を照射部３０の長手方向に沿わせた状態で、照射部３０に対して装置幅方向一端側に隣接して配置されている。接触ロール６０は、図３に示されるように、回転軸６２と、円筒部６４と、を備えている。円筒部６４は、その両端から回転軸６２の両端がはみ出した状態で、回転軸６２の外周に固定されている。なお、回転軸６２の片側の端部は、駆動源に連結されて、軸周りに回転されるようになっている。

円筒部６４の外周全域には、図３に示されるように、格子状の突起６６が形成されている。格子状の突起６６は、円筒部６４の軸方向に沿う複数の突起６６Ａと、円筒部６４の周方向に沿う複数の突起６６Ｂと、で構成されている。なお、複数の突起６６Ａは円筒部６４の周方向に対して、複数の突起６６Ｂは円筒部６４の軸方向に対して、それぞれ等間隔（距離２ｄ、すなわち、液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍の間隔）で配置されている。また、円筒部６４の両端は、それぞれ吐出部２０における装置奥行き方向両端のノズルＮよりも装置奥行き方向手前側及び奥側まではみ出している。

ここで、接触部４０について補足する。接触ロール６０は、前述のとおり、吐出部２０の装置幅方向一端側から他端側への移動に伴い層ＬＲに凸部ＣＸを形成するようになっている。そして、この場合、接触ロール６０の周速は、吐出部２０の移動速度と逆向きで同等とされている。つまり、接触ロール６０の周速と接触ロール６０の装置幅方向への移動速度とは、相対速度が０の関係とされている。また、接触ロール６０は、軸周りに回転しながら格子状の突起６６を層ＬＲに食い込ませて、装置幅方向に沿って移動するようになっている。以上の構成により、接触ロール６０が装置幅方向一端側から他端側に移動すると、層ＬＲには、格子状の突起６６に対応する格子状の凹みＨＧ（図５参照）が形成される。そして、層ＬＲに格子状の凹みＨＧが形成されることに伴い、格子状の凹みＨＧの周縁に隣接する凸部ＣＸが形成される。

［移動部］
移動部５０は、ケースＣＳを装置幅方向に沿って移動させる機能と、ケースＣＳを装置高さ方向に沿って移動させる機能と、を有する。移動部５０は、図１及び図２に示されるように、複数のガイドレール５２と、駆動源（図示省略）と、を含んで構成されている。そして、移動部５０は、ケースＣＳを装置幅方向及び装置高さ方向に沿って移動可能に構成されている。

［制御部］
制御部７０は、造形装置１０を構成する制御部７０以外の各部を制御する機能を有する。なお、制御部７０は、外部装置（図示省略）から受け取ったデータに応じて、制御部７０以外の各部を制御するようになっている。制御部７０の具体的な機能については、後述する造形装置１０の動作の中で説明する。

［補足］
ケースＣＳは、造形装置１０が造形動作を行わない期間、すなわち、造形動作の終了後かつ造形動作の開始前の期間、制御部７０に制御される移動部５０によりホームポジションに配置されている。ここで、ホームポジションとは、装置幅方向一端側の端かつ装置高さ方向下側の端とされる位置である。なお、ケースＣＳがホームポジションに配置されている状態では、ケースＣＳ内に収容されている吐出部２０、照射部３０及び接触部４０は、台ＢＤの上面から離間している。

以上が、本実施形態の造形装置１０の構成についての説明である。

＜第１実施形態の造形装置による立体物の造形方法＞
次に、本実施形態の造形装置１０による立体物ＶＭの造形方法（以下、本実施形態の造形方法という。）について図面を参照しつつ説明する。

［データの変換］
まず、制御部７０が外部装置からのデータを受け取ると、制御部７０は、データに含まれる立体物ＶＭのデータ（すなわち、３次元のデータ）を複数の層ＬＲのデータ（すなわち、２次元のデータ）に変換する。

［１層目の形成］
次いで、制御部７０は、移動部５０によりホームポジションに配置されているケースＣＳを装置幅方向一端側から他端側に移動させながら、吐出部２０に液滴Ｄを吐出させる。また、制御部７０は、吐出部２０とともに移動する照射部３０に、光ＬＢを照射させる。また、制御部７０は、接触部４０の駆動源を駆動させ、吐出部２０とともに移動する接触ロール６０を軸周りに回転させる。制御部７０による以上の動作により、吐出部２０が吐出した液滴Ｄは、台ＢＤに着弾した直後に光ＬＢにより硬化されて、接触ロール６０の格子状の突起６６により加圧されながら変形される（図４及び図５参照）。そして、制御部７０が、ケースＣＳを装置幅方向他端側の端まで移動させると、台ＢＤには、複数の凸部ＣＸが形成された１層目の層ＬＲが形成される。

次いで、制御部７０は、移動部５０によりケースＣＳを装置高さ方向上側の位置に移動させ、更に、移動部５０によりケースＣＳを装置幅方向一端側の端に移動させる。なお、ケースＣＳが移動部５０により移動される装置高さ方向上側の位置は、ケースＣＳ内に収容されている吐出部２０、照射部３０及び接触部４０が１層目の層ＬＲから離間した位置とされる。

［２層目以降の形成］
２層目以降の層ＬＲの形成は、前述の１層目の層ＬＲの形成を繰り返す。２層目以降の層ＬＲの形成では、吐出部２０から吐出される液滴Ｄは、複数の凸部ＣＸが形成された層ＬＲ上に着弾し（図６参照）、隣接する液滴Ｄ同士は一体化して（図７参照）、照射部３０により光ＬＢが照射されて硬化する（図９参照）。そして、制御部７０がデータの立体物ＶＭのデータから変換したすべての層ＬＲの形成が終了したら、制御部７０は、ケースＣＳをホームポジションに移動させて、本実施形態の造形方法が終了となる。なお、造形装置１０が最後の層ＬＲ（最も上側の層ＬＲ）を形成する場合、移動部５０は、接触ロール６０の格子状の突起６６が吐出部２０により吐出されて照射部３０により硬化された液滴Ｄに接触しない位置で、ケースＣＳを装置幅方向一端側から他端側に移動させる。そのため、最後の層ＬＲには、凸部ＣＸが形成されない。

以上が、本実施形態の造形方法についての説明である。

＜第１実施形態の作用＞
次に、本実施形態の作用（第１〜第６の作用）について図面を参照しつつ説明する。

［第１の作用］
第１の作用について、本実施形態の造形装置１０を以下に説明する第１比較形態の造形装置（図示省略）と比較して説明する。なお、以下の説明において、第１比較形態に本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

第１比較形態の造形装置は、本実施形態の造形装置１０と異なり、接触部４０を備えていない。そのため、第１比較形態の造形装置は、形成した各層ＬＲに凸部ＣＸを形成することなく層ＬＲを重ねて、立体物ＶＭを造形するようになっている。第１比較形態の造形装置は、上記の点以外は、本実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。

第１比較形態の造形装置を用いて層ＬＲ上に液滴Ｄを着弾させるとどのような現象が起きるかについて、図９（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、層ＬＲ上で隣接する２つの液滴Ｄ（液滴Ｄ１及び液滴Ｄ２とする。）を着弾させた場合の２つの液滴Ｄの挙動を説明するための模式図である。まず、先に着弾した液滴Ｄ１は、層ＬＲ上で濡れ広がる（図９（Ａ））。次いで、層ＬＲ上の液滴Ｄ１に隣接する位置に着弾する液滴Ｄ２は、層ＬＲ上で濡れ広がり、液滴Ｄ１に接触する。そうすると、液滴Ｄ１と液滴Ｄ２とは、互いに表面張力により引っ張られる（図９（Ｂ））。次いで、液滴Ｄ１及び液滴Ｄ２は、それぞれの液滴Ｄ１、Ｄ２が着弾した位置とずれた位置に移動して、一体化した液滴Ｄ３となる（図９（Ｃ））。そして、層ＬＲ上の液滴Ｄ３は、照射部３０から照射される光ＬＢにより硬化される。なお、図中の位置Ｄ１Ａは液滴Ｄ１の着弾位置の中心、位置Ｄ２Ａは液滴Ｄ１の着弾位置の中心を示している。

以上のとおり、第１比較形態の造形装置を用いて層ＬＲ上に隣接する液滴Ｄ１、Ｄ２を着弾させると、液滴Ｄ１、Ｄ２は、それぞれの着弾位置ＤＡ１、ＤＡ２とずれた位置に移動して硬化される虞がある。なお、層ＬＲ上で移動している状態の液滴Ｄは、図１０（Ｂ）に示されるように、液滴Ｄの移動する方向側の接触角（前進接触角θａという。）が平衡接触角θｅ（図１０（Ａ）参照）以上、かつ、液滴Ｄの移動する方向と反対側の接触角（後退接触角θｒという。）が平衡接触角θｅ以下の関係にある。

これに対して、本実施形態の造形装置１０は、第１比較形態の造形装置と異なり、形成した層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成する接触部４０を備えている。そのため、本実施形態の造形装置１０を用いて層ＬＲ上に隣接する液滴Ｄを着弾させると、これらの液滴Ｄは、図１１（Ａ）の液滴Ｄ１のように、層ＬＲに形成された凸部ＣＸによりピン止めされて濡れ広がり難い。また、層ＬＲ上の液滴Ｄ１に隣接する位置に着弾する液滴Ｄ２は、着弾後隣接する液滴Ｄ１に接触して液滴Ｄ１と一体化しようとするが、液滴Ｄ１に接触する側と反対側の凸部ＣＸにピン止めされているため、液滴Ｄ１側に移動し難い（図１１（Ｂ）参照）。そして、液滴Ｄ１及び液滴Ｄ２は互いに一体化して液滴Ｄ３となるが、液滴Ｄ３は、両端側の凸部ＣＸにピン止めされている。そのため、本実施形態の場合、第１比較形態の場合に比べて、液滴Ｄ１、Ｄ２がそれぞれの着弾位置ＤＡ１、ＤＡ２とずれた位置に移動し難い。

なお、液滴Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が凸部ＣＸにピン止めされるとは、液滴Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が凸部ＣＸから離れることができない状態をいう。そして、本実施形態の場合、液滴Ｄ３が凸部ＣＸにピン止めされるのは、図１１（Ｃ）に示されるように、液滴Ｄ３が凸部ＣＸに対して接触角θ２を形成するため、接触角θ２が後退接触角θｒ以上となり難いことに起因する。

したがって、本実施形態の造形装置１０は、液滴Ｄで構成される層ＬＲ上での液滴Ｄの移動を抑制する抑制部を形成せずに液滴Ｄを層ＬＲ上に吐出して層ＬＲを重ねて立体物を造形する造形装置に比べて、高精度の立体物を造形することができる。

［第２の作用］
次に、第２の作用について、本実施形態の造形装置１０を以下に説明する第２比較形態の造形装置（図示省略）と比較して説明する。なお、以下の説明において、第２比較形態に本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

第２比較形態の造形装置は、本実施形態の造形装置１０と異なり、接触ロールが、層ＬＲ上に形成する複数の凸部ＣＸの間隔が液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍よりも大きい間隔となるように複数の凸部ＣＸを形成するようになっている。第２比較形態の造形装置は、上記の点以外は、本実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。なお、第２比較形態の造形装置は、本発明の技術的範囲に含まれる。

第２比較形態の造形装置は、前述の第１の作用を有する。しかしながら、第２比較形態の造形装置を用いて立体物ＶＭを形成すると、層ＬＲに着弾した液滴Ｄが凸部ＣＸに接触しない場合がある。そして、この液滴Ｄは、凸部ＣＸによりピン止めされない。

これに対して、本実施形態の場合、複数の凸部ＣＸは、液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍の間隔で配置されている。そのため、本実施形態の場合、層ＬＲ上に隣接する液滴Ｄ１、Ｄ２を着弾させると、図１２（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、液滴Ｄ１、Ｄ２は、層ＬＲ上に形成されている複数の凸部ＣＸの何れか１つに接触した状態となる。その結果、液滴Ｄ１、Ｄ２は、図１２（Ｂ）のように一体化する場合又は図１３（Ｂ）のように分離する場合の何れの場合であっても、凸部ＣＸにピン止めされている。

したがって、本実施形態の造形装置１０によれば、接触部が隣接する凸部ＣＸの間隔が液滴Ｄの着弾径の２倍より大きいとされる複数の凸部ＣＸを形成する造形装置に比べて、高精度の立体物ＶＭを造形することができる。なお、本実施形態の場合、前述のとおり、層ＬＲには、複数の凸部ＣＸが液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍の間隔で配置されているが、複数の凸部ＣＸが液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍の間隔よりも小さい間隔で配置されている場合も、本作用を奏することは言うまでもない。

［第３の作用］
次に、第３の作用について説明する。本実施形態の造形装置１０は、図３及び図４に示されるように、接触ロール６０により層ＬＲを加圧しながら層ＬＲを変形させて、層ＬＲに凸部ＣＸを形成するようになっている。そのため、本実施形態の造形装置１０は、層ＬＲを変形させて層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成することができる。

［第４の作用］
次に、第４の作用について、本実施形態の造形装置１０を以下に説明する第３比較形態の造形装置（図示省略）と比較して説明する。なお、以下の説明において、第３比較形態に本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

第３比較形態の造形装置は、本実施形態の造形装置１０と異なり、照射部３０と接触ロール６０とが入れ替わった状態で配置されている。すなわち、ケースＣＳには、吐出部２０、接触ロール６０、照射部３０の記載順で、これらの部材が並んで収容されている。
第３比較形態の造形装置は、上記の点以外は、本実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。なお、第３比較形態の造形装置は、本発明の技術的範囲に含まれる。

第３比較形態の造形装置を用いて立体物ＶＭを形成する場合、接触ロール６０の格子状の突起６６が照射部３０からの光ＬＢを照射されて硬化する前の液滴Ｄを加圧して変形させてから、照射部３０が液滴Ｄに光ＬＢを照射することになる。そのため、液滴Ｄは、接触ロール６０により変形された後照射部３０により光ＬＢを照射されて硬化するまでの間、変形した形状を保つことができない。なお、第３比較形態の造形装置は、前述の第１及び第２の作用を有する。

したがって、本実施形態の造形装置１０によれば、層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成した後に層ＬＲを硬化する造形装置に比べて、形状が安定した複数の凸部ＣＸを形成することができる。

［第５の作用］
次に、第５の作用について、本実施形態の造形装置１０を以下に説明する第４比較形態の造形装置（図示省略）と比較して説明する。なお、以下の説明において、第４比較形態に本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

第４比較形態の造形装置は、本実施形態の造形装置１０と異なり、接触部が、長尺の板に装置幅方向に向く複数の刃が設けられた部材とされている。第４比較形態の造形装置は、上記の点以外は、本実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。なお、第４比較形態の造形装置は、本発明の技術的範囲に含まれる。

第４比較形態の造形装置を用いて立体物ＶＭを形成すると、層ＬＲにケースＣＳの移動方向（複数の刃が向く方向）に沿った複数の凸部を形成することは可能である。しかしながら、第４比較形態の接触部は、層ＬＲを装置幅方向一端側から他端側に移動しながらケースＣＳの移動方向と異なる方向（例えば、装置奥行き方向）に沿って引っ掻いて、凸部を形成することができない。なお、第４比較形態の造形装置は、前述の第１〜第４の作用を有する。

これに対して、本実施形態の接触ロール６０の円筒部６４の外周には、格子状の突起６６が形成されている。そして、格子状の突起６６は、接触ロール６０の軸周りの回転に伴い、層ＬＲに接触して加圧し、層ＬＲに複数の方向（本実施形態の場合、一例として装置幅方向及び装置奥行き方向の２方向）を向く格子状の凸部ＣＸを形成する。

したがって、本実施形態の造形装置１０によれば、層ＬＲに複数の方向を向く複数の凸部ＣＸを同時に形成することができる。

［第６の作用］
次に、第６の作用について、本実施形態の造形装置１０を以下に説明する第５比較形態の造形装置（図示省略）と比較して説明する。なお、以下の説明において、第５比較形態に本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

第５比較形態の造形装置は、本実施形態の造形装置１０と異なり、接触部が、ケースＣＳ内に収容されていない。そして、第５比較形態の接触部は、片面に格子状の突起が形成された板とされている。なお、第５比較形態の造形装置では、吐出部２０が液滴Ｄを吐出して層ＬＲを形成し、次いで、照射部３０により層ＬＲに光ＬＢを照射して層ＬＲを硬化させた後、上記接触部を層ＬＲの上側から押し当てることで、層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成するようになっている。第５比較形態の造形装置は、上記の点以外は、本実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。なお、第５比較形態の造形装置は、本発明の技術的範囲に含まれる。

第５比較形態の造形装置を用いて立体物ＶＭを形成すると、層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成することは可能である。しかしながら、第５比較形態の造形装置は、吐出部２０による液滴Ｄの吐出動作及び照射部３０による層ＬＲの硬化動作に伴って層ＬＲに複数の凸部ＣＸを形成することができない。第５比較形態の場合、複数の凸部ＣＸを形成するためには、吐出部２０による液滴Ｄの吐出動作及び照射部３０による層ＬＲの硬化動作の後のタイミングで行う必要がある。

これに対して、本実施形態の場合は、前述のとおり、吐出部２０、照射部３０及び接触部４０は、ケースＣＳに収容され、ケースＣＳの移動に伴い、それぞれの動作が平衡して行われるようになっている。したがって、本実施形態の造形装置１０は、接触部が、吐出部２０及び照射部３０とともに移動可能に構成されておらず、かつ、片面に突起が形成された板とされている造形装置に比べて、短時間で立体物ＶＭを造形することができる。

≪第１実施形態の変形例≫
次に、第１実施形態の変形例の造形装置１０Ａについて図面を参照しつつ説明する。まず、変形例の造形装置１０Ａの構成について説明する。次いで、変形例の造形装置１０Ａによる動作について説明する。次いで、変形例の作用について説明する。なお、以下の説明において、変形例に第１実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

＜変形例の造形装置の構成＞
変形例の造形装置１０Ａは、図１４に示されるように、第１実施形態の造形装置１０における接触ロール６０に形成されている格子状の突起６６に換えて、接触部４０Ａを構成する接触ロール６０Ａの外周には、複数の針状の突起６６Ｃが形成されている。なお、複数の針状の突起６６Ｃは、円筒部６４Ａの周方向及び軸方向に対して、それぞれ等間隔（距離２ｄ、すなわち、液滴Ｄの平均着弾径ｄの２倍の距離）で配置されている。変形例の造形装置１０Ａは、上記の点以外は、第１実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。

＜変形例の造形装置による立体物の造形方法＞
変形例の造形方法は、第１実施形態の造形方法と同様の順（データ変換の後、各層ＬＲの形成を経て終了するという順）で行われる。

＜変形例の作用＞
変形例の作用は、第１実施形態の作用と同様である。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態の造形装置１０Ｂについて図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の造形装置１０Ｂの構成について説明する。次いで、本実施形態の造形装置１０Ｂによる動作について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明において、本実施形態に第１実施形態及びその変形例で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いて行う。

＜第２実施形態の造形装置の構成＞
本実施形態の造形装置１０Ａは、図１５に示されるように、第１実施形態の造形装置１０における接触部４０に換えて、接触部４０Ｂを備えている。接触部４０Ｂは、接触ロール６０Ｂと、粒子ＴＰを接触ロール６０Ｂの上側から落下させる落下手段９０と、駆動源（図示省略）と、を含んで構成されている。ここで、接触ロール６０Ｂは、形成手段の一例である。また、粒子ＴＰは、抑制部及び凸部の一例である。ここで、落下手段９０は、粒子ＴＰを収容する容器９２と、容器９２の下側に形成され、接触ロール６０Ｂの軸方向に沿って、間隔２ｄで配置されている複数の穴９４と、複数の穴９４を定められたタイミングで塞ぐシャッター９６と、を有している。なお、複数の穴９４は、粒子ＴＰを通過可能とされている。本実施形態の造形装置１０Ｂは、上記の点以外は、第１実施形態の造形装置１０と同様の構成とされている。

＜第２実施形態の造形装置による立体物の造形方法＞
本実施形態の造形方法は、第１実施形態の造形方法と同様の順（データ変換の後、各層ＬＲの形成を経て終了するという順）で行われる。ここでは、本実施形態が第１実施形態と異なる点、すなわち、粒子ＴＰを層ＬＲに付着させる点について説明する。本実施形態の接触部４０Ｂは、ケースＣＳの移動に伴い、装置幅方向一端側から他端側に沿って移動している期間、制御部７０は、シャッター９６を定められたタイミング（一例として、接触ロール６０Ｂが２ｄ分だけ周方向に回転するタイミング）で動かす。そして、落下手段９０は、接触ロール６０Ｂの外周の周方向に、間隔２ｄで粒子ＴＰを配置させる（図１５参照）。そうすると、接触ロール６０Ｂの外周に配置された粒子ＴＰは、接触ロール６０Ｂと層ＬＲとのニップで層ＬＲに付着され、層ＬＲ上に間隔２ｄで粒子ＴＰが配置される（図１６参照）。その結果、層ＬＲ上に配置された粒子ＴＰは、層ＬＰに凸部を形成する。なお、吐出部２０から吐出される液滴Ｄは、粒子ＴＰが付着された層ＬＲ上に着弾し（図１７参照）、隣接する液滴Ｄ同士は一体化して（図１８（Ａ）及び（Ｂ）参照）、照射部３０により光ＬＢが照射されて硬化する（図１９参照）。

＜第２実施形態の作用＞
前述のとおり、本実施形態の液滴Ｄを構成する液体は透明である。そのため、本実施形態の場合、粒子ＴＰの色により、その色の立体物ＶＭを造形することができる。本実施形態のその他の作用は、第１実施形態及びその変形例の場合と同様である。

なお、本実施形態の場合、前述の第３比較形態のように、照射部３０と接触ロール６０Ｂとが入れ替わった状態で配置させて、粒子ＴＰを液滴Ｄに付着させた後、照射部３０により液滴Ｄに光ＬＢを照射させて、液滴Ｄを硬化させ層ＬＲを形成してもよい。この場合、粒子ＴＰの一部が自重により硬化前の液滴Ｄに埋まって、粒子ＴＰの密着性が向上する。

以上のとおり、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前述した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が可能である。

例えば、各実施形態の説明では、吐出部２０、照射部３０及び接触部４０は、ケースＣＳに収容され、装置幅方向に沿って一体的に移動するとして説明した。しかしながら、それぞれ別個に移動するように構成してもよい。

また、各実施形態の説明では、硬化性樹脂の一例として光硬化性樹脂とした。しかしながら、本発明の技術的範囲に含まれる別の態様として、光硬化性樹脂に換えて熱硬化性樹脂を用いた造形装置であってもよい。この場合、熱硬化性樹脂を含んで構成される層を光により加熱してもよいし、温風等により加熱してもよい。

また、各実施形態の説明では、硬化性樹脂の一例として光硬化性樹脂とした。しかしながら、本発明の技術的範囲に含まれる別の態様として、光硬化性樹脂に換えて熱可塑性樹脂を用いた造形装置であってもよい。この場合、ヘッドにヒーターを設けてヘッド内の液体を加熱した状態で液滴として吐出し、自然冷却した液滴で層を形成することができる。そのため、熱可塑性樹脂を含む液滴で立体物ＶＭを造形する造形装置では、形成した層に光を照射する照射手段や熱を付与する手段が不要となる。

１０ 造形装置
１０Ａ 造形装置
１０Ｂ 造形装置
２０ 吐出部（吐出手段の一例）
３０ 照射部（硬化手段の一例）
６０ 接触ロール（形成手段の一例）
６０Ａ 接触ロール（形成手段の一例）
６０Ｂ 接触ロール（形成手段の一例）
６６ 突起
６６Ｃ 突起
Ｄ 液滴
ＬＢ 光
ＬＰ 層
ＴＰ 粒子
ＶＭ 立体物

Claims (5)

1. 硬化性樹脂を含む液滴を吐出し、前記液滴で構成される層を重ねて立体物を形成する吐出手段と、
   前記吐出手段により吐出された前記液滴の前記層上での移動を抑制する抑制部を前記層に形成する形成手段と、
   を備えた造形装置。
2. 前記形成手段は、前記抑制部としての複数の凸部であって、隣接する凸部同士の間隔が前記液滴の着弾径の２倍以下の複数の凸部を形成する、
   請求項１記載の造形装置。
3. 前記形成手段は、突起を有し、前記液滴で構成される前記層を前記突起で変形させて、前記層に複数の前記凸部を形成する、
   請求項２記載の造形装置。
4. 前記液滴を硬化する硬化手段を備え、
   前記形成手段は、前記硬化手段が硬化した前記液滴で構成される前記層に複数の前記凸部を形成する、
   請求項３記載の造形装置。
5. 前記液滴は、硬化後に透明とされ、
   前記形成手段は、前記液滴で構成される前記層に粉体を付着させて、前記層に複数の前記凸部を形成する、
   請求項２記載の造形装置。

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