JP2017213834A - 造形装置及び造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】造形物を効率的かつ適切に造形する。【解決手段】立体的な造形物５０を積層造形法で造形する造形装置１０であって、造形物５０の材料の液滴である材料液滴を吐出する吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１２と、インクジェットヘッド１２に対して相対的に、少なくとも造形中の造形物５０において材料液滴が吐出される領域である被吐出領域を、予め設定された周回経路に沿って周回させる周回駆動部３２とを備え、周回駆動部３２は、被吐出領域に周回経路を複数回周回させ、インクジェットヘッド１２は、周回経路を周回する被吐出領域へ材料液滴を吐出する。【選択図】図１

Description

本発明は、造形装置及び造形方法に関する。

従来、インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタが広く用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。また、近年、立体的な造形物（立体物）を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）の構成として、インクジェットヘッドを用いて行う方法（インクジェット造形法）が検討されている。この場合、例えば、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で造形物を造形する。

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積層造形法で造形物を造形する場合、多数のインクの層を形成することが必要になるため、造形に多くの時間を要する場合がある。これに対し、近年、３Ｄプリンタの用途の広がり等により、より効率的に造形を行い得る構成が望まれている。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形装置及び造形方法を提供することを目的とする。

インクジェットヘッドを用いて積層造形法で造形物を造形する場合、具体的な方法として、例えば、従来のインクジェットプリンタと同様に、インクジェットヘッドに主走査動作を行わせる方法が検討されている。しかし、造形物を構成するインクの層を主走査動作で形成する場合、造形物の幅に対してインクジェットヘッドの移動距離が長くなり、インクジェットヘッドを効率的に使用できない場合がある。また、その結果、造形の効率が低下する場合がある。

より具体的に、例えば、造形物の造形時ではなく、２次元の画像を印刷する場合、主走査動作は、紙等の印刷媒体（メディア）の幅に合わせて設定された範囲に対して行うことになる。そして、この場合、通常、主走査動作中にインクジェットヘッドによりインク滴を吐出すべき領域の幅が十分に広くなるため、効率的にインクジェットヘッドを使用できる。

一方、造形物の造形時には、一般的な印刷媒体と比べて幅が小さな造形物を造形することも多い。そして、この場合、インクジェットヘッドによりインク滴を吐出すべき領域の幅は、２次元の画像の印刷時と比べ、小さくなる。

これに対し、インクジェットヘッドに主走査動作を行わせる場合、インク滴の吐出時の移動速度を一定にすることが必要になる。そのため、この場合、インク滴の吐出を開始する前及び後に、加速及び減速を行うための区間が必要になる。そのため、インクジェットヘッドに主走査動作を行わせる場合において、インクジェットヘッドによりインク滴を吐出すべき領域の幅が小さくなると、主走査時のインクジェットヘッドの移動距離において、加減速時のインクジェットヘッドが移動する距離の割合が大きくなる。また、その結果、インクジェットヘッドが稼働していない時間が長くなり、インクジェットヘッドの使用効率が低下することになる。

また、積層造形法で造形を行う場合、多数のインクの層を重ねて形成することが必要になる。そして、この場合、主走査動作を多数回繰り返して行うことが必要になる。そのため、主走査動作においてインクジェットヘッドの使用効率が低くなると、造形の効率が大幅に低下することになる。

これに対し、本願の発明者は、鋭意研究により、主走査動作を繰り返す方法ではなく、インクジェットヘッドに対する相対的な周回経路に沿って造形中の造形物を周回させることを考えた。このように構成した場合、例えば造形物が周回する毎にインクジェットヘッドでインク滴を吐出することで、インクの層を重ねて形成できる。また、この場合、主走査動作における加減速等が不要になるため、インクジェットヘッドの使用効率を適切に高めることができる。そのため、このように構成すれば、例えば、造形物をより効率的に造形できる。

また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、上記のような効果を得るための本発明の構成を見出した。上記の課題を解決するために、本発明は、立体的な造形物を積層造形法で造形する造形装置であって、前記造形物の材料の液滴である材料液滴を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに対して相対的に、少なくとも造形中の前記造形物において前記材料液滴が吐出される領域である被吐出領域を、予め設定された周回経路に沿って周回させる周回駆動部とを備え、前記周回駆動部は、前記被吐出領域に前記周回経路を複数回周回させ、前記吐出ヘッドは、前記周回経路を周回する前記被吐出領域へ前記材料液滴を吐出する。

この構成において、被吐出領域とは、例えば、造形物において次の層が形成される被造形面である。被吐出領域は、造形中の造形物の上面であってよい。この場合、上面とは、例えば、吐出ヘッドに最も近い側の面である。また、この構成において、被吐出領域を周回経路に沿って周回させるとは、例えば、造形中の造形物を周回経路に沿って周回させることである。また、被吐出領域を周回経路に沿って周回させる方法として、例えば、所定の軸を中心にして造形中の造形物を回転させる方法等も考えられる。

また、吐出ヘッドとしては、例えば、インクジェット方式で材料液滴を吐出するインクジェットヘッド等を好適に用いることができる。また、材料液滴としては、例えば、紫外線硬化型樹脂の液滴等を好適に用いることができる。また、紫外線硬化型樹脂としては、例えば、紫外線硬化型インク等を好適に用いることができる。

また、吐出ヘッドは、例えば、周回経路における予め設定された位置を被吐出領域が通過するタイミングにおいて、被吐出領域へ材料液滴を吐出する。この場合、吐出ヘッドは、例えば、吐出領域が周回経路を予め設定された回数だけ周回する毎に、被吐出領域へ材料液滴を吐出してよい。また、吐出ヘッドは、例えば、被吐出領域が周回経路を一周する毎に被吐出領域へ材料液滴を吐出することが好ましい。

このように構成した場合、例えば、周回経路に沿って周回する被吐出領域へ吐出ヘッドで繰り返し材料液滴を吐出することにより、積層造形法で造形物を適切に造形できる。また、この場合、吐出ヘッドに主走査動作を行わせる必要がないため、主走査動作を行う場合のように吐出ヘッドの使用効率が低下することもない。そのため、このように構成すれば、例えば、造形物を効率的かつ適切に造形できる。

また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する造形方法を用いることも考えられる。この場合も、例えば、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、例えば、造形物を効率的かつ適切に造形できる。

本発明の一実施形態に係る造形装置１０の構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す上面図である。図１（ｂ）は、造形装置１０におけるインクジェットヘッド１２の構成の一例を示す。 造形装置１０の各部を駆動する駆動方法の一例を示す図である。図２（ａ）は、造形装置１０の要部の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、回転テーブル３０上の造形物５０に対して造形を行うタイミング等について説明をする図である。 従来の方法で造形を行う造形装置の構成について説明をする図である。 造形装置１０の構成の他の例を示す図である。図４（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図４（ｂ）は、造形装置１０の動作について説明をする図である。 造形装置１０の構成の更なる他の例を示す図である。図５（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図５（ｂ）は、造形装置１０の動作について説明をする図である。図５（ｃ）は、インクジェットヘッド１２のノズル列１０２と造形中の造形物５０との相対位置関係について説明をする図である。 造形装置１０の構成の更なる他の例を示す図である。図６（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図６（ｂ）は、周回経路に沿って造形物５０を移動させる様子の一例を示す。図６（ｃ）は、造形物保持部４０を用いて造形物５０を保持する場合の構成の一例を示す。 造形装置１０の構成の更なる他の例を示す図である。図７（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す斜視図である。図７（ｂ）、（ｃ）は、造形装置１０の各部を駆動する駆動方法について説明をする図である。 造形装置１０を用いて行う造形の動作の一例を示す図である。図８（ａ）は、造形物５０の径が小さい場合に行う造形の動作の一例を示す。図８（ｂ）は、造形物５０の径が大きい場合に行う造形の動作の一例を示す。 造形装置１０により造形物５０の端面の造形を行う動作の例を示す図である。図９（ａ）は、三角錐状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行う動作の例を示す。図９（ｂ）は、２個の三角錐状の底面を合わせた形状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行う動作の例を示す。 造形装置１０により造形物５０の端面の造形を行う動作の例を示す図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、円板状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行うため順次行う動作を順番に示す。 フィギュアの顔を造形する方法について説明をする図である。図１１（ａ）〜（ｄ）は、フィギュアの顔を造形する方法の例を示す。 造形装置１０による造形時の様子の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造形装置１０の構成の一例を示す。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す上面図である。図１（ｂ）は、造形装置１０におけるインクジェットヘッド１２の構成の一例を示す。

本例において、造形装置１０は、立体的な造形物５０をインクジェットヘッド１２を用いて積層造形法で造形する造形装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、造形の材料の層を複数層重ねて形成することで造形を行う方法のことである。また、より具体的に、造形装置１０は、回転テーブル３０上に造形物５０を乗せた状態で造形を行う造形装置（ターンテーブル型３Ｄ造型機）であり、回転テーブル３０、複数のインクジェットヘッド１２、複数の紫外線光源１４、複数のローラ１６、周回駆動部３２、積層方向駆動部３４、及び制御部３６を備える。

尚、上記及び以下に説明をする点を除き、本例の造形装置１０は、従来の造形装置と同一又は同様の特徴を有してよい。例えば、本例の造形装置１０は、図示した構成以外にも、従来の造形装置と同様の造形に必要な各種構成等を更に備えてよい。

また、以下においては、説明の便宜上、一部の説明において、造形中の造形物５０について、単に造形物５０と記載する。また、本例の造形装置１０においては、それぞれ所定の数のインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６について、一の造形ユニットとして扱う。より具体的に、図１（ａ）に図示した構成において、一の造形ユニットは、図中において破線で囲んだ部分であり、５個のインクジェットヘッド１２、１個のローラ１６、及び１個の紫外線光源１４により構成されている。また、この場合、破線で囲まれていない部分にあるインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６は、他の造形ユニットを構成している。そのため、この構成において、造形装置１０は、２個の造形ユニットを有している。

また、造形装置１０における造形ユニットの個数は、特に限定されない。そのため、造形装置１０に求められる仕様や造形装置１０の大きさ等に応じて、適宜変更可能である。また、それぞれの造形ユニットにおけるインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６の個数についても、適宜変更可能である。例えば、各インクジェットヘッド１２の間に紫外線光源１４を配設し、各造形ユニットにおける紫外線光源１４の数を複数にしてもよい。

以下、造形装置１０の各構成について、説明をする。回転テーブル３０は、造形中の造形物５０を支持する台状部材（ターンテーブル）である。また、本例において、回転テーブル３０は、所定の台部回転軸を中心に回転可能な台部の一例であり、台部回転軸の一例である回転軸２０２を中心に回転可能に設置されている。回転軸２０２は、造形中の造形物５０において造形の材料が積層される方向である積層方向と平行な軸である。

また、本例において、回転テーブル３０は、上面が円形の台状部材である。また、回転テーブル３０上には、造形中の造形物５０が複数個、回転テーブル３０の半径方向における位置を揃えて、円周方向に沿って並べて設置される。これにより、造形中の複数の造形物５０は、回転テーブル３０の回転に応じて、回転軸２０２の周りを周回する。また、この場合、より具体的に、造形物５０は、回転軸２０２を中心とする円周状に設定される周回経路に沿って、周回経路を周回することになる。

尚、回転テーブル３０の半径方向において造形物５０の位置を揃えるとは、例えば、それぞれの造形物５０における基準位置について、回転軸２０２からの距離を揃えることである。また、造形物５０における基準位置とは、例えば、それぞれの造形物５０の造形動作の基準となる位置のことである。また、本例において、回転テーブル３０は、周回駆動部３２に駆動されることにより、図中に矢印で示す向きで回転する。

複数のインクジェットヘッド１２は、吐出ヘッドの一例であり、造形物５０の材料の液滴である材料液滴をインクジェット方式でそれぞれ吐出する。また、本例において、複数のインクジェットヘッド１２のそれぞれは、材料液滴として、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。この場合、紫外線硬化型インクは、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂の一例である。また、紫外線硬化型インクは、紫外線硬化型樹脂を含むインクであってよい。また、この場合、インクとは、例えば、インクジェット方式で吐出する液体のことである。また、本例において、それぞれのインクジェットヘッド１２は、図１（ｂ）に示すように、材料液滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが並ぶノズル列１０２を有する。ノズル列において、複数のノズルは、例えば図中に示すように、インクジェットヘッド１２において予め設定されたノズル列方向へ並ぶ。

また、複数のインクジェットヘッド１２は、回転テーブル３０の上面と対向する位置に配設され、回転テーブル３０の回転に応じて周回経路に沿って周回する造形物５０に対し、材料液滴を吐出する。また、この場合、それぞれのインクジェットヘッド１２は、造形中の造形物５０がその下を通過するタイミングにおいて、造形中の造形物５０の上面へ材料液滴を吐出する。また、これにより、それぞれのインクジェットヘッド１２は、造形物５０が周回経路を一周する毎に造形物５０の上面へ材料液滴を吐出する。

尚、造形物５０の上面とは、例えば、インクジェットヘッド１２に最も近い側の面である。また、本例において、造形物５０の上面は、造形中の造形物５０において材料液滴が吐出される領域である被吐出領域である。造形物５０の被吐出領域とは、例えば、造形物５０において次の層が形成される被造形面である。

また、複数のインクジェットヘッド１２のそれぞれは、造形物５０の周回経路における互いに異なる位置に配設され、それぞれ異なる位置で造形物５０の被吐出領域へ材料液滴を吐出する。より具体的に、本例において、それぞれの造形ユニットに含まれる複数のインクジェットヘッド１２は、それぞれにおけるノズル列方向が回転テーブル３０の半径方向と平行になる向きで、回転テーブル３０の円周方向へ並べて配設される。これにより、各造形ユニットにおける複数のインクジェットヘッド１２は、周回経路に沿って移動する造形物５０に対し、順番に材料液滴を吐出する。また、この場合、複数のインクジェットヘッド１２は、例えば、被吐出領域の各位置に対して造形物５０の１周あたり１回の材料液滴の吐出を行う１パスの動作により、造形の材料の各層を形成する。

また、複数のインクジェットヘッド１２は、互いに異なる種類の材料液滴を吐出してよい。この場合、それぞれのインクジェットヘッド１２により、モデル材（モデル剤）、サポート材（サポート剤）、及び着色用の材料（カラーインク）等を吐出することが考えられる。また、造形の材料としては、例えば、公知の造形装置で用いるのと同一又は同様の材料を用いてよい。このように構成すれば、例えば、造形に必要な各種の材料の液滴を適切に吐出できる。

紫外線光源１４は、紫外線を照射する光源であり、造形物５０の周回経路における予め設定された紫外線照射用位置に配設されて、この紫外線照射用位置を造形物５０が通過するタイミングにおいて、造形物５０へ紫外線を照射する。また、これにより、紫外線光源１４は、造形中の造形物５０における未硬化の造形材料を硬化させる。

また、本例において、それぞれの造形ユニットの紫外線光源１４は、同じ造形ユニット内のインクジェットヘッド１２よりも、造形物５０の周回経路の下流側に配設される。また、これにより、紫外線光源１４は、同じ造形ユニット内のインクジェットヘッド１２による材料液滴の吐出後に、造形物５０へ紫外線を照射する。この場合、造形物５０へ紫外線を照射するとは、例えば、造形物５０の被吐出領域へ紫外線を照射することであってよい。

ローラ１６は、平坦化手段の一例であり、造形物５０の周回経路における予め設定された平坦化用位置に配設されて、この平坦化用位置を造形物５０が通過するタイミングにおいて、造形の材料の層の平坦化を行う。この場合、ローラ１６は、例えば、造形中の造形物５０の上面と接触した状態で所定の方向へ回転することにより、造形物５０の上面に形成中の造形の材料の層を平坦化する。また、これにより、ローラ１６は、造形の材料の層の厚さを、予め設定された所定の厚さに調整する。

また、本例において、それぞれの造形ユニットのローラ１６は、造形物５０の周回経路において、複数のインクジェットヘッド１２と紫外線光源１４との間に配設される。また、これにより、ローラ１６は、同じ造形ユニット内のインクジェットヘッド１２により形成される造形の材料の層について、紫外線光源１４により紫外線が照射される前に平坦化する。

周回駆動部３２は、回転軸２０２を中心に回転テーブル３０を回転させる駆動部である。本例において、周回駆動部３２は、例えばモータ及びエンコーダ等から構成されており、回転テーブル３０を所定の方向へ回転させることにより、回転テーブル３０上に設置された複数の造形物５０について、回転軸２０２を中心とする円周状の周回経路に沿って周回させる。また、この場合、周回駆動部３２は、造形物５０において積層させる材料の層数に応じて、回転テーブル３０を複数回回転させる。

ここで、周回駆動部３２の動作について、より一般化して考えた場合、インクジェットヘッド１２に対して相対的に、少なくとも造形中の造形物５０の被吐出領域を周回経路に沿って周回させる動作であると考えることもできる。この場合、周回駆動部３２は、例えば、造形物５０の被吐出領域について、周回経路を複数回周回させる。また、上記において説明をしたように、本例において、インクジェットヘッド１２は、造形物５０が周回経路を１周する毎に、造形物５０の上面へ材料液滴を吐出する。しかし、この点についても、より一般化して考えた場合、インクジェットヘッド１２の動作について、１周毎に限らず、複数回の周回毎に材料液滴を吐出してもよい。すなわち、インクジェットヘッド１２は、例えば、被吐出領域が周回経路を予め設定された回数だけ周回する毎に、被吐出領域へ材料液滴を吐出してもよい。

積層方向駆動部３４は、造形の材料の積層方向に対して相対的に造形ユニットの各構成を移動させる駆動部であり、造形中の造形物５０において材料の層が積層される高さに応じて、造形ユニットの各構成の位置を調整する。この場合、例えば、材料の層が積層される高さに応じて、造形物５０から離れる方向へ、造形物５０に対して相対的に造形ユニットの各構成を移動させることが考えられる。また、より具体的に、本例において、積層方向駆動部３４は、造形の動作の進行に応じて、造形ユニットにおけるインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６を、回転テーブル３０から離れる方向へ移動させる。このように構成すれば、インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６について、造形中の造形物５０の高さに合わせた位置へ適切に移動させることができる。また、これにより、例えば、積層造形法による造形を適切に行うことができる。

制御部３６は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形装置１０の各部の動作を制御する。また、より具体的に、本例において、制御部３６は、インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６の動作を制御することにより、造形ユニットの各部に造形の材料の層を形成させる。また、周回駆動部３２の動作を制御することにより、回転テーブル３０を回転させる。また、積層方向駆動部３４の動作を制御することにより、積層方向における造形ユニットの位置を調整する。また、これらの制御について、周回経路における造形物５０の位置に応じて行う。

本例によれば、例えば、周回経路に沿って周回する造形物５０の被吐出領域へインクジェットヘッド１２で繰り返し材料液滴を吐出することにより、造形の材料の層を適切に積層できる。また、周回経路においてローラ１６による平坦化を行うことにより、造形の材料の各層として、予め設定された厚さの層を高い精度で形成できる。また、周回経路において紫外線光源１４により紫外線を照射することにより、造形の材料の各層を適切に硬化できる。そのため、本例によれば、例えば、積層造形法で造形物を適切に造形できる。

続いて、本例において造形装置１０の各部を駆動する駆動方法等について、更に詳しく説明をする。図２は、造形装置１０の各部を駆動する駆動方法の一例を示す。図２（ａ）は、造形装置１０の要部の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、回転テーブル３０上の造形物５０に対して造形を行うタイミング等について説明をする図である。

尚、図２（ａ）、（ｂ）においては、図示及び説明の便宜上、一部の特徴を図１と異ならせて図示している。より具体的に、図２（ａ）においては、図１（ａ）に示した構成における造形ユニットのうち、破線で囲んだ１個の造形ユニットの各構成（インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６）のみを示している。また、この造形ユニットの各構成を配設する領域について、図１（ａ）よりも広げて図示をしている。また、図２（ｂ）において、後に説明する非造形エリアについて、図１（ａ）よりも広くしている。

上記においても説明をしたように、本例において、周回駆動部３２は、回転軸２０２を中心にして、回転テーブル３０を回転させる。また、より具体的に、周回駆動部３２は、例えば、モータ２１０及びエンコーダ２１２を有する。モータ２１０は、例えばリニアモータ等の動力源であり、回転軸２０２を中心に回転テーブル３０を回転させる動力を発生する。また、本例において、造形の動作中、モータ２１０は、停止せずに、一定の速度で回転し続ける。また、これにより、モータ２１０は、造形の動作中において、回転テーブル３０を一定の速度で回転させる。

エンコーダ２１２は、回転テーブル３０の回転量を検知するための構成である。また、本例において、制御部３６（図１参照）は、エンコーダ２１２の状態に基づき、回転テーブル３０の回転量を検知する。また、これにより、制御部３６は、周回経路におけるそれぞれの造形物５０の位置を検知して、それぞれの造形物５０位置に応じて、造形装置１０の各部を制御する。

また、上記においても説明をしたように、本例において、積層方向駆動部３４は、造形の進行に応じて、積層方向において、造形ユニットの各構成（インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６）を移動させる。この場合、積層方向駆動部３４は、例えば、リニアモータ等の動力を利用して各構成を移動させることが好ましい。このように構成すれば、例えば、造形ユニットの各構成を高い精度で適切に移動させることができる。また、この場合、積層方向駆動部３４は、例えば、エンコーダ２１２のエッジ（エンコーダエッジ）に合わせたタイミングで、造形ユニットの各構成を移動させる。エンコーダ２１２のエッジとは、例えば、エンコーダ２１２において予め設定された基準位置である。

また、積層方向駆動部３４は、例えば、造形装置１０におけるインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６について、予め設定されたモジュール単位で駆動してよい。この場合、モジュールとは、例えば、一組の造形ユニット内において同じ機能を有する構成のグループのことである。より具体的に、図示した構成において、一組の造形ユニットは、複数のインクジェットヘッド１２から構成されるモジュールと、ローラ１６から構成されるモジュールと、紫外線光源１４から構成されるモジュールとを含んでいる。また、積層方向駆動部３４は、例えば、造形ユニット単位で各構成を駆動してもよい。この場合、モジュール単位又は造形ユニット単位で駆動するとは、例えば、モジュール又は造形ユニットに含まれる構成を積層方向へ同時に移動させることである。

また、積層方向駆動部３４による各構成の移動は、造形に必要な動作を各構成が行っていないタイミングで行うことが好ましい。より具体的に、例えば、インクジェットヘッド１２の移動は、インクジェットヘッド１２による材料液滴の吐出中以外に行うことが好ましい。また、紫外線光源１４及びローラ１６の移動は、紫外線光源１４による紫外線の照射やローラ１６による平坦化を造形物５０に対して行っていないタイミングで行うことが好ましい。

また、本例においては、例えば図２（ｂ）に示すように、回転テーブル３０の一部の領域を非造形エリアに設定し、それ以外の領域である造形エリア上で、造形物５０の造形を行う。この場合、非造形エリアは、造形ユニットの各構成を積層方向（Ｚ方向）へ移動させるタイミングをつくるために領域であり、回転テーブルの回転方向において造形物５０の後ろ側になる領域に設定される。また、これにより、回転テーブル３０の回転に応じて、造形エリアは、造形中の造形物５０と共に回転方向へ移動する。

また、この場合、造形物５０は、回転テーブル３０上において、上記のように、非造形エリア以外の造形エリア上で造形される。そのため、造形ユニットの各構成は、非造形エリアと対向するタイミングにおいて、造形に必要な動作を行っていない非稼働の状態になる。そして、この場合、造形ユニットの各構成が非造形エリアと対向しているタイミングでその構成を積層方向へ移動させることにより、造形の動作に含まれないタイミングで各構成を適切に移動させることができる。また、これにより、例えば、造形の動作への影響を防ぎつつ、造形ユニットの各構成を積層方向へ適切に移動させることができる。また、この場合、より具体的には、例えば、積層造形法で形成する各層の造形タイミングの合間に造形ユニットの各構成を移動させる層間移動を適切に行うことができる。そのため、本例によれば、例えば、回転テーブル３０を用いた造形の動作をより適切に行うことができる。

尚、上記のように、非造形エリアと対向しているタイミングにおいて、インクジェットヘッド１２等は非駆動になる。そのため、より効率的にインクジェットヘッド１２等を用いるためには、非造形エリアを狭くすることが好ましい。また、積層方向駆動部３４による各構成の駆動については、特定のタイミングに限らず、積層造形法で複数の層を形成可能であれば、適宜設定可能である。より具体的には、例えば、積層方向への各構成の移動について、造形ユニットを単位にして行うことが考えられる。このように構成すれば、例えば、全ての構成を同時に積層方向へ移動させる場合と比べ、必要な非造形エリアを狭くできる。また、例えば、造形ユニット内に設定されるモジュール毎に積層方向への移動を行うこと等も考えられる。この場合、例えば、回転テーブル３０の回転に応じて移動する非造形エリアの位置に合わせて、造形ユニット内の各モジュールを順次移動させてよい。このように構成すれば、例えば、必要な非造形エリアをより狭くできる。また、例えば、造形ユニットの各構成について、積層方向への移動を個別に行わせること等も考えられる。また、この場合、一の造形ユニットにおける複数のインクジェットヘッド１２についても、個別に移動させてよい。また、造形装置１０の構成の変形例においては、例えば造形ユニットの数や、造形ユニットの構成等に応じて、例えば複数の非造形エリアを設定すること等も考えられる。

ここで、本例においては、上記のように、造形物５０において積層させる材料の層数に応じて回転テーブル３０を複数回回転させることにより、積層造形法で造形物５０を造形する。また、これにより、例えば、従来の方法で造形を行う場合と比べてインクジェットヘッド１２等の稼働率を高め、より効率的に造形を行うことができる。そこで、以下、この点について、更に詳しく説明をする。

図３は、従来の方法で造形を行う造形装置の構成について説明をする図である。従来、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で造形を行う方法として、２次元の画像を印刷する印刷装置の動作を応用した方法（スキャン方式）が知られている。より具体的に、この場合、インクジェットヘッドに主走査動作（スキャン動作）を行わせることにより、造形の材料の層を形成する。また、この場合、例えば紫外線光源やローラ等をインクジェットヘッドと共に移動させることにより、主走査動作時に層の平坦化や、硬化のための紫外線の照射を行う。また、積層する層数に応じた回数の主走査動作を行うことにより、複数の層を重ねて形成する。

ここで、インクジェットヘッドを用いて造形を行う場合、様々な材料を使用するために、複数のインクジェットヘッドを用いることが一般的である。また、上記のように、インクジェットヘッドと共に、紫外線光源やローラ等を移動させる場合もある。そのため、このような構成の造形装置においては、例えば図中に示すように、主走査動作時において、多くの構成を含むヘッド部を移動させることになる。また、その結果、主走査動作での移動方向において、造形しようとする造形物の幅に対し、ヘッド部の長さやヘッド部の移動距離が長くなる。

また、インクジェットヘッドに主走査動作を行わせる場合、少なくとも材料液滴（インク滴）の吐出時の移動速度を一定にすることが必要である。そのため、この場合、材料液滴の吐出を開始する前及び後に、例えば図中に加減速距離と示したような、加速及び減速を行うための区間が必要になる。そして、この場合、図中に示すように、造形物に対してインクジェットヘッドにより材料液滴を吐出する範囲であるヘッドの稼働範囲に対し、ヘッドの移動距離の割合が大きくなる。また、その結果、造形に要する時間の中で、インクジェットヘッドを実際に稼働させる時間の割合が小さくなる。すなわち、この場合、インクジェットヘッドが稼働していない時間が長くなり、インクジェットヘッドの使用効率が低下することになるといえる。

また、積層造形法で造形を行う場合、多数の層を重ねて形成することが必要になる。そして、この場合、主走査動作を多数回繰り返して行うことが必要になる。そのため、主走査動作においてインクジェットヘッドの使用効率が低くなると、造形の効率が大幅に低下することになる。

これに対し、図１及び図２等を用いて説明をした本例の造形装置１０の場合、インクジェットヘッド１２に主走査動作を行わせる必要がないため、上記のようなインクジェットヘッド１２の使用効率の低下は生じない。そのため、本例によれば、例えば、インクジェットヘッド１２の動作について、材料液滴を吐出しない時間の割合を適切に短縮できる。また、これにより、インクジェットヘッド１２の使用効率を高め、造形物５０を効率的かつ適切に造形できる。

また、インクジェットヘッドに主走査動作を行わせる構成の場合、図３等から明らかなように、造形装置の大きさについて、少なくとも、主走査動作においてヘッド部が移動する範囲よりも大きくすることが必要になる。また、その結果、造形装置のサイズが大型化しやすくなる。

これに対し、本例の造形装置１０においては、造形ユニットの各構成について、よりコンパクトに配置することが可能になる。また、これにより、例えば、造形装置１０を適切に小型化できる。そのため、本例によれば、例えば、小型の造形装置１０を適切に供給すること等も可能になる。

続いて、造形装置１０の構成の他の例（変形例）について、説明をする。図４は、造形装置１０の構成の他の例を示す。図４（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図４（ｂ）は、造形装置１０の動作について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図４において、図１〜３と同じ符号を付した構成は、図１〜３における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。また、図４に示した造形装置１０は、図示した構成以外に、図１に示した造形装置１０の各部と同一又は同様の構成を更に備えてよい。

上記においては、図１及び図２を用いて、回転テーブル３０を単に回転させることで造形物５０を移動させる構成について、説明をした。このように構成すれば、例えば、造形装置１０の構成をより適切に小型化できる。

しかし、この場合、回転テーブル３０の回転に応じて周回経路に沿って移動する造形物５０において、周の内周側の移動距離と外周側の移動距離との間に差が生じることになる。また、その結果、造形の精度に影響が生じるおそれがある。特に、例えば造形しようとする造形物５０のサイズが大きい場合や、求められる造形の精度が高い場合等には、この差により生じる造形の精度の低下が問題になるおそれもある。

これに対し、図４に示した造形装置１０は、図１に示した構成に加え、造形物保持部４０及び造形物回転駆動部３８を更に備える。造形物保持部４０は、回転テーブル３０上において造形物５０を保持する部材である。この構成において、造形物保持部４０は、例えば、回転テーブル３０において造形物５０を設置すべき位置に配設され、造形物５０を保持した状態で、回転テーブル３０の回転に伴って、周回経路に沿って移動する。また、造形物保持部４０は、積層方向と平行な軸である造形物回転軸を中心に回転可能であり、造形物回転駆動部３８による駆動に応じて回転する。この場合、造形物保持部４０が回転するとは、例えば、造形物保持部４０に保持されている造形物５０が回転するように、造形物保持部４０の一部を回転させることであってよい。

造形物回転駆動部３８は、造形物回転軸を中心にして造形物保持部４０を回転させる駆動部である。また、造形物回転駆動部３８は、造形物保持部４０を回転させることにより、造形物保持部４０に保持されている造形物５０についても、造形物回転軸を中心にして回転させる。また、この場合、造形物回転駆動部３８は、造形の動作の途中に造形中の造形物５０を予め設定された角度だけ回転させることにより、周回経路を周回する造形物５０の向きを変更する。造形の動作の途中とは、例えば、造形の開始から完了までの間のいずれかのタイミングのことである。

また、この場合、例えば図４（ｂ）に示すように、造形中の造形物５０は、回転テーブル３０の回転に応じて周回経路に沿って移動しつつ、造形物保持部４０の回転に伴って回転する。このように構成すれば、例えば、造形物５０において周回経路の内周側や外周側を向く領域を造形の動作中に変更できる。また、これにより、例えば、周回経路を移動する造形物５０における内周側の移動距離と外周側の移動距離との差により生じる影響を適切に抑えることができる。

また、この場合、造形物回転駆動部３８は、例えば、予め設定されたタイミングにおいて造形中の造形物５０を１８０度回転させることにより、造形物５０において周回経路の内周側を向く領域と外周側を向く領域とを入れ替える。また、より具体的に、造形物回転駆動部３８は、例えば造形物５０が周回経路を予め設定された回数だけ周回する毎に、造形物５０を１８０度回転させてよい。この場合、例えば、造形物５０が周回経路を一周する毎に造形物５０を１８０度回転させることが考えられる。このように構成すれば、例えば、内周側の移動距離と外周側の移動距離との差により生じる影響を適切に抑えることができる。

尚、この場合、制御部３６（図１参照）は、例えば、造形物回転駆動部３８により造形物５０を回転させる動作に合わせて、造形ユニットにおけるインクジェットヘッド１２（図１参照）等の動作を制御する。また、造形物５０の回転は、例えば、造形ユニットの各構成と造形物５０とが対向していないタイミングで行うことが好ましい。

また、図４においては、図示の便宜上、回転テーブル３０上において、一組の造形物保持部４０及び造形物５０のみを図示している。しかし、この構成の造形装置１０においても、図１に図示した場合と同様に、回転テーブル３０上に複数の造形物５０を設置してもよい。この場合、造形装置１０は、回転テーブル３０上に複数の造形物保持部４０を備える。複数の造形物保持部４０は、例えば、回転テーブル３０の半径方向における位置を揃えて、円周方向へ並べて配設される。

また、より高い精度での造形を行おうとする場合には、周回経路を移動中の造形物５０に対し、回転以外に、平行移動を更に行わせてもよい。また、この場合、平行移動により、例えば、インクジェットヘッド１２に対する造形物５０の相対位置を調整することが考えられる。

図５は、造形装置１０の構成の更なる他の例を示す。図５（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図５（ｂ）は、造形装置１０の動作について説明をする図である。図５（ｃ）は、インクジェットヘッド１２（図１参照）のノズル列１０２と造形中の造形物５０との相対位置関係について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図５において、図１〜４と同じ符号を付した構成は、図１〜４における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。また、図５に示した造形装置１０は、図示した構成以外に、図１に示した造形装置１０の各部と同一又は同様の構成を更に備えてよい。

図５に図示した造形装置１０は、図１に示した構成に加え、造形物保持部４０及び位置調整駆動部４２を更に備える。また、この構成において、造形物保持部４０は、図４に関連して説明をした特徴に加え、回転テーブル３０に対して相対的に平行移動可能に構成されている。より具体的に、図示した構成において、造形物保持部４０は、造形物回転軸を中心に回転可能であることに加え、予め設定された調整距離の範囲内で、回転テーブル３０の半径方向及び円周方向への平行移動が可能に構成されている。この場合、半径方向への平行移動とは、例えば、回転テーブル３０に対して相対的に、回転テーブル３０の半径方向の内周側及び外周側へ移動することである。また、円周方向への平行移動とは、回転テーブル３０に対して相対的に、半径方向と直交する方向の前方側及び後方側へ移動することである。また、前方側及び後方側とは、例えば、回転テーブル３０の回転方向と同じ側、及び反対側のことである。また、造形物保持部４０の平行移動可能とは、造形物保持部４０に保持されている造形物５０が平行移動するように、造形物保持部４０の一部が平行移動することであってよい。

また、位置調整駆動部４２は、造形物保持部４０に回転及び平行移動を行わせる駆動部であり、造形物保持部４０に回転及び平行移動を行わせることにより、造形物５０について、回転テーブル３０に対する相対的な位置を変化させる。また、これにより、位置調整駆動部４２は、インクジェットヘッド１２（図１参照）に対する造形物５０の相対位置を調整する。インクジェットヘッド１２に対する造形物５０の相対位置とは、例えば、インクジェットヘッド１２におけるノズル列１０２に対する造形物５０の相対位置のことである。

また、より具体的に、この場合、造形装置１０におけるそれぞれのインクジェットヘッド１２と対向する位置を造形物５０が通過するタイミングにおいて、位置調整駆動部４２は、例えば図５（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド１２に対して相対的に移動する方向がノズル列方向と直交する方向になるように、造形物５０の相対位置を調整する。このように構成すれば、例えば、ノズル列１０２と造形物５０との位置関係について、周回経路に沿って造形物５０を移動させることの影響をより適切に低減できる。また、これにより、例えば、より高い精度での造形をより適切に行うことができる。

尚、この場合、位置調整駆動部４２は、例えば、造形装置１０におけるそれぞれのインクジェットヘッド１２と対向する位置を造形物５０が通過する毎に、造形物５０の相対位置を調整する。また、制御部３６（図１参照）は、位置調整駆動部４２により造形物５０の位置を調整する動作に合わせて、インクジェットヘッド１２等の動作を制御する。

また、図５においては、図示の便宜上、回転テーブル３０上において、一組の造形物保持部４０及び造形物５０のみを図示している。しかし、この構成の造形装置１０においても、図４に関連して上記において説明をした構成と同様に、回転テーブル３０上に複数の造形物５０を設置してもよい。

また、造形装置１０の構成については、更なる変形を行うことも考えられる。例えば、上記においては、主に、積層方向と直交する面内での位置について、インクジェットヘッド１２を周回経路の所定の位置に固定する構成を説明した。しかし、造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、インクジェットヘッド１２の位置を動かすこと等も考えられる。より具体的には、例えば、インクジェットヘッド１２についてノズル列方向へ移動可能として、積層する層毎にノズル列方向におけるインクジェットヘッド１２の位置を変更すること等も考えられる。この場合、例えば、ノズルピッチ未満の距離だけインクジェットヘッド１２の位置をずらすことにより、造形の解像度を高めること等が考えられる。また、インクジェットヘッド１２の位置を層毎にずらすことで、例えば、造形物５０の被吐出領域の各位置へ材料液滴を吐出するノズルを変更すること等も考えられる。この場合、例えば、ノズル列における少なくとも一方の端側のノズルを不使用にして、ノズル列の全体の位置を調整することが考えられる。

また、上記においては、造形物５０を移動させる周回経路に関し、主に、回転テーブル３０を用いて造形物５０を移動させる構成について説明をした。しかし、造形物５０を移動させる方法については、回転テーブル３０を用いる場合に限らず、他の方法を用いてもよい。

図６は、造形装置１０の構成の更なる他の例を示す。図６（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図６（ａ）においては、図示の便宜上、造形物５０を省略して造形装置１０の構成を図示している。図６（ｂ）は、周回経路に沿って造形物５０を移動させる様子の一例を示す。

尚、以下に説明をする点を除き、図６において、図１〜５と同じ符号を付した構成は、図１〜５における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。また、図６に示した造形装置１０は、図示した構成以外に、必要に応じて、図１に示した造形装置１０の各部と同一又は同様の構成を更に備えてよい。例えば、図６に示した造形装置１０は、図示した構成以外に、周回駆動部３２、積層方向駆動部３４、及び制御部３６等を更に備えてよい。また、この場合、これらの構成は、造形物５０の移動のさせ方の違い等に応じて適宜変更した特徴を有してよい。

図６に図示した構成において、造形装置１０は、回転テーブルを用いる方法ではなく、搬送装置６２を用いて、造形物５０を移動させる。搬送装置６２は、例えば、造形物５０を載せた面である載置面を移動させることで造形物５０を搬送するコンベア装置であり、周回駆動部３２（図１参照）の駆動力に応じて造形物５０を搬送する。また、搬送装置６２は、予め設定された周回経路に沿って載置面を移動させる周回型の搬送装置であり、周回経路に沿って造形物５０を移動させる。また、この場合、例えば図６（ｂ）に示すように、複数の造形物５０を同時に搬送してよい。

また、この場合も、造形ユニットの各構成であるインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６は、周回経路に沿って配設される。また、これにより、造形ユニットの各構成は、周回経路に沿って移動する造形物５０に対し、造形の動作を行う。

また、より具体的に、図示した構成において、搬送装置６２は、直線状の部分と、非直線状の部分とを含む周回経路に沿って、造形物５０を移動させる。また、この場合、インクジェットヘッド１２及びローラ１６は、周回経路における直線状の部分と対向する位置に配設される。また、これにより、インクジェットヘッド１２は、周回経路における直線状の部分を造形物５０が移動する間に、造形物５０の被吐出領域へ材料液滴（インク滴）を吐出する。また、ローラ１６は、周回経路における直線状の部分を造形物５０が移動する間に、平坦化の動作を行う。

また、この場合、インクジェットヘッド１２は、例えば、直線状の部分における造形物５０の移動方向とノズル列方向とが直交する向きで配設される。ローラ１６は、例えば、直線状の部分における造形物５０の移動方向と回転軸とが直交する向きで配設される。

このように構成すれば、例えば、移動中の造形物５０に対してノズル列方向やローラ１６の回転軸を一定の向きに揃えた状態で、材料液滴の吐出や平坦化の動作を行うことができる。また、これにより、例えば、曲線状の経路を移動中の造形物５０に対して材料液滴の吐出や平坦化を行う場合と比べ、造形の精度を適切に高めることができる。

また、この場合、紫外線光源１４については、例えばインクジェットヘッド１２及びローラ１６と比べ、造形物５０の向きとの関係により生じる影響は小さいと考えられる。そのため、紫外線光源１４については、図示した構成のように、周回経路における非直線状の部分と対向する位置に配設してもよい。この場合、紫外線光源１４は、周回経路における非直線状の部分を造形物５０が移動する間に、造形物５０へ紫外線を照射する。このように構成すれば、例えば、造形ユニットの各構成について、周回経路に沿って、より効率的に配置できる。

尚、求められる造形の精度によっては、例えばローラ１６についても、周回経路における非直線状の部分と対向する位置に配設することも考えられる。また、インクジェットヘッド１２についても、周回経路における非直線状の部分と対向する位置に配設することも考えられる。この場合、例えば、直線状の部分を有さない搬送装置６２を用いることも考えられる。また、搬送装置６２において十分なスペースがある場合等には、紫外線光源１４についても、周回経路における直線状の部分と対向する位置に配設することが好ましい。このように構成すれば、例えば、造形物５０に対してより均一に紫外線を照射できる。

また、搬送装置６２を用いる場合にも、搬送装置６２上に直接造形物５０を設置するのではなく、造形物保持部４０を用いることも考えられる。図６（ｃ）は、造形物保持部４０を用いて造形物５０を保持する場合の構成の一例を示す。この場合、造形物保持部４０は、造形物５０を保持した状態で、搬送装置６２の載置面に設置される。このように構成した場合も、周回経路に沿って造形物５０を適切に移動させることができる。

また、この場合、例えば図４を用いて説明をした構成と同一又は同様にして、予め設定されたタイミングにおいて造形中の造形物５０を回転させてもよい。例えば、造形ユニットの少なくとも一部の構成（例えば紫外線光源１４等）を周回経路における非直線状の部分と対向する位置に配設する場合等には、造形物保持部４０を適宜回転させることが好ましい。このように構成すれば、例えば、より高い精度で造形物５０を造形できる。また、必要に応じて、例えば、図５を用いて説明をした構成と同一又は同様にして、造形物保持部４０に更に平行移動をさせてもよい。

ここで、図１〜６を用いて説明をした造形装置１０において用いる周回経路について、より一般化して考えた場合、インクジェットヘッド１２と対向する平面内に設定された経路であると考えることができる。この場合、周回経路がインクジェットヘッド１２と対向する平面内に設定されるとは、例えば、周回経路が実質的にこの平面内に設定されることであってよい。また、周回経路が実質的にこの平面内に設定されるとは、例えば、機械的な構造や動作の都合等により生じる微小な段差等を許容する精度で、周回経路がこの平面内に設定されることであってよい。

また、この場合、周回駆動部３２の動作について、積層方向をこの平面と垂直にした状態で周回経路に沿って造形中の造形物５０を周回させる動作であると考えることができる。このように構成すれば、例えば、造形物５０の被吐出領域を周回経路に沿って適切に周回させることができる。また、この場合、具体的な周回経路の構成については、図１〜６に図示した構成に限らず、様々に変形可能である。

また、造形装置１０の構成の更なる変形例においては、インクジェットヘッド１２と対向する平面内に設定された経路以外の周回経路を用いることも考えられる。この場合、造形物５０の被吐出領域を周回経路に沿って周回させる方法として、例えば、所定の軸を中心にして造形中の造形物５０を回転させる方法等が考えられる。

図７は、造形装置１０の構成の更なる他の例を示す。図７（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す斜視図である。図７（ｂ）、（ｃ）は、造形装置１０の各部を駆動する駆動方法について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図７において、図１〜６と同じ符号を付した構成は、図１〜６における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。

図７に図示した構成において、造形装置１０は、回転軸２０４を中心にして造形物５０を回転させることにより、造形物５０における被吐出領域を周回経路に沿って周回させる。回転軸２０４は、積層方向と垂直な軸である積層中心軸の一例である。また、この構成において、造形物５０は、内部を構成する芯材６０の周囲に造形の材料の層を積層することで形成される。また、芯材６０は、円柱状の部材であり、造形時において、軸方向を回転軸２０４と平行にして、回転軸２０４を中心にして回転可能に設置される。

尚、芯材６０について、円柱状であるとは、例えば、要部の外側の形状が円柱状であることである。そのため、例えば内部が中空の円筒状の芯材６０等についても、円柱状の芯材６０の一例と考えることができる。

また、造形装置１０において、モータ２１０及びエンコーダ２１２等から構成される周回駆動部３２は、回転軸２０４を中心にして芯材６０を回転させる。そして、造形ユニットにおけるそれぞれのインクジェットヘッド１２は、回転する芯材６０上に材料液滴を吐出する。

また、より具体的に、この場合、造形中の造形物５０は、回転軸２０４に対し、先に形成される材料の層が内側になり、後に形成される材料の層が外側になる向きで、回転軸２０４の周りに保持される。また、周回駆動部３２は、回転軸２０４を中心にして、造形物５０の被吐出領域を外側に向けた状態で、造形物５０を回転させる。また、これにより、周回駆動部３２は、造形物５０の被吐出領域について、回転軸２０４の周りを周回する周回経路に沿って周回させる。

また、この場合、積層方向駆動部３４は、例えば図７（ｂ）に示すように、芯材６０の周りに形成された層の厚さに合わせて、造形ユニットの各構成の位置を変化させる。これにより、複数のインクジェットヘッド１２は、造形物５０の被吐出領域よりも回転軸２０４から離れた位置に配設され、回転軸２０４に向かう向きで材料液滴を吐出する。また、これにより、複数のインクジェットヘッド１２は、例えば、被吐出領域の各位置に対して造形物５０の１周あたり１回の材料液滴の吐出を行う１パスの動作により、造形の材料の各層を形成する。また、ローラ１６は、芯材６０の周りに形成された層の厚さに合わせた位置で、平坦化を行う。紫外線光源１４は、造形物５０の被吐出領域よりも回転軸２０４から離れた位置から、紫外線を照射する。

このように構成した場合も、例えば、造形物５０の被吐出領域を周回経路に沿って周回させ、周回中の被吐出領域へインクジェットヘッド１２により材料液滴を吐出すること等により、積層造形法で造形物５０を適切に造形できる。また、この場合も、インクジェットヘッド１２に主走査動作を行わせる必要がないため、インクジェットヘッド１２により材料液滴を吐出しない時間の割合を適切に短縮できる。また、これにより、インクジェットヘッド１２の使用効率を高め、造形物５０を効率的かつ適切に造形できる。また、この場合も、主走査動作の幅等を考慮する必要がないため、造形ユニットの各構成について、よりコンパクトに配置することが可能になる。また、これにより、例えば、造形装置１０を適切に小型化できる。

更には、この場合、芯材６０を用いて造形物５０を造形することにより、造形物５０の内部の造形を省略できる。また、これにより、造形に要する時間を短縮することや、造形の材料を節約すること等が可能になる。

ここで、この構成においても、図１等を用いて説明をした場合と同様に、周回駆動部３２におけるモータ２１０は、造形の動作中、停止せずに、一定の速度で回転し続ける。また、積層方向駆動部３４は、例えば、エンコーダ２１２のエッジに合わせたタイミングで、造形ユニットの各構成を移動させる。また、この場合も、積層方向駆動部３４は、例えばリニアモータ等で各構成を移動させることが好ましい。

また、図７に示した造形装置１０においては、更に、回転軸２０４と平行な方向へ芯材６０が移動可能に構成されている。この場合、例えば回転軸２０２を軸方向へ移動することで、芯材６０を移動させることが考えられる。また、この場合、例えば、造形物５０の各層を形成する毎に芯材６０を移動させることで、芯材６０に対するインクジェットヘッド１２の相対位置を積層する層毎に変更すること等が考えられる。この場合、例えば、インクジェットヘッド１２のノズル列におけるノズルピッチ未満の距離だけ芯材６０の位置をずらすことにより、造形の解像度を高めること等が考えられる。また、芯材６０の位置を層毎にずらすことで、例えば、造形物５０の被吐出領域の各位置へ材料液滴を吐出するノズルを変更すること等も考えられる。この場合、例えば、インクジェットヘッド１２のノズル列における少なくとも一方の端側のノズルを不使用にして、ノズル列の全体の位置を調整することが考えられる。

また、このような芯材６０の移動は、インクジェットヘッド１２に対する相対的な移動であってよい。そのため、このような相対移動について、インクジェットヘッド１２の側を移動させることで行ってもよい。また、これらのような芯材６０やインクジェットヘッド１２の移動は、例えばリニアモータ等で行うことが好ましい。

また、造形装置１０における造形ユニット等の具体的な構成は、図示した構成に限らず、様々に変更可能である。例えば、一組の造形ユニットにおいて、紫外線光源１４を複数設けてもよい。この場合、例えば、各インクジェットヘッド１２の間に紫外線光源１４を配設すること等が考えられる。また、図７においては、一組の造形ユニット分のインクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６のみを図示している。しかし、造形装置１０の構成の変形例においては、複数組の造形ユニットを設置してもよい。

また、上記においても説明をしたように、この構成の造形装置１０においては、芯材６０の回転を止めずに、造形物５０の造形を行う。また、その一方で、造形ユニットの各構成については、芯材６０上に形成された層の厚さに合わせて移動させる必要がある。

この場合、より具体的には、例えば、図７（ｃ）に示すように、造形ユニットの各構成のうち、Ｎ番目の層（Ｎ層目）の形成が終了したモジュール（インクジェットヘッド１２、ローラ１６、紫外線光源１４等）から順番に移動させることが考えられる。この場合、各モジュールの移動のタイミングは異なっていてよい。また、この場合、例えば、図中に２本の破線と両矢印で示した区間のような所定の領域を設定し、造形物５０の被吐出領域がこの領域を通過しているタイミングで、モジュールを移動させることが考えられる。このように構成すれば、例えば、芯材６０上に造形物５０を適切に造形できる。

また、この場合、各モジュールを移動させるタイミングについて、層毎に異ならせてもよい。このように構成すれば、例えば、層間に生じるつなぎ目の位置を層毎に異ならせることができる。また、これにより、つなぎ目を目立ちにくくできる。

また、このようなつなぎ目の部分については、例えばマスクを適用して各インクジェットヘッド１２からの材料液滴の吐出を制御することで、Ｎ層目の次の層（Ｎ＋１層目）との間でオーバーラップさせてもよい。このように構成すれば、例えば、つなぎ目が目立つことをより適切に防ぐことができる。

続いて、このような造形装置１０を用いて行う造形の動作の例について、更に詳しく説明をする。図８は、造形装置１０を用いて行う造形の動作の一例を示す図であり、造形物５０の径に応じて使用するインクジェットヘッド１２の個数を変化させる場合の動作の例を示す。図８（ａ）は、造形物５０の径が小さい場合に行う造形の動作の一例を示す。図８（ｂ）は、造形物５０の径が大きい場合に行う造形の動作の一例を示す。

図８（ａ）に示すように、造形物５０の径が小さい場合、造形装置１０が備える複数のインクジェットヘッド１２の全てを使用するのではなく、一部のインクジェットヘッド１２を選択的に使用して、造形を行うことが考えられる。このように構成すれば、例えば、径の小さな造形物５０の周囲に対し、使用するインクジェットヘッド１２をより適切に配置できる。

また、この場合、一部のインクジェットヘッド１２の選択の仕方としては、例えば、着色用のインクジェットヘッド１２のうち、必要な色に応じて一部のインクジェットヘッド１２を選択することが考えられる。また、着色を行わない造形物５０の造形時や、造形物５０の内部の造形時には、着色用のインクジェットヘッド１２を用いずに、モデル材用のインクジェットヘッド１２等のみを選択することが考えられる。また、造形物５０の径に対して必要なインクジェットヘッド１２が多い場合等には、必要なインクジェットヘッド１２として選択するインクジェットヘッド１２を順次入れ替え、必要なインクジェットヘッド１２を順番に使用してもよい。

また、図８（ｂ）に示すように、造形物５０の径が大きい場合、より多くの数のインクジェットヘッド１２を使用して造形を行うことが考えられる。また、この場合、例えば、造形装置１０が備える複数のインクジェットヘッド１２の全てを使用することが考えられる。このように構成すれば、例えば、径の大きな造形物５０をより効率的に造形できる。

ここで、造形物５０の径とは、例えば、造形の完成時点の造形物５０の径であってよい。このように構成すれば、例えば、造形しようとする造形物５０の径に合わせて、使用するインクジェットヘッド１２の個数を適切に設定できる。

また、造形物５０の径は、例えば、造形の途中時点での造形物５０の径であってもよい。この場合、例えば、造形の動作の初期における造形物５０の径は、小さくなる。また、その後、造形の進行に応じて、造形物５０の径は徐々に大きくなる。そのため、この場合、造形の動作の初期には少ない数のインクジェットヘッド１２を使用し、その後、使用するインクジェットヘッド１２を増加させることが考えられる。このように構成すれば、例えば、造形中の造形物５０の径に合わせて、使用するインクジェットヘッド１２の個数を適切に設定できる。

また、より具体的に、この場合、造形の動作の初期において着色が不要な時点では、着色用のインクジェットヘッド１２を使用せず、それ以外のインクジェットヘッド１２を選択することが考えられる。また、この場合、例えば、造形の進行後において、必要に応じて着色用のインクジェットヘッド１２を選択する。

また、この構成において、造形物５０の径は、造形物５０の大きさの一例である。また、上記のように使用するインクジェットヘッド１２を選択する動作について、より一般化して考えた場合、造形物５０の大きさが予め設定された基準の大きさよりも大きい場合、第１の個数のインクジェットヘッド１２を用いて造形を行い、造形物５０の大きさがこの基準の大きさ以下の場合、第１の個数よりも少ない第２の個数のインクジェットヘッド１２を用いて造形を行う動作と考えることができる。

続いて、造形装置１０を用いて様々な形状の造形物５０を造形する動作について、説明をする。上記においても説明をしたように、図７等を用いて説明をした造形装置１０においては、芯材６０の周囲にインクジェットヘッド１２で材料液滴を行うことにより、造形物５０の造形を行う。

そして、この場合、芯材６０として、単なる円柱状の部材等ではなく、様々な形状の芯材６０を用いることも考えられる。このように構成すれば、例えば、多様な形状の造形物５０をより効率的に造形できる。また、この場合、芯材６０についても予め造形装置で造形することが考えられる。このように構成すれば、例えば、様々な形状の芯材６０を用いることが可能になる。また、これにより、例えば、自由な形状の造形をより適切に行うことができる。

また、この場合、芯材６０に対するインクジェットヘッド１２やローラ１６等の位置関係を適宜調整することにより、造形物５０の端面の造形等を行うことができる。図９及び図１０は、造形装置１０により造形物５０の端面の造形を行う動作の例を示す。図９（ａ）は、三角錐状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行う動作の例を示す。図９（ｂ）は、２個の三角錐状の底面を合わせた形状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行う動作の例を示す。図１０（ａ）〜（ｄ）は、円板状の芯材６０を用いる場合について、端面の造形を行うため順次行う動作を順番に示す。

これらの図中に示すように、芯材６０の形状や造形しようとする造形物５０の形状に合わせ、インクジェットヘッド１２やローラ１６等の位置を適宜調整することで、造形物５０の端面等を適切に造形できる。また、これにより、様々な形状の造形物５０を適切に造形することが可能になる。より具体的には、造形装置１０により、例えば、フィギュア（人形）の顔等を造形すること等が考えられる。この場合、フィギュアの顔とは、フィギュアの完成品において顔の少なくとも一部を構成する部分であってよい。また、この場合、フィギュアの顔を造形する具体的な動作について、様々な方法で行うことが考えられる。

図１１は、フィギュアの顔を造形する方法について説明をする図である。図１１（ａ）〜（ｄ）は、フィギュアの顔を造形する方法の例を示す。

尚、図示の便宜上、図１１（ａ）〜（ｄ）においては、造形時に必要となるサポート層等は省略して、造形物５０の本体となる造形部のみを示している。この場合、サポート層とは、造形時に造形部を支えるための層であり、サポート材用のインクジェットヘッド１２により形成される。また、サポート層は、造形の完了後に除去される。また、造形物５０の造形部とは、例えば、サポート層の除去後に造形の成果物として残る部分のことである。

図１１（ａ）は、円柱状の芯材６０を用いて１個の造形物５０を造形する場合の動作の例を示す。この場合、図示のように、芯材６０により、造形物５０の内部を構成する。また、芯材６０の周囲の全体に造形の材料の層を積層することで、フィギュアの顔となる造形物５０を造形する。このように構成すれば、フィギュアの顔となる造形物５０を適切に造形できる。また、この場合、造形物５０の内部を芯材６０で構成することにより、例えば、造形に要する時間を適切に短縮できる。また、造形時に使用する材料を低減することもできる。

図１１（ｂ）は、円錐状の芯材６０を用いて、芯材６０の周囲の全体に造形の材料の層を積層することで１個の造形物５０を造形する場合の動作の例を示す。この場合も、図１１（ａ）に示した場合と同様に、フィギュアの顔となる造形物５０を適切に造形できる。また、この場合も、造形物５０の内部を芯材６０で構成することにより、例えば、造形に要する時間を適切に短縮できる。また、造形時に使用する材料を低減することもできる。また、この場合、例えば図中に示すように、インクジェットヘッド１２に対して回転軸２０４を傾けた状態にしてもよい。このように構成すれば、例えば、円錐状の芯材６０を用いる場合において、造形物５０をより適切に造形できる。

図１１（ｃ）は、芯材６０の周囲に複数の造形物５０を造形する場合の動作の例を示す。この場合、芯材６０により造形物５０の内部を構成するのではなく、図示のように、芯材６０を造形の下地として用いる。この場合、芯材６０としては、例えば、円柱状の芯材６０を好適に用いることができる。このように構成すれば、例えば、フィギュアの顔となる造形物５０について、複数個を同時に造形できる。また、これにより、造形物５０を効率的に造形できる。また、この場合、造形の完了後、造形物５０は、芯材６０から取り外される。そのため、例えば、芯材６０を繰り返し使用すること等も可能になる。

図１１（ｄ）は、芯材６０の周囲に複数の造形物５０を造形する場合について、より多くの造形物５０を同時に造形する動作の例を示す。この場合も、例えば図１１（ｃ）に示した場合と同様に、芯材６０を造形の下地として用いる。そして、芯材６０の周囲において、例えば芯材６０の断面の円周方向に沿って複数の造形物５０が並ぶように、複数の造形物５０を同時に造形する。このように構成すれば、例えば、複数の造形物５０をより効率的に造形できる。

ここで、上記においても説明をしたように、図１１（ａ）〜（ｄ）においては、サポート層等は省略して、造形物５０の造形部のみを示している。しかし、実際の造形時においては、造形しようとする造形物５０における造形部の形状に応じて、サポート層を形成することが必要になる場合がある。

図１２は、造形装置１０による造形時の様子の一例を示す図であり、造形ユニットにおける複数のインクジェットヘッド１２により形成される造形の材料の層について、サポート層を含めてより具体的に示す。図示のように、造形物５０の造形時には、インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及びローラ１６を含む造形ユニットを用いて、造形物５０を造形する。また、この場合、芯材６０を回転させ、かつ、芯材６０から離れる方向へ造形ユニットを適宜移動させることにより、造形の材料を積層して、造形物５０における造形部５２及びサポート層５４を形成する。このように構成すれば、例えば、積層造形法により造形物５０を適切に造形できる。

尚、例えばフィギュアの顔を造形する場合、髪の毛等のような細かい箇所については、造形装置１０で造形を行うことが難しい場合もある。そのため、この場合、髪の毛等の造形が難しい箇所以外の部分を造形装置１０により造形することが考えられる。この場合、例えば、造形後の造形物５０（造形部５２）に対し、別途用意したカツラを被せること等が考えられる。

また、上記においては、説明の便宜上、造形部５２及びサポート層５４を含む部分について、造形物５０と考えた。また、最終的に残る造形の成果物に着目した場合、サポート層５４を除いた造形部５２について、造形物５０と考えてもよい。

本発明は、例えば造形装置に好適に利用できる。

１０・・・造形装置、１２・・・インクジェットヘッド、１４・・・紫外線光源、１６・・・ローラ、３０・・・回転テーブル、３２・・・周回駆動部、３４・・・積層方向駆動部、３６・・・制御部、３８・・・造形物回転駆動部、４０・・・造形物保持部、４２・・・位置調整駆動部、５０・・・造形物、５２・・・造形部、５４・・・サポート層、６０・・・芯材、６２・・・搬送装置、１０２・・・ノズル列、２０２・・・回転軸、２０４・・・回転軸、２１０・・・モータ、２１２・・・エンコーダ

Claims (16)

1. 立体的な造形物を積層造形法で造形する造形装置であって、
   前記造形物の材料の液滴である材料液滴を吐出する吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドに対して相対的に、少なくとも造形中の前記造形物において前記材料液滴が吐出される領域である被吐出領域を、予め設定された周回経路に沿って周回させる周回駆動部と
   を備え、
   前記周回駆動部は、前記被吐出領域に前記周回経路を複数回周回させ、
   前記吐出ヘッドは、前記周回経路を周回する前記被吐出領域へ前記材料液滴を吐出することを特徴とする造形装置。
2. 複数の前記吐出ヘッドを備え、
   それぞれの前記吐出ヘッドは、前記周回経路における互いに異なる位置において、前記被吐出領域へ前記材料液滴を吐出することを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記造形物の材料は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂であり、
   前記造形装置は、紫外線を照射する紫外線光源を更に備え、
   前記紫外線光源は、前記周回経路における予め設定された紫外線照射用位置を前記被吐出領域が通過するタイミングにおいて、前記被吐出領域へ紫外線を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
4. 前記被吐出領域に形成された前記材料の層を平坦化する平坦化手段を更に備え、
   前記平坦化手段は、前記周回経路における予め設定された平坦化用位置を前記被吐出領域が通過するタイミングにおいて、前記材料の層を平坦化することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の造形装置。
5. 前記造形中の造形物において前記材料が積層される方向である積層方向において前記造形中の造形物に対して相対的に前記インクジェットヘッドを移動させる積層方向駆動部を更に備え、
   前記積層方向駆動部は、造形中の前記造形物において前記材料の層が積層される高さに応じて、前記造形中の造形物から離れる方向へ、前記造形中の造形物に対して相対的に前記インクジェットヘッドを移動させ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造形装置。
6. 前記周回経路は、前記吐出ヘッドと対向する平面内に設定された経路であり、
   前記周回駆動部は、前記造形中の造形物において前記材料が積層される方向である積層方向を前記平面と垂直にした状態で前記周回経路に沿って前記造形中の造形物を周回させることにより、前記被吐出領域を前記周回経路に沿って周回させ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造形装置。
7. 前記積層方向と平行な軸である台部回転軸を中心に回転可能な台部を更に備え、
   前記造形中の造形物は、前記台部上に設置され、
   前記インクジェットヘッドは、前記台部の上面と対向する位置に配設され、
   前記周回駆動部は、前記台部回転軸を中心に前記台部を回転させることにより、前記台部回転軸を中心とする円周状の前記周回経路に沿って、前記造形中の造形物を周回させることを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
8. 前記吐出ヘッドに対する前記造形中の造形物の相対位置を調整する位置調整駆動部を更に備え、
   前記吐出ヘッドは、前記材料液滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが予め設定されたノズル列方向に並ぶノズル列を有しており、
   前記吐出ヘッドと対向する位置を前記造形中の造形物が通過するタイミングにおいて、前記位置調整駆動部は、前記吐出ヘッドに対して相対的に移動する方向が前記ノズル列方向と直交する方向になるように、前記造形中の造形物の前記相対位置を調整することを特徴とする請求項７に記載の造形装置。
9. 前記周回経路は、直線状の部分を含む経路であり、
   前記吐出ヘッドは、前記造形中の造形物が前記直線状の部分を移動する間に、前記造形中の造形物へ前記材料液滴を吐出することを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
10. 前記造形物の材料は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂であり、
    前記造形装置は、紫外線を照射する紫外線光源を更に備え、
    前記周回経路は、非直線状の部分を更に含む経路であり、
    前記紫外線光源は、前記造形中の造形物が前記非直線状の部分を移動する間に、前記造形中の造形物へ紫外線を照射することを特徴とする請求項９に記載の造形装置。
11. 前記積層方向と平行な軸である造形物回転軸を中心に前記造形中の造形物を回転させる造形物回転駆動部を更に備え、
    前記造形物回転駆動部は、造形の動作の途中に前記造形中の造形物を予め設定された角度だけ回転させることにより、前記周回経路を周回する前記造形中の造形物の向きを変更することを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の造形装置。
12. 前記造形物回転駆動部は、予め設定されたタイミングにおいて前記造形中の造形物を１８０度回転させることにより、前記造形中の造形物において前記周回経路の内周側を向く領域と外周側を向く領域とを入れ替えることを特徴とする請求項１１に記載の造形装置。
13. 前記造形中の造形物は、前記造形中の造形物において前記材料が積層される方向である積層方向と垂直な軸である積層中心軸に対し、先に形成される前記材料の層が内側になり、後に形成される前記材料の層が外側になる向きで、前記積層中心軸の周りに保持され、
    前記周回駆動部は、前記積層中心軸を中心にして、前記被吐出領域を外側に向けた状態で、前記被吐出領域を周回させ
    前記吐出ヘッドは、前記被吐出領域よりも前記積層中心軸から離れた位置に配設され、前記積層中心軸に向かう向きで前記材料液滴を吐出す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造形装置。
14. 前記造形物は、内部を構成する芯材の周囲に前記造形の材料の層を積層することで形成され、
    前記周回駆動部は、前記積層中心軸を中心にして、前記芯材を回転させ、
    前記吐出ヘッドは、回転する前記芯材上に前記材料液滴を吐出することを特徴とする請求項１３に記載の造形装置。
15. 複数の前記吐出ヘッドを備え、
    前記造形物の大きさが予め設定された基準の大きさよりも大きい場合、第１の個数の前記吐出ヘッドを用いて造形を行い、
    前記造形物の大きさが前記基準の大きさ以下の場合、前記第１の個数よりも少ない第２の個数の前記吐出ヘッドを用いて造形を行うことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の造形装置。
16. 立体的な造形物を積層造形法で造形する造形方法であって、
    前記造形物の材料の液滴である材料液滴を吐出する吐出ヘッドを用い、
    前記吐出ヘッドに対して相対的に、少なくとも造形中の前記造形物において前記材料液滴が吐出される領域である被吐出領域を、予め設定された周回経路に沿って複数回周回させ、
    前記吐出ヘッドにより、前記周回経路を周回する前記被吐出領域へ前記材料液滴を吐出することを特徴とする造形方法。