JP2018024187A - 造形装置及び造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの積層面と、押当部材の押当面と、担持体の担持面との三平面を容易に平行にして、立体物の品質を向上する。【解決手段】造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、前記押当部材に配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、前記ステージ、前記押当部材、および前記平行度測定手段の動作を制御する制御ユニットと、を有し、前記制御ユニットが、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度と、を測定するための制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、造形装置及び造形方法に関するものである。

近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）と呼ばれる立体造形技術（以下、ＡＭ技術）が注目を集めている。ＡＭ技術は、立体モデルの三次元形状データをスライスして複数のスライスデータを生成し、スライスデータに基づいて、造形材料をステージの積層面上に順次積層して固着することで、立体物を作製する技術である。
また、従来から二平面を平行にする技術が知られている。例えば、半導体露光装置におけるマスクとウェハとを平行にする方法として、接触及び非接触による方法がある（特許文献１）。また、静電センサを利用して平行出しする方法（特許文献２）や、突出部を設けることで所定距離よりも二平面の距離を離す方法がある（特許文献３）。

特開２００２−２８０２８２号公報 特開２０００−８２２４４号公報 特開２００３−２５４６９号公報

造形装置においては、押当部材を設け、ステージの積層面又は積層面上の立体物と、押当部材との間で、担持体に担持された造形材料を、担持体とともに挟み込むことで、造形材料をステージの積層面上に積層する場合がある。
このとき、ステージの積層面と、押当部材の押当面と、担持体の担持面との三つの平面における平行がとれているかどうかが、最終的な立体物の品質に大きな影響を与え得る。従来では、三つの平面を平行にする調整作業をユーザが容易に行うことができず、三つの平面の平行がとれないまま積層してしまうことで立体物の品質が低下する懸念がある。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、ステージの積層面と、押当部材の押当面と、担持体の担持面との三平面を容易に平行にして、立体物の品質を向上することを目的とする。

本発明の第一態様は、
造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
前記押当部材に配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
前記ステージ、前記押当部材、および前記平行度測定手段の動作を制御する制御ユニットと、
を有し、
前記制御ユニットが、
前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度と、を測定するた
めの制御を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。

本発明の第二態様は、
造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
前記ステージに配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
前記ステージ、前記押当部材、および前記平行度測定手段の動作を制御する制御ユニットと、
を有し、
前記制御ユニットが、
前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度と、を測定するための制御を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。

本発明の第三態様は、
造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
前記押当部材に配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
を有する造形装置による造形方法において、
前記平行度測定手段により、
前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度と、を測定する
ことを特徴とする造形方法を提供する。

本発明の第四態様は、
造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
前記ステージに配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
を有する造形装置による造形方法において、
前記平行度測定手段により、
前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度と、を測定する
ことを特徴とする造形方法を提供する。

本発明によれば、ステージの積層面と、押当部材の押当面と、担持体の担持面との三平面を容易に平行にして、立体物の品質を向上することが可能となる。

実施例１の造形装置の全体構成を示す概略断面図 実施例１の造形装置の制御ユニットの構成の一例を説明するブロック図 実施例１の三平面の平行を確認する動作について説明するための図 実施例１の三平面の平行を確認する制御のフローチャート 実施例１の三平面の平行を確認する制御のフローチャート 実施例１の平行度測定用圧力計の配置について説明するための図 実施例１の押当板の上部に配置される平行度調整機構について説明する図 実施例１のステージに配置される平行度調整機構について説明する図 実施例１の圧力値情報の一例を示す図 実施例１の三平面の平行を確認するときに表示されるＵＩ画面を示す図 押当ローラに内蔵される圧力計の配置を示す図 平行度測定用圧力計および平行度調整機構の配置を示す図

以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータなどは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本発明は、造形技術（ＡＭ技術）、すなわち、造形材料を二次元に配置して層状に積層することによって三次元物体（立体物）を作製する技術を採用した造形装置に関する。本発明は、後述するようにステージ１１４の積層面１１４ａと、押当板１１７の押当面１１７ａと、搬送体１０５の表面１０５ａとの三つの平面（以下、三平面）を、二平面の平行度を測定可能な一つの平行度測定手段により容易に平行にするものである。本発明は、特に、次のような形態において、より好適に適用することができる。それは、ステージ１１４と押当板１１７のうち、平行度測定手段が配設された一方の部材側から、平行度測定手段が配設されていない他方の部材が、搬送体１０５に隠れて見えない形態である。このような形態では、一方の部材に配設された平行度測定手段を用いて、一方の部材と他方の部材との平行度を、直接、測定することは困難である。このような場合に、本発明を適用することで、一方の部材と他方の部材との平行度を容易に測定することができる。

造形材料としては、作製する立体物の用途・機能・目的などに応じてさまざまな材料を選択することができる。本明細書では、造形目的の三次元物体を構成する材料を「構造材料」と呼び、構造材料で形成される部分を構造体と呼ぶ。作製途中の構造体を支持するためのサポート体（例えばオーバーハング部を下から支える柱）を構成する材料を「サポート材料」と呼ぶ。また両者を特に区別する必要がない場合には、単に「造形材料」という用語を用いる。構造材料としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ、ＰＳ（ポリスチレン）など、熱可塑性の樹脂を用いることができる。また、サポート材料としては、構造体からの除去を簡単にするため、熱可塑性と水溶性を有する材料を好ましく用いることができる。サポート材料としては、例えば、糖質、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などを例示できる。

また、本明細書では、造形目的とする立体モデルの三次元モデルデータを積層方向に沿って複数層にスライスして得られるデジタルデータを「スライスデータ」と呼ぶ。スライスデータは、必要に応じて、サポート材料のデータなどの情報を付加して生成される。スライスデータに基づき造形材料で形成される層を「材料層」と呼ぶ。また、造形装置を用いて作製しようとする立体モデル（つまり造形装置に与えられる三次元モデルデータが表す三次元物体）を「造形対象物」と呼ぶ。また、造形装置で作製された（出力された）三次元物体（立体物）を「造形物」と呼ぶ。造形物がサポート体を含む場合において、サポート体を除いた部分が造形対象物を構成する「構造体」となる。

［実施例１］
以下に、実施例１について説明する。
図１は、本実施例の、熱溶着による積層を行う造形装置の全体構成について示す概略断面図である。図１には、造形装置１０１の装置本体を示しており、図に示す内部の構成部材を囲む線は外部空間との境界、すなわち外形線を示している。
造形装置１０１は、図示していない外部のデータ処理装置からスライスデータを受け取り、材料層形成部１０２にて、造形材料を用いてスライスデータに応じた材料層１０３を形成する。この材料層形成部としては、電子写真方式やインクジェット方式などが適用出来る。

材料層形成部１０２で形成された材料層１０３は、ベルト状の搬送体（担持体）１０５の表面（担持面）１０５ａに転写され、駆動ローラ１０４により、図中の矢印方向に積層位置（積層部）まで担持搬送される。積層位置まで移動する過程で、材料層１０３はヒータユニット１０６により加熱溶融され、造形材料が粒子状態からシート状に一体化された状態へと変化する。なお、搬送体１０５はベルト状の部材に限るものではない。
搬送体１０５の移動に際しては、駆動ローラ１０４の軸の圧力を横ずれ防止手段１０７にて差をつけ、搬送体１０５の蛇行調整をする。また、非接触位置センサ１０８により、搬送体１０５が移動する最中に材料層１０３の位置検出を行う。

ステージ１１４は、ステージ補正機構１１２を備えており、材料層１０３と造形物１１５との位置補正を行う。本実施例ではステージ１１４は、ステージ補正機構１１２の上面に着脱可能に配置したベースプレート（ベース材）１０９を備え、ベースプレート１０９の表面をステージ１１４の積層面１１４ａとして、積層面１１４ａに造形物１１５を形成する構成としている。このため、積層中にステージ補正機構１１２上でベースプレート１０９が動かないように、ステージ補正機構１１２に対してベースプレート１０９が着脱可能に位置決め固定されるように、次のような手段を設けている。それは、ステージ補正機構１１２上にベースプレート１０９を位置決めする位置決め部１１１と、ステージ補正機構１１２に対してベースプレート１０９を着脱するための固定解放部１１０である。
ここで本実施例の造形装置１０１では、搬送可能なベースプレート１０９をステージ１１４上に配置し、そのベースプレート１０９上に造形物１１５を造形する構成としているが、これに限るものではない。すなわち、ステージ（本実施例ではステージ補正機構１１２）上に直接、造形物を造形する構成の造形装置であっても本発明を好適に適用することができる。

搬送体１０５に転写された材料層１０３が積層位置に移動すると、ステージ１１４を上下方向（積層方向）に移動可能なステージ上下機構１１３により、ステージ１１４が上昇する。すると、ステージ１１４の積層面１１４ａ又は積層面１１４ａ上（積層面上）の造形物１１５の上面と、押当板１１７の押当面１１７ａとの間で、搬送体１０５上（担持面上）のシート状に加熱溶融された材料層１０３が、搬送体１０５とともに挟み込まれる。このことで、材料層１０３が搬送体１０５から、ステージ１１４の積層面１１４ａ又は積層面１１４ａ上の造形物１１５の上面に転写され積層される。このように押当板１１７の押当面１１７ａで搬送体１０５を押し、搬送体１０５上の材料層１０３を、積層面１１４ａ又は積層面１１４ａ上の造形物１１５に押し当てて加圧することにより、精度のよい積層をより確実に行うことができる。ここで、押当板（押当部材）１１７には、平行度測定手段として、後述する平行度測定用圧力計６０１が内蔵されており、押当板１１７は、押当面１１７ａが、搬送体１０５の表面１０５ａに平行となるように配設される。ここで、搬送体１０５の厚さは、平行度には影響を与えない程度にほぼ一定であるため、押当面１１７ａと、搬送体１０５の両側の表面とは平行になる。

その後、次に搬送されてくる材料層１０３を積層するため、ステージ上下機構１１３によりステージ１１４が下降する。この動作が繰り返し行われることで、ステージ１１４の積層面１１４ａ（ベースプレート１０９）上に造形物が造形される。
このような造形プロセスは、制御ユニット１１６により制御される。
以下に、本実施例の制御ユニット１１６について説明する。

図２は、本実施例の造形装置１０１の制御ユニット１１６の構成の一例を説明するためのブロック図である。図９Ａ、図９Ｂは、圧力値情報の一例を示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、ステージ１１４の積層面１１４ａと、押当板１１７の押当面１１７ａと、搬送体１０５の表面１０５ａとの三平面の平行を確認するときに表示されるＵＩ画面の一例を示す図である。

造形装置１０１は、クライアント端末２０１から三次元モデルデータを受信し、造形を行う。
コントロール部２０２は、ＵＩ部２０８で平行確認指示が発行されると、プリントエンジン部２０３に平行確認指示を送信し、プリントエンジン部２０３から圧力情報を受信し、画像処理部２０７で記憶し、ＵＩ部２０８でＵＩに表示する。ＵＩ部２０８で平行確認続行指示が発行されると、プリントエンジン部２０３に平行確認続行指示を送信し、プリントエンジン部２０３から圧力情報を受信し、画像処理部２０７で記憶し、ＵＩ部２０８でＵＩに表示する。また、クライアント端末２０１から三次元モデルデータを受信し、スライスデータを生成し、生成したスライスデータをプリントエンジン部２０３に送信する。コントロール部２０２は、受信した三次元モデルデータを入力バッファ２０４に記録する。

ジョブ解析部２０５は、入力バッファ２０４から使用材料や配置個数や配置場所や配置角度等のレイアウト情報を含む三次元モデルデータを受信し、解析処理を行い、ジョブ解析結果をレイアウト指示部２０６およびＵＩ部２０８に送信する。また、レイアウト指示部２０６からレイアウト指示の終了通知を受信する。
ＵＩ部２０８は、ジョブ解析部２０５からジョブ解析結果を受信し、ＵＩに表示する。例えば、ＵＩで図１０Ａに示すような平行確認ボタンが押されると、プリントエンジン部２０３に平行確認指示を送信し、その結果として図９Ａに示すような圧力情報を受信すると、図１０Ａの右図のようにＵＩに表示する。また、ＵＩで図１０Ａに示すようなＯＫボタンが押されると、プリントエンジン部２０３に平行確認続行指示を送信し、その結果として図９Ｂに示すような圧力情報を受信すると、図１０Ｂの右図のようにＵＩに表示する。

レイアウト指示部２０６は、ジョブ解析部２０５からジョブ解析結果を受信し、レイアウト情報を整理し、使用材料を含むジョブ解析結果と配置個数や配置場所や配置角度等のレイアウト情報を含むレイアウト指示とを画像処理部２０７に送信する。また、レイアウト指示部２０６は、画像処理部２０７から画像処理の終了通知を受信し、ジョブ解析部２０５にレイアウト指示の終了通知を送信する。
画像処理部２０７は、レイアウト指示部２０６からジョブ解析結果とレイアウト指示とを受信し、画像処理を行い、画像処理の終了通知をレイアウト指示部２０６に送信する。また、画像処理部２０７は、画像処理結果であるスライスデータを中間バッファ２０９に送信する。
中間バッファ２０９は、画像処理部２０７からスライスデータを受信し、スライスデータを記録し、スライスデータをプリントエンジン部２０３に送信する。

次に、プリントエンジン部２０３について説明する。
図３Ａ〜図３Ｃは、三平面の平行を確認する動作について説明するための図である。上
述のようにＵＩで図１０Ａに示すような平行確認ボタンが押されることで、プリントエンジン部２０３に平行確認指示が送信される。
プリントエンジン部２０３は、コントロール部２０２から平行確認指示を受信すると、押当板制御部２１２および圧力測定部２１０を制御することで、次のような動作を行う。すなわち、図３Ａに示すように、押当板１１７を搬送体１０５に向かって移動させ、また図３Ｂに示すように、押当板１１７と搬送体１０５とが接触した時の圧力測定を行う。また、図９Ａに示すような圧力情報を圧力記憶部２１１に記憶し、コントロール部２０２に送信する。

またプリントエンジン部２０３は、コントロール部２０２から平行確認続行指示を受信すると、圧力記憶部２１１に記憶されている圧力情報を基準値として圧力記憶部２１１に記憶させ、圧力測定部２１０とステージ制御部２１３を制御して、次のような動作を行う。すなわち、図３Ｂに示すようにステージ１１４を搬送体１０５に向かって移動させ、図３Ｃに示すように、押当板１１７と搬送体１０５とステージ１１４とを接触させた時の圧力測定を行う。このような、搬送体１０５とステージ１１４が接触した状態で、押当板１１７と搬送体１０５とが接触した時の圧力測定の測定結果を用いて、押当板１１７とステージ１１４との平行度を調整することができる。
図９Ｂに示すような圧力情報を圧力記憶部２１１に記憶し、コントロール部２０２に送信する。
また、プリントエンジン部２０３は、コントロール部２０２からスライスデータを受信すると材料層を形成し、造形を行う。

圧力測定部２１０は、圧力測定指示を受信すると、平行度測定用圧力計６０１の各圧力を測定し、圧力情報として、圧力記憶部２１１に記憶させる。
押当板制御部２１２は、駆動指示および停止指示を受信すると、押当板１１７を駆動および停止させる。
ステージ制御部２１３は、駆動指示および停止指示を受信すると、ステージ１１４を駆動および停止させる。

以下に、図４および図５を用いて、三平面の平行確認の制御フローについて説明する。
図４および図５は、三平面の平行を確認する制御のフローチャートである。図６Ａ、図６Ｂは、押当板１１７に設けられた平行度測定用圧力計６０１の配置について説明するための平面図である。図７は、押当板１１７の上部に配置される平行度調整機構７０１について説明するための平面図である。

まず、予め積層位置における搬送体１０５の表面１０５ａが水平面（基準面）となるように調整しておく。これには、例えば、積層位置における搬送体１０５をデジタル水平器で測定し、測定値が所定値以下となるように積層位置における搬送体１０５の傾きを調整しておくとよい。このとき、測定値が、積層する材料層１０３の厚み（例えば２０μｍ等）以内となるように調整するとよい。そのために、所望のずれ量以内にするための水平値の閾値を予め用意しておき、水平調整の際に、この閾値と比較することで、許容できる水平度かどうかを判断するとよい。このように、搬送体１０５の表面１０５ａを水平面とすることで、材料層１０３を鉛直方向に順次積層していくことができるので、より精度の高い立体物を作製することが可能となる。

図４のフローチャートから説明すると、ステップＳ４０１では、図示していない搬送体制御部が搬送体１０５を駆動中かどうかを判断する。搬送体１０５を駆動中の場合（ステップＳ４０１でＹ）、搬送体１０５の駆動を停止してから（ステップＳ４０２）、ステップＳ４０３に進む。搬送体１０５を駆動中でない場合（ステップＳ４０１でＮ）、そのままステップＳ４０３に進む。
ステップＳ４０３では、図６Ａに示すように押当板１１７の水平方向の重心を中心とした同心円（図６Ａで点線で示す）上に配置された平行度測定用圧力計６０１における圧力を、圧力測定部２１０が測定し、図９Ａに示す圧力情報を圧力記憶部２１１に記憶する。

ステップＳ４０４では、圧力記憶部２１１に記憶された圧力情報内の一つ以上の圧力値が閾値以上かどうかを判断する。圧力記憶部２１１に記憶された圧力情報内の圧力値が全て閾値未満であった場合（ステップＳ４０４でＮ）、押当板１１７が搬送体１０５に接触していないと判断し、ステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９では、押当板制御部２１２が押当板１１７を搬送体１０５に向かって所定距離駆動し、ステップＳ４０３に戻る。圧力記憶部２１１に記憶された圧力情報内の圧力値が閾値以上であった場合（ステップＳ４０４でＹ）、押当板１１７が搬送体１０５に接触したと判断し、ステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５では、圧力記憶部２１１に記憶されている圧力情報をプリントエンジン部２０３がコントロール部２０２に送信し、ＵＩ部２０８が図１０Ａの右図のようにＵＩでユーザに圧力情報を通知する。

ステップＳ４０６では、キャンセル指示を受けたかどうかを判断する。キャンセル指示を受けると（ステップＳ４０６でＹ）、ステップＳ４１０で押当板１１７を所定の位置まで移動させた後、中断状態となる。
キャンセル指示がなければ（ステップＳ４０６でＮ）、図７に示す押当板１１７の平行度調整機構７０１をユーザが調整するのを待ち、ステップ４０７で平行確認続行指示を受けたかどうかを判断する。平行確認続行指示がなければ（ステップ４０７でＮ）、ステップＳ４１１に進み、平行再確認指示を受けたかどうかを判断する。
ユーザが図１０Ａに示す平行確認ボタンを再度押し、平行再確認指示を受けたと判断すると（ステップＳ４１１でＹ）、ステップＳ４０３に戻る。平行再確認指示がなければ（ステップＳ４１１でＮ）、ステップＳ４０６に戻る。
ステップＳ４０７で、ユーザが図１０Ａに示すＵＩのＯＫボタンを押し、平行確認続行指示を受けたと判断すると、プリントエンジン部２０３に平行確認続行指示を送信し、ステップＳ４０８に進む。
ステップＳ４０８では、圧力記憶部２１１に記憶されている押当板１１７と搬送体１０５との接触圧力を基準値として記憶する。

図１１は、押当板１１７の代わりに押当ローラ１１８を用いた場合において、押当ローラ１１８に内蔵される平行度測定用圧力計６０１の配置を示す上面図である。図１２Ａ、図１２Ｂは、平行度測定用圧力計６０１および平行度調整機構７０１，８０１の配置を示す正面図である。
ここで、平行度測定用圧力計６０１は、押当板１１７に内蔵されるものであるとよいが、これに限るものではない。平行度測定用圧力計６０１は、例えば図１２Ｂに示すように、押当板１１７の上部に接するように設置し、押当板１１７の駆動と同期して移動する構成であってもよい。
また、本実施例では平行度測定用圧力計６０１は、押当板１１７の面（押当面１１７ａ）における圧力を測定するものである。このため、平行度測定用圧力計６０１は図６Ａに示すように三つ、またはそれ以上配置するとよい。
押当板１１７の代わりに押当ローラ１１８を用いた場合には、平行度測定用圧力計６０１は、押当ローラ１１８の回転軸部分に、図１１に示すように二つ以上配置すればよい。この場合においても、上記同様に平行度測定用圧力計６０１は押当ローラ１１８に内蔵されていなくともよく、例えば押当ローラ外部の回転軸部分に設置したり、回転軸の軸受けに設置するとよい。また、平行度測定用圧力計６０１は押当ローラ１１８の駆動と同期して垂直方向に移動するとよい。

また、図７に示す、押当板１１７の平行度調整機構７０１の配置は、平行度測定用圧力
計６０１同様、押当板１１７の水平方向の重心を中心とした同心円（図７で点線で示す）上としているが、これに限るものではない。押当板１１７の平行度調整機構７０１は、押当板１１７の押当面１１７ａの傾きを変更できる機構であればよく、例えばネジを回すことで基準面（本実施例では搬送体１０５の表面１０５ａ）からの高さが変化する機構でもよい。また、平行度調整機構７０１は、薄い部材を抜き差しすることで基準面からの高さが変化する機構でもよい。また、本実施例では、平行度調整機構７０１は、押当板１１７の面（押当面１１７ａ）の傾きを変更するものである。このため、平行度調整機構７０１は、図７に示すように三つ、またはそれ以上配置するとよい。そして、図１２Ａに示すように、押当板１１７と平行度調整用基準板との間の距離を調整することで、押当板１１７の傾きを調整するとよい。
なお、図１２Ａでは、平行度調整用基準板に対し垂直方向の高さを調整する例を示しているが、押当板１１７と平行度調整用基準板との間の距離が調整できればよく、例えば押当板１１７に対し垂直方向の高さを調整してもよい。押当板１１７側の平行度調整用基準板は、押当板１１７が垂直方向に移動する際には、同期して移動するものとする。また、押当板１１７の代わりに押当ローラ１１８を用いた場合には、平行度測定用圧力計６０１と同様に二つ以上配置すればよい。

引き続き図５を用いて三平面の平行確認の制御フローについて説明する。ここで、図８は、ステージ１１４に配置される平行度調整機構８０１について説明するための平面図である。本実施例では、平行度調整機構８０１は、ステージ補正機構１１２に備えられている。
ステップＳ５０１では、平行度測定用圧力計６０１における圧力を、圧力測定部２１０が測定し、図９Ｂに示す圧力情報を圧力記憶部２１１に記憶する。
ステップＳ５０２では、圧力記憶部２１１に記憶された基準値と圧力情報内の圧力値との差分が閾値以上かどうかを判断する。圧力記憶部２１１に記憶された基準値と圧力情報内の圧力値との差分が全て閾値未満であった場合（ステップＳ５０２でＮ）、ステージ１１４が搬送体１０５に接触していないと判断し、ステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８では、ステージ制御部２１３がステージ１１４を搬送体１０５に向かって所定距離駆動し、ステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０２で、圧力記憶部２１１に記憶された基準値と圧力情報内の一つ以上の圧力値との差分が閾値以上であった場合、ステージ１１４が搬送体１０５に接触したと判断し、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３では、圧力記憶部２１１に記憶されている圧力情報をプリントエンジン部２０３がコントロール部２０２に送信し、ＵＩ部２０８で図１０Ｂの右図のようにＵＩでユーザに圧力情報を通知する。
ステップＳ５０４では、キャンセル指示を受けたかどうかを判断する。キャンセル指示を受けると（ステップＳ５０４でＹ）、ステップＳ５０９でステージ１１４を所定の位置まで移動させ、ステップＳ５１０で押当板１１７を所定の位置まで移動させた後、中断状態となる。
キャンセル指示がなければ（ステップＳ５０４でＮ）、図８に示すステージ１１４の平行度調整機構８０１をユーザが調整するのを待ち、ステップ５０５で平行確認完了指示を受けたかどうかを判断する。平行確認完了指示がなければ（ステップ５０５でＮ）、ステップＳ５１１に進み、平行再確認指示を受けたかどうかを判断する。ユーザが図１０Ｂに示す平行確認ボタンを再度押し、平行再確認指示を受けたと判断すると（ステップＳ５１１でＹ）、ステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０５で、ユーザが図１０Ｂに示すＵＩのＯＫボタンを押し、平行確認完了指示を受けたと判断すると、プリントエンジン部２０３に平行確認完了指示を送信し、ステップＳ５０６に進む。
ステップＳ５０６では、ステージ制御部２１３がステージ１１４を搬送体１０５から離れる方向に所定距離駆動して停止させる。
ステップＳ５０７では、押当板制御部２１２が押当板１１７を搬送体１０５から離れる
方向に所定距離駆動して停止させる。

ここで、ステージ１１４の平行度調整機構８０１の配置は、図８ではステージ１１４の重心を中心とした同心円上としているが、これに限るものではない。ステージ１１４の平行度調整機構８０１は、ステージ１１４の積層面１１４ａの傾きを変更できる機構であればよく、例えばネジを回すことで基準面（本実施例では搬送体１０５の表面１０５ａ）からの高さが変化する機構でもよい。また、平行度調整機構８０１は、薄い部材を抜き差しすることで基準面からの高さが変化する機構でもよい。また、本実施例では、平行度調整機構８０１は、ステージ１１４の面（積層面１１４ａ）の傾きを変更するものである。このため、平行度調整機構８０１は、図８に示すように三つ、またはそれ以上配置するとよい。そして、図１２Ａに示すように、ステージ１１４と平行度調整用基準板との間の距離を調整することで、ステージ１１４の傾きを調整するとよい。
なお、図１２Ａでは、平行度調整用基準板に対し垂直方向の高さを調整する例を示しているが、ステージ１１４と平行度調整用基準板との間の距離が調整できればよく、例えばステージ１１４に対し垂直方向の高さを調整してもよい。ステージ１１４側の平行度調整用基準板は、ステージ１１４が垂直方向に移動する際には、同期して移動するものとする。

また、平行度調整機構７０１、８０１による平行度調整の際には、平面同士のずれ量が積層する材料層１０３の厚み（例えば２０μｍ等）以内となるように調整するものであるとよい。
そのため、所望のずれ量以内にするための圧力値の閾値を予め用意しておき、平行度調整の際に、この閾値と比較することで、許容できる平行度かどうかを判断するとよい。このとき、複数箇所に配置された平行度測定用圧力計による圧力値が略一致するように、平行度調整機構により平行度が調整されるとより好ましい。
また、本実施例では、平行度調整機構７０１、８０１による平行度の調整は、ユーザが行うものであったが、これに限るものではなく、制御ユニット１１６が平行度調整機構７０１、８０１の動作を制御することにより自動で調整されるものであってもよい。
このとき、複数箇所に配置された平行度測定用圧力計による各圧力値が予め設定された範囲内の値となるように、複数箇所に配置された平行度調整機構の動作が制御されるとよい。
また、本実施例では、搬送体１０５の表面１０５ａを基準面として、平行度調整機構７０１、８０１によりそれぞれ押当板１１７、ステージ１１４の平行度が調整されるものであったが、これに限るものではない。平行度調整機構は、三平面のうちいずれかを基準面としたときに、三平面のうち他の二つの各面に対応してそれぞれ設けられ、前記各面が前記基準面に平行となるように、前記各面の傾きを調整可能に構成されるものであればよい。

以上説明したように、本実施例によれば、ステージ１１４の積層面１１４ａと、押当板１１７の押当面１１７ａと、搬送体１０５の表面１０５ａとの三平面を、一つの平行度測定用圧力計６０１により容易に平行にすることができる。これにより、構成を複雑にすることなく、立体物の形状精度および立体物の品質を向上することが可能となる。

本発明に係る造形装置は、上述の実施例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内において種々の変更を加えてもよい。以下に、他の実施形態として実施例２〜実施例４を例示して説明する。なお、以下の実施例においては、上述した実施例１と異なる構成や処理について説明することとし、実施例１と同様の構成や処理についての説明は省略する。

［実施例２］
上述した実施例１では、接触判定の際に平行度測定用圧力計６０１を用いるものであったが、これに限るものではない。例えば図６Ｂに示すような接触判定用圧力計６０２を用いて接触判定を行ってもよい。接触判定用圧力計６０２は、積層時に、押当板１１７で搬送体１０５を押し、搬送体１０５上の材料層１０３を、積層面１１４ａ又は積層面１１４ａ上の造形物１１５に押し当てて加圧する際の圧力コントロールに用いられる圧力計である。
その場合、ステップＳ４０３では、平行度測定用圧力計６０１および接触判定用圧力計６０２における圧力を圧力測定部２１０が測定し圧力値を圧力記憶部２１１に記憶することになる。また、ステップＳ４０４では、圧力記憶部２１１に記憶された接触判定用圧力計６０２における圧力値が閾値以上かどうかで、接触判定を行うことになる。また、ステップＳ４０５では、平行度測定用圧力計６０１における圧力値をユーザに通知する。ステップＳ４０８では、圧力記憶部２１１に記憶されている接触判定用圧力計６０２における押当板１１７と搬送体１０５との接触圧力を基準値として記憶する。ステップＳ５０１では、平行度測定用圧力計６０１および接触判定用圧力計６０２における圧力を圧力測定部２１０が測定し圧力値を圧力記憶部２１１に記憶する。ステップＳ５０２では、圧力記憶部２１１に記憶された基準値と接触判定用圧力計６０２における圧力値との差分が閾値以上かどうかで、接触判定を行う。ステップＳ５０３では、平行度測定用圧力計６０１における圧力値をユーザに通知する。

［実施例３］
上述した実施例１では、平行度測定用圧力計６０１は押当板１１７側に配置されるものであったが、これに限るものではなく、ステージ１１４側に配置されるものであってもよい。
このとき、平行度測定用圧力計６０１は、ステージ１１４に内蔵されていてもよいし、ステージ１１４の積層面１１４ａを表面としたときの裏面側に設置されるものであってもよい。その場合、図３Ａ〜図３Ｃ、図４および図５における押当板１１７とステージ１１４との制御順序は逆になる。すなわち、押当板１１７よりも平行度測定用圧力計６０１に近いステージ１１４を先に搬送体１０５に接触させ、平行度を調整してから、押当板１１７を搬送体１０５に接触させ、平行度を調整することになる。

［実施例４］
上述した実施例１では、平行度測定の際に、平行度測定用圧力計６０１を用いたが、これに限るものではなく、距離計を用いるものであってもよい。
この場合には、例えば、押当板１１７の押当面１１７ａの横に平行度測定用距離計を設置し、平行度測定用距離計の設置場所から搬送体１０５の表面１０５ａまでの垂直距離を測定するとよい。その場合、上述した圧力測定部２１０は、距離測定部となり、圧力記憶部２１１は距離記憶部となる。また、図４、図５に示したフローチャートにおいて、圧力の測定に関する工程が、距離の測定に関する工程となり、ステップＳ４０３では、平行度測定用距離計による搬送体１０５との間の垂直距離の測定となる。また、ステップＳ４０４では、所定距離以内かどうかの判定となる。また、ステップＳ４０５では、平行度測定用距離計の距離値をユーザに通知することになる。また、ステップＳ４０８では平行度測定用距離計の距離値を基準値として記憶することになる。また、ステップＳ５０１では、平行度測定用距離計による搬送体１０５との間の垂直距離の測定となる。また、ステップＳ５０２では、基準値と一つ以上の距離値との差分が閾値以内かどうかを判定することになる。また、ステップＳ５０３では、平行度測定用距離計の距離値をユーザに通知することになる。

また、平行度調整機構７０１、８０１による平行度調整においても、上述した実施例１同様である。本実施例においては、平面同士のずれ量を所望のずれ量以内にするための距離値の閾値を予め用意しておき、平行度調整の際に、この閾値と比較することで、許容で
きる平行度かどうかを判断するとよい。このとき、複数箇所に配置された平行度測定用距離計による距離値が略一致するように、平行度調整機構により平行度が調整されるとより好ましい。
ここで、平行度測定用距離計は、押当板１１７側に配置されるものでなくてもよく、ステージ１１４側に配置されるものであってもよい。この場合、ステージ１１４の積層面１１４ａの横に平行度測定用距離計を設置し、設置場所から搬送体１０５との垂直距離を測定するとよい。また、押当板１１７とステージ１１４との制御順序は実施例３同様となる。
また、平行度測定用距離計は、所望の精度まで検知可能であれば、接触式であっても、非接触式であってもよい。接触式の距離計の方が、精度が高いという利点があり、非接触式の距離計の方が、摩耗は少ないという利点がある。非接触式の距離計としては、光学式、超音波式、空気マイクロメータを例示でき、また接触式の距離計として、電気マイクロメータを例示できる。

上述した実施例１では、平行度測定用圧力計６０１が配設された押当板１１７を先に搬送体１０５に接触させ、平行度を調整してから、ステージ１１４を搬送体１０５に接触させ、平行度を調整するものであった。これに対して、平行度測定用圧力計６０１の代わりに、非接触式の平行度測定用距離計を用いる場合には、押当板１１７を搬送体１０５に接触させずに、押当板１１７と搬送体１０５との平行度を調整することができる。このため、搬送体１０５とステージ１１４を接触させれば、この状態で、押当板１１７と搬送体１０５との距離を非接触式の平行度測定用距離計で測定した結果を用いて、押当板１１７とステージ１１４との平行度を調整することができる。このとき、搬送体１０５とステージ１１４を接触させる前に、押当板１１７と搬送体１０５との距離を非接触式の平行度測定用距離計で測定しておくとよい。

１０１…造形装置、１０５…搬送体、１０５ａ…表面、１１４…ステージ、１１４ａ…積層面、１１７…押当板、１１７ａ…押当面、６０１…平行度測定用圧力計

Claims (18)

1. 造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
   前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
   前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
   前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
   前記押当部材に配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
   前記ステージ、前記押当部材、および前記平行度測定手段の動作を制御する制御ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットが、
   前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
   前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度と、を測定するための制御を行う
   ことを特徴とする造形装置。
2. 前記制御ユニットは、前記平行度測定手段により、前記ステージと前記担持体とが接触した状態で、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定した結果を、前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記制御ユニットは、前記平行度測定手段により、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定し、その後で、前記押当部材に接触している前記担持体と前記ステージとを接触させて、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定し、その測定結果を、前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度とする
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の造形装置。
4. 前記制御ユニットは、前記平行度測定手段により、前記押当部材と前記担持体とが接触した状態で、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の造形装置。
5. 前記平行度測定手段は、圧力を測定する複数の圧力計を有し、前記押当部材と前記担持体とが接触したときの前記複数の圧力計による測定結果に基づいて、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
   ことを特徴とする請求項４に記載の造形装置。
6. 前記平行度測定手段は、複数の接触式の距離計を有し、前記押当部材と前記担持体とが接触したときの前記複数の距離計による前記担持体までの距離の測定結果に基づいて、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
   ことを特徴とする請求項４に記載の造形装置。
7. 前記平行度測定手段は、複数の非接触式の距離計を有し、前記押当部材と前記担持体とが非接触のときの前記複数の距離計による前記担持体までの距離の測定結果に基づいて、前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の造形装置。
8. 造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
   前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
   前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
   前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
   前記ステージに配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
   前記ステージ、前記押当部材、および前記平行度測定手段の動作を制御する制御ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットが、
   前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
   前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度と、を測定するための制御を行う
   ことを特徴とする造形装置。
9. 前記制御ユニットは、平行度測定手段により、前記押当部材と前記担持体とが接触した状態で、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定した結果を、前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度とする
   ことを特徴とする請求項８に記載の造形装置。
10. 前記制御ユニットは、前記平行度測定手段により、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定し、その後で、前記ステージに接触している前記担持体と前記押当部材とを接触させて、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定し、その測定結果を、前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度とする
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の造形装置。
11. 前記制御ユニットは、前記平行度測定手段により、前記ステージと前記担持体とが接触した状態で、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を測定する
    ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の造形装置。
12. 前記平行度測定手段は、圧力を測定する複数の圧力計を有し、前記ステージと前記担持体とが接触したときの前記複数の圧力計による測定結果に基づいて、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
    ことを特徴とする請求項１１に記載の造形装置。
13. 前記平行度測定手段は、複数の接触式の距離計を有し、前記ステージと前記担持体とが接触したときの前記複数の距離計による前記担持体までの距離の測定結果に基づいて、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
    ことを特徴とする請求項１１に記載の造形装置。
14. 前記平行度測定手段は、複数の非接触式の距離計を有し、前記ステージと前記担持体とが非接触のときの前記複数の距離計による前記担持体までの距離の測定結果に基づいて、前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度を求める
    ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の造形装置。
15. 前記平行度測定手段の測定結果に関する情報を出力する出力手段と、
    前記担持面と前記積層面と前記押当面との三つの面のうちいずれかを基準面としたときに、前記三つの面のうち他の二つの各面に対応してそれぞれ設けられ、前記各面が前記基
    準面に平行となるように、前記各面の傾きを調整可能な調整手段と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の造形装置。
16. 前記基準面が前記担持面であることを特徴とする請求項１５に記載の造形装置。
17. 造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
    前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
    前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
    前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
    前記押当部材に配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
    を有する造形装置による造形方法において、
    前記平行度測定手段により、
    前記押当部材の前記押当面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
    前記押当部材の前記押当面と前記ステージの前記積層面との間の平行度と、を測定する
    ことを特徴とする造形方法。
18. 造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
    前記造形材料を担持する担持面を有する担持体と、
    前記担持面に担持された前記造形材料が積層される積層面を有するステージと、
    前記積層面又は前記積層面上の立体物との間で前記担持面上の前記造形材料を挟んで加圧する押当面を有する押当部材と、
    前記ステージに配設され、二平面の平行度を測定可能な平行度測定手段と、
    を有する造形装置による造形方法において、
    前記平行度測定手段により、
    前記ステージの前記積層面と前記担持体の前記担持面との間の平行度と、
    前記ステージの前記積層面と前記押当部材の前記押当面との間の平行度と、を測定する
    ことを特徴とする造形方法。

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