JP2019136917A - 立体物造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰の造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供する。【解決手段】造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、単位層の表面側に接触して、余剰となる造形材を掻き取り、単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラ５２と、平坦化ローラ５２に接触させて、平坦化ローラ５２に付着した造形材を吸い取る除去部材としての吸取りローラ６１と、平坦化ローラ５２に対する吸取りローラ６１の接触位置を変更するローラ回転機構６２と、を備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、立体物造形装置に関するものである。

近年、３次元形状の立体物を造形する３Ｄプリンタが様々な用途に用いられつつあり、３Ｄプリンタとしては、例えば、立体物の材料である造形材をインクジェットヘッドから吐出することで立体物を造形する方法が知られている。このような、造形材をインクジェットヘッドから吐出する３Ｄプリンタでは、硬化前となる液体の造形材を吐出し、液体の造形材に対して紫外線を照射することによって造形材を硬化させて単位層を形成し、単位層を積層して積層体を形成することにより、所望の立体物を得ることが可能になっている。

その際に、積層体を構成する各単位層の高さの精度を向上させるために、従来の３Ｄプリンタの中には、インクジェットヘッドから吐出した造形材に対して、造形材が未硬化の状態で高さの調整を行っているものがある。例えば、特許文献１に記載された三次元造形装置では、インクジェットヘッドから吐出した液体の造形材を、回転するローラと接触させると共に、余剰分の造形材をローラに付着させることによって掻き取っている。また、この三次元造形装置では、ローラに付着した造形材を掻き取るブレードの先端をローラに接触させた状態で配設し、ローラに付着した造形材がローラの回転によってブレードまで運ばれた時点で、ブレードによって除去されている。さらに、ブレードで掻き取られた造形材は、当該造形材を溜めるバスに案内され、吸引チューブによって吸引して排出される。

特開２０１３−６７１１６号公報

しかしながら、ローラに付着した造形材をブレードによって掻き取る場合において、掻き取った余剰の造形材は、バスに案内される際に硬化してしまい、かすが発生してしまう。そして、このかすが吸引チューブに詰まってしまうことで、バスに溜まった造形材の排出を阻害してしまい、バスからの造形材のオーバーフローを招き、造形不良や装置故障となる可能性がある。また、かすがブレード上に付着することで、ブレードで掻き取った造形材が、バスの方向のみでなく、ブレードの両端にも流れてしまい、造形中にブレードから造形材が垂れてしまう虞がある。

そこで、本発明は、余剰の造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供することを課題とする。

本発明の立体物造形装置は、造形材を供給する供給部から、造形台上に前記造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、前記単位層の表面側に接触して、余剰となる前記造形材を掻き取り、前記単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラと、前記平坦化ローラに接触させて、前記平坦化ローラに付着した前記造形材を除去する除去部材と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、平坦化ローラに付着した造形材を除去部材により除去することができる。このため、造形材を貯留するバス等の貯留タンク、吸引駆動系のポンプ及び吸引チューブの他、ブレードを省いた構成にできることから、吸引チューブへのかすの詰まりによる、貯留タンクからの造形材のオーバーフローの発生を抑制できる。また、ブレードへのかすの付着による、ブレードからの造形材の垂れの発生を抑制できる。このため、平坦化ローラに付着した余剰の造形材を除去部材により適切に除去することができる。

また、前記除去部材は、前記造形材を除去する除去領域を有し、前記除去領域の一部に前記平坦化ローラを接触させており、前記平坦化ローラに接触する前記除去部材の接触位置を、前記除去領域の一部から前記除去領域の他の一部に変更する接触位置変更機構を、さらに備えることが好ましい。

この構成によれば、除去部材の接触位置を変更することで、造形材を除去する除去部材の除去領域を変更できる。このため、除去部材の未使用の除去領域を順次供給できることから、除去部材を長期的に使用することができ、除去部材の交換頻度を少なくすることができる。

また、前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、または、前記平坦化ローラに接触し前記平坦化ローラの回転に従動することにより前記除去部材の前記接触位置を変更することが好ましい。

この構成によれば、平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を利用したり、平坦化ローラの駆動源を利用したり、または、平坦化ローラの回転を利用したりして、除去部材の接触位置を変更することができる。

また、前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を用いる場合、または、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力を用いる場合、前記平坦化ローラの回転方向に対して対向する方向に、前記除去部材を移動させることで、前記除去部材の前記接触位置を変更しており、前記除去部材の移動速度は、前記平坦化ローラの周速よりも遅いことが好ましい。

この構成によれば、除去部材を平坦化ローラの回転方向に対向する方向に移動させることで、平坦化ローラに付着した造形材を好適に除去することができる。また、除去部材の移動速度を平坦化ローラの周速よりも遅くすることで、除去部材をより長期的に使用することができ、除去部材の交換頻度を少なくすることができる。

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する吸取りローラであり、前記接触位置変更機構は、前記吸取りローラを回転させるローラ回転機構であることが好ましい。

この構成によれば、平坦化ローラに吸取りローラを転接させることで、吸取りローラにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する無端ベルトであり、前記接触位置変更機構は、前記無端ベルトを周回させるベルト周回機構であることが好ましい。

この構成によれば、平坦化ローラに無端ベルトを接触させて周回させることで、無端ベルトにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触し、繰出ロールから繰り出されると共に、巻取ロールに巻き取られるウェブであり、前記接触位置変更機構は、前記巻取ロールを回転させる巻取ロール回転機構であることが好ましい。

この構成によれば、平坦化ローラにウェブを接触させて巻取ロールにより巻き取ることで、ウェブにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

また、前記造形材を除去する洗浄液を、前記除去部材に噴射する洗浄ノズルを、さらに備えることが好ましい。

この構成によれば、除去部材に洗浄液を含ませることができることから、洗浄液による造形材の除去を促進させることができるため、除去部材による造形材の除去を好適に行うことができる。

本発明に係る立体物造形装置は、余剰の造形材を適切に回収することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る立体物造形装置の模式図である。 図２は、図１に示す平坦化ローラユニットの詳細図である。 図３は、実施形態１に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。 図４は、実施形態２に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。 図５は、実施形態３に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。 図６は、実施形態４に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る立体物造形装置の模式図である。図１に示す立体物造形装置１０は、積層造形法により立体の造形物５を造形する装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の単位層を重ねて造形物５を造形する方法である。また、造形物５とは、例えば、三次元構造物のことである。この立体物造形装置１０は、造形材として、例えば、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いている。

本実施形態１に係る立体物造形装置１０は、吐出ユニット（供給部）１２と、主走査駆動部１４と、造形物５を載置する載置台である造形台１６と、制御部１８と、を備えている。吐出ユニット１２は、造形物５の材料となる造形材を液滴として吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂の液滴等を吐出し、硬化させることにより、造形物５を構成する各単位層を形成する。より具体的には、吐出ユニット１２は、例えば、制御部１８の指示に応じて液滴を吐出することにより、硬化性樹脂の単位層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の単位層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。吐出ユニット１２は、これらの動作を繰り返し行うことにより、硬化した硬化性樹脂の単位層を複数層重ねて形成する。

この吐出ユニット１２から吐出する硬化性樹脂としては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、吐出ユニット１２は、造形物５の材料となる液滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、硬化動作では、紫外線光源により紫外線を照射することにより、硬化性樹脂の単位層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の単位層とは、紫外線硬化型インクにより形成された層のことである。

また、実施形態１に係る立体物造形装置１０において、吐出ユニット１２は、有色の紫外線硬化型インクを含むインク滴を吐出することにより、造形物５の表面または内部に対して着色を行い、着色された造形物５を造形する。また、吐出ユニット１２は、造形物５の造形時において、造形物５の周囲にサポート６を形成する。サポート６は、造形中の造形物５を支え、またオーバーハング形状の造形を可能にするための積層構造物（サポート層）であり、造形物５の造形完了後に、水等により溶解除去される。

主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせる駆動部である。なお、実施形態１における、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつ、インク滴を吐出する動作である。

この主走査駆動部１４は、キャリッジ２２及びガイドレール２４を有している。このうち、キャリッジ２２は、造形台１６と対向させて吐出ユニット１２を保持する保持部である。即ち、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２から吐出するインク滴の吐出方向が造形台１６へ向かう方向になるように、吐出ユニット１２を保持している、主走査動作時において、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２を保持した状態で、ガイドレール２４に沿って移動する。ガイドレール２４は、キャリッジ２２の移動をガイドするレール部材であり、主走査動作時において、制御部１８の指示に応じて、キャリッジ２２を移動させる。

なお、主走査動作時における吐出ユニット１２の移動は、造形物５に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させることにより、造形物５側を移動させてもよい。

造形台１６は、造形中の造形物５を上面に載置する載置台である。この造形台１６は、その上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部１８の指示に応じて、造形物５の造形の進行に合わせて、単位層が形成される毎に単位層の厚さ単位で順次上面を移動させる。なお、吐出ユニット１２に対して造形台１６を上下動させるＺ方向への走査は、吐出ユニット１２側をＺ方向へ移動させることで行ってもよい。

制御部１８は、立体物造形装置１０の各部を制御する装置になっており、各種処理を実行するコントローラとして機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有している。制御部１８は、造形すべき造形物５の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置１０の各部を制御することにより、造形物５を造形するための動作の制御を行う。

なお、立体物造形装置１０は、造形物５の造形や着色等に必要な各種構成をさらに備えてよい。例えば、立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の造形物５に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドの造形幅（図中のＸ方向の長さ）よりも長い造形物５を造形する場合等に、必要に応じて吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる。より具体的には、副走査駆動部は、造形台１６を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよく、または、吐出ユニット１２を保持するキャリッジ２２と共にガイドレール２４を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよい。

吐出ユニット１２は、立体造形物１の造形に用いられる紫外線硬化型インクの種類に応じて、複数のインクジェットヘッド４２が設けられている。また、吐出ユニット１２は、複数の紫外線光源４４、及び平坦化ローラユニット５０を有している。

インクジェットヘッド４２は、イエロー（Ｙ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、マゼンダ（Ｍ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、シアン（Ｃ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、ブラック（Ｋ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、を有している。また、インクジェットヘッド４２は、白色（Ｗ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、透明インク（Ｔ）を吐出するインクジェットヘッドと、サポート用インク（Ｓ）を吐出するインクジェットヘッドと、造形用インク（ＭＯ）を吐出するインクジェットヘッドと、を有している。これらのインクジェットヘッド４２は、制御部１８と電気的に接続され、制御部１８によってその駆動が制御される。

複数の紫外線光源４４は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源であり、紫外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。複数の紫外線光源４４のそれぞれは、吐出ユニット１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。実施形態１に係る立体物造形装置１０では、紫外線光源４４としてＵＶ１とＵＶ２とが設けられており、ＵＶ１は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の一端側に配設されており、ＵＶ２は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の他端側に配設されている。

平坦化ローラユニット５０は、造形物５の造形中に形成される紫外線硬化型インクの単位層を平坦化するためのユニットである。この平坦化ローラユニット５０は、複数のインクジェットヘッド４２とＵＶ１との間に配設される。つまり、平坦化ローラユニット５０は、複数のインクジェットヘッド４２の並びに対して、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。この平坦化ローラユニット５０は、吐出ユニット１２に対して上下方向に移動可能に吐出ユニット１２に設けられている。

図２は、図１に示す平坦化ローラユニットの詳細図であり、図３は、実施形態１に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。平坦化ローラユニット５０は、流動可能な状態、つまり硬化前の造形材（造形用インク）１００における余剰造形材１０２を掻き取るための回転自在に設けられた平坦化ローラ５２と、平坦化ローラ５２を回転自在に支持する回転軸５６と、余剰造形材１０２を回収する吸取りユニット６０と、を有している。平坦化ローラ５２は、円柱形の形状で形成されており、軸方向が副走査方向（Ｘ方向）に延びる向きで配設されている。この平坦化ローラ５２の表面に要求される機能は、余剰造形材１０２に対する濡れ性と回転精度及び寿命であるので、例えば表面５４にクロムメッキ等の耐摩耗性コーティングを施した金属製のローラがよい。回転軸５６は、平坦化ローラ５２を回転自在に支持しており、このため、回転軸５６は、副走査方向に延びる向きとなって平坦化ローラ５２を支持している。

平坦化ローラ５２は、単位層１０６の厚さ（Ｚ方向における厚さ）ｔ_１を均一に形成する。平坦化ローラ５２は、キャリッジ２３が主走査方向の右側（図２の右側）へ走査する際に、平坦化ローラ５２が反時計方向に回転することにより、単位層を構成する造形材１００の上面の余分な余剰造形材１０２を除去する。これにより、除去前の造形材１０２の厚さＴを、除去後で硬化前の単位層の厚さｔ_２とし、この厚さｔ_２を、硬化後の単位層１０６の厚さｔ_１と同じ厚さになるようにする。

ここで、余剰造形材１０２とは、例えばインクジェットヘッド４２の単位層の走査方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の吐出量のムラに起因する厚さのムラを見越して、造形材を不足することなく余剰に吐出した造形材のことであり、（Ｔ/ｔ₂ ）の比は１１０％〜１２５％である。従って平坦化ローラ５２により１０％〜２５％程度の造形材が掻き取られることになる。

図３に示すように、吸取りユニット６０は、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取ることで、平坦化ローラ５２から余剰造形材１０２を除去するユニットである。吸取りユニット６０は、除去部材としての吸取りローラ６１と、ローラ回転機構（接触位置変更機構）６２と、アーム６３と、回転軸６４と、揺動軸６５と、バネ６６と、ローラ着脱カム６７と、を有している。

吸取りローラ６１は、平坦化ローラ５２に接触する円筒形状の吸取り部材であり、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この吸取りローラ６１は、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ５２を接触させている。吸取りローラ６１は、その外径が大きいほど、また、その吸取り部分が厚いほど、長時間の使用が可能である。また、吸取りローラ６１の軸長さ（Ｘ方向寸法）は、平坦化ローラ５２のそれよりも大きくすることで、平坦化ローラ５２の端面へ柔らかい吸取り部分が回り込み、端面から掻き取りインクが流出するのを防止できる。

この吸取りローラ６１は、平坦化ローラ５２に接触する接触位置が、平坦化ローラ５２の頂点位置よりも回転方向の下流側となっている。これは、吸取りローラ６１で吸い取った余剰造形材１０２に含まれる硬化したインク（インクかす）を、吸取りローラ６１で受け止めるためである。

ローラ回転機構６２は、吸取りローラ６１を回転させる円柱形状の芯材であり、吸取りローラ６１が交換可能に着脱される。また、ローラ回転機構６２と吸取りローラ６１が一体、さらに回転軸６４も一体で交換可能であっても良い。ローラ回転機構６２は、図示しない駆動源により、回転可能となっており、駆動源としては、例えば、平坦化ローラ５２を回転させる駆動源が適用される。平坦化ローラ５２の駆動源を利用する場合、ローラ回転機構６２は、平坦化ローラ５２の回転に連動して回転するように、動力伝達ギアやプーリ、ベルトを介して駆動源と接続される。このため、ローラ回転機構６２は、平坦化ローラ５２を駆動する駆動源から平坦化ローラ５２へ伝達される動力を分岐させ、分岐させた動力により吸取りローラ６１を回転させる。このようなローラ回転機構６２は、平坦化ローラ５２の回転時に、吸取りローラ６１を連続的に回転させる一方で、平坦化ローラ５２の回転停止時に、吸取りローラ６１の回転を停止させる。また、ローラ回転機構６２に、平坦化ローラ５２の回転時に吸取りローラ６１を間欠的に回転させる機構を設けてもよい。

ここで、ローラ回転機構６２は、平坦化ローラ５２の回転方向に対して、吸取りローラ６１の回転方向が、接触位置において対向する方向となるように、吸取りローラ６１を回転させている。つまり、ローラ回転機構６２は、吸取りローラ６１の回転方向を、平坦化ローラ５２の回転方向（図３において反時計回り）と同じ回転方向となるように回転させ、吸取りローラ６１と平坦化ローラ５２とを、上記の接触位置において対向する回転方向としている。このように、ローラ回転機構６２は、吸取りローラ６１を回転させることで、平坦化ローラ５２に接触する吸取りローラ６１の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、ローラ回転機構６２は、吸取りローラ６１の周速を、平坦化ローラ５２の周速よりも遅くしている。

なお、実施形態１では、平坦化ローラ５２の駆動源を適用して、吸取りローラ６１を回転させたが、この構成に限定されず、別途独立して回転する駆動源を新たに設け、新たに設けた駆動源により、吸取りローラ６１を回転させてもよい。この場合、ローラ回転機構６２は、例えば、平坦化ローラ５２の回転時に、吸取りローラ６１を連続的に回転させてもよいし、吸取りローラ６１を間欠的に回転させてもよい。

回転軸６４は、ローラ回転機構６２の中心軸を中心として、吸取りローラ６１を回転自在に支持しており、アーム６３に保持されている。この回転軸６４は、平坦化ローラ５２の回転軸５６と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

アーム６３は、回転軸６４を介して、吸取りローラ６１及びローラ回転機構６２を保持しており、揺動軸６５を中心に揺動可能となっている。アーム６３は、揺動軸６５と回転軸６４とを結ぶ部位と、揺動軸６５側から突出して、後述するローラ着脱カム６７に接触する部位と、を含んで形成されている。このアーム６３は、揺動軸６５を中心に平坦化ローラ５２に近づく側に移動（揺動）することで、吸取りローラ６１を接触位置に移動させる一方で、揺動軸６５を中心に平坦化ローラ５２に離れる側に移動（揺動）することで、吸取りローラ６１を平坦化ローラ５２から離れる離脱位置に移動させる。

揺動軸６５は、アーム６３を介して、吸取りローラ６１及びローラ回転機構６２を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸６５は、回転軸６４と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

バネ６６は、アーム６３に接続されており、揺動軸６５を中心に吸取りローラ６１を平坦化ローラ５２に近づく側に移動（揺動）するように付勢している。バネ６６は、例えば、圧縮バネが適用される。

ローラ着脱カム６７は、アーム６３の所定の部位に接触可能に設けられ、バネ６６の付勢力に抗して、揺動軸６５を中心に吸取りローラ６１を平坦化ローラ５２から離れる側に移動（揺動）可能としている。ローラ着脱カム６７は、中心軸を中心に回転する偏心カムであり、外周に形成されているカム面を変化させている。カム面は、吸取りローラ６１を接触位置に移動させる面と、吸取りローラ６１を離脱位置に移動させる面とを１８０°方向に含んでいる。ローラ着脱カム６７の回転駆動源としては、図示せぬ駆動源、例えばパルスモータ等の駆動源が使用可能である。

上記の吸取りユニット６０は、平坦化ローラ５２を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材１００における余剰造形材１０２を掻き取る際に、ローラ着脱カム６７によってアーム６３を平坦化ローラ５２に近づく側に移動させることで、吸取りローラ６１を接触位置に移動させる。そして、吸取りローラ６１は、平坦化ローラ５２よりも遅い周速で回転しながら、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸取り除去する。一方で、吸取りユニット６０は、平坦化ローラ５２の未使用時に、つまり、平坦化ローラ５２が造形材１００から離れている場合に、ローラ着脱カム６７によってアーム６３を平坦化ローラ５２から離れる側に移動させることで、吸取りローラ６１を離脱位置に移動させる。なお、吸取りローラ６１の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

なお、吸取りローラ６１は、余剰造形材１０２の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、吸取りローラ６１は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、吸取りローラ６１は、造形物５に使用される造形材１００の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置１０の制御部１８によって吸取りローラ６１の交換時期を報知してもよい。

以上のように、実施形態１によれば、平坦化ローラ５２に吸取りローラ６１を接触させることで、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸取りローラ６１により吸い取ることができる。このため、余剰造形材１０２を貯留する貯留タンク及び貯留タンクに接続される吸引ポンプ、吸引チューブ、平坦化ローラ５２から貯留タンクに架け渡されるブレードを省いた構成にすることができる。これにより、吸引チューブへのインクかすの詰まりによる、貯留タンクからの造形材のオーバーフローの発生を抑制できる。また、ブレードへのインクかすの付着による、ブレードからの造形材の垂れの発生を抑制できる。このため、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸取りローラ６１により適切に回収することができる。

また、実施形態１によれば、ローラ回転機構６２により吸取りローラ６１を回転させることで、吸取りローラ６１の接触位置を変更することができる。このため、余剰造形材１０２を吸い取る吸取りローラ６１の部位を変更できるため、吸取りローラ６１を長期的に使用することができ、吸取りローラ６１の交換頻度を少なくすることができる。

また、実施形態１によれば、平坦化ローラ５２の駆動源を利用して、吸取りローラ６１の接触位置を変更することができる。なお、実施形態１では、平坦化ローラ５２の駆動源を利用したが、この構成に限定されない。例えば、平坦化ローラ５２を駆動する駆動源とは別の駆動源により吸取りローラ６１を回転させてもよい。また、吸取りローラ６１を平坦化ローラ５２に接触させ、平坦化ローラ５２の回転に従動することにより吸取りローラ６１を回転させてもよい。この場合、平坦化ローラ５２の回転方向に対して、吸取りローラ６１の回転方向が、接触位置において同じ方向となる。

また、実施形態１によれば、接触位置において、吸取りローラ６１を平坦化ローラ５２の回転方向に対向する方向に移動させることで、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を好適に吸い取ることができる。また、吸取りローラ６１の周速を平坦化ローラ５２の周速よりも遅くすることで、吸取りローラ６１をより長期的に使用することができ、吸取りローラ６１の交換頻度を少なくすることができる。

［実施形態２］
次に、図４を参照して、実施形態２に係る吸取りユニット７０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図４は、実施形態２に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

実施形態１の吸取りユニット６０は、吸取りローラ６１を用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っていたが、実施形態２の吸取りユニット７０は、無端ベルトを用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っている。

実施形態２の吸取りユニット７０は、除去部材としての無端ベルト７１と、複数の従動ローラ７２，７３と、駆動ローラ７４と、アーム７５と、揺動軸７６と、回転軸７７と、バネ７８と、着脱ローラ７９とを有している。

無端ベルト７１は、平坦化ローラ５２に接触するエンドレスの吸取り部材であり、実施形態１の吸取りローラ６１と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この無端ベルト７１は、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ５２を接触させている。

この無端ベルト７１は、実施形態１の吸取りローラ６１と同様に、平坦化ローラ５２に接触する接触位置が、平坦化ローラ５２の頂点位置に対して、平坦化ローラ５２の回転方向の下流側となる下方側の位置となっている。

複数の従動ローラ７２，７３及び駆動ローラ７４は、無端ベルト７１を周回させるベルト周回機構（接触位置変更機構）となっている。複数の従動ローラ７２，７３は、実施形態２において２つ設けられており、２つの従動ローラ７２，７３及び駆動ローラ７４は、三角形状の頂点に位置するように配置されている。つまり、２つの従動ローラ７２，７３は、平坦化ローラ５２を挟んで、無端ベルト７１の上流側及び下流側に配置され、駆動ローラ７４は、２つの従動ローラ７２，７３に架け渡された無端ベルト７１の間で、平坦化ローラ５２とは反対側の位置に配置されている。そして、無端ベルト７１は、２つの従動ローラ７２，７３及び駆動ローラ７４に架け渡されており、駆動ローラ７４が回転することで、無端ベルト７１が周回する。

なお、駆動ローラ７４は、実施形態１のローラ回転機構６２と同様に、平坦化ローラ５２の回転方向に対して、無端ベルト７１の搬送方向が、接触位置において対向する方向となるように、無端ベルト７１を周回させている。このため、駆動ローラ７４は、無端ベルト７１を周回させることで、平坦化ローラ５２に接触する無端ベルト７１の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、駆動ローラ７４は、無端ベルト７１の搬送速度を、平坦化ローラ５２の周速よりも遅くしている。また、駆動ローラ７４の駆動源についても、平坦化ローラ５２の駆動源を利用してもよいし、新たに設けた駆動源を利用してもよい。さらに、駆動ローラ７４を駆動としたが、例えば従動ローラ７３が駆動であってもよい。

回転軸７７は、駆動ローラ７４の中心軸であり、駆動ローラ７４を回転自在に支持しており、後述するアーム７５に保持されている。この回転軸７７は、平坦化ローラ５２の回転軸５６と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

アーム７５は、回転軸７７を介して駆動ローラ７４を保持しており、揺動軸７６を中心に揺動可能となっている。アーム７５は、揺動軸７６と回転軸７７とを結んで形成されており、バネ７８により無端ベルト７１に張力を付与する。

揺動軸７６は、アーム７５を介して駆動ローラ７４を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸７６は、回転軸６４と並行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

バネ７８は、アーム７５に接続されており、揺動軸７６を中心に駆動ローラ７４を無端ベルト７１に張力を与えるように付勢している。バネ７８は、例えば、引張りバネが適用される。

着脱ローラ７９は、２つの従動ローラ７２，７３の間に架け渡された無端ベルト７１に接して設けられた従動ローラであり、無端ベルト７１を挟んで、平坦化ローラ５２の反対側に設けられている。着脱ローラ７９は、平坦化ローラ５２に近づく側に移動することで、無端ベルト７１を平坦化ローラ５２に接触させる接触位置に移動させている。一方で、着脱ローラ７９は、平坦化ローラ５２から離れる側に移動することで、無端ベルト７１を平坦化ローラ５２から離す離脱位置に移動させている。

上記の吸取りユニット７０は、平坦化ローラ５２を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材１００における余剰造形材１０２を掻き取る際に、着脱ローラ７９によって無端ベルト７１を平坦化ローラ５２に接触させる側に移動させることで、無端ベルト７１を接触位置に移動させる。そして、無端ベルト７１は、平坦化ローラ５２の周速よりも遅い搬送速度で移動しながら、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を除去する。一方で、吸取りユニット７０は、平坦化ローラ５２の未使用時に、つまり、平坦化ローラ５２が造形材１００から離れている場合に、着脱ローラ７９によって無端ベルト７１を平坦化ローラ５２から離れる側に移動させることで、無端ベルト７１を離脱位置に移動させる。なお、無端ベルト７１の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

なお、無端ベルト７１は、余剰造形材１０２の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、無端ベルト７１は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、無端ベルト７１は、造形物５に使用される造形材１００の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置１０の制御部１８によって無端ベルト７１の交換時期を報知してもよい。

以上のように、実施形態２によれば、平坦化ローラ５２に無端ベルト７１を接触させることで、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を無端ベルト７１により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を無端ベルト７１により適切に回収することができる。また、実施形態１の吸取りローラ６１の周長よりも長い吸取り寸法が得られ、交換時期の間隔が長くなる長所がある。

［実施形態３］
次に、図５を参照して、実施形態３に係る吸取りユニット８０について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図５は、実施形態３に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

実施形態１の吸取りユニット６０は、吸取りローラ６１を用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っていたが、実施形態３の吸取りユニット８０は、ウェブ８１を用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っている。

実施形態３の吸取りユニット８０は、除去部材としてのウェブ８１と、繰出ロール８２と、巻取ロール８３と、ガイドローラ８４と、着脱ローラ８５と、洗浄ノズル８６とを有している。

ウェブ８１は、繰出ロール８２から繰り出されると共に、巻取ロール８３に巻き取られるウェブ状の吸取り部材であり、実施形態１の吸取りローラ６１と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。このウェブ８１は、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ５２を接触させている。

繰出ロール８２は、ウェブ８１をロール状に巻回するロールであり、巻回されたロール状のウェブ８１を、摩擦等による図示せぬ繰出し抗力を加えて平坦化ローラ５２へ向かって繰り出している。繰出ロール８２から繰り出されたウェブ８１には、繰出し抗力によって張力が付加される。巻取ロール８３は、平坦化ローラ５２に接触した後のウェブ８１を巻き取るロールであり、使用済のウェブ８１を回収している。この巻取ロール８３は、巻取方向に駆動されており、回転機構（接触位置変更機構）として機能している。

なお、巻取ロール８３は、実施形態１のローラ回転機構６２と同様に、平坦化ローラ５２の回転方向に対して、ウェブ８１の搬送方向が、接触位置において対向する方向となるように、ウェブ８１を搬送している。このため、巻取ロール８３は、ウェブ８１を搬送することで、平坦化ローラ５２に接触するウェブ８１の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、巻取ロール８３は、ウェブ８１の搬送速度を、平坦化ローラ５２の周速よりも遅くしている。また、巻取ロール８３の駆動源についても、平坦化ローラ５２の駆動源を利用してもよいし、新たに設けた駆動源を利用してもよい。

ガイドローラ８４は、繰出ロール８２と巻取ロール８３との間のウェブ８１に設けられ、平坦化ローラ５２に対して、ウェブ８１の搬送方向の上流側に配置されている。ガイドローラ８４は、従動ローラとなっており、繰出ロール８２から繰り出されたウェブ８１を、平坦化ローラ５２へ向けて案内している。

着脱ローラ８５は、繰出ロール８２と巻取ロール８３との間のウェブ８１に設けられ、平坦化ローラ５２に対して、ウェブ８１の搬送方向の下流側に配置されている。着脱ローラ８５は、従動ローラとなっており、平坦化ローラ５２から搬送されるウェブ８１を、巻取ロール８３へ向けて案内している。また、着脱ローラ８５は、平坦化ローラ５２に近づく側に移動することで、ウェブ８１を平坦化ローラ５２に接触させる接触位置に移動させている。一方で、着脱ローラ８５は、平坦化ローラ５２から離れる側に移動することで、ウェブ８１を平坦化ローラ５２から離す離脱位置に移動させている。

洗浄ノズル８６は、ウェブ８１を挟んで、平坦化ローラ５２の反対側に設けられている。洗浄ノズル８６は、平坦化ローラ５２に対して搬送方向の上流側に位置するウェブ８１に、洗浄液を噴射している。このため、平坦化ローラ５２に接触するウェブ８１は、洗浄液が含浸したウェブ８１となっており、ウェブ８１に付着した余剰造形材１０２により、ウェブ８１が固化することを防止すると共に、平坦化ローラ５２の表面を洗浄している。

上記の吸取りユニット８０は、平坦化ローラ５２を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材１００における余剰造形材１０２を掻き取る際に、着脱ローラ８５によってウェブ８１を平坦化ローラ５２に近づく側に移動させることで、ウェブ８１を接触位置に移動させる。そして、ウェブ８１は、平坦化ローラ５２の周速よりも遅い搬送速度で移動しながら、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を除去する。このとき、洗浄ノズル８６から洗浄液をウェブ８１に向けて噴射することで、ウェブ８１に洗浄液を含浸させる。一方で、吸取りユニット８０は、平坦化ローラ５２の未使用時に、つまり、平坦化ローラ５２が造形材１００から離れている場合に、着脱ローラ８５によってウェブ８１を平坦化ローラ５２から離れる側に移動させることで、ウェブ８１を離脱位置に移動させる。なお、ウェブ８１の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

なお、ウェブ８１は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。また、ウェブ８１は、造形物５に使用される造形材１００の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置１０の制御部１８によってウェブ８１の交換時期を報知してもよい。

以上のように、実施形態３によれば、平坦化ローラ５２にウェブ８１を接触させることで、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２をウェブ８１により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２をウェブ８１により適切に回収することができる。また、実施形態１、実施形態２よりもウェブ８１の繰出し長さが長いので、より交換時期の間隔が長くなる長所がある。更に実施形態１、実施形態２よりもウェブ８１と平坦化ローラ５２の接触長さが長いので、より吸い取る能力が高いという長所も有する。

［実施形態４］
次に、図６を参照して、実施形態４に係る吸取りユニット９０について説明する。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図６は、実施形態４に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

実施形態１の吸取りユニット６０は、吸取りローラ６１を用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っていたが、実施形態４の吸取りユニット９０は、吸取りパッドを用いて、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取っている。

実施形態４の吸取りユニット９０は、除去部材としての吸取りパッド９１と、ケーシング９２と、揺動軸９３とを有している。

吸取りパッド９１は、平坦化ローラ５２の回転軸５６の軸方向（副走査方向）に延びて設けられる棒状の吸取り部材であり、実施形態１の吸取りローラ６１と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この吸取りパッド９１は、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ５２を接触させている。また、吸取りパッド９１は、平坦化ローラ５２に接触する先端側の面が、例えば、外側に凸となる曲面となっている。

ケーシング９２は、その内部において吸取りパッド９１を保持するものとなっている。ケーシング９２は、揺動軸９３を中心に揺動可能となっている。ケーシング９２は、揺動軸９３を中心に揺動することで、平坦化ローラ５２に対する吸取りパッド９１の接触位置を変更させている。

揺動軸９３は、ケーシング９２を介して吸取りパッド９１を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸９３は、吸取りパッド９１が延在する方向と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。揺動軸９３は、平坦化ローラ５２の回転方向に対して、吸取りパッド９１の移動する方向が、接触位置において対向する方向となるように、吸取りパッド９１を揺動させている。このため、揺動軸９３は、吸取りパッド９１を揺動させる揺動機構（接触位置変更機構）として機能し、平坦化ローラ５２に接触する吸取りパッド９１の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、揺動軸９３は、吸取りパッド９１の移動速度を、平坦化ローラ５２の周速よりも遅くしている。

上記の吸取りユニット９０は、平坦化ローラ５２を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材１００における余剰造形材１０２を掻き取る際に、吸取りパッド９１を平坦化ローラ５２よりも遅い移動速度で移動させながら、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を除去する。

なお、実施形態４においては、吸取りパッド９１を接触位置と離脱位置との間において移動させる着脱機構を省いたが、実施形態１から３に記載したような着脱機構を設けてもよい。また、吸取りパッド９１は、余剰造形材１０２の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、吸取りパッド９１は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、吸取りパッド９１は、造形物５に使用される造形材１００の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置１０によって吸取りパッド９１の交換時期を報知してもよい。

以上のように、実施形態４によれば、平坦化ローラ５２に吸取りパッド９１を接触させることで、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸取りパッド９１により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ５２に付着した余剰造形材１０２を吸取りパッド９１により適切に回収することができる。また、実施形態１、実施形態２、実施形態３に比べて吸取り能力は劣るものの、機構がシンプルで安価であり、交換が用意にできる長所を有する。

５ 造形物
６ サポート
１０ 立体物造形装置
１２ 吐出ユニット
１４ 主走査駆動部
１６ 造形台
１８ 制御部
２２ キャリッジ
２４ ガイドレール
４２ インクジェットヘッド
４４ 紫外線光源
５０ 平坦化ローラユニット
５２ 平坦化ローラ
５４ 表面
５６ 回転軸
６０ 吸取りユニット
６１ 吸取りローラ
６２ ローラ回転機構
６３ アーム
６４ 回転軸
６５ 揺動軸
６６ バネ
６７ ローラ着脱カム
７０ 吸取りユニット（実施形態２）
７１ 無端ベルト
７２，７３ 複数の従動ローラ
７４ 駆動ローラ
７５ アーム
７６ 揺動軸
７７ 回転軸
７８ バネ
７９ 着脱ローラ
８０ 吸取りユニット（実施形態３）
８１ ウェブ
８２ 繰出ロール
８３ 巻取ロール
８４ ガイドローラ
８５ 着脱ローラ
８６ 洗浄ノズル
９０ 吸取りユニット（実施形態４）
９１ 吸取りパッド
９２ ケーシング
９３ 揺動軸
１００ 造形材
１０２ 余剰造形材

Claims (8)

1. 造形材を供給する供給部から、造形台上に前記造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、
   前記単位層の表面側に接触して、余剰となる前記造形材を掻き取り、前記単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラと、
   前記平坦化ローラに接触させて、前記平坦化ローラに付着した前記造形材を除去する除去部材と、を備えることを特徴とする立体物造形装置。
2. 前記除去部材は、前記造形材を除去する除去領域を有し、前記除去領域の一部に前記平坦化ローラを接触させており、
   前記平坦化ローラに接触する前記除去部材の接触位置を、前記除去領域の一部から前記除去領域の他の一部に変更する接触位置変更機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の立体物造形装置。
3. 前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、または、前記平坦化ローラに接触し前記平坦化ローラの回転に従動することにより前記除去部材の前記接触位置を変更することを特徴とする請求項２に記載の立体物造形装置。
4. 前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を用いる場合、または、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力を用いる場合、前記平坦化ローラの回転方向に対して対向する方向に、前記除去部材を移動させることで、前記除去部材の前記接触位置を変更しており、
   前記除去部材の移動速度は、前記平坦化ローラの周速よりも遅いことを特徴とする請求項２または３に記載の立体物造形装置。
5. 前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する吸取りローラであり、
   前記接触位置変更機構は、前記吸取りローラを回転させるローラ回転機構であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の立体物造形装置。
6. 前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する無端ベルトであり、
   前記接触位置変更機構は、前記無端ベルトを周回させるベルト周回機構であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の立体物造形装置。
7. 前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触し、繰出ロールから繰り出されると共に、巻取ロールに巻き取られるウェブであり、
   前記接触位置変更機構は、前記巻取ロールを回転させる巻取ロール回転機構であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の立体物造形装置。
8. 前記造形材を除去する洗浄液を、前記除去部材に噴射する洗浄ノズルを、さらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の立体物造形装置。

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