JP6397132B2 - 造形装置及び造形方法 - Google Patents

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、積層造形法で立体物を造形する。

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インクジェットヘッドを用いて造形を行う場合、微細なノズルからインク滴を吐出することにより、インクの層を形成する。しかし、この場合、インクジェットヘッドの原理上、吐出されるインク滴の容量にある程度のバラツキが生じることは避けがたい。また、インクが液体であるため、表面張力の影響を受ける。そして、積層造形法で立体物を造形する場合、複数のインクの層を重ねて形成するため、インク滴の容量にバラツキが生じると、積層後の状態において、バラツキの影響と、インクの表面張力の影響を排除しないことでの積層の高低差が顕著になる。

そのため、インクジェットヘッドを用いて立体物を造形する場合には、ローラ等を用いてインクの層を平坦化し、予め設定された一定の厚さでインクの層を形成することが好ましい。しかし、ローラ等を用いて平坦化を行う場合には、単にローラ等を用いるのみではなく、新たに生じる課題を考慮した構成で平坦化を行うことが望まれる。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。

本願の発明者は、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で造形を行い、かつ、ローラを用いて平坦化を行う構成に関し、鋭意研究を行った。このような構成においては、例えば、所定の主走査方向へ移動しつつインク滴を行う主走査動作と、主走査方向と直交する副走査方向へ移動する副走査動作とをインクジェットヘッドに行わせることにより、それぞれのインクの層を形成する。また、主走査動作時において、インクジェットヘッドと共にローラを移動させることにより、インクの層を平坦化する。このように構成すれば、それぞれのインクの層について、所定の厚さで平坦化しつつ高い精度で形成することができる。

しかし、実際の造形装置においては、機械的な精度等について、ある程度のバラツキが生じることは避けがたい。例えば、ローラについても、様々な要因により生じるバラツキ（全振れ）により、平坦化の精度にある程度のバラツキが生じることになる。また、その結果、造形の動作等に支障が生じる場合もある。

より具体的に、例えば、上記のような動作でインクの層を形成する場合、主走査動作時において、平坦化後にインクの層を硬化させることが考えられる。そのため、その主走査動作が完了した時点で、インクの層は、ローラとちょうど接触する厚さで硬化することになる。そして、この場合、ローラの精度が完全であれば、例えばその後に行う副走査動作等において、特に問題を生じることなく、インクジェットヘッドやローラを移動させることができる。

しかし、ローラの精度等に誤差がある場合、平坦化後のインクの層の上面とローラとの間に余裕がないと、副走査動作時や、その後に行う主走査時等において、ローラとインクの層の上面とが必要以上に接触し、動作に支障が生じるおそれもある。また、ローラとの接触により、インクの層の上面の状態に影響が生じるおそれもある。また、これらの結果、造形の精度が低下することも考えられる。

これに対し、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、副走査動作時の移動（相対移動）の向きに合わせて、下記のようにローラを傾けて配設することを考えた。上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。

（構成１）積層造形法で立体物を造形する造形装置であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、造形中の立体物を支持する台状部材であり、インクジェットヘッドと対向する位置に配設される造形台と、インク滴を吐出しながら予め設定された主走査方向へ造形台に対して相対的に移動する主走査動作をインクジェットヘッドに行わせる主走査駆動部と、主走査方向と直交する副走査方向へ造形台に対して相対的にインクジェットヘッドを移動させる副走査駆動部と、造形台及びインクジェットヘッドのうちの少なくとも一方を移動させることにより、インクジェットヘッドと造形台との間の距離を変化させる積層方向駆動部と、主走査動作時にインクジェットヘッドと共に造形台に対して相対的に移動することにより、インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化するローラとを備え、副走査駆動部は、副走査方向において予め設定された向きである副走査移動向きへ予め設定された送り量だけ造形台に対して相対的に移動する副走査動作を、主走査動作の合間にインクジェットヘッドに行わせ、副走査動作時において、ローラは、インクジェットヘッドと共に、造形台に対して相対的に、副走査移動向きへ移動し、ローラは、一端が副走査移動向きにおける前方側になり、他端が副走査移動向きにおける後方側になり、かつ、積層方向における高さについて、後方側にある他端の高さが前方側にある一端の高さよりも高くなるように、傾けて配設されている。

このように構成した場合、例えば、副走査移動向きにおける後方側が高くなるようにローラを傾けることにより、副走査移動向きへローラを移動させた場合に、インクの層の表面からローラが自然に離れる構成にすることができる。また、これにより、例えばローラの精度にある程度の誤差が存在していたとしても、インクの層の上面とローラとの無用な接触を適切に避けることができる。そのため、このように構成すれば、例えば、副走査動作時において、ローラをより容易かつ適切に移動させることができる。また、これにより、例えば、立体物の造形時において、インクの層をより適切に平坦化できる。

ここで、ローラの一端及び他端とは、例えば、ローラにおいて平坦化を行う部分の一端及び他端である。ローラにおいて平坦化を行う部分とは、例えば、副走査方向における位置がインクジェットヘッドのノズル列と重なる部分である。

（構成２）インクジェットヘッドは、副走査方向における幅がＬｎになる範囲に複数のノズルが並ぶノズル列を有し、一のインクの層を形成する動作において、造形装置は、副走査方向における幅Ｌｎを予め設定された１以上の整数ｎで除した幅Ｌｎ／ｎになるバンド状の領域であるバンド領域を順次形成し、一のインクの層を形成する動作において、インクジェットヘッドは、主走査動作と副走査動作とを繰り返し行うことにより、副走査移動向きに沿って、それぞれのバンド領域に予め設定された厚さでインクの層を順次形成し、一のインクの層を形成する動作中にそれぞれのバンド領域を形成する最後の主走査動作時において、当該主走査動作により形成が完了するバンド領域である形成中バンドと、副走査移動向きにおいて形成中バンドよりも後方側にある形成完了済みのバンド領域である後方側バンドとについて、インクジェットヘッドは、ローラにより平坦化される前の状態での形成中バンドにおける副走査移動向きの後端におけるインクの高さが後方側バンドの前端よりも高くなるように、インクの層を形成し、かつ、ローラは、形成中バンドにおける副走査移動向きの後端におけるインクの高さが少なくとも後方側バンドの前端よりも低くならないように、インクの層を平坦化する。

この構成において、後方側バンドは、例えば、形成中バンドと隣接するバンド領域である。また、形成完了済みのバンド領域とは、１層分の厚さのインクの層が既に形成されているバンド領域のことである。

このように構成した場合、例えば、後端側バンドと形成中バンドとの境部について、後端側バンド側よりも高くなるように形成中バンドにインクの層を形成し、その後、後端側バンド側よりも低くならないように平坦化することになる。このように構成すれば、例えば、形成中バンドに形成したインクの層を適切に平坦化できる。

また、造形装置においては、例えば、副走査動作時の送り量の誤差等により、主走査動作時にローラが後方側バンド上にわずかにはみ出すことも考えられる。これに対し、このように構成した場合、ローラがはみ出したとしても、後方側バンドにおけるインクの層の表面とローラとは接触しない。そのため、このように構成すれば、この点でも、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、この場合、例えば、副走査動作に支障が生じない範囲で、最初から、ローラが後方側バンド上に一部はみ出すような長さのローラ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、ローラの設置精度や動作の精度等について、より余裕を持たせること等が可能になる。

また、この構成において、ｎ＝１である場合、造形装置は、例えば、各領域に対して１回の主走査動作を行う１パス方式により、一のインクの層を形成する。また、ｎが２以上である場合、造形装置は、例えば、各領域に対してｎ回の主走査動作を行うｎパスのマルチパス方式により、一のインクの層を形成する。

（構成３）副走査移動向きにおいて形成中バンドよりも前方側にある未完成のバンド領域を前方側バンドとした場合、インクジェットヘッドは、ローラにより平坦化される前の状態での形成中バンドにおける副走査移動向きの前端におけるインクの高さが前方側バンドの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるように、インクの層を形成し、かつ、ローラは、形成中バンドにおける副走査移動向きの前端におけるインクの高さが少なくとも前方側バンドの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも低くならないように、インクの層を平坦化する。

このように構成した場合、例えば、前方側バンドと形成中バンドとの境部について、前方側バンドの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるように形成中バンドにインクの層を形成し、その後、前方側バンドの後端の位置のインクの層よりも低くならないように平坦化することになる。そのため、このように構成すれば、例えば、副走査移動向きへローラを移動させた場合にインクの層の表面からローラが自然に離れる構成をより適切に実現できる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、この場合、例えば主走査動作時にローラが前方側バンド上にわずかにはみ出したとしても、前方側バンドに既に形成されているインクの層の表面とローラとは接触しない。そのため、このように構成すれば、この点でも、インクの層をより適切に平坦化できる。

尚、この構成において、前方側バンドは、例えば、形成中バンドと隣接するバンド領域である。また、この構成において、未完成のバンド領域とは、１層分の厚さのインクの層がまだ形成されていないバンド領域のことである。例えば、１パス方式により一のインクの層を形成する場合、未完成のバンド領域とは、当該一のインクの層を形成するための主走査動作がまだ行われていない領域のことであってよい。また、この場合、前方側バンドは、１層下のインクの層までが形成されているバンド領域であってよい。

また、マルチパス方式により一のインクの層を形成する場合、未完成のバンド領域とは、パス数分の主走査動作がまだ行われていない領域である。この場合、前方側バンドは、１層下のインクの層の上に最後の回の主走査動作以外の主走査動作が行われたバンド領域であってよい。

また、この場合、例えば、副走査動作に支障が生じない範囲で、最初から、ローラが前方側バンド上に一部はみ出すような長さのローラ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、ローラの設置精度や動作の精度等について、より余裕を持たせること等が可能になる。

（構成４）インクジェットヘッドは、所定の条件に応じて硬化するインクのインク滴を吐出し、造形装置は、インクを硬化させる硬化手段を更に備え、ローラは、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化する。

このように構成すれば、インクの層の形成及び平坦化をより適切に行うことができる。また、所定の条件に応じて硬化するインクとしては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インク（ＵＶインク）等を好適に用いることができる。

（構成５）平坦化を行った後の一のインクの層の厚さをＴとし、ローラの他端の高さと、ローラの一端の高さとの差をＨとした場合、Ｈ ＜ Ｔの関係にある。この場合、ローラの一端及び他端は、副走査移動向きにおけるローラの前方側及び後方側の端部である。このように構成すれば、ローラをより適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、副走査動作時において、ローラの進行方向にある下のインクの層とローラとが接触することをより適切に防ぐことができる。

（構成６）ローラの全振れ量をＸとした場合、Ｘ ＜ Ｈ ＜Ｔ−Ｘの関係にある。この場合、ローラの全振れ量とは、例えばローラに生じる誤差を全てまとめたローラの振れ量のことである。このように構成すれば、一のインクの層の厚さＴ及びローラの全振れ量をＸに合わせて、ローラをより適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、副走査移動向きへローラを移動させた場合にインクの層の表面からローラが自然に離れる構成をより適切に実現し、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、ローラの他端の高さと、ローラの一端の高さとの差は、２０μｍ以下であることが好ましい。また、この高さの差は、ローラの全振れ量Ｘよりも大きく、かつ、２０μｍ以下であることが好ましい。

ローラを傾けて配設した場合、平坦化後のインクの層の表面には、ローラの傾きに応じた段差が生じることになる。そして、この段差が大きいと、例えば立体物の外観への視認結果に影響が生じるおそれもある。特に、段差が２０μｍを超えると、見た目への影響が大きくなると考えられる。これに対し、このように構成すれば、例えば、立体物の外観への視認結果に対する影響を抑えつつ、ローラを適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、ローラの他端の高さと、ローラの一端の高さとの差は、５μｍ以下であることがより好ましい。また、この高さの差は、ローラの全振れ量Ｘよりも大きく、かつ、５μｍ以下であることが好ましい。

ローラの傾きに応じて生じる段差について、例えば段差が５μｍを超えると、立体物を手に触れた場合の触感への影響が大きくなると考えられる。これに対し、このように構成すれば、例えば、立体物の触感への影響を抑えつつ、ローラを適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

（構成７）積層造形法で立体物を造形する造形方法であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、造形中の立体物を支持する台状部材であり、インクジェットヘッドと対向する位置に配設される造形台と、インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化するローラとを用い、インク滴を吐出しながら予め設定された主走査方向へ造形台に対して相対的に移動する主走査動作をインクジェットヘッドに行わせ、主走査方向と直交する副走査方向へ造形台に対して相対的にインクジェットヘッドを移動させ、造形台及びインクジェットヘッドのうちの少なくとも一方を移動させることにより、インクジェットヘッドと造形台との間の距離を変化させ、ローラは、主走査動作時にインクジェットヘッドと共に造形台に対して相対的に移動することにより、インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化し、副走査方向において予め設定された向きである副走査移動向きへ予め設定された送り量だけ造形台に対して相対的に移動する副走査動作を、主走査動作の合間にインクジェットヘッドに行わせ、副走査動作時において、ローラを、インクジェットヘッドと共に、造形台に対して相対的に、副走査移動向きへ移動させ、ローラは、一端が副走査移動向きにおける前方側になり、他端が副走査移動向きにおける後方側になり、かつ、積層方向における高さについて、後方側にある他端の高さが前方側にある一端の高さよりも高くなるように、傾けて配設されている。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、立体物の造形時において、インクの層をより適切に平坦化できる。

本発明の一実施形態に係る造形装置１０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。図１（ｂ）は、吐出ユニット１２のより詳細な構成の一例を示す。 平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２の構成について更に詳しく説明をする図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本例において用いるインクジェットヘッド２００の構成の一例を示す下面図及び側面図である。図２（ｃ）は、平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２の構成の一例を示す。 一のインクの層を形成する動作の一例を示す図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、一のインクの層の形成時に順次行う動作の一例を示す。 平坦化ローラ３０２の好ましい傾け方の一例について説明をする図である。図４（ａ）は、領域Ｂへの層５２（ｎ）の形成を開始する直前の様子を示す。図４（ｂ）は、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドにより領域Ｂへインク滴を吐出し、かつ、平坦化ローラ３０２による平坦化はまだ行っていない状態の様子を示す。図４（ｃ）は、領域Ｂに形成したインクの層を平坦化した直後の状態の様子を示す。 マルチパス方式でインクの層を形成する動作について説明をする図である。図５（ａ）は、インクジェットヘッド２００の構成の一例を示す。図５（ｂ）〜（ｅ）は、４パスのマルチパス方式で各バンド領域に層５２（ｎ）を順次形成する様子の一例を模式的に示す。

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。

本例において、造形装置１０は、積層造形法により立体物５０を造形する装置（立体物造形装置）である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５０を造形する方法である。また、立体物５０とは、例えば、三次元構造物のことである。

尚、以下の説明をする点を除き、造形装置１０は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置１０は、例えば、公知のインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いる二次元画像印刷用のインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外にも、例えば、立体物５０の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。

本例において、造形装置１０は、吐出ユニット１２、主走査駆動部１４、造形台１６、副走査駆動部１８、積層方向駆動部２０、及び制御部２２を備える。吐出ユニット１２は、立体物５０の材料となる液滴（インク滴）を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化するインクのインク滴を吐出し、硬化させることにより、立体物５０を構成する各層を重ねて形成する。

また、本例では、インクとして、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクを用いる。この場合、インクとは、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体のことである。また、インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式で液滴を吐出する吐出ヘッドのことである。

また、立体物５０の造形時において、吐出ユニット１２は、立体物５０の周囲にサポート層を形成してもよい。この場合、サポート層とは、例えば、造形中の立体物５０の外周を囲むことで立体物５０を支持する積層構造物であり、立体物５０の造形完了後に、例えば水により溶解除去される。吐出ユニット１２のより具体的な構成については、後に更に詳しく説明をする。

主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作（Ｙ走査）を行わせる駆動部である。この場合、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。

また、本例において、主走査駆動部１４は、キャリッジ１０２及びガイドレール１０４を有する。キャリッジ１０２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。この場合、造形台１６と対向させて吐出ユニット１２を保持するとは、例えば、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を保持することである。また、主走査動作時において、キャリッジ１０２は、吐出ユニット１２を保持した状態で、ガイドレール１０４に沿って移動する。ガイドレール１０４は、キャリッジ１０２の移動をガイドするレール状部材であり、主走査動作時において、制御部２２の指示に応じて、キャリッジ１０２を移動させる。

尚、主走査動作における吐出ユニット１２の移動は、立体物５０を支持する造形台１６に対する相対的な移動であってよい。そのため、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、例えば造形台１６を移動させることにより、立体物５０の側を移動させてもよい。

造形台１６は、造形中の立体物５０を支持する台状部材であり、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドと対向する位置に配設され、造形中の立体物５０を上面に載置する。本例において、造形台１６は、少なくとも上面が上下方向（図中のＺ方向）へ移動可能な構成を有しており、積層方向駆動部２０に駆動されることにより、立体物５０の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、これにより、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドと造形台１６との間の距離であるヘッド台間距離を適宜変化させ、造形途中の立体物５０における被造形面と、吐出ユニット１２との間の距離（ギャップ）を調整する。この場合、ヘッド台間距離とは、より具体的に、例えば、インクジェットヘッドにおいてノズルが形成されているノズル面と、造形台１６の上面との間の距離であってよい。また、立体物５０の被造形面とは、例えば、吐出ユニット１２により次のインクの層が形成される面のことである。

副走査駆動部１８は、吐出ユニット１２に副走査動作（Ｘ走査）を行わせる駆動部である。この場合、吐出ユニット１２に副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副走査動作を行わせることである。副走査動作とは、例えば、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ造形台１６に対して相対的に移動する動作である。副走査動作は、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台１６に対して相対的に移動する動作であってよい。また、本例において、副走査駆動部１８は、主走査動作の合間に、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドに、副走査動作を行わせる。

また、より具体的に、副走査駆動部１８は、例えば、副走査方向における吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させることにより、インクジェットヘッドに副走査動作を行わせる。また、副走査駆動部１８は、副走査方向における造形台１６の位置を固定して、吐出ユニット１２を移動させることにより、インクジェットヘッドに副走査動作を行わせてもよい。

積層方向駆動部２０は、主走査方向及び副走査方向と直交する積層方向（図中のＺ方向）へ吐出ユニット１２又は造形台１６の少なくとも一方を移動させる駆動部である。この場合、積層方向とは、例えば、積層造形法において複数の層が積層される方向のことである。また、積層方向へ吐出ユニット１２を移動させるとは、例えば、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドを積層方向へ移動させることである。積層方向へ造形台１６を移動させるとは、例えば、造形台１６における少なくとも上面の位置を移動させることである。また、積層方向駆動部２０は、積層方向へ吐出ユニット１２又は造形台１６の少なくとも一方を移動させることにより、Ｚ方向への走査（Ｚ走査）をインクジェットヘッドに行わせ、ヘッド台間距離を変化させる。

より具体的に、図中に示した構成において、積層方向駆動部２０は、例えば、積層方向における吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させる。また、積層方向駆動部２０は、積層方向における造形台１６の位置を固定して、吐出ユニット１２を移動させてもよい。

制御部２２は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５０の造形の動作を制御する。制御部２２は、例えば造形すべき立体物５０の形状情報や、カラー画像情報等に基づき、造形装置１０の各部を制御することが好ましい。本例によれば、立体物５０を適切に造形できる。

続いて、吐出ユニット１２のより具体的な構成について、説明をする。図１（ｂ）は、吐出ユニット１２のより詳細な構成の一例を示す。本例において、吐出ユニット１２は、複数の有色インク用ヘッド２０２ｙ、２０２ｍ、２０２ｃ、２０２ｋ（以下、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋと記載する）、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、サポート材用ヘッド２１０、複数の紫外線光源２２０、及び平坦化ローラユニット２２２を有する。

有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０は、インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドである。また、本例において、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０は、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、副走査方向（Ｘ方向）における位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並んで配設される。

尚、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０としては、例えば、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。また、これらのインクジェットヘッドは、造形台１６と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。これにより、各インクジェットヘッドのノズルは、造形台１６へ向かう方向へインク滴を吐出する。また、複数のノズルが並ぶノズル方向は、主走査方向と直交する方向になる。また、インクジェットヘッドの構成の変形例においては、主走査方向とノズル列方向とが直交以外の角度で交差する構成を用いること等も考えられる。

また、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０の並び方については、図示した構成に限らず、様々に変更してもよい。例えば、一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらして配設してもよい。また、吐出ユニット１２は、例えば、各色の淡色や、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やオレンジ等の色用のインクジェットヘッド等を更に有してもよい。

有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋは、互いに異なる色の有色のインクのインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッドである。本例において、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。

造形材用ヘッド２０４は、立体物５０の内部の造形に用いるインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、例えば、立体物５０において着色がされない領域の造形に用いるインクのインク滴を吐出する。本例において、造形材用ヘッド２０４は、所定の色の造形用インク（モデル材ＭＯ）のインク滴を吐出する。造形用インクは、例えば造形専用のインクであってよい。また、本例において、造形用インクは、ＣＭＹＫインクの各色とは異なる色のインクである。造形用インクとしては、例えば、白色のインク又はクリアインク等を用いることも考えられる。

白インク用ヘッド２０６は、白色（Ｗ）のインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドである。また、クリアインク用ヘッド２０８は、クリアインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、クリアインクとは、透明色（Ｔ）であるクリア色のインクである。

サポート材用ヘッド２１０は、サポート層の材料を含むインク滴を吐出するインクジェットヘッドである。本例において、サポート層の材料としては、立体物５０の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが好ましい。また、この場合、造形後に除去されるものであるため、立体物５０を構成する材料よりも紫外線による硬化度が弱く、分解しやすい材料を用いることが好ましい。また、サポート層の材料としては、例えば、サポート層用の公知の材料を好適に用いることができる。

複数の紫外線光源２２０は、インクを硬化させる硬化手段の一例であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。紫外線光源２２０としては、例えば、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源２２０として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。

また、本例において、複数の紫外線光源２２０のそれぞれは、間に有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０を挟むように、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。より具体的に、例えば、図中に符号ＵＶ１を付して示した一方の紫外線光源２２０は、吐出ユニット１２の一端側に配設される。また、図中に符号ＵＶ２を付して示した一方の紫外線光源２２０は、吐出ユニット１２の他端側に配設される。

平坦化ローラユニット２２２は、立体物５０の造形中に形成される紫外線硬化型インクの層を平坦化するための構成である。本例において、平坦化ローラユニット２２２は、有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０を含むインクジェットヘッドの並びと、他方側の紫外線光源２２０（ＵＶ２）との間に配設される。これにより、平坦化ローラユニット２２２は、インクジェットヘッドの並びに対し、副走査方向の位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。

また、本例において、平坦化ローラユニット２２２は、平坦化ローラ３０２、ブレード３０４、及びインク回収部３０６を有する。平坦化ローラ３０２は、インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化する平坦化手段の一例であり、例えば主走査動作時において、インクの層の表面と接触することでインクの層を平坦化する。また、より具体的に、本例において、平坦化ローラ３０２は、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。また、ブレード３０４は、平坦化ローラ３０２が掻き取ったインクを平坦化ローラ３０２から引き剥がすブレード部材である。インク回収部３０６は、ブレード３０４が平坦化ローラ３０２から引き剥がしたインクを回収する回収部である。以上の構成により、吐出ユニット１２は、制御部２２の指示に応じて、立体物５０を構成するインクの層を形成する。

ここで、上記のように、平坦化ローラユニット２２２は、インクジェットヘッドの並びに対し、主走査方向における一方側に配設されている。また、このような構成に対応して、本例において、主走査駆動部１４は、少なくとも、インクジェットの並びよりも平坦化ローラユニット２２２が後方側になる向き（主走査方向における一方の向き）での主走査動作を吐出ユニット１２に行わせる。また、平坦化ローラユニット２２２は、この向きでの主走査動作中に、インクの層を平坦化する。

また、主走査駆動部１４は、双方向の主走査動作を吐出ユニット１２に行わせてもよい。この場合、主走査駆動部１４は、インクジェットの並びよりも平坦化ローラユニット２２２が後方側になる一方の向きでの主走査動作に加え、インクジェットの並びよりも平坦化ローラユニット２２２が前方側になる他方の向き（主走査方向における他方の向き）での主走査動作を吐出ユニット１２に行わせる。また、この場合、他方の向きでの主走査動作時において、積層方向駆動部２０は、平坦化ローラユニット２２２がインクの層と接触しないように、一方の向きでの主走査動作時よりもヘッド台間距離を大きく設定する。また、これにより、平坦化ローラユニット２２２は、一方及び他方の向きの主走査動作のうち、一方の主走査動作時にのみ、インクの層を平坦化する。また、平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２により行う平坦化の動作については、以下において、更に詳しく説明をする。

図２は、平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２の構成について更に詳しく説明をする図である。図１に関連して説明をしたように、本例において、平坦化ローラユニット２２２は、インクジェットヘッドの並びに対し、副走査方向（Ｘ方向）の位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並べて配設される。また、これにより、主走査動作時及び副走査動作時において、平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２は、インクジェットヘッドと共に移動する。

そこで、先ず、平坦化ローラ３０２と共に吐出ユニット１２（図１参照）に配設されるインクジェットヘッド２００の構成について、説明をする。図２（ａ）、（ｂ）は、本例において用いるインクジェットヘッド２００の構成の一例を示す下面図及び側面図である。

尚、図２（ａ）、（ｂ）においては、図示の便宜上、吐出ユニット１２における複数のインクジェットヘッド（有色インク用ヘッド２０２ｙ〜ｋ、造形材用ヘッド２０４、白インク用ヘッド２０６、クリアインク用ヘッド２０８、及びサポート材用ヘッド２１０）のうちのいずれかに対応するインクジェットヘッドをインクジェットヘッド２００として示している。また、図示は省略したが、吐出ユニット１２における他のインクジェットヘッドは、インクジェットヘッド２００として示したインクジェットヘッドと共に造形台１６（図１参照）に対して相対的に移動することにより、主走査動作及び副走査動作等を行う。

本例において、インクジェットヘッド２００は、副走査方向へ複数のノズルが並ぶノズル列４０２を有する。ノズル列４０２は、インクジェットヘッド２００において造形台１６と対向する面（ノズル面）に形成されている。また、図においては、副走査方向におけるノズル列４０２の長さがＬｎの場合の構成を図示している。この場合、インクジェットヘッド２００は、副走査方向における幅がＬｎになる範囲に複数のノズルが並ぶノズル列４０２を有する。

尚、図１に関連しても説明をしたように、インクジェットヘッド２００は、公知のインクジェットヘッドと同一又は同様の構成を有してもよい。また、インクジェットヘッド２００は、スタガ配列で複数のインクジェットヘッドを並べた複合ヘッド（スタガヘッド）等であってもよい。この場合、ノズル列４０２の長さＬｎは、複合ヘッド全体でのノズル列の長さであってよい。

図２（ｃ）は、平坦化ローラユニット２２２における平坦化ローラ３０２の構成の一例を示す。上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラ３０２は、主走査動作時において、インクジェットヘッド２００と共に造形台１６に対して相対的に移動することにより、インクジェットヘッド２００により形成されるインクの層を平坦化する。この場合、インクジェットヘッド２００により形成されるインクの層とは、例えば、吐出ユニット１２における一又は複数のインクジェットヘッドにより形成されるインクの層のことである。また、副走査動作時において、平坦化ローラ３０２は、インクジェットヘッド２００と共に、造形台１６に対して相対的に、副走査方向において予め設定された向きである副走査移動向きへ移動する。この場合、副走査移動向きは、造形台１６に対して相対的にインクジェットヘッド２００を送る向きであってよい。

また、本例において、平坦化ローラ３０２は、図中に示すように、副走査方向（Ｘ方向）の走査軌跡（副走査の軌跡）に対して傾けた状態で配設される。平坦化ローラ３０２について、副走査方向の走査軌跡に対して傾けた状態とは、例えば、平坦化ローラ３０２の軸方向と副走査方向の走査軌跡とが非平行な状態である。また、この場合、平坦化ローラ３０２の軸方向は、主走査方向（Ｙ方向）と直交することが好ましい。

より具体的に、副走査動作時の副走査移動向きに対し、平坦化ローラ３０２は、一端である端部５０２が前方側になり、他端である端部５０４が後方側になるように配設される。この場合、平坦化ローラ３０２の端部５０２及び端部５０４は、軸方向における平坦化ローラ３０２の一端及び他端である。また、端部５０２及び端部５０４は、平坦化ローラ３０２において実質的に平坦化を行う領域の一端及び他端であってよい。この場合、平坦化ローラ３０２において実質的に平坦化を行う領域とは、例えば、副走査方向における幅がノズル列４０２と重なる領域であってよい。例えば、図中に示した場合、副走査方向における幅Ｌｎの領域が、実質的に平坦化を行う領域に相当する。

尚、副走査方向の走査軌跡とは、副走査動作時に平坦化ローラ３０２が移動する軌跡のことである。平坦化ローラ３０２が移動する軌跡とは、例えば、平坦化ローラ３０２において予め決めたいずれかの位置が移動する軌跡である。より具体的に、一例として、例えば、平坦化ローラ３０２の前方側の端部５０２が副走査動作時に移動する軌跡について、副走査方向の走査軌跡と考えることができる。

また、平坦化ローラ３０２の傾け方に関しては、例えば、積層方向（Ｚ方向）における高さについて、後方側にある端部５０４の高さが前方側にある端部５０２の高さよりも高くなるようにする。この場合、積層方向における高さとは、副走査（Ｘ方向）の軌跡（副走査方向の走査軌跡）を基準とした高さのことである。

このように構成すれば、例えば、副走査移動向きへ平坦化ローラ３０２を移動させた場合に、インクの層の表面から平坦化ローラ３０２が自然に離れる構成にすることができる。また、この場合、例えば平坦化ローラ３０２の精度にある程度の誤差（ふれ）が存在していたとしても、インクの層の上面と平坦化ローラ３０２との無用な接触を適切に避けることができる。そのため、本例によれば、例えば、副走査動作時において、平坦化ローラ３０２をより容易かつ適切に移動させることができる。また、これにより、例えば、立体物の造形時において、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、平坦化ローラ３０２の端部５０４の高さと端部５０２の高さとの差を図中に示すようにＨとした場合、平坦化を行った後の一のインクの層の厚さをＴとすると、高さの差Ｈについては、少なくとも、Ｈ ＜ Ｔの関係を満たすように設定することが好ましい。このように構成すれば、例えば、一のインクの層が形成される厚さの範囲内で、平坦化ローラ３０２を適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、副走査動作時において、平坦化ローラ３０２の進行方向にある下のインクの層と平坦化ローラ３０２とが接触することを適切に防ぐことができる。

ここで、平坦化を行った後の一のインクの層の厚さＴは、例えば、一のインクの層の厚さとして予め設定された厚さ（設計値）であってよい。また、一のインクの層は、例えば、マルチパス方式で形成されたインクの層であってもよい。この場合、マルチパス方式とは、例えば、一のインクの層を形成する動作において、各位置に対して複数回の主走査動作を行う方式である。また、この場合、予め設定されたパス数分の主走査動作を行うことで形成されるインクの層の厚さが、一のインクの層の厚さＴになる。

また、本例において平坦化ローラ３０２を傾けて配設する理由は、例えば、平坦化ローラ３０２の精度等に誤差が生じた場合にもより適切に平坦化を行うためである。より具体的には、例えば、平坦化ローラ３０２による平坦化を行った場合、平坦化の直後には、通常、インクの層の上面と平坦化ローラ３０２との間に余裕がない状態になる。そのため、例えば平坦化ローラ３０２を傾けない場合、その後に行う副走査動作時等において、インクの層の上面を擦るように平坦化ローラ３０２が移動することになる。また、その結果、移動する平坦化ローラ３０２とインクの層の上面とが接触しやすくなる。そして、この場合に、平坦化ローラ３０２の精度等に誤差が存在すると、平坦化ローラ３０２とインクの層の上面とが必要以上に接触し、動作に支障が生じるおそれもある。

これに対し、本例においては、上記のように、平坦化ローラ３０２を傾けることにより、副走査動作における平坦化ローラ３０２の移動時にインクの層の表面から平坦化ローラ３０２が自然に離れる構成を適切に実現できる。また、これにより、このような問題を適切に抑えることができる。また、このような問題をより適切に抑えるためには、更に、平坦化ローラ３０２の精度等に誤差を考慮して平坦化ローラ３０２の傾き量を設定することが好ましい。

より具体的には、例えば、平坦化ローラ３０２の全振れ量をＸとした場合、端部５０４と端部５０２との高さとの差Ｈ、一のインクの層の厚さＴとの間で、Ｘ ＜ Ｈ ＜Ｔ−Ｘの関係を満たすように平坦化ローラ３０２を傾けることが好ましい。この場合、平坦化ローラ３０２の全振れ量とは、例えば平坦化ローラ３０２が回転したときのローラの振れ量のことである。また、平坦化ローラ３０２の全振れ量については、例えば、平坦化ローラ３０２を含む関連する部品の寸法精度や温度、振動等に起因する、全ての要因によるばらつき量と考えることもできる。

このように構成すれば、平坦化ローラ３０２の全振れ量Ｘを更に考慮して、平坦化ローラ３０２をより適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、副走査移動向きへ平坦化ローラ３０２を移動させた場合にインクの層の表面からローラが自然に離れる構成をより適切に実現し、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、平坦化ローラ３０２の傾き量については、造形される立体物の品質を考慮して設定することがより好ましい。より具体的に、本例のように平坦化ローラ３０２を傾けて配設する場合、平坦化後のインクの層の表面には、平坦化ローラ３０２の傾きに応じた段差が生じることになる。また、その結果、例えば立体物の表面において、最大で高さＨの段差が生じることになる。そして、このような段差は、立体物の外観への視認結果や触感に影響を与えることになる。

例えば、このような段差が２０μｍを超えると、見た目への影響が大きくなると考えられる。そのため、平坦化ローラ３０２の端部５０４と端部５０２との高さとの差Ｈについては、２０μｍ以下にすることが好ましい。また、この場合も、高さの差Ｈについて、ローラの全振れ量Ｘよりも大きくすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、立体物の外観への視認結果に対する影響を抑えつつ、平坦化ローラ３０２を適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、平坦化ローラ３０２の傾きに応じて生じる段差について、例えば段差が５μｍを超えると、立体物を手に触れた場合の触感への影響が大きくなると考えられる。そのため、触感への影響を考慮した場合、例えば、端部５０４と端部５０２との高さとの差Ｈについて、５μｍとすることがより好ましい。また、この場合も、高さの差Ｈについて、ローラの全振れ量Ｘよりも大きくすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、立体物の触感への影響を抑えつつ、平坦化ローラ３０２を適切に傾けることができる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

尚、図示した場合において、平坦化ローラ３０２は、主走査方向と直交する平面内で軸方向が副走査方向となす角度がθになるように、傾けられている。また、この場合、図から明らかなように、軸方向に沿った端部５０２と端部５０４との間の距離Ｌｒとノズル列の長さＬｎとの間の関係は、Ｌｎ＝Ｌｒ×ｃｏｓθを満たす関係になる。また、距離Ｌｒと、高さの差Ｈとの関係は、Ｈ＝Ｌｒ×ｓｉｎθを満たす関係になる。そのため、高さの差Ｈを上記の範囲に設定するためには、これらの関係を考慮して調整を行うことが好ましい。また、ノズル列の長さＬｎの範囲をより確実に平坦化するためには、ＬｎよりもＬｒ×ｃｏｓθを大きくすることが好ましい。そのため、ＬｎとＬｒとの関係については、Ｌｎ≦Ｌｒ×ｃｏｓθを満たすことが好ましいともいえる。

続いて、本例において行う平坦化の動作等について、更に詳しく説明をする。本例において、造形装置１０（図１参照）は、主走査動作と副走査動作とを繰り返すシリアル方式により、それぞれのインクの層を形成する。また、この場合、より具体的に、一のインクの層を形成する動作において、造形装置１０は、副走査方向におけるノズル列の長さ（幅）Ｌｎを予め設定された１以上の整数ｎで除した幅Ｌｎ／ｎになるバンド状の領域であるバンド領域を順次形成する。この場合、整数ｎは、一のインクの層の形成時に同じ領域に対して行う主走査動作の数（パス数）である。また、この場合、一のインクの層を形成する動作において、インクジェットヘッド２００は、主走査動作と副走査動作とを繰り返し行うことにより、副走査移動向きに沿って、それぞれのバンド領域に予め設定された厚さでインクの層を順次形成する。

また、平坦化ローラ３０２は、これらの主走査動作のうち、少なくとも一部の主走査動作時において、インクの層を平坦化する。例えば、図１に示した構成の吐出ユニット１２を用いる場合、上記においても説明をしたように、例えば平坦化ローラユニット２２２がインクジェットヘッド２００よりも後方側になる向きで相対移動をする主走査動作時において、インクジェットヘッド２００により形成されたインクの層を平坦化する。

図３は、一のインクの層を形成する動作の一例を示す。図３（ａ）〜（ｅ）は、一のインクの層の形成時に順次行う動作の一例を示す。また、図３においては、説明を簡略化するため、パス数ｎを１として、各領域に対して１回の主走査動作を行う１パス方式で一のインクの層を形成する動作について図示をしている。

また、より具体的に、図３では、一のインクの層として、ｎ−１番目に積層されたインクの層である層５２（ｎ−１）の上に、ｎ番目のインクの層である層５２（ｎ）を形成する動作を示す。この場合、吐出ユニット１２は、図中に符号Ａ〜Ｅで示した各バンド領域（以下、領域Ａ〜Ｅ等という）に対して順次、層５２（ｎ−１）の上に、層５２（ｎ）の一部を形成する。

図３（ａ）は、領域Ａに層５２（ｎ）を形成する直前の状態を示す。この場合、領域Ａに層５２（ｎ）を形成するとは、領域Ａにおいて、５２（ｎ−１）上に層５２（ｎ）の一部を形成することである。また、以下においては、領域Ａ〜Ｅに対する同様の動作について、同様に記載する。

また、この場合、より具体的に、吐出ユニット１２は、副走査駆動部１８（図１参照）により、領域Ａと対向する位置に配置される。また、その後、主走査駆動部１４（図１参照）は、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドに主走査動作を行わせ、領域Ａに層５２（ｎ）を形成する。また、吐出ユニット１２における平坦化ローラ３０２は、インクの層を平坦化する。

図３（ｂ）は、領域Ａに層５２（ｎ）を形成した直後の状態を示す。平坦化ローラ３０２により平坦化を行うことにより、主走査動作で形成された層５２（ｎ）は、平坦化ローラ３０２とちょうど接触する高さになっている。また、その結果、領域Ａにおける層５２（ｎ）は、平坦化ローラ３０２の傾きに応じて、副走査移動向きにおける前方側が下がった斜面状になっている。また、領域Ａに対する主走査動作の後、副走査駆動部１８は、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドに副走査動作を行わせる。また、この副走査動作において、副走査駆動部１８は、ノズル列の長さ（幅）Ｌｎと等しい送り量（送りピッチ）だけ、造形台１６に対して相対的に、吐出ユニット１２を副走査移動向きへ移動させる。また、これにより、吐出ユニット１２は、領域Ｂと対向する位置へ移動する。

図３（ｃ）は、領域Ｂと対向する位置へ移動する副走査動作を行った直後の状態を示す。また、この状態は、領域Ｂに層５２（ｎ）を形成する直前の状態である。この位置において、主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２の位置以外は上記と同一又は同様にして、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドに主走査動作を行わせ、領域Ｂに層５２（ｎ）を形成する。また、吐出ユニット１２における平坦化ローラ３０２は、インクの層を平坦化する。

図３（ｄ）は、領域Ｂに層５２（ｎ）を形成した直後の状態を示す。上記の動作により、吐出ユニット１２は、領域Ａと同様の斜面状の層５２（ｎ）を、領域Ｂに形成する。また、その後、ノズル列の長さ（幅）Ｌｎと等しい送り量で、副走査駆動部１８は、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドに副走査動作を行わせる。これにより、吐出ユニット１２は、領域Ｃと対向する位置へ移動する。

また、この場合、副走査動作時の移動の向きにおける前方側が下がるように平坦化ローラ３０２が傾けられていることにより、領域Ａにおける層５２（ｎ）も、副走査動作時の移動の向きにおける前方側が下がるような斜面状に形成される。また、その結果、例えば、主走査動作時において、平坦化ローラ３０２の後方側が領域Ａに接触することを適切に防ぐことができる。そのため、本例によれば、例えば、主走査動作時において、より円滑に平坦化を行うこともできる。

図３（ｅ）は、領域Ｃと対向する位置へ移動する副走査動作を行った直後の状態を示す。この状態は、領域Ｃに層５２（ｎ）を形成する直前の状態である。また、以降は、上記と同一又は同様の動作を繰り返すことで、吐出ユニット１２により、領域Ｃ、Ｄ、Ｅのそれぞれに層５２（ｎ）を形成する。

以上のように構成すれば、立体物を構成するそれぞれのインクの層を適切に形成することができる。また、積層方向駆動部２０（図１参照）によりＺ方向への走査（Ｚ走査）を行うことで複数のインクの層を重ねて形成することにより、立体物を適切に造形することができる。

また、本例においては、更に、副走査送り向きにおける前方側が下がるように平坦化ローラ３０２を傾けて配設することにより、上記のように、各領域に形成される層５２（ｎ）は、副走査移動向きにおける前方側が下がった斜面状になっている。そして、この場合、例えば図３（ａ）〜（ｅ）等から明らかなように、副走査移動向きへ平坦化ローラ３０２を移動させた場合に、層５２（ｎ）の表面から平坦化ローラ３０２が自然に離れる構成になる。そのため、このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ３０２の精度に誤差が存在する場合にも、副走査動作時に平坦化ローラ３０２が必要以上にインクの層と接触することを適切に防ぐことができる。また、これにより、高い精度での立体物の造形をより適切に行うことができる。

続いて、平坦化ローラ３０２の傾け方について、更に詳しく説明をする。図４は、平坦化ローラ３０２の好ましい傾け方の一例について説明をする図であり、領域Ｂに層５２（ｎ）が形成される様子の一例を示す。

尚、以下に説明する動作において、領域Ｂは、形成中バンドの一例である。この場合、形成中バンドとは、例えば、次の主走査動作により形成が完了するバンド領域のことである。また、領域Ｂに対して副走査移動方向の後方側にある領域Ａは、後方側バンドの一例である。この場合、後方側バンドとは、例えば、形成中バンドと隣接し、かつ副走査移動向きにおいて形成中バンドよりも後方側にある形成完了済みのバンド領域のことである。また、形成完了済みのバンド領域とは、１層分の厚さのインクの層が既に形成されているバンド領域のことである。形成完了済みのバンド領域は、１層分の厚さで、かつ硬化済みのインクの層が形成されたバンド領域であってよい。

また、領域Ｂに対して副走査移動方向の前方側にある領域Ｃは、前方側バンドの一例である。この場合、前方側バンドとは、例えば、形成中バンドと隣接し、かつ副走査移動向きにおいて形成中バンドよりも前方側にある未完成のバンド領域のことである。また、未完成又は未形成のバンド領域とは、１層分の厚さのインクの層がまだ形成されていないバンド領域のことである。より具体的に、例えば、図示した構成のように、１パス方式により一のインクの層を形成する場合、未完成のバンド領域とは、当該一のインクの層を形成するための主走査動作がまだ行われていない領域のことである。また、この場合、前方側バンドである領域Ｃについて、１層下のインクの層である層５２（ｎ−１）までが形成されているバンド領域であるともいえる。

図４（ａ）は、領域Ｂへの層５２（ｎ）の形成を開始する直前の様子を示す。この場合、後方側バンドである領域Ａには、層５２（ｎ）が既に形成されており、形成中バンドである領域Ｂ及び前方側バンドである領域Ｃには層５２（ｎ）が形成されていない状態である。

図４（ｂ）は、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドにより領域Ｂへインク滴を吐出し、かつ、平坦化ローラ３０２による平坦化はまだ行っていない状態の様子を示す。この状態は、主走査動作の途中の状態であり、領域Ｂの各位置（主走査方向における各位置）について、インクジェットヘッドが通過した後、平坦化ローラ３０２が到達する前の状態に相当する。

この状態において、領域Ａとの関係について、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドは、領域Ｂの後端におけるインクの高さが領域Ａの前端よりも高くなるように、インクの層を形成する。この場合、領域Ｂの後端とは、副走査移動向きにおける領域Ｂの後端である。また、領域Ａの前端とは、副走査移動向きにおける領域Ａの前端である。また、図示した場合において、領域Ａの前端の高さとは、領域Ａに形成されている層５２（ｎ）の前端の高さのことである。

また、領域Ｃとの関係について、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドは、領域Ｂの前端におけるインクの高さが領域Ｃの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるように、インクの層を形成する。この場合、領域Ｂの前端とは、副走査移動向きにおける領域Ｂの前端である。領域Ｃの後端とは、副走査移動向きにおける領域Ｃの後端である。また、図示した場合において、領域Ｃの後端の位置に既に形成されているインクの層とは、領域Ｃの後端の位置における層５２（ｎ−１）のことである。そのため、領域Ｂの前端におけるインクの高さが領域Ｃの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるとは、領域Ｂの前端におけるインクの高さが領域Ｃの後端の位置における層５２（ｎ−１）よりも高くなることである。

また、図４（ｂ）において、領域Ｂ中に示した破線は、平坦化ローラ３０２により平坦化を行う位置を示す。本例においては、平坦化を行う位置についても、副走査移動向きにおける前後のバンド領域に既に形成されているインクの層に合わせて設定することが好ましい。

より具体的に、領域Ａとの関係について、平坦化ローラ３０２は、領域Ｂの後端におけるインクの高さが少なくとも領域Ａの前端よりも低くならないように、インクの層を平坦化する。また、領域Ｃとの関係について、平坦化ローラ３０２は、領域Ｂの前端におけるインクの高さが少なくとも領域Ｃの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも低くならないように、インクの層を平坦化する。

図４（ｃ）は、領域Ｂに形成したインクの層を平坦化した直後の状態の様子を示す。上記のように平坦化を行うことにより、領域Ｂには、図示のような、平坦化された層５２（ｎ）が形成される。

以上のように構成した場合、例えば、領域Ａと領域Ｂとの境部について、領域Ａ側よりも高くなるように領域Ｂにインクの層を形成し、その後、領域Ａ側よりも低くならないように平坦化することになる。また、例えば、領域Ｃと領域Ｂとの境部について、領域Ｃの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるように領域Ｂにインクの層を形成し、その後、領域Ｃの後端の位置のインクの層よりも低くならないように平坦化することになる。また、この場合、領域Ｂ以外の各バンド領域についても、領域Ｂと同一又は同様にインクの層を形成する。

このように構成した場合、例えば、各バンド領域に対し、平坦化が可能な状態で適切にインクの層を形成できる。また、その後に行う平坦化の動作について、前後のバンド領域に既に形成されているインクの層の端部よりも高くなる範囲内で平坦化を行うことにより、前後のバンド領域のインクの層と平坦化ローラ３０２との無用な接触等を適切に避けつつ、傾けた平坦化ローラ３０２による平坦化を適切に行うことができる。

そのため、このように構成すれば、例えば、副走査移動向きへ平坦化ローラ３０２を移動させた場合にインクの層の表面からローラが自然に離れる構成をより適切に実現できる。また、これにより、例えば、インクの層をより適切に平坦化できる。

ここで、上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラ３０２の副走査方向における長さは、ノズル列の長さＬｎと同じである。しかし、造形装置１０（図１参照）においては、例えば、副走査動作時の送り量に誤差等が生じる場合もある。そして、この場合、主走査動作時に平坦化ローラ３０２が前後のバンド領域上にわずかにはみ出すこと等も考えられる。

これに対し、本例においては、図から明らかなように、例えば仮に平坦化ローラ３０２がはみ出したとしても、前後のバンド領域と平坦化ローラ３０２とが接触することはない。そのため、本例によれば、この点でも、インクの層をより適切に平坦化できる。

また、この場合、例えば、副走査動作や主走査動作に支障が生じない範囲で、平坦化ローラ３０２の長さ（副走査方向における長さ）について、最初から、前後の少なくともいずれかのバンド領域上に一部はみ出すような長さにすること等も考えられる。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ３０２の設置精度や動作の精度等について、より余裕を持たせること等が可能になる。

続いて、造形装置１０の構成や動作の様々な変形例について、説明をする。上記においては、図示や説明の便宜上、１パス方式でインクの層を形成する場合の動作について、説明をした。しかし、より高い精度で立体物を造形するためには、例えば、マルチパス方式でインクの層を形成すること等も考えられる。

図５は、マルチパス方式でインクの層を形成する動作について説明をする図であり、ｎ−１番目のインクの層までが積層された状態で、ｎ番目のインクの層である層５２（ｎ）を形成する動作の一例を模式的に示す。尚、以下に説明をする点を除き、図５に示す造形装置１０の動作は、図１〜４を用いて説明をした造形装置１０の動作と同一又は同様である。また、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。

図５（ａ）は、以下の動作において用いるインクジェットヘッド２００の構成の一例を示す。マルチパス方式でインクの層を形成する場合、例えば、ｎを２以上の整数として、各領域に対してｎ回の主走査動作を行うことにより、一のインクの層を形成する。また、以下においては、パス数ｎを４とした４パスのマルチパス方式で一のインクの層を形成する場合について、説明をする。この場合、副走査動作時の送り量は、ノズル列の長さＬｎをパス数である４で除したＬｎ／４になる。また、これにより、図中に示すように、インクジェットヘッド２００のノズル列４０２を副走査方向に４分割したような構成により、副走査方向における幅がＬｎ／４のバンド領域に対し、順次インク滴を吐出する。

図５（ｂ）〜（ｅ）は、４パスのマルチパス方式で各バンド領域に層５２（ｎ）を順次形成する様子の一例を模式的に示す。尚、図示を簡略化するため、図５（ｂ）〜（ｅ）においては、平坦化ローラ３０２を傾けて配設することによる特徴を省略して、各バンド領域に順次形成するインクの層のみを図示している。実際の造形装置１０の構成においては、図１〜４を用いて説明した場合と同一又は同様にして、傾けた状態で配設した平坦化ローラ３０２を用いて、インクの層を平坦化する。そのため、各バンド領域に形成される層５２（ｎ）も、平坦化ローラ３０２の傾きに応じて、斜面状に形成される。

また、より具体的に、４パスのマルチパス方式で一のインクの層５２（ｎ）を形成する場合、図５（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド２００の前端の１／４の領域により、最初のバンド領域に対し、１パス目の主走査動作を行う。これにより、下の層５２（ｎ−１）の上に、層５２（ｎ）の一部となるインクの層を形成する。

また、その後、パス数に応じた送り量での副走査動作を行う。例えば、図示した構成の場合、Ｌｎ／４の送り量だけ図中の右側へインクジェットヘッド２００を相対移動させることにより、図５（ｃ）に示した位置へインクジェットヘッド２００を移動させる。そして、この位置で２パス目の主走査動作を行うことにより、図中の左端のバンド領域に対し、２回目の主走査動作を行う。また、その右隣のバンド領域に対し、１回目の主走査動作を行う。

更に、その後、間に副走査動作を挟んで３パス目、４パス目の主走査動作を繰り返すことにより、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、図中の左端のバンド領域に対し、３回目及び４回目の主走査動作を行う。また、これにより、図中の左端のバンド領域について、パス数分の主走査動作が行われ、層５２（ｎ）の形成が完了する。また、他のバンド領域についても、主走査動作と副走査動作との繰り返しにより、層５２（ｎ）の形成が順次完了する。

尚、図５（ｂ）〜（ｅ）においては、模式的に図示を行って説明を行う都合上、パス毎にインクが積み上がるように図示を行っている。しかし、実際の造形時において、１パス目〜４パス目のそれぞれのパスでは、ＸＹ平面における互いに異なる位置を中心にしてそれぞれインク滴を吐出することになる。そのため、実質的には、図示したように一定にインクが積み上がることはない。

以上のように構成すれば、マルチパス方式によりインクの層を適切に形成できる。また、複数のインクの層を積層することにより、立体物を適切に造形できる。また、この場合も、平坦化ローラ３０２を傾けて配設することにより、例えば、図１〜４と同一又は同様の効果を得ることができる。

ここで、平坦化ローラ３０２の傾け量については、図１〜４を用いて説明をした場合と同様に、平坦化ローラ３０２の全体で考えることができる。そのため、平坦化ローラ３０２の傾け量については、図１〜４を用いて説明をした場合と同じに設定してよい。

但し、１パス方式に比べて、４パスのマルチパス方式で造形を行う４パス方式の場合、副走査動作での移動距離（送り量）は、１／４になる。そのため、図２（ｃ）に示したＨの実効的な高さは、１／４になると考えられる。また、この場合、形成中バンドと、後方側バンド及び前方側バンドとの関係については、マルチパス方式の動作に合わせて考慮することが好ましい。より具体的に、この場合、形成中バンドと、後方側バンド、及び前方側バンドは、パス数をｎとすると、副走査方向における幅がＬｎ／ｎ（例えば、Ｌｎ／４）の領域になる。また、形成中バンドについて、最後の主走査動作を行うタイミングにおいて、隣接する後方側バンド及び前方側バンドの境部よりも高くインクの層を形成し、その後、両境部よりも低くならないように平坦化ローラ３０２により平坦化を行うことが考えられる。

また、この場合、形成中バンドに対する最後の主走査動作とは、パス数分の主走査動作のうち、最後の主走査動作である。また、形成完了済みのバンド領域である後方側バンドは、パス数分の主走査動作が完了された領域である。また、未完成のバンド領域である前方側バンドは、パス数分の主走査動作がまだ行われていない領域である。すなわち、前方側バンドは、層５２（ｎ）を形成する動作において、１層下のインクの層である層５２（ｎ−１）の上に、最後の回の主走査動作以外の主走査動作が行われたバンド領域であってよい。

続いて、マルチパス方式でインクの層を形成する場合のより具体的な特徴について、補足説明をする。マルチパス方式でインクの層を形成する場合については、例えば、副走査動作時の送り量よりも副走査方向における平坦化ローラ３０２の長さが大きい構成と考えることができる。また、１回の副走査動作での送り量については、例えば、平坦化ローラ３０２の実効長さをパス数で除した距離であると考えることができる。この場合、平坦化ローラ３０２の実効長さとは、例えば、平坦化ローラ３０２において平坦化を行う領域の副走査方向における長さである。

また、マルチパス方式でインクの層を形成する場合、平坦化を行った後の一のインクの層の厚さＴについて、パス数分の全ての主走査動作を行った後の厚さであると考えることができる。また、より具体的に、例えば、平坦化を行った後の一のインクの層の厚さＴについては、例えば３０μｍ程度にすることが考えられる。

また、この場合、複数回の主走査動作のうち、１パス目の主走査動作で形成したインクのドットについては、吐出されたインク滴が潰れて拡がり、高さが低くなることから、平坦化ローラ３０２と接触する確率が低くなる。一方で、特に４パス目の主走査動作で形成したインクのドットは、３パス目までに吐出されたドットの間の隙間を埋めることになるため、高さが高くなり、平坦化ローラ３０２と接触する確率が高くなる。そして、このような点を考慮したとしても、平坦化ローラ３０２を傾けて配設することによる効果が得られると考えられる。

また、造形装置１０の構成及び動作については、更なる変形例を考えることもできる。例えば、本例において、造形装置１０は、造形台１６上にインクの層を積層することにより、立体物を造形する。しかし、例えば図３及び図４等を用いて説明をしたように、立体物を構成するそれぞれのインクの層は、平坦化ローラ３０２を傾けることにより、バンド領域の境界部分に段差を有する形状になる。そして、この場合、上面が平坦な造形台１６の上に直接インクの層を形成すると、初期のインクの層について、段差の形状が不均一になるおそれもある。また、その結果、立体物の精度に誤差等が生じるおそれもある。

そのため、例えば、立体物を構成するインクの層については、造形台１６上に少なくとも１層のインクの層を別途形成し、その上に形成することも考えられる。このように構成すれば、例えば、立体物を構成するインクの層をより高い精度でより適切に形成することができる。また、この場合、例えば造形台１６の上面に凹凸等が存在している場合等にも、その凹凸の影響を適切に抑えることができる。

また、この場合、立体物を構成するインクの層と造形台１６との間に形成するインクの層については、サポート材用ヘッド２１０（図１参照）を用いて、サポート層の材料で形成することが考えられる。このように構成すれば、例えば、造形の完了後において、造形台１６から立体物をより容易に取り外すことができる。

また、上記においては、副走査動作時にインクジェットヘッドを相対移動させる向きについて、主に、副走査方向における一方の向きのみにする場合について、説明をした。しかし、副走査動作時にインクジェットヘッドを相対移動させる向きついては、副走査方向における一方及び他方の向きの双方向にすることも考えられる。この場合、例えば、インクの層毎に副走査動作の向きを変更すること等が考えられる。このように構成すれば、例えば、立体物の造形をより高速に行うことができる。

また、この場合、平坦化ローラ３０２による平坦化の動作については、一方の向きの副走査動作を挟んで行う主走査動作時にのみ行うことが考えられる。このように構成すれば、例えば、副走査動作の向きに合わせて傾けた平坦化ローラ３０２を用いて、インクの層を適切に平坦化することができる。また、この場合、他方の向きの副走査動作を挟んで行う主走査動作時には、積層方向駆動部２０（図１参照）により、少なくとも平坦化ローラ３０２がインクの層と接触しないようにヘッド台間距離を大きくすることが考えられる。このように構成すれば、例えば、一方の向きの副走査動作を挟んで行う主走査動作時にのみ適切に平坦化を行うことができる。また、この場合、Ｚ方向に平坦化ローラ３０２を移動可能な構成にして、平坦化を行わない主走査動作時には平坦化ローラ３０２を待避させてもよい。

また、更なる変形例においては、一方の向きの副走査動作を挟んで行う主走査動作時に加え、他方の向きの副走査動作を挟んで行う主走査動作時にも平坦化を行うことも考えられる。この場合、副走査動作時の移動の向きに合わせて傾き方を反対にした平坦化ローラ３０２を用いることが考えられる。また、この場合、例えば、各回の主走査動作時には、平坦化を行う平坦化ローラ３０２のみがインクの層と接触するように、他の平坦化ローラ３０２を待避させておくことが好ましい。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えば立体物造形装置に好適に利用できる。

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・・・副走査駆動部、２０・・・積層方向駆動部、２２・・・制御部、５０・・・立体物、５２・・・層、１０２・・・キャリッジ、１０４・・・ガイドレール、２００・・・インクジェットヘッド、２０４・・・有色インク用ヘッド、２０４・・・造形材用ヘッド、２０６・・・白インク用ヘッド、２０８・・・クリアインク用ヘッド、２１０・・・サポート材用ヘッド、２２０・・・紫外線光源、２２２・・・平坦化ローラユニット、３０２・・・平坦化ローラ、３０４・・・ブレード、３０６・・・インク回収部、４０２・・・ノズル列、５０２・・・端部、５０４・・・端部

Claims (7)

1. 積層造形法で立体物を造形する造形装置であって、
   インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
   造形中の前記立体物を支持する台状部材であり、前記インクジェットヘッドと対向する位置に配設される造形台と、
   インク滴を吐出しながら予め設定された主走査方向へ前記造形台に対して相対的に移動する主走査動作を前記インクジェットヘッドに行わせる主走査駆動部と、
   前記主走査方向と直交する副走査方向へ前記造形台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副走査駆動部と、
   前記造形台及び前記インクジェットヘッドのうちの少なくとも一方を移動させることにより、前記インクジェットヘッドと前記造形台との間の距離を変化させる積層方向駆動部と、
   前記主走査動作時に前記インクジェットヘッドと共に前記造形台に対して相対的に移動することにより、前記インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化するローラとを備え、
   前記副走査駆動部は、前記副走査方向において予め設定された向きである副走査移動向きへ予め設定された送り量だけ前記造形台に対して相対的に移動する副走査動作を、前記主走査動作の合間に前記インクジェットヘッドに行わせ、
   前記副走査動作時において、前記ローラは、前記インクジェットヘッドと共に、前記造形台に対して相対的に、前記副走査移動向きへ移動し、
   前記ローラは、一端が前記副走査移動向きにおける前方側になり、他端が前記副走査移動向きにおける後方側になり、かつ、前記積層方向における高さについて、前記後方側にある前記他端の高さが前記前方側にある前記一端の高さよりも高くなるように、傾けて配設されていることを特徴とする造形装置。
2. 前記インクジェットヘッドは、前記副走査方向における幅がＬｎになる範囲に複数のノズルが並ぶノズル列を有し、
   一のインクの層を形成する動作において、前記造形装置は、前記副走査方向における幅Ｌｎを予め設定された１以上の整数ｎで除した幅Ｌｎ／ｎになるバンド状の領域であるバンド領域を順次形成し、
   一のインクの層を形成する動作において、前記インクジェットヘッドは、前記主走査動作と前記副走査動作とを繰り返し行うことにより、前記副走査移動向きに沿って、それぞれの前記バンド領域に予め設定された厚さでインクの層を順次形成し、
   一のインクの層を形成する動作中にそれぞれの前記バンド領域を形成する最後の前記主走査動作時において、
   当該主走査動作により形成が完了する前記バンド領域である形成中バンドと、前記副走査移動向きにおいて形成中バンドよりも後方側にある形成完了済みの前記バンド領域である後方側バンドとについて、 前記インクジェットヘッドは、前記ローラにより平坦化される前の状態での前記形成中バンドにおける前記副走査移動向きの後端におけるインクの高さが前記後方側バンドの前端よりも高くなるように、インクの層を形成し、かつ、前記ローラは、前記形成中バンドにおける前記副走査移動向きの後端におけるインクの高さが少なくとも前記後方側バンドの前端よりも低くならないように、前記インクの層を平坦化することを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記副走査移動向きにおいて前記形成中バンドよりも前方側にある未完成の前記バンド領域を前方側バンドとした場合、
   前記インクジェットヘッドは、前記ローラにより平坦化される前の状態での前記形成中バンドにおける前記副走査移動向きの前端におけるインクの高さが前記前方側バンドの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも高くなるように、インクの層を形成し、かつ、前記ローラは、前記形成中バンドにおける前記副走査移動向きの前端におけるインクの高さが少なくとも前記前方側バンドの後端の位置に既に形成されているインクの層よりも低くならないように、前記インクの層を平坦化することを特徴とする請求項２に記載の造形装置。
4. 前記インクジェットヘッドは、所定の条件に応じて硬化するインクのインク滴を吐出し、
   前記造形装置は、インクを硬化させる硬化手段を更に備え、
   前記ローラは、硬化前のインクの一部を除去することにより、前記インクジェットヘッドにより形成されるインク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. 平坦化を行った後の一のインクの層の厚さをＴとし、前記ローラの前記他端の高さと、前記ローラの前記一端の高さとの差をＨとした場合、
   Ｈ ＜ Ｔ
   の関係にあ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. 前記ローラの全振れ量をＸとした場合、
   Ｘ ＜ Ｈ ＜Ｔ−Ｘ
   の関係にあ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. 積層造形法で立体物を造形する造形方法であって、
   インクジェット方式でインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
   造形中の前記立体物を支持する台状部材であり、前記インクジェットヘッドと対向する位置に配設される造形台と、
   前記インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化するローラと
   を用い、
   インク滴を吐出しながら予め設定された主走査方向へ前記造形台に対して相対的に移動する主走査動作を前記インクジェットヘッドに行わせ、
   前記主走査方向と直交する副走査方向へ前記造形台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、
   前記造形台及び前記インクジェットヘッドのうちの少なくとも一方を移動させることにより、前記インクジェットヘッドと前記造形台との間の距離を変化させ、
   前記ローラは、前記主走査動作時に前記インクジェットヘッドと共に前記造形台に対して相対的に移動することにより、前記インクジェットヘッドにより形成されるインクの層を平坦化し、
   前記副走査方向において予め設定された向きである副走査移動向きへ予め設定された送り量だけ前記造形台に対して相対的に移動する副走査動作を、前記主走査動作の合間に前記インクジェットヘッドに行わせ、
   前記副走査動作時において、前記ローラを、前記インクジェットヘッドと共に、前記造形台に対して相対的に、前記副走査移動向きへ移動させ、
   前記ローラは、一端が前記副走査移動向きにおける前方側になり、他端が前記副走査移動向きにおける後方側になり、かつ、前記積層方向における高さについて、前記後方側にある前記他端の高さが前記前方側にある前記一端の高さよりも高くなるように、傾けて配設されていることを特徴とする造形方法。

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