JP6428049B2 - 積層造形装置及び積層造形プログラム - Google Patents

Description

本発明は、積層造形装置及び積層造形プログラムに関する。

特許文献１には、造形物が支持体層に埋設されるように造形物用材料および支持体用材料をインクジェット方式により噴射する三次元積層造形装置において、造形時の装置内環境温度を支持体用材料の融点に対して（融点−３０）℃から（融点−５）℃の範囲に制御することを特徴とする三次元積層造形装置が開示されている。

特許文献２には、支持体上に粉末材料を所定の厚さを有する層に形成する工程（層形成工程）、および、造形対象物を平行な断面で切断した断面形状になるように粉末材料層を結合剤により結合させる工程（断面形状形成工程） を順次繰り返す工程を含む三次元造形物の製造方法において、紫外線硬化性モノマーを含む結合剤を、インクジェットヘッドから吐出した直後から結合剤を光照射することを特徴とする三次元造形物の製造方法が開示されている。

特許文献３には、立体成型情報に基づいて光硬化型樹脂液の小滴を造形ステージ面に向けて噴射し積層させると共に、前記光硬化型樹脂液に光を照射することにより前記光硬化型樹脂液を硬化させ、前記テーブル上に前記光硬化型樹脂による立体成型品を形成するようにしたことを特徴とする簡易型の製造方法が開示されている。

特開２００４−２９１６２５号公報 特開２００４−３３０７０２号公報 特開平３−３９２３４号公報

本発明は、三次元造形物の高低差が存在する領域を空間のままで造形する場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを抑制することができる積層造形装置及び積層造形プログラムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の積層造形装置は、紫外線を照射する紫外線光源と、紫外線硬化型のモデル材を吐出するモデル材吐出手段と、紫外線硬化型のサポート材であって、前記モデル材により造形される三次元造形物の造形を補助するサポート材を吐出するサポート材吐出手段と、前記紫外線光源、前記モデル材吐出手段、及び前記サポート材吐出手段と、前記三次元造形物が造形される造形台と、の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、前記三次元造形物の造形データに従って前記モデル材が前記造形台に積層され且つ硬化するように前記モデル材吐出手段、前記紫外線光源、及び前記駆動手段を制御すると共に、前記三次元造形物の高低差が予め定めた閾値以下となるように前記サポート材が吐出されるように前記サポート材吐出手段を制御する制御手段と、を備える。

前記閾値は、前記モデル材吐出手段又は前記サポート材吐出手段と、前記紫外線光源と、の距離であって、前記紫外線の照射方向と交差する方向における距離と、前記モデル材又は前記サポート材の照度上限値と、から定まる。

請求項２記載の発明は、前記閾値は、前記紫外線の反射光が前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段に到達しない高低差である。

請求項３記載の発明は、前記サポート材を吐出するためのサポート材吐出データを生成する生成手段を備える。

請求項４記載の発明は、前記紫外線の照射方向が、前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段の少なくとも一方から遠ざかる方向を向くように、前記紫外線光源を傾けた構成である。

請求項５記載の発明は、前記紫外線を検出する紫外線検出手段を備え、前記制御手段は、前記紫外線検出手段により検出された前記紫外線の強度が予め定めた強度以上の場合に、前記サポート材が吐出されるように前記サポート材吐出手段を制御する。

請求項６記載の発明は、前記制御手段は、前記サポート材が吐出された領域が粗面となるように、前記サポート材の吐出タイミングが変化するように前記サポート材吐出手段を制御する。

請求項７記載の発明は、前記サポート材が、顔料及び染料の少なくとも一方を含む。

請求項８記載の発明の積層造形プログラムは、コンピュータを、請求項１〜７の何れか１項に記載の積層造形装置の制御手段として機能させるための積層造形プログラムである。

請求項１、８記載の発明によれば、三次元造形物の高低差が存在する領域を空間のままで造形する場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを抑制することができる、という効果を有する。

請求項１、８記載の発明によれば、前記閾値が、前記モデル材吐出手段又は前記サポート材吐出手段と、前記紫外線光源と、の距離であって、前記紫外線の照射方向と交差する方向における距離と、前記モデル材又は前記サポート材の照度上限値と、に関係なく定まる場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを抑制することができる、という効果を更に有する。

請求項２記載の発明によれば、前記閾値が、前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段に到達する高低差の場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを抑制することができる、という効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、サポート材を吐出するためのサポート材吐出データをユーザーが生成する場合と比較して、サポート材吐出データの生成に要する時間を短縮することができる、という効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、前記紫外線の照射方向が、前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段の吐出方向と同一の場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを更に抑制することができる、という効果を有する。

請求項５記載の発明によれば、前記紫外線を検出せずにサポート材の吐出を制御する場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを更に抑制することができる、という効果を有する。

請求項６記載の発明によれば、サポート材が吐出された領域が平面の場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを更に抑制することができる、という効果を有する。

請求項７記載の発明によれば、サポート材に紫外線の反射光を抑制する材料が含まれていない場合と比較して、紫外線の反射光がモデル材吐出手段及びサポート材吐出手段に到達するのを更に抑制することができる、という効果を有する。

積層造形装置のブロック図である。 積層造形装置の側面図である。 コントローラで実行される処理のフローチャートである。 （Ａ）は三次元造形物の平面図、（Ｂ）は三次元造形物の側面図である。 積層造形装置の側面図である。 照度分布の一例を示すグラフである。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 変形例に係る積層造形装置の側面図である。 変形例に係る積層造形装置の側面図である。

以下、本実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１には、本実施形態に係る積層造形装置１０ブロック図を示した。図１に示すように、積層造形装置１０は、コントローラ１２を含んで構成されている。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続された構成となっている。

Ｉ／Ｏ１２Ｅには、モデル材収容部１４、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材収容部１８、サポート材吐出ヘッド２０、ＵＶ光源２２、ＸＹ走査部２４、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、及び通信部３２等の各機能部が接続されている。

モデル材収容部１４は、三次元造形物を造形するためのモデル材を収容する。モデル材は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光、すなわち紫外線が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成され、例えば、アクリル酸モノマー、アクリル酸イソボルニル、フェノール及び(クロロメチル)オキシランのポリマー、2-プロペン酸、ホスフィンオキシド、並びにフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)の混合物等が用いられる。

モデル材吐出ヘッド１６は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、モデル材収容部１４から供給されたモデル材を吐出する。

サポート材収容部１８は、三次元造形物を支持するためのサポート材を収容する。サポート材は、モデル材と同様に、ＵＶ光が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成され、例えば、アクリル酸モノマー、ポリ(オキシ-1,2-エタンジイル)、α-(1-オキソ-2-プロペニル)-ω-ヒドロキシ、1,2-プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ホスフィンオキシド、及びフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)の混合物等が用いられる。ただし、サポート材は、三次元造形物を作製した後に取り除くため、モデル材と比較してはがれやすい材料で構成される。すなわち、サポート材は、モデル材と比較して、ＵＶ光が照射されて硬化したときの強度が低い材料で構成される。

ＵＶ光源２２は、モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材及びサポート材吐出ヘッド２０から吐出されたサポート材に対してＵＶ光をＺ軸方向に照射し、硬化させる。ＵＶ光源２２としては、例えばＬＥＤ、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられるが、ＬＥＤは指向性が他の光源と比較して高い。このため、後述するモデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離Ｗを短縮して装置の小型化が図れるためＵＶ光源２２としてはＬＥＤを用いることが好ましい。

図２に示すように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２は、ＸＹ走査部２４が備える走査軸２４Ａに取り付けられている。モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２とは、予め定めた距離Ｗを隔てて走査軸２４Ａに取り付けられている。また、サポート材吐出ヘッド２０は、モデル材吐出ヘッド１６に隣接して走査軸２４Ａに取り付けられている。なお、モデル材吐出ヘッド１６とサポート材吐出ヘッド２０との位置が逆でもよい。すなわち、図２では、モデル材吐出ヘッド１６がＵＶ光源２２側に取り付けられているが、サポート材吐出ヘッド２０がＵＶ光源２２に取り付けられていても良い。

ＸＹ走査部２４は、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２がＸ方向及びＹ方向に移動するように、すなわちＸＹ平面上を走査するように走査軸２４Ａを駆動する。

造形台昇降部２６は、図２に示す造形台３４をＺ軸方向に昇降させる。ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を作製する際には、モデル材及びサポート材が造形台３４上に吐出され、吐出されたモデル材及びサポート材にＵＶ光が照射されるように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２を制御する。また、ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源がＸＹ平面上を走査するようにＸＹ走査部２４を制御すると共に、造形台３４がＺ軸方向に徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御する。

なお、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２と造形台３４上の三次元造形物とが接触しないように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２から造形台３４上の三次元造形物までのＺ軸方向における距離が予め定めた距離ｈ０以上となるように造形台昇降部２６を制御する。

クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のノズルに付着した材料を吸引する等してクリーニングする機能を有する。例えば、クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０の走査範囲外の退避領域に設けられ、クリーニングを実行する際には、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０を前記退避領域に退避させてからクリーニングを実行する。

記憶部３０は、後述する積層造形プログラム３０Ａ、造形データ３０Ｂ、サポート材データ３０Ｃを記憶する。

ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３０に記憶された積層造形プログラム３０Ａを読み込んで実行する。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に積層造形プログラム３０Ａを記録し、これをＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行するようにしてもよい。

通信部３２は、三次元造形物の造形データ３０Ｂを出力する外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。

ＣＰＵ１２Ａは、外部装置から送信された造形データ３０Ｂに従って各機能部を制御することにより、三次元造形物を作製する。

次に、本実施形態の作用について説明する。図３には、ＣＰＵ１２Ａで実行される積層造形プログラム３０Ａのフローチャートを示した。なお、図３に示す処理は、外部装置から三次元造形物の作製を指示されると実行される。

また、本実施形態では、一例として図４に示すような三次元造形物４０を作製する場合について説明する。図４（Ａ）は三次元造形物４０の平面図、図４（Ｂ）は三次元造形物４０の側面図である。図４（Ｂ）に示すように、三次元造形物４０は、側面から見た場合に、両端側の形状は、下から斜め上方向に延びる形状となっている。

ステップＳ１００では、三次元造形物４０の造形データ３０Ｂを外部装置から受信し、記憶部３０に記憶させる。三次元造形物４０の造形データ３０Ｂのフォーマットとしては、例えば三次元形状を表現するデータのフォーマットであるＳＴＬ（Standard Triangulated Language）フォーマットが用いられるが、これに限られるものではない。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で受信した造形データ３０Ｂに従って、サポート材データ３０Ｃを生成する。三次元造形物４０は、モデル材を造形台３４上に積層させて作製するが、図２に示すように、下方が空間となる領域４２についてはサポート材で支持する必要がある。このため、造形データ３０Ｂを解析し、下方が空間となる領域４２を抽出する。

また、詳細は後述するが、三次元造形物４０のように高低差ｈが大きい領域４４、すなわち凹んだ領域が存在すると、ＵＶ光源２２から照射されたＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０に到達し、ヘッドのノズルに付着しているモデル材が硬化してノズルが詰まる原因となる。このため、本実施形態では、造形データ３０Ｂを解析し、高低差が大きい領域４４を抽出する。

そして、下方が空間となる領域４２及び高低差が予め定めた閾値を越える領域４４にサポート材を吐出するためのサポート材データ３０Ｃを生成し、記憶部３０に記憶する。

モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材は、ＵＶ光源２２から照射されたＵＶ光によって硬化するが、ＵＶ光が三次元造形物４０の表面で反射、散乱してモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０に到達すると、ヘッドのノズルに付着しているモデル材が硬化してノズルが詰まる原因となる。

これは、図２に示すように、三次元造形物４０の高低差ｈが大きい場合に顕著となる。すなわち、三次元造形物４０の場合、中央が大きく凹んだ領域４４を有する形状となっており、モデル材を積層していくに従ってＵＶ光源２２と三次元造形物４０との距離が大きくなるため、ＵＶ光源２２からのＵＶ光がモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０に到達しやすくなりノズルが詰まりやすくなる。

そこで、本実施形態では、三次元造形物４０の高低差ｈが予め定めた閾値以下となるように、領域４４をサポート材で埋める。ここで、閾値は、ＵＶ光２２Ａの反射光がモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０に到達しない高低差に設定される。この高低差は、詳細は後述するが、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離Ｗと、モデル材の照度上限値と、から定まる。

ステップＳ１０２では、具体的には、以下の条件を満たすようにサポート材を領域４４に吐出するためのサポート材データ３０Ｃを生成する。

図２に示すように、三次元造形物４０の表面の高低差をｈ、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２から三次元造形物４０までのＺ方向における最短距離をｈ０、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離をＷとした場合に、ＵＶ光源２２から照射されたＵＶ光２２Ａが三次元造形物４０の表面で反射してモデル材吐出ヘッド１６に到達するまでの距離Ｌは次式で表される。

・・・（１）

なお、高低差ｈは、三次元造形物４０のＺ軸方向において凹部の一番高い位置Ｈ１から一番低い位置Ｈ２までの距離である。

また、間隔ｈ０は、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２から三次元造形物４０の一番高い位置Ｈ１までのＺ軸方向における距離である。ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２から三次元造形物４０の一番高い位置Ｈ１までの間隔がｈ０となるようにＸＹ走査部２４及び造形台昇降部２６を制御する。

また、図２に示すように、三次元造形物４０の表面に入射したＵＶ光と三次元造形物４０の表面で反射したＵＶ光とが成す角度θは次式で表される。

θ＝２×ｔａｎ^−１（（Ｗ／２）／（ｈ＋ｈ０）） ・・・（２）

ここで、ＵＶ光源２２から照射されるＵＶ光の照度、すなわちモデル材がＵＶ光源２２の走査により照射される時間で硬化する硬化照度をＡ（ｍＷ／ｃｍ^２）とし、モデル材の反射率をｒとすると、モデル材吐出ヘッド１６に到達するＵＶ光の照度が１／ｒ倍以下となれば、モデル材吐出ヘッド１６に到達するＵＶ光が、モデル材の硬化照度以下となり、ヘッドの詰まりが抑制される。

従って、本実施形態では、図５に示すように、三次元造形物４０の領域４４にサポート材４６を吐出して埋めることで高低差ｈを小さくすることにより、ＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達しないようにする。なお、「到達しない」とは、「モデル材が硬化する強度のＵＶ光が到達しない」の意味である。従って、モデル材が硬化しない強度のＵＶ光が到達する場合は、上記の「到達しない」に含まれる。また、本実施形態では、モデル材吐出ヘッド１６がＵＶ光源２２側に設けられているので、ＵＶ光がモデル材吐出ヘッド１６に到達しなければ、サポート材吐出ヘッド２０にもＵＶ光は到達しないものと考えられる。

図６には、ＵＶ光の照度分布をモデル材の照度上限値Ｓが１０、２０、５０、１００、２００、５００、１０００の各々の場合について測定したものである。横軸はＵＶ光源２２とモデル材吐出ヘッド１６とのＸ方向における距離Ｗを表し、縦軸は高低差ｈを表している。

ここで、照度上限値とは、ＵＶ光をＵＶ硬化型樹脂に照射すると硬化する照度のうち照射してもよい照度の上限値である。照度が高い方が硬化する時間が短いため、本実施形態では、ＵＶ光源２２が照射するＵＶ光２２Ａの照度は、照度上限値であるものとする。なお、図６の照度分布は一例であり、これに限られるものではない。

図６のハッチングした領域が、距離Ｌ、角度θが上記（１）、（２）式で表される場合において、ＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達する領域、すなわちヘッドの詰まりが発生する虞がある領域である。

図６に示すように、ＵＶ光の照度上限値Ｓ＝１０のモデル材を用いた場合、高低差ｈに関係なくＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達しないようにするためには、Ｗを約１２０ｍｍ以上とする必要があるが、高低差ｈを１５ｍｍとした場合、Ｗは約６０ｍｍでよい。

同様に、ＵＶ光２２Ａの照度上限値Ｓ＝２０の場合、すなわち、ＵＶ光２２Ａの照度＝２０まではＵＶ光２２Ａを照射してもよいモデル材を用いた場合、高低差ｈに関係なくＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達しないようにするためには、距離Ｗを約９０ｍｍ以上とする必要があるが、高低差ｈを１５ｍｍとした場合、Ｗは約５０ｍｍでよい。このように、照度上限値が高いほど、高低差ｈに関係なくＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達しないようにするためのＷは小さくなる。これは、照度上限値が高いほどＵＶ光２２Ａを照射する時間が少なくて済むため、その分ＵＶ光２２Ａがモデル材吐出ヘッド１６に到達しにくくなるためである。また、高低差ｈを小さくするほど距離Ｗも小さくて済む。

従って、本実施形態では、図６に示すような予め測定した照度分布に従って設定した高低差ｈ、すなわち、使用するモデル材の照度上限値と、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離Ｗと、から定まる高低差ｈ以下となるように、領域４４にサポート材４６を吐出して埋める。例えば使用するモデル材の照度上限値が１０、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離Ｗが６０ｍｍの場合は、高低差ｈが１５ｍｍとなるように、領域４４にサポート材４６を吐出して埋める。この場合、ステップＳ１０２では、図５に示すように、高低差ｈが１５ｍｍとなるように領域４４にサポート材４６が吐出されると共に、領域４２にサポート材４６が吐出されるようなサポート材データ３０Ｃを生成する。

このように、サポート材を吐出するためのサポート材データ３０Ｃを自動で生成するため、ユーザーにサポート材を吐出するための領域を指定させたりする等の入力作業をさせる必要がない。

ステップＳ１０４では、造形データ３０Ｂ及びサポート材データ３０Ｃに基づく三次元造形物４０をＸＹ平面でＺ軸方向、すなわち積層方向にスライスしたスライスデータを生成する。これにより、三次元造形物４０をＸＹ平面でスライスしたスライスデータが積層方向に複数生成される。例えば図５のＡ−Ａ線断面のスライスデータを図７に示す。図７に示すように、領域４２にはモデル材を支持するためのサポート材が吐出され、領域４４には高低差ｈを小さくするためのサポート材４６が吐出され、領域４８にはモデル材が吐出される。

ステップＳ１０６では、ＵＶ光の照射を開始するようＵＶ光源２２に指示する。これにより、ＵＶ光源２２はＵＶ光の照射を開始する。

ステップＳ１０８では、造形処理を実行する。すなわち、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０がＸＹ平面を走査するようにＸＹ走査部２４を制御し、かつ造形台３４がＺ軸方向へ徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータに従ってモデル材及びサポート材が吐出されるようにモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０を制御する。

ステップＳ１１０では、三次元造形物４０の造形が終了したか否かを判断し、終了していなければステップＳ１１２へ移行し、造形を終了していればステップＳ１１６へ移行する。

ステップＳ１１２では、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のクリーニングを実行するタイミングが到来したか否かを判断する。そして、クリーニングを実行するタイミングが到来した場合はステップＳ１１４へ移行する。一方、クリーニングを実行するタイミングが到来していない場合はステップＳ１０８へ移行し、造形処理を続行する。

クリーニングを実行するタイミングとしては、例えば予め定めた期間が経過する毎、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定めた量を消費する毎等が挙げられるが、これらに限られるものではない。

クリーニングを実行するタイミングとして予め定めた期間が経過する毎とする場合、例えば前記期間を様々に変えてヘッドの詰まりの状態を測定し、ヘッドの詰まりが発生しない期間のうち最も長い期間に設定することが好ましい。前記期間が短いほどクリーニングの回数が増加して、造形処理が終了するまでの時間が長くなるためである。これにより、クリーニングの無駄な実行が抑制される。

ステップＳ１１４では、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０が退避領域に移動するようにＸＹ走査部２４に指示すると共に、クリーニング部２８にモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のクリーニングを実行するよう指示する。これにより、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０が退避領域に移動し、クリーニング部２８が、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０をクリーニングする。なお、クリーニングを実行するタイミングとして、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定めた量を消費する毎としていた場合は、予め定めた量を消費した材料を吐出するヘッドのみをクリーニングするようにしてもよい。

ステップＳ１１６では、ＵＶ光の照射を停止するようＵＶ光源２２に指示する。これにより、ＵＶ光源２２はＵＶ光の照射を停止する。

このように、本実施形態では、モデル材吐出ヘッド１６にＵＶ光２２Ａが到達しない高低差ｈとして、モデル材の照度上限値と、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２２との距離Ｗと、から定まる高低差ｈ以下となるように、領域４４にサポート材４６を吐出して埋める。

これにより、図５に示すように、ＵＶ光源２２から照射されたＵＶ光２２Ａはモデル材吐出ヘッド１６に到達しないため、ヘッドの詰まりが抑制される。

なお、クリーニングを実行するタイミングとして予め定めた期間が経過する毎としていた場合、前記期間を短縮すれば、クリーニングの回数は増加するものの、ヘッドの状態はきれいに保たれるため、ヘッドは詰まりにくくなると考えられる。そこで、前記期間を短縮することにより、Ｗをさらに短縮するようにしてもよい。

例えば図６に示すように、ＵＶ光の照度上限値Ｓ＝２０の場合、すなわち、ＵＶ光の照度＝２０まではＵＶ光を照射してもよいモデル材を用いた場合において、高低差ｈを１５ｍｍとした場合、距離Ｗは約５０ｍｍとすればヘッドの詰まりが抑制されるが、クリーニングを実行する期間を短縮することによりＷを５０ｍｍよりも短くしてもよい。例えば上記の例では、距離Ｗを約４０ｍｍまで短縮してもよい。

また、図８に示すように、ＵＶ光２２Ａの照射方向が、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０から遠ざかる方向となるようにＵＶ光源２２を傾けた構成としてもよい。これにより、モデル材吐出ヘッド１６に反射光が届きにくくなるため、ＵＶ光源２２とモデル材吐出ヘッド１６との距離Ｗが更に短縮される。

また、サポート材に顔料及び染料の少なくとも一方を分散させてもよい。これにより、反射光、すなわちサポート材で反射した反射光又はサポート材を透過してモデル材で反射した反射光が減るため、ヘッドの詰まりが更に抑制される。

また、サポート材で埋められた領域の表面が粗面となるように、サポート材の吐出タイミングを規則的又は不規則的に変化させるようにしてもよい。これにより、反射光が減るため、ヘッドの詰まりが更に抑制される。

また、図９に示すように、ＵＶ光源２２から照射されたＵＶ光の反射光を検出するＵＶセンサー５０をモデル材吐出ヘッド１６に隣接して配置し、ＵＶセンサーで検出したＵＶ光の強度が、予め定めた強度、例えばモデル材が硬化する虞がある強度以上の場合に、サポート材を吐出するようにしてもよい。これにより、必要以上にサポート材を吐出してしまうのが抑制される。

なお、本実施形態では。モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながら造形台３４がＺ軸方向に徐々に下降する場合について説明したが、造形台３４を固定とし、モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながらＺ軸方向に徐々に上昇するようにしてもよい。また、両者がＺ軸方向に離間するように移動してもよい。

なお、本実施形態で説明した積層造形装置１０の構成（図１参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 積層造形装置
１２ コントローラ
１４ モデル材収容部
１６ モデル材吐出ヘッド
１８ サポート材収容部
２０ サポート材吐出ヘッド
２２Ａ ＵＶ光
２２ 光源
２４ 操作部
２４Ａ 走査軸
２４ 走査部
２６ 造形台昇降部
２８ クリーニング部
３０ 記憶部
３０Ａ 積層造形プログラム
３０Ｂ 造形データ
３０Ｃ サポート材データ
３２ 通信部
３４ 造形台
４０ 三次元造形物
４６ サポート材

Claims (8)

1. 紫外線を照射する紫外線光源と、
   紫外線硬化型のモデル材を吐出するモデル材吐出手段と、
   紫外線硬化型のサポート材であって、前記モデル材により造形される三次元造形物の造形を補助するサポート材を吐出するサポート材吐出手段と、
   前記紫外線光源、前記モデル材吐出手段、及び前記サポート材吐出手段と、前記三次元造形物が造形される造形台と、の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   前記三次元造形物の造形データに従って前記モデル材が前記造形台に積層され且つ硬化するように前記モデル材吐出手段、前記紫外線光源、及び前記駆動手段を制御すると共に、前記三次元造形物の高低差が予め定めた閾値以下となるように前記サポート材が吐出されるように前記サポート材吐出手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記閾値は、前記モデル材吐出手段又は前記サポート材吐出手段と、前記紫外線光源と、の距離であって、前記紫外線の照射方向と交差する方向における距離と、前記モデル材又は前記サポート材の照度上限値と、から定まる、
   積層造形装置。
2. 前記閾値は、前記紫外線の反射光が前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段に到達しない高低差である
   請求項１に記載の積層造形装置。
3. 前記サポート材を吐出するためのサポート材吐出データを生成する生成手段
   を備えた請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。
4. 前記紫外線の照射方向が、前記モデル材吐出手段及び前記サポート材吐出手段の少なくとも一方から遠ざかる方向を向くように、前記紫外線光源を傾けた
   請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の積層造形装置。
5. 前記紫外線を検出する紫外線検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記紫外線検出手段により検出された前記紫外線の強度が予め定めた強度以上の場合に、前記サポート材が吐出されるように前記サポート材吐出手段を制御する
   請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の積層造形装置。
6. 前記制御手段は、前記サポート材が吐出された領域が粗面となるように、前記サポート材の吐出タイミングが変化するように前記サポート材吐出手段を制御する
   請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の積層造形装置。
7. 前記サポート材が、顔料及び染料の少なくとも一方を含む
   請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の積層造形装置。
8. コンピュータを、請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の積層造形装置の制御手段として機能させるための積層造形プログラム。