JP6535590B2 - 立体物造形装置及び立体物造形方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体物造形装置及び立体物造形方法に関する。

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、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、これ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層の高さの精度を高くするために、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、回転するローラによって押圧すると共に、余剰分の造形材をローラ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、吸引パイプ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、ローラの回転速度が速かったり、ローラに付着する造形材の量が多かったりすると、ブレードで掻き取った造形材は、バスの方向のみでなく、ブレードの両端にも流れてしまう虞がある。この場合、ブレードの両端やローラの両端部分から造形材がこぼれ落ちてしまい、造形中の積層体に付着してしまう。こぼれ落ちを抑制する為に、ブレードやローラにシール部材やパッドを取り付ける方法もあるが、定期的な部品交換が必要となるために、交換作業が発生してしまい作業効率が低下する。更に、造形材が高粘度である場合には、ブレード先端に掻き取られた造形材がシール部材やパッドに付着して固まり、除去ができなくなる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを抑制することができる立体物造形装置及び立体物造形方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る立体物造形装置は、造形物を載置する載置台と、前記造形物を形成するための流動性を有する造形材を吐出する吐出手段と、流動可能な状態の前記造形材における余剰造形材を掻き取るための回転自在に設けられたローラ部と、前記余剰造形材を回収する余剰造形材回収機構と、を有し、前記余剰造形材回収機構は、一方の端部に設けられた、前記ローラ部の表面の前記余剰造形材を掻き落とす掻き落とし部と、前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記余剰造形材を流下させる流下部とを有する除去部を有し、前記掻き落とし部は、前記ローラ部の軸方向に沿って延設され、かつ、前記ローラ部の表面と接触又は近接配置されており、前記流下部は、一端部が前記掻き落とし部と接続されており、他端部は前記一端部よりも鉛直方向下側になるように構成された斜面からなり、前記流下部における前記余剰造形材が前記除去部の延設方向両側に向かって流れることを抑制するように流体を移動させる流体移動手段を有することを特徴とする。

この発明では、流下部における余剰造形材が除去部の延設方向両端部に向かって流れることを抑制するように流体移動手段によって流体を移動させるため、ローラ部から除去した流下部上の余剰造形材が、除去部の延設方向両端部まで流れることを抑制できる。この結果、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを抑制することができる。

また、上記立体物造形装置において、前記流体移動手段は、前記除去部及び前記ローラ部の少なくとも一方に対して非接触の状態で設けられていることが好ましい。

この発明では、流体移動手段は、除去部やローラ部に対して非接触であるため、余剰造形材の移動を制するための部材を、除去部やローラ部に接触させて配設した場合のように、接触した部分で余剰造形材が固まってしまうことを防ぐことができる。これにより、余剰造形材が固まってしまうことに起因する部品の交換を不要にすることができる。また、流体移動手段は、回転するローラ部に対して非接触であるため、ローラ部の回転負荷を軽減することができる。この結果、メンテナンス性を向上させることが出来ると共に、立体物造形装置の作動時における電力消費量を抑えることができる。

また、上記立体物造形装置において、前記流体移動手段は、気体または液体を流通させる流通管を有し、前記流通管の開口部が、前記除去部の少なくとも両端位置において、前記除去部と対向するように配置されていることが好ましい。

この発明では、流通管の開口部が、除去部の少なくとも両端位置において、除去部と対向するように配置されているため、除去部の両端に向かって流れる余剰造形材の流れを、効果的に抑制することができる。この結果、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを、より確実に抑制することができる。

また、上記立体物造形装置において、前記流体移動手段は、前記余剰造形材を前記開口部から吸引するように流体を吸引する吸引発生源と、前記流通管に接続され、前記開口部から吸引した前記余剰造形材を貯留するための廃液槽と、を有することが好ましい。

この発明では、余剰造形材を流通管の開口部から吸引するように流体を吸引する吸引発生源を設けることにより、流通管から、より確実に余剰造形材を吸引することができる。この結果、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを、より確実に抑制することができる。

また、上記立体物造形装置において、前記流体移動手段は、鉛直方向において前記除去部よりも下方に設けられ、前記除去部によって前記ローラ部から除去した前記余剰造形材を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留されている前記余剰造形材を吸引する廃液吸引手段と、を備え、前記廃液吸引手段は、前記貯留部に貯留されている前記余剰造形材を、前記吸引発生源で発生する吸引力によって吸引することが好ましい。

この発明では、廃液吸引手段は、貯留部に貯留されている余剰造形材を、流通管に吸引力を付与する吸引発生源で発生する吸引力によって吸引するため、１つの吸引発生源で、除去部上の余剰造形材と、貯留部内の余剰造形材との双方を吸引することができる。これにより、余剰造形材を吸引する系統を２つ設けた場合でも、吸引発生源はそれぞれ設けることなく、１つの吸引発生源で吸引することができる。この結果、部品点数を抑えることができ、製造コストの低減を図ることができる。

また、上記立体物造形装置において、前記流体移動手段は、前記除去部の少なくとも両端位置において前記余剰造形材が前記除去部の両側から流れ出ることを抑制するように、気体を前記開口部から前記余剰造形材に向かって吹き付けるように気流を発生させる気流発生源を有していることが好ましい。

この発明では、余剰造形材が除去部の両側から流れ出ることを抑制するように、気体を余剰造形材に向かって吹き付けるため、余剰造形材の移動しようとする方向と反対方向に余剰造形材を押し戻すことができる。この結果、ローラ部から除去した除去部上の余剰造形材が、除去部の両端部まで流れることを抑制でき、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを抑制することができる。

また、本発明に係る立体物造形方法は、流動性を有する造形材を吐出して積層することにより造形物を形成する立体物造形方法であって、流動可能な状態の前記造形材における余剰造形材を、回転自在に設けられたローラ部によって掻き取り、前記ローラ部の表面に付着した前記余剰造形材を、前記ローラ部の表面と接触又は近接配置される掻き落とし部を有する除去部によって除去し、前記除去部が有し、前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記余剰造形材を流下させる流下部における前記余剰造形材が前記除去部の延設方向両端部まで流れることを抑制するように、流体移動手段によって流体を移動させることを特徴とする。

この発明では、流下部における余剰造形材が除去部の延設方向両端部まで流れることを抑制できる気流を流体移動手段によって発生するため、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを抑制することができる。

本発明に係る立体物造形装置及び立体物造形方法は、余剰造形材が積層中の造形物上に落ちることを抑制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に示す立体物造形装置により造形される造形物の一例を示す斜視図である。 図３は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。 図４は、図１に示す平坦化ローラユニットの詳細図である。 図５は、図４に示す平坦化ローラユニットと余剰造形回収機構の構成を示す説明図である。 図６は、インク滴を吐出して造形物の層を形成する工程における吐出ユニットの動作を示す説明図である。 図７は、平坦化ローラユニットによって層の平坦化を行う工程における吐出ユニットの動作を示す説明図である。 図８は、実施形態２に係る立体物造形装置が有する平坦化ローラユニットの詳細図である。 図９は、図８に示す平坦化ローラユニットと余剰造形回収機構の構成を示す説明図である。

以下に、本発明に係る立体物造形装置及び立体物造形方法の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、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔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２は、図１に示す立体物造形装置により造形される造形物の一例を示す斜視図である。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。また、立体物造形装置１０において実行する立体物造形方法は、例えば、三次元構造物の形状情報とカラー画像情報とから三次元構造物を造形するカラー造形方法であってもよい。

また、以下に説明する点を除き、立体物造形装置１０は、公知の立体物造形装置と同一、または同様の構成を有してよい。また、立体物造形装置１０は、例えば、公知の平面への印刷装置である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、立体物造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いる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。

本実施形態１に係る立体物造形装置１０は、吐出ユニット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の材料となる液滴を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、硬化性樹脂の層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の層とは、紫外線硬化型インクのことである。

また、本実施形態１に係る立体物造形装置１０では、吐出ユニット１２は、有色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することにより、造形物５の表面或い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、図２に示すように、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。なお、吐出ユニット１２のより具体的な構成及び動作については、後にさらに詳しく説明をする。

主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせる駆動部である。なお、本実施形態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、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、上面を移動させる。これにより、造形途中の造形物５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）を適宜調整することが可能になっている。なお、この場合における造形物５の被造形面とは、吐出ユニット１２による次の層が形成される面のことである。また、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。

図３は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。吐出ユニット１２は、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ（以下、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋと記載する）、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、サポート材用ヘッド４０、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。

有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、インクジェット方式で硬化性樹脂の液滴を吐出する吐出手段である吐出ヘッドになっている。これらの有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、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になっており、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）へ並んで配設されている。

有色インク用ヘッド３２ｙ〜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になっている。この有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。また、白インク用ヘッド３６は、白色（Ｗ）の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になっている。

また、クリアインク用ヘッド３８は、紫外線硬化型の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になっている。このクリアインクとは、透明色（Ｔ）であるクリア色のインクであり、無色透明のインクになっている。このクリアインクは、紫外線硬化型の樹脂を含み、且つ、着色剤を含まないインクになっている。

また、造形材用ヘッド３４は、造形物５を形成するための流動性を有する造形材として用いる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になっている。この造形材用ヘッド３４は、所定の色の造形用インク（ＭＯ）のインク滴を吐出することが可能になっている。造形用インクとしては、例えば、白色のインク、またはクリアインク等を用いてもよい。

また、サポート材用ヘッド４０は、サポート６（図２参照）の材料（Ｓ）を含むインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この場合におけるサポート６の材料としては、造形物５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。なお、サポート６の材料としては、サポート６用の公知の材料を適宜用いてもよい。また、サポート材用ヘッド４０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４に対し、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並んで配設される。

なお、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０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。これらのインクジェットヘッドは、造形台１６（図１参照）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。この場合、それぞれのインクジェットヘッドにおけるノズル列は、並び方向が同一で、且つ、互いに平行になる。また、主走査動作時において、ノズルが並ぶ方向と直交する主走査方向へ移動しつつ、Ｚ方向へインク滴をそれぞれ吐出する。

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、間に有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０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。本実施形態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層を平坦化するための構成である。この平坦化ローラユニット５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びと、吐出ユニット１２の他端側に配設される紫外線光源４４である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５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びに対して、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。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４は、図１に示す平坦化ローラユニットの詳細図である。図５は、図４に示す平坦化ローラユニットと余剰造形回収機構の構成を示す説明図である。平坦化ローラユニット５０は、流動可能な状態の造形材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ローラ部５２と、ローラ部５２を回転自在に支持する回転軸５６と、余剰造形材１０２を回収する余剰造形材回収機構６０と、を有している。このうち、ローラ部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。このローラ部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、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、ローラ部５２の形状である円柱の中心軸を中心としてローラ部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ローラ部５２を支持している。

余剰造形材回収機構６０は、ブレード６２と、吸引装置７０と、を有している。このうち、ブレード６２は、主走査方向におけるブレード６２の両側の端部６５のうち一方の端部６５に設けられた、ローラ部５２の表面５４の余剰造形材１０２を掻き落とす掻き落とし部６３と、掻き落とし部６３によって掻き落とされた余剰造形材１０２を流下させる流下部６６と、を有しており、ローラ部５２の表面５４に付着した余剰造形材１０２である付着造形材１０４を、ローラ部５２から除去するための除去部として設けられている。ブレード６２が有する掻き落とし部６３は、ローラ部５２の軸方向に沿って延設され、かつ、ローラ部５２の表面５４と接触又は近接配置されている。また、流下部６６は、主走査方向における一端部が掻き落とし部６３と接続されており、他端部は一端部よりも鉛直方向下側になるように構成された斜面６７からなる。ブレード６２は、副走査方向におけるブレード６２の両側の端部６４が開放端になっており、ローラ部５２の軸方向の表面に沿ってローラ部５２の表面５４と掻き落とし部６３が接触又は近接した状態で、付着造形材１０４を流下部６６の斜面６７に沿って掻き落とし部６３が位置する側の端部６５の反対側の端部６５側に移動させることで、付着造形材１０４をローラ部５２から除去する。

このブレード６２は、ローラ部５２の軸方向における幅が、ローラ部５２の長さよりも短い矩形の板状の形状で形成されており、ローラ部５２側に位置する端部６５が、ローラ部５２の表面５４に接触又は近接して配設されることにより、当該端部６５は掻き落とし部６３として設けられている。具体的には、ブレード６２は、当該ブレード６２の形状である矩形の１つの辺（端部６５）が、ローラ部５２の軸方向に沿った向きで配設され、この辺（刃先）が、ローラ部５２の表面５４に接触している。ブレード６２の材質には、耐摩耗性の鋼材や、造形材の濡れにくい高分子ポリエチレンやポリアセタール等の樹脂が適している。なお、ローラ部５２の表面５４と掻き落とし部６３が接触していない場合であっても、例えば余剰造形材１０２の粘度が高い場合には、ローラ部５２の表面５４の余剰造形材１０２を掻き落とすことができる程度に、ローラ部５２の表面５４と掻き落とし部６３を近接させればよい。

これらのローラ部５２とブレード６２との、ローラ部５２の軸方向における幅は、付着造形材１０４がローラ部５２の表面５４に付着する領域の同方向における幅よりも大きくなっている。このため、ローラ部５２の軸方向におけるブレード６２の幅は、付着造形材１０４がローラ部５２の表面５４に付着する領域の幅よりも大きく、同方向におけるローラ部５２の幅よりも小さくなっている。

ローラ部５２の表面５４に接触するブレード６２の、ローラ部５２の軸方向における位置は、ローラ部５２の軸方向における中心と、ブレード６２に接触する辺の中心とがほぼ同じになって配設されている。また、ブレード６２が有する掻き落とし部６３は、ローラ部５２を軸方向に見た場合に、ローラ部５２の上半側に位置している。ブレード６２が有する流下部６６は、掻き落とし部６３から離れるに従って、下方に向かう方向に斜面６７が傾斜して配設されている。ブレード６２がこれらのように構成されることにより、付着造形材１０４は鉛直方向下方に向かって移動することで、ローラ部５２から除去されることとなる。

吸引装置７０は、ブレード６２の掻き落とし部６３によって掻き落とされた流下部６６における余剰造形材１０２が、ブレード６２の延設方向両側に向かって流れることを抑制するように、流体を移動させる流体移動手段として設けられている。具体的には、吸引装置７０は、硬化する前の流体の状態の造形材１００の一部である余剰造形材１０２と空気とを吸引することにより、余剰造形材１０２が、ブレード６２の延設方向両側の端部６４の位置を越えて流れることを抑制することができるように構成されている。

また、吸引装置７０は、ブレード６２によってローラ部５２から除去した余剰造形材１０２を貯留する貯留部６８と、貯留部６８に貯留されている余剰造形材１０２を吸引する廃液吸引手段である廃液ノズル７６と、有している。このうち、貯留部６８は、ブレード６２における掻き落とし部６３を構成する辺に対向する辺側に配設されている。即ち、貯留部６８は、上下方向に傾斜して配設されるブレード６２における、下端側に配設されている。このように、ブレード６２の下端側に配設されている貯留部６８は、内側に液体を貯留することのできる容器状の形状に形成されており、容器の開口部側が上方を向く向きで配設されている。また、貯留部６８は、副走査方向（Ｘ方向）における幅が、同方向におけるブレード６２の幅よりも大きくなっており、ブレード６２の下端側は、この貯留部６８の開口部に対して上側から貯留部６８の内部に入り込んでいる。

廃液ノズル７６は、筒状の形状で形成されており、内側に余剰造形材１０２が通ることが可能になっている。また、廃液ノズル７６は、副走査方向（Ｘ方向）における貯留部６８の両端付近に２つが配設されており、２つの廃液ノズル７６は、共に吸い込み口が貯留部６８内に入り込んで配設されている。これにより、廃液ノズル７６は、貯留部６８で貯留した余剰造形材１０２を吸引することが可能になっている。

また、吸引装置７０は、気体または液体を流通させる流通管である吸引ノズル７２を有している。この吸引ノズル７２は、筒状の形状で形成されており、気体や液体が通ることが可能になっている。このように形成されている吸引ノズル７２は、副走査方向（Ｘ方向）におけるブレード６２の両端部６４付近に２つが配設されており、２つの吸引ノズル７２は、共にブレード６２の上面側に、ブレード６２やローラ部５２に対して非接触の状態（図４参照）で配設されている。このように配設される２つの吸引ノズル７２は、共に一端側に位置する開口部７４が、ブレード６２の両端部６４の位置において、ブレード６２と対向するように配置されている。詳しくは、２つの吸引ノズル７２は、ブレード６２の掻き落とし部６３が位置する付近の位置で、開口部７４がブレード６２に対向して配設されている。

このように、吸引ノズル７２を有する吸引装置７０は、余剰造形材１０２を開口部７４から吸引するように流体を吸引する吸引発生源であるポンプ９０を有している。このポンプ９０は、例えば、ダイヤフラム型のポンプや、チューブポンプ等の公知のものが用いられる。吸引ノズル７２における開口部７４側の端部には、内側を流体が流れることができるホース状の流体流路８０が接続されており、ポンプ９０も流体流路８０に接続されている。このため、吸引ノズル７２は、ポンプ９０で発生する負圧が流体流路８０を介して吸引ノズル７２に伝わることにより、余剰造形材１０２を開口部７４から吸引することが可能になっている。

流体流路８０について、より具体的に説明すると、流体流路８０は、２つの吸引ノズル７２のそれぞれに接続されており、２つの吸引ノズル７２の接続された２本の流体流路８０は、１本に集合している。このように、２つの吸引ノズル７２に接続された流体流路８０が１本に集合している部分には、流体流路８０内の圧力を調節する圧力調節手段であるスピードコントローラ８２が設けられている。スピードコントローラ８２は、流体流路８０の内側と外側との空気の流通量を調節することにより、流体流路８０内の圧力を調節することが可能になっている。

また、流体流路８０は、２つの廃液ノズル７６のそれぞれにも接続されており、２つの廃液ノズル７６の接続された２本の流体流路８０も、１本に集合している。このように、２つの廃液ノズル７６に接続された流体流路８０が１本に集合している部分にも、流体流路８０内の圧力を調節するスピードコントローラ８２が設けられている。

さらに、これらの吸引ノズル７２側の流体流路８０と廃液ノズル７６側の流体流路８０は、さらに１本に集合しており、この部分には、流体流路８０内の開閉を行う開閉手段である電磁バルブ８４が設けられている。この電磁バルブ８４は、流体流路８０内の開閉を行うことにより、流体流路８０内で流体を流通させたり、流体の流通を遮断したりすることが可能になっている。

このように、吸引ノズル７２側の流体流路８０と廃液ノズル７６側の流体流路８０とが１本に集合して、電磁バルブ８４が設けられている部分には、吸引ノズル７２の開口部７４から吸引した余剰造形材１０２を貯留するための廃液槽である廃液ボトル８８が接続されている。このため、換言すると、廃液ボトル８８は、流体流路８０を介して吸引ノズル７２と廃液ノズル７６とに接続されている。

この廃液ボトル８８には、ポンプ９０に接続されている流体流路８０も接続されている。このポンプ９０は、空気を吸引して吐出することが可能になっており、廃液ボトル８８には、ポンプ９０の吸引側が流体流路８０を介して接続されている。このポンプ９０は、吸引時には、廃液ボトル８８で余剰造形材１０２と空気とが分離した後の空気を、廃液ボトル８８内から吸引することが可能になっている。このように、廃液ボトル８８内の空気をポンプ９０に流す流体流路８０には、空気中の不純物を取り除くエアフィルタ８６が設けられている。

ポンプ９０は、このように、吸引ノズル７２側の流体流路８０と廃液ノズル７６側の流体流路８０とが接続される廃液ボトル８８に接続されているため、ポンプ９０で発生する吸引力は、吸引ノズル７２のみでなく、流体流路８０を介して廃液ノズル７６にも伝わることが可能になっている。このため、廃液ノズル７６は、貯留部６８に貯留されている余剰造形材１０２を、ポンプ９０で発生する吸引力によって吸引することが可能になっている。

本実施形態１に係る立体物造形装置１０は、以上のような構成からなり、以下、その作用について説明する。立体物造形装置１０によって造形物５を造形する際には、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示省略）から、造形物５のデータを制御部１８で取得し、このデータに基づいて制御部１８によって吐出ユニット１２を制御することにより、造形台１６上で造形物５の造形を行う。この造形物５の造形に用いるデータは、目的とする造形物５をＺ方向に多数に分割して多数の層として扱い、各層ごとに主走査方向と副走査方向とにおいて、インク滴を吐出すべき位置をインク滴の種類ごとに定めたデータになっている。吐出ユニット１２によって造形物５の造形を行う際には、このデータに基づいて各インクジェットヘッドからインク滴を吐出することによってＺ方向に層を形成しながら、各層において吐出したインク滴を硬化させる前に、平坦化ローラユニット５０によって各層の平坦化を行うことを繰り返しながら造形をする。

具体的には、吐出ユニット１２の各インクジェットヘッドからインク滴を吐出する際には、制御部１８は、主走査駆動部１４を制御することにより、ガイドレール２４に沿ってキャリッジ２２を主走査方向（Ｙ方向）に移動させることにより、吐出ユニット１２を主走査方向に移動させながら吐出する。また、各インクジェットヘッドは、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有しているため、吐出ユニット１２を移動させながら、造形用のデータで定められている主走査方向の位置で、当該データで定められている副走査方向の位置に位置するノズルからインク滴を吐出することにより、主走査方向と副走査方向とにおいて、インク滴を吐出すべき位置にインク滴を吐出する。

吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドとしては、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０が設けられているが、このうち、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、造形物５の着色に用いる有色のインク滴を吐出する。造形用のデータには、造形物５の着色に関するデータも含まれており、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、このデータに基づいて有色のインク滴を吐出する。

また、白インク用ヘッド３６は、造形物５において、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋから吐出された有色のインクが用いられている部分よりも内側に白色のインク滴を吐出する。これにより、白色の紙への２次元の印刷と同様の減法混色法による高い発色性で視認することが可能になる。

また、クリアインク用ヘッド３８は、例えば、造形物５の最表面に光沢を出して美観等を確保するために、造形後の造形物５における表面部分となる有色のインクの外側部分に透明のインク滴を吐出する。

また、造形材用ヘッド３４は、造形物５を形成するための基になる造形材として用いるインク滴を吐出する。造形材用ヘッド３４は、造形用のデータに基づいて造形材として用いるインク滴を吐出することにより、各層ごとに、それぞれの層における造形物５の形状を形成する。その際に、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋや、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８から、各色のインク滴を吐出することにより、造形材によって形成される各層を、造形用のデータに基づいた色にして形成する。

また、サポート材用ヘッド４０は、造形物５の形状に関わらず、造形物５を高い精度で形成するために、各層において、造形物５を形成する部分以外の部分に、サポート６の材料となるインク滴を吐出する。これにより、造形物５は、各層においてインクが硬化する前でも、このサポート６の材料となるインク滴によって形状が保持される。

制御部１８は、吐出ユニット１２を主走査方向に移動させながら、造形用のデータに基づいて、各層ごとにこれらのようにインク滴を吐出し、紫外線光源４４によって紫外線を照射してインクを硬化させる。このように１つの層を形成したら、造形台１６が吐出ユニット１２から離れる方向に、１層の厚さ分、造形台１６をＺ方向に移動させ、硬化済みの層に対してＺ方向に重ねるようにして次の層を形成する。立体物造形装置１０は、これらを繰り返すことにより、立体の造形物５を造形する。

吐出ユニット１２では、これらのようにインクジェットヘッドごとにインク滴を吐出しながら、吐出したインクによって各層を形成するが、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出されるインク滴の量には１０％程度のばらつきがある。このため、吐出ユニット１２では、各ノズルから吐出するインク滴の量を１０％以上多めにして吐出し、硬化させる前のインクを平坦化ローラユニット５０で掻き取ることにより、１層の厚さを所望の厚さに平坦化する。

図６は、インク滴を吐出して造形物の層を形成する工程における吐出ユニットの動作を示す説明図である。主走査方向（Ｙ方向）における一方向に移動する際に、吐出ユニット１２は各インクジェットヘッドからインク滴を吐出する。この場合、制御部１８は、平坦化ローラユニット５０を上方に移動させることにより退避させて、平坦化ローラユニット５０が造形中の造形物５に接触しないようにする。

図７は、平坦化ローラユニットによって層の平坦化を行う工程における吐出ユニットの動作を示す説明図である。吐出ユニット１２を主走査方向の一方向に移動させながらインク滴を吐出しつつ、制御部１８は、インクを硬化させる前の層の平坦化を行う。この平坦化を行うために、制御部１８は平坦化ローラユニット５０を下方（Ｚ方向）に移動させる。

平坦化ローラユニット５０を下方に移動させたら、ローラ部５２における下端部分付近が、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ等が配設されている側に移動する方向の回転方向に、ローラ部５２を回転させる。制御部１８は、このように平坦化ローラユニット５０のローラ部５２を回転させながら、図６の反対方向側に、吐出ユニット１２を移動させる。

主走査方向に吐出ユニット１２を移動させることにより、インクが硬化する前の層に平坦化ローラユニット５０のローラ部５２が接触したら、平坦化ローラユニット５０は、回転するローラ部５２によって硬化前のインクを掻き取る（図４参照）。なお、平坦化ローラユニット５０を図６、図７のように上下に移動させる方法ではなく、ローラ部５２の周の下端を吐出ユニット１２において最下端に固定し、造形台１６を上下に移動（Ｚ走査）させてもよい。

具体的には、ローラ部５２は、流動可能な造形材１００の厚さｔ_２が、紫外線照射によって硬化が完了した造形材１００である硬化造形材１０６の厚さｔ_１と同じ厚さになるように、流動可能な状態の造形材１００のうちの（Ｔ−ｔ_２）に相当する余剰造形材１０２を掻き取る（図４参照）。このため、ローラ部５２は、下端部分が、目標とする造形材１００の厚さｔ_２の上面の位置となる高さで、回転軸５６を中心として回転しながら主走査方向に移動する。これにより、余剰造形材１０２は、ローラ部５２の表面５４に付着して次々に掻き取られる。制御部１８は、余剰造形材１０２がローラ部５２で掻き取られて所望の厚さになった造形材１００に対して、紫外線光源４４によって紫外線を照射することにより造形材１００を硬化させる。以上から、最初の走査では各インクジェットヘッドからインク滴を吐出するが、平坦化は行わず（図６参照）、次の走査では各インクジェットヘッドからインク滴を吐出すると共に平坦化を行う（図７参照）。この２回の走査を１層の形成の中で行ってもよく、２層の形成で行ってもよい。

一方、ローラ部５２の表面５４に付着した余剰造形材１０２である付着造形材１０４は、ローラ部５２の回転に伴ってローラ部５２の回転方向に移動し、ブレード６２の掻き落とし部６３で掻き落とされることにより、ブレード６２によってローラ部５２から除去される。

また、ローラ部５２の回転方向は、ブレード６２の掻き落とし部６３が位置する部分において、ローラ部５２の表面５４が上方側から下方側に向かう方向の回転方向になっているため、ブレード６２によって除去された付着造形材１０４は、ブレード６２の上面に載る状態になる。これにより、付着造形材１０４は、ローラ部５２の回転方向における後方側に位置するブレード６２の上面に載る状態になる。

ブレード６２は、ローラ部５２から離れるに従って下方に向かう方向に流下部６６が傾斜している。そのため、ローラ部５２の表面５４から取り除かれてブレード６２の上面に載っている余剰造形材１０２は、自重によって流下部６６の斜面６７に沿って下方に向かう方向に流れる。ブレード６２の上面で下方に流れる余剰造形材１０２は、ブレード６２の下端まで流れたら、ブレード６２から落ちて、ブレード６２の下端側に配設されている貯留部６８内に流れる。貯留部６８では、このようにブレード６２に沿って流れる余剰造形材１０２を貯留する。

ローラ部５２の表面５４に付着している付着造形材１０４は、ローラ部５２の回転に伴って、次々にブレード６２の掻き落とし部６３が位置する方向に移動する。ここで掻き取り厚さや面積が多い場合は、余剰造形材１０２が自重によってブレード６２の下端側に流れる流速よりも、ローラ部５２の表面５４からブレード６２上に流れる流速の方が速くなることがある。この場合、ブレード６２上の余剰造形材１０２は、ブレード６２の下端側に流れ難くなり、掻き落とし部６３に沿って盛り上がりを形成し、水平方向に流れる。流れた余剰造形材１０２は、ブレード６２の両端部６４付近に配設される吸引ノズル７２の開口部７４から吸引される（図５参照）。

吸引ノズル７２を有する吸引装置７０の作用について説明する。装置の電源が入ると、電磁バルブ８４を閉じた状態でポンプ９０を駆動する。ポンプ９０が駆動すると、ポンプ９０に接続されている廃液ボトル８８が減圧される。所定の圧力まで低下したら、図示せぬ圧力センサーの検出信号に基づいてポンプ９０を停止し、待機状態となる。以降、廃液ボルト８８内の気圧は、前述の図示せぬ圧力センサーの検出信号に基づいてポンプ９０をオン／オフすることで、常時一定の圧力に維持される。平坦化ローラユニット５０を作動させる際には、電磁バルブ８４を開くことで流体流路８０に対して吸引力を付与する。この吸引力は、吸引ノズル７２が接続されている側の流体流路８０に、廃液ボトル８８を介して付与される。そして、吸引ノズル７２は、開口部７４がブレード６２に対向しているため、ブレード６２の端部６４の方向にブレード６２上を流れる余剰造形材１０２が吸引される。即ち、吸引ノズル７２の開口部７４付近では、ポンプ９０から供給される吸引力によって、吸引ノズル７２の周囲の空気が開口部７４から吸引ノズル７２内に入り込む空気流が発生するため、余剰造形材１０２は、この空気流によって、空気と共に開口部７４から吸引ノズル７２内に入り込む。

吸引ノズル７２の開口部７４から吸引した余剰造形材１０２は、流体流路８０を通って廃液ボトル８８の方向に流れ、廃液ボトル８８内に入り込む。廃液ボトル８８内では、ポンプ９０で発生した吸引力によって廃液ボトル８８内に流れ込んだ流体を、余剰造形材１０２と空気とに分離し、余剰造形材１０２が廃液ボトル８８内に溜まる。廃液ボトル８８は、所定量廃液が溜まったら、取り外して中の廃液を棄て、再度セットして利用する。

一方、廃液ボトル８８内で余剰造形材１０２から分離した空気は、廃液ボトル８８に接続されている流体流路８０のうち、ポンプ９０側の流体流路８０に流れる。ポンプ９０側の流体流路８０に流れた空気は、当該流体流路８０に設けられるエアフィルタ８６によってインク等の不純物が濾過された後、ポンプ９０内に流れ、ポンプ９０における吐出側から吐出される。掻き落とし部６３に沿ってブレード６２の端部６４の方向にブレード６２上を移動する余剰造形材１０２は、これらのように吸引装置７０によって吸引することにより、ブレード６２上から取り除かれ、廃液ボトル８８内に溜められる。

また、この吸引装置７０が有する流体流路８０には、貯留部６８に配設される廃液ノズル７６が接続されているため、ポンプ９０で発生した吸引力は、廃液ノズル７６にも付与される。廃液ノズル７６は、この吸引力によって、貯留部６８に貯留されている余剰造形材１０２を吸引する。廃液ノズル７６で吸引した余剰造形材１０２は、吸引ノズル７２によって吸引した余剰造形材１０２と同様に、流体流路８０を通って廃液ボトル８８内に流れ込み、廃液ボトル８８内で溜められる。貯留部６８に貯留されている余剰造形材１０２は、これにより貯留部６８内から除去される。

これらのように、ポンプ９０で発生した吸引力によってブレード６２や貯留部６８内から余剰造形材１０２を除去する吸引装置７０は、流体流路８０における吸引ノズル７２側の流路と廃液ノズル７６側の流路とのそれぞれに、スピードコントローラ８２が設けられている。このスピードコントローラ８２は、流体流路８０内の圧力を調節することができるため、吸引ノズル７２や廃液ノズル７６から余剰造形材１０２を吸引する際には、スピードコントローラ８２を調節することにより、吸引ノズル７２側と廃液ノズル７６側とで、独立して吸引力を調節することができる。

吸引装置７０が有するポンプ９０は、立体物造形装置１０で造形物５を造形する際には、常時オン／オフ制御して一定の吸引力を発生させる。造形物５の造形開始直後など、吸引ノズル７２や廃液ノズル７６で余剰造形材１０２を吸引する必要がないときは、電磁バルブ８４を閉じた状態にする。これにより、ポンプ９０で発生した吸引力は、吸引ノズル７２側や廃液ノズル７６側には付与されなくなるため、これらのノズルは余剰造形材１０２を吸引しなくなる。

以上の実施形態１に係る立体物造形装置１０は、ブレード６２の掻き落とし部６３によって掻き落とされた流下部６６上の余剰造形材１０２がブレード６２の延設方向における両端部６４に向かって移動することを抑制できる空気流を、吸引装置７０によって発生するため、ローラ部５２から除去したブレード６２上の余剰造形材１０２が、ブレード６２の両端部６４まで流れることを抑制できる。この結果、余剰造形材１０２が積層中の造形物５上に落ちることを抑制することができる。

また、吸引装置７０は、ブレード６２やローラ部５２に対して非接触であるため、余剰造形材１０２の移動を制するための部材を、ブレード６２やローラ部５２に接触させて配設した場合のように、接触した部分で余剰造形材１０２が固まってしまうことを防ぐことができる。これにより、余剰造形材１０２が固まってしまうことに起因する部品の交換を不要にすることができる。また、吸引装置７０は、回転するローラ部５２に対して非接触であるため、ローラ部５２の回転負荷を軽減することができる。この結果、メンテナンス性を向上させることができる。

また、吸引ノズル７２の開口部７４が、ブレード６２の両端部６４の位置において、ブレード６２と対向するように配置されているため、ブレード６２の延設方向における両端部６４に向かって移動する余剰造形材１０２の流れを、効果的に抑制することができる。この結果、余剰造形材１０２が積層中の造形物５上に落ちることを、より確実に抑制することができると共に、流れを止めるためのシール部材やパッドが不要となる。

また、余剰造形材１０２を吸引ノズル７２の開口部７４から吸引するように流体を吸引するポンプ９０を設けることにより、吸引ノズル７２から、より確実に余剰造形材１０２を吸引することができる。この結果、余剰造形材１０２が積層中の造形物５上に落ちることを、より確実に抑制することができる。

また、廃液ノズル７６は、貯留部６８に貯留されている余剰造形材１０２を、吸引ノズル７２に吸引力を付与するポンプ９０で発生する吸引力によって吸引するため、１つのポンプ９０で、ブレード６２上の余剰造形材１０２と、貯留部６８内の余剰造形材１０２との双方を吸引することができる。これにより、余剰造形材１０２を吸引する系統を２つ設けた場合でも、ポンプ９０はそれぞれに設けることなく、１つのポンプ９０で吸引することができる。この結果、部品点数を抑えることができ、製造コストの低減を図ることができる。

また、実施形態１に係る立体物造形方法は、ブレード６２の掻き落とし部６３によって掻き落とされた流下部６６上の余剰造形材１０２がブレード６２の延設方向における両端部６４に向かって流れることを抑制できる空気流を、吸引装置７０によって発生するため、ローラ部５２から除去したブレード６２上の余剰造形材１０２が、ブレード６２の両端部６４まで流れることを抑制できる。この結果、余剰造形材１０２が積層中の造形物５上に落ちることを抑制することができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る立体物造形装置１０は、実施形態１に係る立体物造形装置１０と略同様の構成であるが、ブレード６２上の余剰造形材１０２は、空気を吹き付けることにより除去する点に特徴がある。他の構成は実施形態１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図８は、実施形態２に係る立体物造形装置が有する平坦化ローラユニットの詳細図である。図９は、図８に示す平坦化ローラユニットと余剰造形回収機構の構成を示す説明図である。本実施形態２に係る立体物造形装置１０では、平坦化ローラユニット５０は、実施形態１に係る立体物造形装置１０における平坦化ローラユニット５０と同様に、ローラ部５２と、回転軸５６と、余剰造形材回収機構６０と、を有している。このうち、余剰造形材回収機構６０は、実施形態１に係る立体物造形装置１０とは異なり、流体移動手段として吸引吹出装置１５０が設けられている。

この吸引吹出装置１５０は、ブレード６２の掻き落とし部６３の近傍に、気体または液体を流通させる流通管である吹出ノズル１５２を有している。この吹出ノズル１５２は、筒状の形状で形成されており、気体や液体が通ることが可能になっている。このように形成されている吹出ノズル１５２は、副走査方向（Ｘ方向）におけるブレード６２の両端部６４付近に２つが配設されており、２つの吹出ノズル１５２は、共にブレード６２の上面側に、ブレード６２やローラ部５２に対して非接触の状態で配設されている。このように配設される２つの吹出ノズル１５２は、共に一端側に位置する開口部１５４が、ブレード６２の両端部６４の位置において、ブレード６２と対向するように配置されている。

詳しくは、２つの吹出ノズル１５２は、掻き落とし部６３付近の位置で、開口部１５４がブレード６２に対向して配設されている。また、この２つの吹出ノズル１５２は、共に開口部１５４とブレード６２の離間距離が、ブレード６２の端部６４側の距離が中央側の距離よりも短くなるように、開口部１５４が配置されている。つまり、吹出ノズル１５２は、開口部１５４が、副走査方向（Ｘ方向）におけるブレード６２の中央側を向く方向に、ブレード６２に対して傾斜して配設されている。

また、この吸引吹出装置１５０もポンプ９０を有しており、ポンプ９０は、気体を吹出ノズル１５２の開口部１５４から、ブレード６２上の余剰造形材１０２に向かって吹き付けるように気流を発生させる気流発生源としても設けられている。詳しくは、ポンプ９０の吸引側に接続される流体流路８０は、廃液ボトル８８を介して、２つの廃液ノズル７６に接続されている。

一方、ポンプ９０の吐出側は、流体流路８０を介して２つの吹出ノズル１５２に接続されている。吹出ノズル１５２に接続される流体流路８０は、ポンプ９０に接続される１本の流体流路８０が２本に分岐して、２つの吹出ノズル１５２に接続されている。この吹出ノズル１５２に接続される流体流路８０には、ポンプ９０寄りの１本の部分に、スピードコントローラ８２が設けられている。また、ポンプ９０の吸引側に接続され、ポンプ９０と廃液ボトル８８との間に位置する流体流路８０にも、スピードコントローラ８２が設けられている。

本実施形態２に係る立体物造形装置１０は、以上のような構成からなり、以下、その作用について説明する。立体物造形装置１０を作動させて造形物５を造形する際において、平坦化ローラユニット５０によって余剰造形材１０２を掻き取った際には、ローラ部５２の表面５４に付着した付着造形材１０４は、ブレード６２によって除去される。ブレード６２によって除去した余剰造形材１０２は、ブレード６２上を流れて貯留部６８に貯留される。貯留部６８に貯留された余剰造形材１０２は、ポンプ９０で発生する吸引力によって廃液ノズル７６に吸引され、廃液ボトル８８に溜められる。また、ブレード６２の流下部６６上の一部の余剰造形材１０２は、掻き落とし部６３に沿って、ブレード６２の延設方向における両端部６４の方向に移動する。

ここで、本実施形態２に係る立体物造形装置１０では、ポンプ９０の吐出側は、流体流路８０を介して吹出ノズル１５２に接続されている。このため、ポンプ９０の作動時に、ポンプ９０から吐出された空気は、流体流路８０を通って吹出ノズル１５２に流れ、吹出ノズル１５２の開口部１５４から吹き出される。この吹出ノズル１５２は、開口部１５４が、副走査方向（Ｘ方向）におけるブレード６２の中央側を向く方向に傾斜して配設されているため、開口部１５４から吹き出された空気は、副走査方向におけるブレード６２の中央方向に向かって吹き出される。なお、吹き出す角度は、上記のようにブレード６２が有する流下部６６の斜面６７の傾斜に沿って余剰造形材１０２が下がる方向に向かってでもよい。

このように、副走査方向におけるブレード６２の中央に向かって吹き出される空気は、ブレード６２の流下部６６上において、ブレード６２の延設方向における両端部６４の方向に移動する余剰造形材１０２に対しても吹き付けられる。このため、この空気が吹き付けられた余剰造形材１０２は、空気に押されてブレード６２の延設方向における当該ブレード６２の中央側に移動させられる。即ち、副走査方向におけるブレード６２の両端部６４の方向に流れようとする余剰造形材１０２は、吹出ノズル１５２の開口部１５４から吹き出される空気に追い返され、副走査方向におけるブレード６２の中央方向に移動する。ブレード６２の中央に移動した余剰造形材１０２は、自重によって流下部６６の斜面６７に沿ってブレード６２の下端方向に移動して貯留部６８に貯留され、廃液ノズル７６によって吸引されて、廃液ボトル８８に溜められる。

以上の実施形態２に係る立体物造形装置１０は、吹出ノズル１５２の開口部１５４とブレード６２の離間距離が、ブレード６２の中央側よりも端部６４側の方が短くなるように配置し、開口部１５４から余剰造形材１０２に向かって空気を吹き付けるため、余剰造形材１０２の移動しようとする方向と反対方向に余剰造形材１０２を押し戻すことができる。この結果、ローラ部５２から除去したブレード６２の流下部６６上の余剰造形材１０２が、ブレード６２の延設方向における両端部６４まで流れることを抑制でき、余剰造形材１０２が積層中の造形物５上に落ちることを抑制することができる。

上記２つの実施形態では吸引ノズル７２と廃液ノズル７６は各々２本で示したが、各々２本を補完するように本数を増やしてもよい。またノズルの断面は丸、長円、長方形等の形状であってもよく、先端部は長さ方向に対して直角にカットされたものでも、斜めにカットされたものでもよい。更に、各々の吸引ノズル先端には、外部からのゴミ侵入を防止するフィルターを取り付けてもよい。

５ 造形物
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（載置台）
１８ 制御部
２２ キャリッジ
２４ ガイドレール
３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ 有色インク用ヘッド
３４ 造形材用ヘッド（吐出手段）
３６ 白インク用ヘッド
３８ クリアインク用ヘッド
４０ サポート材用ヘッド
４４ 紫外線光源
５０ 平坦化ローラユニット
５２ ローラ部
５４ 表面
６０ 余剰造形材回収機構
６２ ブレード（除去部）
６３ 掻き落とし部
６４ 端部
６６ 流下部
６８ 貯留部
７０ 吸引装置（流体移動手段）
７２ 吸引ノズル（流通管）
７４、１５４ 開口部
７６ 廃液ノズル（廃液吸引手段）
８０ 流体流路
８８ 廃液ボトル（廃液槽）
９０ ポンプ（吸引発生源、気流発生源）
１００ 造形材
１０２ 余剰造形材
１０４ 付着造形材
１０６ 硬化造形材
１５０ 吸引吹出装置（流体移動手段）
１５２ 吹出ノズル（流通管）

Claims (7)

1. 造形物を載置する載置台と、
   前記造形物を形成するための流動性を有する造形材を吐出する吐出手段と、
   流動可能な状態の前記造形材における余剰造形材を掻き取るための回転自在に設けられたローラ部と、
   前記余剰造形材を回収する余剰造形材回収機構と、
   を有し、
   前記余剰造形材回収機構は、
   一方の端部に設けられた、前記ローラ部の表面の前記余剰造形材を掻き落とす掻き落とし部と、
   前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記余剰造形材を流下させる流下部とを有する除去部を有し、
   前記掻き落とし部は、前記ローラ部の軸方向に沿って延設され、かつ、前記ローラ部の表面と接触又は近接配置されており、
   前記流下部は、一端部が前記掻き落とし部と接続されており、他端部は前記一端部よりも鉛直方向下側になるように構成された斜面からなり、
   前記流下部における前記余剰造形材が前記除去部の延設方向両側に向かって流れることを抑制するように流体を移動させる流体移動手段を有することを特徴とする立体物造形装置。
2. 前記流体移動手段は、前記除去部及び前記ローラ部の少なくとも一方に対して非接触の状態で設けられている請求項１に記載の立体物造形装置。
3. 前記流体移動手段は、
   気体または液体を流通させる流通管を有し、
   前記流通管の開口部が、前記除去部の少なくとも両端位置において、前記除去部と対向するように配置されている請求項１または２に記載の立体物造形装置。
4. 前記流体移動手段は、
   前記余剰造形材を前記開口部から吸引するように流体を吸引する吸引発生源と、
   前記流通管に接続され、前記開口部から吸引した前記余剰造形材を貯留するための廃液槽と、
   を有する請求項３に記載の立体物造形装置。
5. 前記流体移動手段は、
   鉛直方向において前記除去部よりも下方に設けられ、前記除去部によって前記ローラ部から除去した前記余剰造形材を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留されている前記余剰造形材を吸引する廃液吸引手段と、
   を備え、
   前記廃液吸引手段は、前記貯留部に貯留されている前記余剰造形材を、前記吸引発生源で発生する吸引力によって吸引する請求項４に記載の立体物造形装置。
6. 前記流体移動手段は、前記除去部の少なくとも両端位置において前記余剰造形材が前記除去部の両側から流れ出ることを抑制するように、気体を前記開口部から前記余剰造形材に向かって吹き付けるように気流を発生させる気流発生源を有している請求項３に記載の立体物造形装置。
7. 流動性を有する造形材を吐出して積層することにより造形物を形成する立体物造形方法であって、
   流動可能な状態の前記造形材における余剰造形材を、回転自在に設けられたローラ部によって掻き取り、
   前記ローラ部の表面に付着した前記余剰造形材を、前記ローラ部の表面と接触又は近接配置される掻き落とし部を有する除去部によって除去し、
   前記除去部が有し、前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記余剰造形材を流下させる流下部における前記余剰造形材が前記除去部の延設方向両端部まで流れることを抑制するように、流体移動手段によって流体を移動させることを特徴とする立体物造形方法。

Images