JP6865803B2

JP6865803B2 - 平坦化装置

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Publication number: JP6865803B2
Application number: JP2019202071A
Authority: JP
Inventors: 溝端　一国雄; 一国雄溝端
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2036-01-18
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Description

本発明は、インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置に関する。

近年、３Ｄプリンティング等の三次元造形技術が急速に普及している。三次元造形により得られる造形物は、例えば、工業製品の試作品、展示品、医療用模型などに利用される。三次元造形の方式としては、光造形方式、粉末方式、インクジェット方式などが知られている。従来の三次元造形技術については、例えば、特許文献１に記載されている。

インクジェット方式の三次元造形装置は、ノズルから造形材料を吐出することによって造形材料層を形成し、当該造形材料層を積み重ねることで、指定された立体形状の造形物を製造する。しかしながら、インクジェット方式により形成される造形材料層の表面は、微細な凹凸を有する。このため、造形材料の硬化前または硬化後に、造形材料層の表面に対して平坦化処理が行われる。具体的には、造形材料層の表面に、ローラを接触させつつ回転させることで、造形材料層の表面が平坦化される。

特表２０１４−５１４１９３号公報

しかしながら、上述した平坦化処理の際には、造形材料層の表面から削り取られた余分な造形材料が、ローラの表面に接触する。このような余分な造形材料が、ローラの表面に蓄積すると、ローラによる平坦化処理の精度が低下する場合がある。このため、ローラの表面に付着した造形材料を、適時に回収することが好ましい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ローラの外周面から造形材料を回収できる平坦化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、前記ローラを回転させる回転機構と、前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、を備え、前記吸引機構は、前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、前記吸引孔に繋がる第１配管と、前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、を有し、前記負圧により、前記ローラの表面から前記吸引口へ造形材料が吸引される。
本願の第２発明は、インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、前記ローラを回転させる回転機構と、前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、を備え、前記吸引機構は、前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、前記吸引口に一端が繋がる第１配管と、前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、を有し、前記第１配管の他端は、造形材料を回収するための貯留槽を介することなく、前記負圧発生部に接続されている。

本願の第３発明は、インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、前記ローラを回転させる回転機構と、前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、を備え、前記吸引機構は、前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、前記吸引口に繋がる第１配管と、前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、を有し、前記負圧発生部は、アスピレータの吸引力により負圧を発生させる。

本願の第４発明は、第３発明の平坦化装置であって、前記アスピレータは、前記第１配管に接続された第２配管における液体の流れによって、前記第１配管内に負圧を発生させ、前記造形材料は、前記液体に溶解可能な物質であり、前記ローラの前記外周面から前記第１配管に吸引された前記造形材料が、前記第２配管内の前記液体に捕集される。

本願の第５発明は、第４発明の平坦化装置であって、前記負圧発生部よりも前記第２配管の下流側において、前記液体を貯留する貯留槽をさらに有する。

本願の第６発明は、第５発明の平坦化装置であって、前記液体に対する前記造形材料の溶解度は、温度が高いほど大きくなり、前記負圧発生部よりも前記第２配管の上流側において、前記液体を加熱するヒータと、前記貯留槽内において前記液体を冷却するクーラと、をさらに有する。

本願の第７発明は、第６発明の平坦化装置であって、前記貯留槽内の前記液体を前記第２配管へ送るポンプをさらに有する。

本願の第８発明は、第４発明から第７発明までのいずれか１発明の平坦化装置であって、前記第２配管から前記第１配管を通って前記ローラへ前記液体が送られるように、流路を切り替える切替部をさらに有する。

本願の第９発明は、第４発明から第８発明までのいずれか１発明の平坦化装置であって、前記液体は、水または有機溶剤である。

本願の第１０発明は、第９発明の平坦化装置であって、前記液体は、アセトン、アルコール、ヘキサン、ベンゼン、キシレン、トルエン、またはフロリナート（登録商標）である。

本願の第１発明〜第１０発明によれば、ローラの外周面から造形材料を回収できる。これにより、平坦化処理の精度が低下することを抑制できる。

特に、本願の第４発明によれば、ローラの外周面から吸引された造形材料を、液体中に溶解させて、効率よく運搬できる。

特に、本願の第６発明によれば、造形材料を液体中に溶解させた後、貯留槽内において造形材料を析出させることができる。これにより、液体と造形材料とを分離できる。

特に、本願の第７発明によれば、貯留槽内に貯留された液体を再利用できる。

特に、本願の第８発明によれば、液体を利用して、ローラを洗浄できる。

インクジェット方式の三次元造形の過程を示したフローチャートである。平坦化装置の構成を示した図である。平坦化ローラおよび回転機構の斜視図である。制御部と平坦化装置内の各部との接続を示したブロック図である。造形材料の回収処理の手順を示したフローチャートである。液体による洗浄処理の手順を示したフローチャートである。洗浄処理中における平坦化ローラの側面図である。変形例に係る平坦化装置の構成を示した図である。変形例に係る吸引ヘッド付近の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．三次元造形の概要＞
図１は、インクジェット方式の三次元造形の過程を示したフローチャートである。インクジェット方式で三次元造形を行うときには、まず、製造したい造形物の設計データを、高さ位置ごとに分割する。そして、分割されたデータに基づいて、ノズルから造形材料の液滴を吐出する（ステップＳ１）。これにより、設計データの各高さ位置の形状に応じた造形材料層が形成される。造形材料には、モデル材とサポート材とが含まれる。モデル材は、目的とする造形物を構成する材料である。サポート材は、造形物の製造中にモデル材が崩れたり撓んだりすることを防止するために、モデル材を支持する材料である。

造形材料層には、１層ごとに硬化処理が施される（ステップＳ２）。例えば、造形材料が紫外線硬化性樹脂である場合には、造形材料層に対して紫外線が照射される。ただし、紫外線の照射に限らず、加熱などの他の方法で、造形材料層を硬化させてもよい。また、硬化処理の前または後に、造形材料層の表面を平坦化する処理が行われる（ステップＳ３）。平坦化処理は、造形材料層の表面にローラを接触させ、当該ローラを回転させつつ、ローラと造形材料層とを相対移動させることにより行われる。平坦化処理の詳細については、後述する。

そして、これらのステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返すことにより、造形材料層を積み重ねて、造形材料の多層体を形成する。その後、造形材料の多層体を洗浄液中に浸漬するなどして、多層体からサポート材を除去する（ステップＳ４）。その結果、モデル材の部分のみが残り、設計データに応じた形状の造形物が得られる。

＜２．平坦化装置の構成＞
図２は、本発明の一実施形態に係る平坦化装置１の構成を示した図である。この平坦化装置１は、上述したステップＳ３の平坦化処理に用いられる。ただし、平坦化装置１は、上述した複数の工程を連続して実行する三次元造形装置の一部であってもよい。図２に示すように、本実施形態の平坦化装置１は、ステージ１０、ステージ移動機構２０、平坦化ローラ３０、回転機構４０、第１配管５０、負圧発生部６０、液体循環部７０、および制御部８０を備えている。

ステージ１０は、造形材料層９を支持する支持台である。ステージ１０は、水平に広がる上面を有する。造形材料層９は、ステージ１０の当該上面において、順次に積層形成される。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を水平方向に移動させる機構である。ステージ移動機構２０には、例えば、モータの回転運動をボールねじを介して直進運動に変換する機構が用いられる。ただし、ステージ移動機構２０に、リニアモータ等の他の機構を用いてもよい。ステージ移動機構２０を駆動させると、ステージ１０とともに、ステージ１０上の造形材料層９も、水平方向に移動する。これにより、造形材料層９と平坦化ローラ３０とが、水平方向に相対移動する。

平坦化ローラ３０は、円筒状の外周面を有する回転体である。平坦化ローラ３０の材料には、例えば、造形材料層９よりも硬度の高いＳＵＳ等の金属が用いられる。図３は、平坦化ローラ３０および回転機構４０の斜視図である。図３に示すように、平坦化ローラ３０は、水平に延びる回転軸３１を中心として、回転可能に支持される。また、図２に示すように、平坦化ローラ３０は、その外周面の最下部が、造形材料層９の上面と略同一の高さとなるように、配置される。したがって、ステージ移動機構２０を駆動させると、ステージ１０上の造形材料層９の上面に、平坦化ローラ３０の外周面が接触する。

図３に示すように、平坦化ローラ３０の外周面には、造形材料層９の上面から削り取られた造形材料Ｍを吸引するための複数の吸引孔３２が設けられている。複数の吸引孔３２は、例えば、回転軸３１と平行な方向および回転軸３１を中心とする周方向に、等間隔に配列される。各吸引孔３２は、平坦化ローラ３０の内部に形成された流路を介して、後述する第１配管５０に連通する。なお、吸引孔３２は、図３のような円形の孔であってもよく、矩形や溝状などの他の形状の孔であってもよい。

回転機構４０は、平坦化ローラ３０を回転させる機構である。回転機構４０には、例えばモータが用いられる。モータを駆動させると、モータの出力軸とともに平坦化ローラ３０が回転する。図２中に矢印で示したように、平坦化ローラ３０の回転の向きは、ステージ移動機構２０によるステージ１０の移動の向きに逆らう向きとなる。平坦化処理を行うときには、ステージ１０を水平方向に移動させて、造形材料層９の上面に平坦化ローラ３０を接触させつつ、平坦化ローラ３０を回転させる。これにより、造形材料層９の上面の微細な凹凸を低減させる。

第１配管５０は、平坦化ローラ３０と負圧発生部６０とを繋ぐ配管である。上述の通り、第１配管５０の一方の端部は、平坦化ローラ３０の内部に形成された流路を介して、複数の吸引孔３２に連通する。負圧発生部６０には、いわゆるアスピレータが用いられる。第１配管５０の他方の端部と、後述する第２配管７１とは、負圧発生部６０においてＴ字状に接続される。第２配管７１に液体Ｌを流すと、負圧発生部６０に流れる液体Ｌによって、第１配管５０内に負圧が発生する。その結果、第１配管５０と連通する複数の吸引孔３２にも、負圧が発生する。すなわち、第１配管５０および吸引孔３２の内部の気圧が、大気圧よりも低くなる。造形材料層９の上面から削り取られた造形材料Ｍは、当該負圧によって、吸引孔３２内へ吸引される。

すなわち、本実施形態では、平坦化ローラ３０に形成された複数の吸引孔３２と、第１配管５０と、負圧発生部６０と、液体循環部７０とにより、平坦化ローラ３０の外周面から造形材料Ｍを吸引する吸引機構が構成されている。

なお、造形材料Ｍとして熱可塑性の材料を用いる場合には、図２に示すように、平坦化ローラ３０の内部に、埋込ヒータ３６が設けられるとともに、第１配管５０の周りに第１ヒータ５１が設けられる。埋込ヒータ３６には、例えば、通電により発熱するニクロム線またはセラミックヒータが用いられる。第１ヒータ５１には、例えば、第１配管５０を被覆する筒状のジャケットヒータが用いられる。平坦化ローラ３０の表面に付着した造形材料Ｍおよび平坦化ローラ３０の内部へ吸引された造形材料Ｍは、埋込ヒータ３６によって温調される。また、第１配管５０内を流れる造形材料Ｍは、第１ヒータ５１によって温調される。

図２に示すように、液体循環部７０は、第２配管７１と貯留槽７２とを有する。貯留槽７２には、造形材料Ｍを溶解可能な液体Ｌが貯留される。液体Ｌは、除去すべき造形材料Ｍに応じて選択すればよいが、典型的には水または有機溶剤が用いられる。有機溶剤の具体例としては、アセトン、アルコール、ヘキサン、ベンゼン、キシレン、トルエン、またはフロリナート（登録商標）を挙げることができる。第２配管７１の両端部は、それぞれ、貯留槽７２内に配置される。

第２配管７１には、上流側から順に、ポンプ７３、第２ヒータ７４、上述した負圧発生部６０、および開閉弁７５が設けられている。開閉弁７５を開放した状態でポンプ７３を駆動させると、貯留槽７２内の液体Ｌが、第２配管７１の上流側の端部から汲み上げられる。そして、当該液体Ｌは、図２中の矢印Ａ１，Ａ２のように、第２配管７１内を流れた後、第２配管７１の下流側の端部から貯留槽７２内に、再供給される。その際、負圧発生部６０を液体Ｌが流れることによって、第１配管５０内に負圧が発生する。

第２ヒータ７４には、例えば、通電により発熱するニクロム線を用いた電熱ヒータが用いられる。第２ヒータ７４を動作させると、第２配管７１内を流れる液体Ｌが加熱される。したがって、第２ヒータ７４を通過した液体Ｌの温度は、通過前の温度よりも高くなる。加熱後の液体Ｌの温度は、例えば７０〜９０℃とされる。なお、第２ヒータ７４の出力は、任意に調節可能であることが好ましい。また、第２配管７１の第２ヒータ７４よりも下流側の位置に温度センサを設け、当該温度センサの検出値に基づいて、後述する制御部８０が、第２ヒータ７４の出力をフィードバック制御してもよい。

平坦化ローラ３０の複数の吸引孔３２へ吸引された造形材料Ｍは、図２中の矢印Ａ３のように、負圧となった第１配管５０内を通って、負圧発生部６０へ運搬される。そして、負圧発生部６０において、造形材料Ｍが液体Ｌ中に捕集される。捕集された造形材料Ｍは、液体Ｌとともに第２配管７１内へ流れ込む。ここで、第２ヒータ７４を動作させている場合、負圧発生部６０を流れる液体Ｌの温度は、貯留槽７２内の液体Ｌの温度よりも高くなっている。また、液体Ｌに対する造形材料Ｍの溶解度は、温度が高いほど大きくなる。このため、造形材料Ｍは、液体Ｌ中に捕集された後、液体Ｌ中に溶解する。そして、造形材料Ｍの成分を含む液体Ｌが、図２中の矢印Ａ２のように、負圧発生部６０から貯留槽７２へ流れる。これにより、造形材料Ｍが、効率よく貯留槽７２まで運搬される。また、負圧発生部６０や第２配管７１の内壁に、造形材料Ｍが蓄積して詰まりが生じることを抑制できる。

図２に示すように、貯留槽７２はクーラ７６を有する。クーラ７６には、例えば、チラーから供給される冷却水により熱を吸収する水冷式の冷却装置が用いられる。クーラ７６を動作させると、貯留槽７２内に貯留された液体Ｌが冷却される。これにより、貯留槽７２に供給される液体Ｌの温度が、環境温度と同等または環境温度よりも低い温度まで冷却される。液体Ｌ中に溶解した造形材料Ｍは、液体Ｌの温度が低下することによって、貯留槽７２の底部に析出する。これにより、液体Ｌと造形材料Ｍとが分離される。貯留槽７２内の上澄み部分の液体Ｌは、再び第２配管７１へ汲み上げられて、再利用される。

開閉弁７５は、負圧発生部６０へ流れ込む液体Ｌが、そのまま第２配管７１を通って貯留槽７２側へ流れる状態（以下、「第１状態」と称する）と、負圧発生部６０へ流れ込む液体Ｌが、第１配管５０を通って平坦化ローラ３０へ流れる状態（以下、「第２状態」と称する）との間で、流路を切り替える切替部となる。開閉弁７５を閉鎖した状態でポンプ７３を駆動させると、貯留槽７２から第２配管７１へ汲み上げられた液体Ｌが、図２中の矢印Ａ４のように、負圧発生部６０から第１配管５０へ流れる。そして、当該液体Ｌは、第１配管５０から、平坦化ローラ３０内の流路および複数の吸引孔３２を通って、平坦化ローラ３０の外周面に流れ出す。これにより、第１配管５０、平坦化ローラ３０内の流路、複数の吸引孔３２、および平坦化ローラ３０の外周面を洗浄することができる。

制御部８０は、平坦化装置１内の各部を動作制御するための手段である。図４は、制御部８０と、平坦化装置１内の各部との接続を示したブロック図である。図４中に概念的に示したように、制御部８０は、ＣＰＵ等の演算処理部８１、ＲＡＭ等のメモリ８２、およびハードディスクドライブ等の記憶部８３を有するコンピュータにより構成される。記憶部８３内には、上述した平坦化処理、造形材料Ｍの回収処理、および液体Ｌによる洗浄処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。

また、図４に示すように、制御部８０は、上述したステージ移動機構２０、埋込ヒータ３６、回転機構４０、第１ヒータ５１、ポンプ７３、第２ヒータ７４、開閉弁７５、およびクーラ７６と、それぞれ通信可能に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶されたコンピュータプログラムＰやデータをメモリ８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部８１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、平坦化処理、造形材料Ｍの回収処理、および液体Ｌによる洗浄処理が進行する。

＜３．造形材料の回収処理について＞
図５は、上述した平坦化装置１において、造形材料Ｍの回収処理を行うときの手順を示したフローチャートである。この処理は、上述したステップＳ３の平坦化処理と同時に行ってもよく、平坦化処理の合間に行ってもよい。なお、本実施形態では、埋込ヒータ３６および第１ヒータ５１による温調は、常に行われているものとする。

図５に示すように、造形材料Ｍを回収したいときには、まず、制御部８０が、開閉弁７５を開放する（ステップＳ１１）。これにより、液体Ｌの流路を、上述した第１状態とする。続いて、制御部８０が、ポンプ７３、第２ヒータ７４、およびクーラ７６の動作を開始させる（ステップＳ１２）。これにより、貯留槽７２内の液体Ｌが、第２配管７１へ汲み上げられる。そして、第２配管７１と貯留槽７２との間で、液体Ｌが循環する。

第２配管７１に液体Ｌが流れると、負圧発生部６０における液体Ｌの流れによって、第１配管５０内に負圧が生じる。このため、造形材料層９の上面から削り取られた造形材料Ｍや、平坦化ローラ３０の外周面に付着した造形材料Ｍは、吸引孔３２へ吸い込まれる。そして、吸引孔３２へ吸い込まれた造形材料Ｍは、平坦化ローラ３０内の流路および第１配管５０を通って、負圧発生部６０まで運搬される。

負圧発生部６０へ運搬された造形材料Ｍは、負圧発生部６０を流れる液体Ｌ中に捕集される。このとき、負圧発生部６０には、第２ヒータ７４により加熱されて、造形材料Ｍを溶解させるために十分な温度となった液体Ｌが流れている。このため、造形材料Ｍは、液体Ｌ中に溶解する。その後、造形材料Ｍの成分を含む液体Ｌは、第２配管７１を通って貯留槽７２へ流れ込む。

貯留槽７２内に供給された液体Ｌは、クーラ７６によって冷却される。そうすると、液体Ｌ中に溶解した造形材料Ｍが、貯留槽７２の底部に析出する。これにより、液体Ｌと造形材料Ｍとが分離される。その後、貯留槽７２内の上澄み部分の液体Ｌは、ポンプ７３の圧力によって、再び第２配管７１へ汲み上げられる。このように、この平坦化装置１では、第２配管７１と貯留槽７２との間で液体Ｌを循環させつつ、造形材料Ｍの吸引、溶解、析出を連続して行う。液体Ｌを循環させることによって、同じ液体Ｌを再利用しつつ、造形材料Ｍの回収を行うことができる。これにより、液体Ｌの使用量を低減できる。

ポンプ７３、第２ヒータ７４、およびクーラ７６の動作開始から、予め設定された時間が経過すると、制御部８０は、ポンプ７３、第２ヒータ７４、およびクーラ７６の動作を停止させる（ステップＳ１３）。その後、貯留槽７２内に貯留された液体Ｌを濾過するなどして、析出した造形材料Ｍを貯留槽７２から取り出す。そして、取り出された造形材料Ｍを、廃棄または再生処理する（ステップＳ１４）。以上をもって、造形材料Ｍの回収処理が完了する。

このように、この平坦化装置１では、造形材料層９の上面から削り取られた造形材料Ｍを、吸引して回収することができる。このため、平坦化ローラ３０の外周面に造形材料Ｍが蓄積して、平坦化処理の精度が低下することを抑制できる。

＜４．液体による洗浄処理について＞
図６は、上述した平坦化装置１において、第１配管５０、平坦化ローラ３０内の流路、複数の吸引孔３２、および平坦化ローラ３０の外周面を、液体Ｌを用いて洗浄するときの手順を示したフローチャートである。この洗浄処理は、上述したステップＳ３の平坦化処理および造形材料Ｍの回収処理のいずれもが実行されていないときに、実行される。

図６に示すように、液体Ｌによる洗浄処理を行うときには、まず、制御部８０が、開閉弁７５を閉鎖する（ステップＳ２１）。これにより、液体Ｌの流路を、上述した第２状態とする。続いて、制御部８０が、ポンプ７３および第２ヒータ７４の動作を開始させる（ステップＳ２２）。そうすると、貯留槽７２内の液体Ｌが、第２配管７１へ汲み上げられる。そして、汲み上げられた液体Ｌは、第２ヒータ７４により加熱されて、造形材料Ｍを溶解させるために十分な温度となる。その後、液体Ｌは、負圧発生部６０から第１配管５０側へ流れ、平坦化ローラ３０内の流路および複数の吸引孔３２を通って、平坦化ローラ３０の外周面に流れ出す。

第１配管５０、平坦化ローラ３０内の流路、複数の吸引孔３２、および平坦化ローラ３０の外周面に付着した造形材料Ｍは、加熱された液体Ｌ中に溶解する。これにより、第１配管５０、平坦化ローラ３０内の流路、複数の吸引孔３２、および平坦化ローラ３０の外周面が洗浄される。

図７は、ステップＳ２２とステップＳ２３との間における平坦化ローラ３０の側面図である。液体Ｌによる洗浄処理を実行するときには、平坦化ローラ３０を回転軸３１と平行な方向に移動させて、図７のように、待機ポート３３の上方に平坦化ローラ３０を配置する。平坦化ローラ３０の吸引孔３２から噴出した液体Ｌは、平坦化ローラ３０の外周面を洗浄した後、待機ポート３３内へ流れ落ちる。したがって、造形材料Ｍは、液体Ｌ中に溶解して、液体Ｌとともに待機ポート３３内に回収される。なお、平坦化ローラ３０の位置を固定して、平坦化ローラ３０の下方へ待機ポート３３を移動させるようにしてもよい。

ポンプ７３および第２ヒータ７４の動作開始から、予め設定された時間が経過すると、制御部８０は、ポンプ７３および第２ヒータ７４の動作を停止させる（ステップＳ２３）。待機ポート３３内に回収された液体Ｌは、その後、貯留槽７２へ運搬されて、造形材料Ｍと分離された後、再利用されてもよい。

このように、この平坦化装置１では、造形材料Ｍを溶解可能な液体Ｌで、平坦化ローラ３０を洗浄できる。このような洗浄処理を定期的にまたは必要に応じて実行すれば、平坦化ローラ３０の外周面に造形材料Ｍが蓄積することを、より抑制できる。したがって、平坦化処理の精度が低下することを、より抑制できる。

特に、この平坦化装置１では、開閉弁７５の切り替えによって、液体Ｌの流路を変更できる。このため、同一の貯留槽７２から汲み上げられた液体Ｌを、上述したステップＳ１１〜Ｓ１４の回収処理と、ステップＳ２１〜Ｓ２３の洗浄処理との双方に、選択的に使用できる。したがって、回収処理のための液体Ｌを貯留する貯留槽と、洗浄処理のための液体Ｌを貯留する貯留槽とを、別々に設ける必要はない。

＜５．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

図８は、一変形例に係る平坦化装置１の構成を示した図である。図９は、図８の平坦化装置１の平坦化ローラ３０付近の拡大図である。図８および図９の例では、平坦化ローラ３０自体には、吸引孔が設けられておらず、平坦化ローラ３０の外周面の近傍に、造形材料Ｍを吸引する吸引ヘッド３４が設けられている。吸引ヘッド３４は、平坦化ローラ３０の外周面に対向する吸引口３４１を有する。また、吸引ヘッド３４には、第１配管５０の端部が接続されている。

開閉弁７５を開放した状態で、第２配管７１に液体Ｌを流すと、負圧発生部６０に流れる液体Ｌによって、第１配管５０内に負圧が発生する。その結果、第１配管５０と連通する吸引ヘッド３４内にも、負圧が発生する。すなわち、第１配管５０および吸引ヘッド３４の内部の気圧が、大気圧よりも低くなる。したがって、平坦化ローラ３０を回転させつつ、平坦化ローラ３０の外周面から吸引口３４１へ、造形材料Ｍを吸引させることが可能となる。

すなわち、図８の例では、吸引ヘッド３４と、第１配管５０と、負圧発生部６０と、液体循環部７０とにより、平坦化ローラ３０の外周面から造形材料Ｍを吸引する吸引機構が構成されている。このような構造でも、造形材料層９の上面から削り取られた造形材料Ｍを、吸引して回収することができる。このため、平坦化ローラ３０の外周面に造形材料Ｍが蓄積して、平坦化処理の精度が低下することを抑制できる。

図９は、図８の吸引ヘッド３４付近の拡大図である。図９に示すように、吸引ヘッド３４は、平坦化ローラ３０の外周面から造形材料Ｍを削ぎ取るブレード３５をさらに有していてもよい。ブレード３５には、例えば、金属製の板状部材を用いることができる。また、ブレード３５は、平坦化ローラ３０の外周面と僅かな隙間を空けて対向し、かつ、外周面の回転方向上流側を向くように、斜めに配置されることが好ましい。このようにすれば、平坦化ローラ３０の外周面から造形材料Ｍを効率よく遊離させて、遊離した造形材料Ｍを、吸引口３４１へ効率よく回収できる。

また、上記の実施形態では、負圧発生部６０にアスピレータを用いていた。しかしながら、負圧発生部６０は、ポンプ等の他の機構により構成されていてもよい。

また、上記の実施形態では、平坦化処理を行う際に、造形材料層９を載置したステージ１０を移動させていた。しかしながら、造形材料層９を載置したステージ１０の位置を固定して、平坦化ローラ３０を移動させてもよい。すなわち、平坦化処理を行う際には、造形材料層９と平坦化ローラ３０とが、相対的に移動すればよい。

また、平坦化装置１の細部の形状および構造については、本願の各図に示された形状および構造と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１平坦化装置
９造形材料層
１０ステージ
２０ステージ移動機構
３０平坦化ローラ
３１回転軸
３２吸引孔
３３待機ポート
３４吸引ヘッド
３５ブレード
３６埋込ヒータ
４０回転機構
５０第１配管
５１第１ヒータ
６０負圧発生部
７０液体循環部
７１第２配管
７２貯留槽
７３ポンプ
７４第２ヒータ
７５開閉弁
７６クーラ
８０制御部
３４１吸引口
Ｌ液体
Ｍ造形材料

Claims

インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、
前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、
前記ローラを回転させる回転機構と、
前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、
前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、
を備え、
前記吸引機構は、
前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、
前記吸引口に繋がる第１配管と、
前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、
を有し、
前記負圧により、前記ローラの表面から前記吸引口へ造形材料が吸引される平坦化装置。
インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、
前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、
前記ローラを回転させる回転機構と、
前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、
前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、
を備え、
前記吸引機構は、
前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、
前記吸引口に一端が繋がる第１配管と、
前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、
を有し、
前記第１配管の他端は、造形材料を回収するための貯留槽を介することなく、前記負圧発生部に接続されている平坦化装置。
インクジェット方式により形成された造形材料層を積み重ねて造形物を製造する過程において、前記造形材料層の表面を平坦化する平坦化装置であって、
前記造形材料層の表面に接触する円筒状の外周面を有するローラと、
前記ローラを回転させる回転機構と、
前記造形材料層と前記ローラとを相対的に移動させる移動機構と、
前記ローラの表面から造形材料を吸引する吸引機構と、
を備え、
前記吸引機構は、
前記ローラの前記外周面に対向する吸引口と、前記ローラの前記外周面から前記造形材料を削ぎ取るブレードと、を有する吸引ヘッドと、
前記吸引口に繋がる第１配管と、
前記第１配管内に負圧を発生させる負圧発生部と、
を有し、
前記負圧発生部は、アスピレータの吸引力により負圧を発生させる平坦化装置。
請求項３に記載の平坦化装置であって、
前記アスピレータは、前記第１配管に接続された第２配管における液体の流れによって、前記第１配管内に負圧を発生させ、
前記造形材料は、前記液体に溶解可能な物質であり、
前記ローラの前記外周面から前記第１配管に吸引された前記造形材料が、前記第２配管内の前記液体に捕集される平坦化装置。
請求項４に記載の平坦化装置であって、
前記負圧発生部よりも前記第２配管の下流側において、前記液体を貯留する貯留槽
をさらに有する平坦化装置。
請求項５に記載の平坦化装置であって、
前記液体に対する前記造形材料の溶解度は、温度が高いほど大きくなり、
前記負圧発生部よりも前記第２配管の上流側において、前記液体を加熱するヒータと、
前記貯留槽内において前記液体を冷却するクーラと、
をさらに有する平坦化装置。
請求項６に記載の平坦化装置であって、
前記貯留槽内の前記液体を前記第２配管へ送るポンプ
をさらに有する平坦化装置。
請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の平坦化装置であって、
前記第２配管から前記第１配管を通って前記ローラへ前記液体が送られるように、流路を切り替える切替部
をさらに有する平坦化装置。
請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の平坦化装置であって、
前記液体は、水または有機溶剤である平坦化装置。
請求項９に記載の平坦化装置であって、
前記液体は、アセトン、アルコール、ヘキサン、ベンゼン、キシレン、トルエン、またはフロリナート（登録商標）である平坦化装置。