JP7271366B2

JP7271366B2 - 造形装置

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Publication number: JP7271366B2
Application number: JP2019151093A
Authority: JP
Inventors: 邦夫八角
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
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Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2039-08-21
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Description

本発明は、積層造形法で三次元造形物を造形する造形装置に関する。

従来、積層造形法で三次元造形物を造形する立体物造形装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の立体物造形装置は、吐出ユニットと、吐出ユニットに主走査動作を行わせる主走査駆動部と、三次元造形物が造形される造形台とを備えている。吐出ユニットは、造形台に向かって紫外線硬化型のインクを吐出する複数のインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドから吐出されたインクに紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線光源と、平坦化ローラユニットとを備えている。

特許文献１に記載の立体物造形装置では、平坦化ローラユニットは、インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面側の一部分を取り除いてインクの上面を平坦化しインクの層を一定の厚さにする平坦化ローラと、平坦化ローラの表面に付着したインクを掻き取るブレードと、ブレードによって掻き取られたインクを一時的に溜める貯留部と、貯留部に溜まったインクを吸引する吸引パイプとを備えている。吸引パイプは、チューブを介して吸引装置に接続されている。

特開２０１８－１２２４７９号公報

特許文献１に記載の立体物造形装置では、たとえば、解像度を向上させたり、インクジェットヘッドのノズルの吐出特性を平均化したりするために、マルチパス方式によって三次元造形物が造形されることがある。この場合、１つのインクの層を形成する動作において、吐出ユニットは、造形中の三次元造形物の各位置に対して複数回の主走査動作を行う。各主走査動作では、たとえば、インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面を平坦化ローラが平坦化するとともに、上面が平坦化されたインクに紫外線光源が紫外線を照射してインクを硬化させる。

特許文献１に記載の立体物造形装置においてマルチパス方式によって三次元造形物が造形されると、すでに硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合があることが本願発明者の検討によって明らかになった。また、すでに硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触すると、硬化しているインクの一部が平坦化ローラによって削られて、削り節状の削りカスが発生する場合があることが本願発明者の検討によって明らかになった。削りカスが発生すると、ブレード上に削りカスが溜まって、ブレードによるインクの掻き取り動作に支障が生じたり、貯留部に溜まったインクを吸引する吸引パイプが削りカスで目詰まりを起こしたりして、平坦化ローラによる平坦化の動作に支障が生じるおそれがある。

また、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとの間の摩擦力が強くなると、たとえば、スティックスリップによる平坦化ローラの異常振動が発生したり、造形途中の三次元造形物が変形したりするおそれがある。また、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとの間の摩擦力が強くなると、造形途中の三次元造形物が造形台から剥離するおそれもある。すなわち、特許文献１に記載の立体物造形装置においてマルチパス方式によって三次元造形物が造形される場合には、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触して様々な問題が生じるおそれがあるため、三次元造形物の造形不良が発生するおそれがある。

そこで、本発明の課題は、マルチパス方式によって三次元造形物が造形される場合であって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合であっても、三次元造形物の造形不良の発生を抑制することが可能な造形装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の造形装置は、積層造形法で三次元造形物を造形する造形装置において、三次元造形物が造形される造形台と、造形台に向かってインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面側の一部分を外周面に付着させて取り除いてインクの上面を平坦化しインクの層の厚さを調整する平坦化ローラと、平坦化ローラの外周面に付着したインクを平坦化ローラの外周面から除去するインク除去部とを備え、インク除去部は、平坦化ローラの外周面に付着したインクがインクジェットヘッドから吐出されたインクに接触する前に平坦化ローラの外周面に付着したインクを平坦化ローラの外周面から除去し、平坦化ローラの外周面には、インクの上面を平坦化するときにインクが付着するインク付着面からなるインク付着部と、撥液性を有する面である撥液面からなる非インク付着部とが形成されていることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するため、本発明の造形装置は、積層造形法で三次元造形物を造形する造形装置において、三次元造形物が造形される造形台と、造形台に向かってインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面側の一部分を外周面に付着させて取り除いてインクの上面を平坦化しインクの層の厚さを調整する平坦化ローラと、平坦化ローラの外周面に付着したインクを平坦化ローラの外周面から除去するインク除去部とを備え、インク除去部は、平坦化ローラの外周面に付着したインクがインクジェットヘッドから吐出されたインクに接触する前に平坦化ローラの外周面に付着したインクを平坦化ローラの外周面から除去し、平坦化ローラの外周面には、インクの上面を平坦化するときにインクが付着するインク付着面からなるインク付着部と、平坦化ローラの径方向の内側に向かって窪む凹部からなる非インク付着部とが形成されていることを特徴とする。

本発明の造形装置では、撥液性を有する面である撥液面からなる非インク付着部、または、平坦化ローラの径方向の内側に向かって窪む凹部からなる非インク付着部が平坦化ローラの外周面に形成されている。そのため、本発明では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触しても、硬化しているインクの一部が非インク付着部によって削られにくくなる。したがって、本発明では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触しても、硬化しているインクの一部が平坦化ローラによって削られにくくなる。そのため、本発明では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触しても、削りカスの発生を抑制することが可能になる。

また、本発明では、平坦化ローラの外周面に非インク付着部が形成されているため、インクの上面と平坦化ローラとの間の摩擦力を弱めることが可能になる。したがって、本発明では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触しても、平坦化ローラの異常振動の発生、造形途中の三次元造形物の変形、および、造形途中の三次元造形物の造形台からの剥離を抑制することが可能になる。その結果、本発明では、マルチパス方式によって三次元造形物が造形される場合であって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合であっても、三次元造形物の造形不良の発生を抑制することが可能になる。

本発明において、インク付着面と撥液面とは、平坦化ローラの外周面の同一面上に配置されていることが好ましい。このように構成すると、平坦化ローラの外周面に凹部（窪み）が形成されなくなるため、平坦化ローラの外周面に形成される凹部に未硬化のインクが入り込むことはない。したがって、たとえば、異なる色のインクを吐出する複数のインクジェットヘッドを造形装置が備えていても、三次元造形物を造形する際に、異なる色のインクが混ざるのを防止することが可能になる。

本発明において、たとえば、インク付着面は、金属面である。

本発明において、平坦化ローラの外周面には、互いに隣接するインク付着部と非インク付着部とが平坦化ローラの軸方向に沿って螺旋状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、非インク付着部を平坦化ローラに形成する際の平坦化ローラの加工を容易に行うことが可能になる。また、このように構成すると、たとえば、上述の特許文献１に記載されたブレードと同様のブレードによって平坦化ローラの外周面に付着したインクを掻き取るときに、平坦化ローラの外周面に接触するブレードの先端を、平坦化ローラの周方向の全域においてインク付着部に接触させることが可能になる。したがって、非インク付着部が撥液面である場合には、ブレードの先端によって撥液面が削り取られるのを防止することが可能になる。また、非インク付着部が凹部である場合には、ブレードの先端が凹部に嵌るのを防止することが可能になる。

本発明において、インク付着部と非インク付着部とが市松模様状に配列されていても良い。また、本発明において、インク付着部と非インク付着部とが平坦化ローラの軸方向において交互に配列されていても良い。インク付着部と非インク付着部とが平坦化ローラの軸方向において交互に配列されている場合には、たとえば、上述の特許文献１に記載されたブレードと同様のブレードによって平坦化ローラの外周面に付着したインクを掻き取るときに、平坦化ローラの外周面に接触するブレードの先端を、平坦化ローラの周方向の全域においてインク付着部に接触させることが可能になる。したがって、非インク付着部が撥液面である場合には、ブレードの先端によって撥液面が削り取られるのを防止することが可能になる。また、非インク付着部が凹部である場合には、ブレードの先端が凹部に嵌るのを防止することが可能になる。

本発明において、インク付着部と非インク付着部とが平坦化ローラの周方向において交互に配列されていても良い。また、本発明において、造形装置は、たとえば、異なるインクを吐出する少なくとも２個のインクジェットヘッドを備えている。

以上のように、本発明の造形装置では、マルチパス方式によって三次元造形物が造形される場合であって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラとが接触する場合であっても、三次元造形物の造形不良の発生を抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる造形装置の構成を説明するための概略図である。図１に示す平坦化ローラユニットの構成を説明するための概略図である。図１に示す平坦化ローラの一部分の側面図である。（Ａ）は、図１に示す造形装置の効果を確認するための実験状態を示す概略図であり、（Ｂ）は、実験結果を示すグラフである。本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラの側面図である。図５のＥ部の構成を説明するための拡大図である。図５に示す平坦化ローラの構成を説明するための断面図である。本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラの構成を説明するための拡大図である。本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラの構成を説明するための拡大図である。本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラの構成を説明するための拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（造形装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる造形装置１の構成を説明するための概略図である。図２は、図１に示す平坦化ローラユニット２２の構成を説明するための概略図である。図３は、図１に示す平坦化ローラ２１の一部分の側面図である。

本形態の造形装置１は、積層造形法で三次元造形物２を造形する業務用のインクジェットプリンタである。造形装置１は、三次元造形物２が造形される造形台３と、三次元造形物２を造形するための吐出ユニット４と、吐出ユニット４が搭載されるキャリッジ５とを備えている。吐出ユニット４は、造形台３よりも上側に配置されている。また、造形装置１は、主走査方向へキャリッジ５を移動させるキャリッジ駆動機構と、造形台３を昇降させる造形台昇降機構と、主走査方向に直交する副走査方向へ造形台３を移動させる造形台駆動機構とを備えている。

吐出ユニット４は、造形台３に向かってインクを吐出する複数のインクジェットヘッド１１～１８を備えている。本形態の吐出ユニット４は、８個のインクジェットヘッド１１～１８を備えている。インクジェットヘッド１１～１８は、下側に向かってインクを吐出する。インクジェットヘッド１１～１８から吐出されるインクは、紫外線硬化型のインクである。また、吐出ユニット４は、インクジェットヘッド１１～１８から造形台３に向かって吐出された紫外線硬化型のインクに紫外線を照射してインクを硬化させる２個の紫外線照射器２０と、インクジェットヘッド１１～１８から造形台３に向かって吐出されたインクの上面側（表面側）の一部分を取り除いてインクの上面を平坦化する平坦化ローラ２１を有する平坦化ローラユニット２２とを備えている。

紫外線照射器２０と、インクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１２と、インクジェットヘッド１３と、インクジェットヘッド１４と、インクジェットヘッド１５と、インクジェットヘッド１６と、インクジェットヘッド１７と、インクジェットヘッド１８と、平坦化ローラユニット２２と、紫外線照射器２０とは、主走査方向の一方側から他方側に向かってこの順番でキャリッジ５に搭載されている。紫外線照射器２０は、ＵＶＬＥＤ、メタルハライドランプあるいは水銀ランプ等である。本形態の紫外線照射器２０は、ＵＶＬＥＤである。

インクジェットヘッド１１は、三次元造形物２を支持するためのサポート用のインク（サポート材）を吐出する。インクジェットヘッド１２は、造形用のインク（造形材）を吐出する。インクジェットヘッド１３は、白色のインクを吐出する。インクジェットヘッド１４～１７は、色付きのインク（カラーインク）を吐出する。本形態では、インクジェットヘッド１４から吐出されるインクの色はイエローであり、インクジェットヘッド１５から吐出されるインクの色はマゼンタであり、インクジェットヘッド１６から吐出されるインクの色はシアンであり、インクジェットヘッド１７から吐出されるインクの色はブラックである。インクジェットヘッド１８は、透明なインク（クリアインク）を吐出する。すなわち、吐出ユニット４は、異なるインクを吐出する８個のインクジェットヘッド１１～１８を備えている。

平坦化ローラユニット２２は、平坦化ローラ２１が固定される回転軸２３と、造形台３に向かって吐出されたインクの上面を平坦にするときに平坦化ローラ２１の外周面に付着したインクを平坦化ローラ２１の外周面から除去するインク除去部としてのブレード２４と、ブレード２４によって平坦化ローラ２１の外周面から除去されたインクを回収するインク回収部２５とを備えている。また、平坦化ローラユニット２２は、平坦化ローラ２１を回転させるローラ回転機構と、平坦化ローラ２１を昇降させるローラ昇降機構とを備えている。

ブレード２４は、ブレード２４の先端が平坦化ローラ２１の外周面に接する位置に配置されている。平坦化ローラ２１が回転すると、ブレード２４によって平坦化ローラ２１の外周面に付着したインクが掻き取られて除去される。インク回収部２５は、ブレード２４によって平坦化ローラ２１の外周面から除去されたインクが溜まるインク容器２６と、インク容器２６からインクを吸引するための吸引パイプ２７とを備えている。吸引パイプ２７は、チューブ２８を介して吸引装置に接続されている。

平坦化ローラ２１は、たとえば、鋼鉄系の金属材料で形成されている。本形態の平坦化ローラ２１は、ステンレス鋼で形成されている。また、平坦化ローラ２１は、厚肉の円筒状に形成されている。図２に示すように、三次元造形物２の一部分を構成する１つのインクの層（インク層）Ｌ１を形成するときに、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されるインクの厚さをＴとすると、平坦化ローラ２１は、紫外線が照射される前の未硬化のインク層Ｌ１の厚さｔ１が、インク層Ｌ１よりも下側に配置されるとともに紫外線が照射されて硬化しているインクの層（インク層）Ｌ２の厚さｔ２と同じ厚さになるように、紫外線が照射される前の未硬化のインクのうちの厚さ（Ｔ－ｔ２）に相当する分を取り除いてインクの上面を平坦化する。

すなわち、平坦化ローラ２１は、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されたインクの上面側の一部分を取り除くことで、インクの層の厚さを調整する。具体的には、平坦化ローラ２１は、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されたインクの上面側の一部分を取り除くことで、インクの層の厚さを一定にする。インクジェットヘッド１１～１８から吐出されるインクの厚さＴは、たとえば、設計上、２０μｍであり、この場合、平坦化ローラ２１によって取り除かれるインクの厚さ（Ｔ－ｔ２）は、設計上、最大で４μｍである。また、この場合、平坦化ローラ２０の外径は、２０ｍｍである。

本形態では、造形装置１は、マルチパス方式によって三次元造形物２を造形する。すなわち、三次元造形物２の一部分を構成する１つのインクの層を形成する際に、吐出ユニット４は、造形中の三次元造形物２の各位置に対して複数回の主走査動作を行う。この複数回の主走査動作の中の各主走査動作では、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されたインクの上面を平坦化ローラ２１が平坦にするとともに、上面が平坦となったインクに紫外線照射器２０が紫外線を照射してインクを硬化させる。

平坦化ローラ２１の外周面（外周側の表面）には、平坦化ローラ２１の外周面から平坦化ローラ２１の径方向の内側に向かって窪む凹部２１ａが形成されている（図３参照）。凹部２１ａは、平坦化ローラ２１の軸方向に沿って回転しながら進む螺旋状に形成されている。すなわち、平坦化ローラ２１の外周面には、ネジ状の凹部２１ａが形成されている。なお、凹部２１ａは、一条ネジ状に形成されていても良いし、二条ネジ状に形成されていても良い。また、本形態では、凹部２１ａの断面形状は、四角形状となっているが、凹部２１ａの断面形状は、三角形状であっても良い。

凹部２１ａには、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂またはポリエチレンあるいはシリコーン等の撥液性（撥水性）を有する材料が充填されている。本形態では、ＰＴＦＥが凹部２１ａに充填されている。平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分は、メッキ加工によって形成される金属の被膜によって覆われている。本形態では、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分は、クロムメッキ加工によって形成されるクロムの被膜によって覆われている。すなわち、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分は、金属面となっている。

本形態では、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分は、平坦化ローラ２１がインクの上面を平坦化するときにインクが付着するインク付着面２１ｂとなっている。一方、凹部２１ａに充填されるＰＴＥＦの表面（すなわち、平坦化ローラ２１の外周面の、インク付着面２１ｂを除いた部分）は、撥液性を有する撥液面２１ｃとなっている。インク付着面２１ｂと撥液面２１ｃとは、平坦化ローラ２１の外周面の同一面上に配置されている。すなわち、平坦化ローラ２１のインク付着面２１ｂが形成された部分の外径と、平坦化ローラ２１の撥液面２１ｃが形成された部分の外径とは等しくなっている。

撥液面２１ｃには、インクの上面を平坦化ローラ２１によって平坦化する際に、未硬化のインクは付着しない。また、撥液面２１ｃには、マルチパス方式によって三次元造形物２を造形する際に、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１の外周面とが接触しても、硬化しているインクは付着しない。すなわち、平坦化ローラ２１の外周面には、インク付着面２１ｂからなるインク付着部２１ｄと、撥液面２１ｃからなる非インク付着部２１ｅとが形成されている。具体的には、平坦化ローラ２１の外周面には、互いに隣接するインク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向に沿って螺旋状に形成されている。平坦化ローラ２１の外周面において、撥液面２１ｃが占める面積の割合は、たとえば、３０％～５０％の範囲となっている。

平坦化ローラ２１を製造するときには、まず、平坦化ローラ２１の原材料となる厚肉の円筒状部材の外周面に、切削加工等によって凹部２１ａを形成する。その後、凹部２１ａにＰＴＦＥが充填されるように、平坦化ローラ２１の外周面の全体を、蒸着等によってＰＴＦＥでコーティングする。その後、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分の表面が露出するまで、平坦化ローラ２１の外周面を研磨する。その後、クロムメッキ加工を行って、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分にクロムの被膜を形成する。その後、平坦化ローラ２１の外周面の、凹部２１ａが形成されていない部分に形成されるクロムの被膜を研磨すると、平坦化ローラ２１が完成する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、撥液性を有する面である撥液面２１ｃからなる非インク付着部２１ｅが平坦化ローラ２１の外周面に形成されている。そのため、本形態では、マルチパス方式によって三次元造形物２を造形する際に、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、硬化しているインクの一部が非インク付着部２１ｅによって削られにくくなる。したがって、本形態では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、硬化しているインクの一部が平坦化ローラ２１によって削られにくくなる。そのため、本形態では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、削りカスの発生を抑制することが可能になる。

また、本形態では、平坦化ローラ２１の外周面に非インク付着部２１ｅが形成されているため、インクの上面と平坦化ローラ２１との間の摩擦力を弱めることが可能になる。したがって、本形態では、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、平坦化ローラ２１の異常振動の発生、造形途中の三次元造形物２の変形、および、造形途中の三次元造形物２の造形台３からの剥離を抑制することが可能になる。その結果、本形態では、マルチパス方式によって三次元造形物２が造形される場合であって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触する場合であっても、三次元造形物２の造形不良の発生を抑制することが可能になる。

本形態では、インク付着面２１ｂと撥液面２１ｃとは、平坦化ローラ２１の外周面の同一面上に配置されている。そのため、本形態では、平坦化ローラ２１の外周面に形成される凹部２１ａに未硬化のインクが入り込むことはない。したがって、本形態では、異なるインクを吐出する８個のインクジェットヘッド１１～１８を造形装置１が備えていても、三次元造形物２を造形する際に、異なるインクが混ざり合うのを防止することが可能になる。

本形態では、金属面であるインク付着面２１ｂは、平坦化ローラ２１の軸方向に沿って回転しながら進む螺旋状に形成されている。そのため、本形態では、ブレード２４によって平坦化ローラ２１の外周面に付着したインクを掻き取るときに、平坦化ローラ２１の外周面に接触するブレード２４の先端が、平坦化ローラ２１の周方向の全域においてインク付着部２１ｂに接触する。したがって、本形態では、撥液面２１ｃを構成するＰＴＦＥがブレード２４の先端によって削り取られるのを防止することが可能になる。

本形態では、凹部２１ａは、平坦化ローラ２１の軸方向に沿って回転しながら進む螺旋状に形成されている。そのため、本形態では、凹部２１ａを平坦化ローラ２１に形成する際の平坦化ローラ２１の加工を容易に行うことが可能になる。

なお、本願発明者の実験結果によると、平坦化ローラ２１の外周面に非インク付着部２１ｅが形成されていても、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されたインクの上面側の一部分を平坦化ローラ２１によって十分に取り除くことができると推定される。実験では、図４（Ａ）に示すように、外周面に非インク付着部２１ｅが形成されていない平坦化ローラ７１（すなわち、外周面の全体がインク付着部２１ｄとなっている平坦化ローラ７１）の下端部を、インクが充填されているインク容器７２の中に配置するとともに、平坦化ローラ７１を所定の回転速度で回転させて、平坦化ローラ７１がインク容器７２から汲み上げるインクの重量を測定した。

平坦化ローラ７１がインク容器７２から汲み上げるインクの重量は、平坦化ローラ７１の上端側で平坦化ローラ７１の外周面に接触するインク吸収材７３に吸収されたインクの重量によって測定した。また、平坦化ローラ７１がインク容器７２から汲み上げるインクの重量に基づいて、平坦化ローラ７１がインク容器７２から汲み上げるインクの、平坦化ローラ７１の外周面上の膜厚を算出した。また、実験では、外径が３０ｍｍの平坦化ローラ７１と、外径が１５ｍｍの平坦化ローラ７１とを使用した。

実験の結果を図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）に示すように、平坦化ローラ７１がインク容器７２から汲み上げるインクの、平坦化ローラ７１の外周面上の膜厚は、最低でも１００μｍ程度であった。上述のように、外径が２０ｍｍの平坦化ローラ２１が取り除くインクの厚さ（Ｔ－ｔ２）は、設計上、最大で４μｍであるため、この実験結果を考慮すると、上述のように、平坦化ローラ２１の外周面に非インク付着部２１ｅが形成されていても、インクジェットヘッド１１～１８から吐出されたインクの上面側の一部分を平坦化ローラ２１によって十分に取り除くことができると推定される。

（平坦化ローラの変形例１）
図５は、本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラ２１の側面図である。図６は、図５のＥ部の構成を説明するための拡大図である。図７は、図５に示す平坦化ローラ２１の構成を説明するための断面図である。図８～図１０は、本発明の他の実施の形態にかかる平坦化ローラ２１の構成を説明するための拡大図である。なお、図８～図１０では、図５のＥ部に対応する部分の構成を図示している。

図６に示すように、平坦化ローラ２１の外周面に形成される複数のインク付着面２１ｂ（図６の白抜きの部分）と複数の撥液面２１ｃ（図６の黒塗りの部分）とが市松模様状に配列されていても良い。すなわち、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが市松模様状に配列されていても良い。図６に示す変形例では、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向において交互に配列されるとともに、平坦化ローラ２１の周方向において交互に配列されている。この場合には、平坦化ローラ２１の外周面に、複数の凹部２１ａ（図７参照）が市松模様状に形成されている。また、この場合には、インク付着面２１ｂおよび非インク付着部２１ｅは、たとえば、四角形状に形成されている。具体的には、インク付着面２１ｂおよび非インク付着部２１ｅは、正方形状に形成されている。

また、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが市松模様状に配列されている場合には、図８（Ａ）に示すように、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが、平坦化ローラ２１の軸方向と平坦化ローラ２１の周方向とに対して傾いている方向において交互に配列されていても良い。

また、図８（Ｂ）に示すように、平坦化ローラ２１の外周面に形成される複数のインク付着面２１ｂ（図８（Ｂ）の白抜きの部分）と複数の撥液面２１ｃ（図８（Ｂ）の黒塗りの部分）とが平坦化ローラ２１の軸方向において交互に配列されていても良い。すなわち、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向において交互に配列されていても良い。図８（Ｂ）に示す変形例では、インク付着部２１ｄおよび非インク付着部２１ｅは、平坦化ローラ２１の周方向に沿う円環状に形成されている。この場合には、平坦化ローラ２１の外周面に、平坦化ローラ２１の周方向に沿う円環状の複数の凹部２１ａが形成されている。

また、図９（Ａ）に示すように、複数のインク付着面２１ｂ（図９（Ａ）の白抜きの部分）と複数の撥液面２１ｃ（図９（Ａ）の黒塗りの部分）とが平坦化ローラ２１の軸方向において交互に配列されるとともに、平坦化ローラ２１の周方向において交互に配列されていても良い。すなわち、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向において交互に配列されるとともに、平坦化ローラ２１の周方向において交互に配列されていても良い。

また、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の周方向においてのみ交互に配列されていても良い。この場合には、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向に沿う直線状に形成されている。また、この場合には、平坦化ローラ２１の外周面に、平坦化ローラ２１の軸方向に沿う直線状の複数の凹部２１ａが形成されている。

さらに、図９（Ｂ）に示すように、直線状に形成される複数のインク付着面２１ｂ（図９（Ｂ）の白抜きの部分）と直線状に形成される複数の撥液面２１ｃ（図９（Ｂ）の黒塗りの部分）とが平坦化ローラ２１の軸方向と平坦化ローラ２１の周方向とに対して傾斜する方向で交互に配列されていても良い。すなわち、インク付着部２１ｄと非インク付着部２１ｅとが平坦化ローラ２１の軸方向と平坦化ローラ２１の周方向とに対して傾斜する方向で交互に配列されていても良い。

また、図１０（Ａ）に示すように、菱形状に形成される複数の撥液面２１ｃ（図１０（Ａ）の黒塗りの部分）が、平坦化ローラ２１の軸方向および平坦化ローラ２１の周方向において規則的に配列されていても良い。すなわち、菱形状に形成される非インク付着部２１ｅが平坦化ローラ２１の軸方向および平坦化ローラ２１の周方向において規則的に配列されていても良い。また、図１０（Ｂ）に示すように、複数の撥液面２１ｃ（図１０（Ｂ）の黒塗りの部分）がランダムに配置されていても良い。すなわち、複数の非インク付着部２１ｅがランダムに配置されていても良い。

なお、図８（Ｂ）に示す変形例、図９に示す変形例および図１０（Ａ）に示す変形例では、ブレード２４によって平坦化ローラ２１の外周面に付着したインクを掻き取るときに、平坦化ローラ２１の外周面に接触するブレード２４の先端が、平坦化ローラ２１の周方向の全域においてインク付着部２１ｂに接触する。そのため、この変形例では、撥液面２１ｃを構成するＰＴＦＥがブレード２４の先端によって削り取られるのを防止することが可能になる。

（平坦化ローラの変形例２）
上述した形態および変形例において、凹部２１ａに、撥液性を有する材料が充填されていなくても良い。この場合には、凹部２１ａは、非インク付着部２１ｅとなっており、マルチパス方式によって三次元造形物２を造形する際に、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、凹部２１ａには、硬化しているインクは付着しない。すなわち、この場合には、平坦化ローラ２１の外周面に、インク付着面２１ｂからなるインク付着部２１ｄと、凹部２１ｃから非インク付着部２１ｅとが形成されている。

この場合には、マルチパス方式によって三次元造形物２を造形する際に、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１の外周面とが接触しても、硬化しているインクの一部が非インク付着部２１ｅによって削られることはない。そのため、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、硬化しているインクの一部が平坦化ローラ２１によってより削られにくくなる。したがって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、削りカスの発生をより抑制することが可能になる。

また、この場合であっても、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１との間の摩擦力を弱めることが可能になるため、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触しても、平坦化ローラ２１の異常振動の発生、造形途中の三次元造形物２の変形、および、造形途中の三次元造形物２の造形台３からの剥離を抑制することが可能になる。したがって、マルチパス方式によって三次元造形物２が造形される場合であって、硬化しているインクの上面と平坦化ローラ２１とが接触する場合であっても、三次元造形物２の造形不良の発生を抑制することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、撥液面２１ｃが、インク付着面２１ｂよりも平坦化ローラ２１の径方向の内側に配置されていても良い。また、上述した形態において、平坦化ローラユニット２２は、ブレード２４に代えて、平坦化ローラ２１の外周面に付着したインクを平坦化ローラ２１の外周面から吸引して除去する吸引ヘッドを備えていても良い。この場合には、吸引ヘッドの吸引口が、平坦化ローラ２１の外周面との間に隙間をあけた状態で配置されている。この場合の吸引ヘッドは、インク除去部である。

１造形装置
２三次元造形物
３造形台
１１～１８インクジェットヘッド
２１平坦化ローラ
２１ａ凹部
２１ｂインク付着面
２１ｃ撥液面
２１ｄインク付着部
２１ｅ非インク付着部
２４ブレード（インク除去部）

Claims

積層造形法で三次元造形物を造形する造形装置において、
前記三次元造形物が造形される造形台と、前記造形台に向かってインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面側の一部分を外周面に付着させて取り除いてインクの上面を平坦化しインクの層の厚さを調整する平坦化ローラと、前記平坦化ローラの外周面に付着したインクを前記平坦化ローラの外周面から除去するインク除去部とを備え、
前記インク除去部は、前記平坦化ローラの外周面に付着したインクが前記インクジェットヘッドから吐出されたインクに接触する前に前記平坦化ローラの外周面に付着したインクを前記平坦化ローラの外周面から除去し、
前記平坦化ローラの外周面には、インクの上面を平坦化するときにインクが付着するインク付着面からなるインク付着部と、撥液性を有する面である撥液面からなる非インク付着部とが形成されていることを特徴とする造形装置。
前記インク付着面と前記撥液面とは、前記平坦化ローラの外周面の同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の造形装置。
積層造形法で三次元造形物を造形する造形装置において、
前記三次元造形物が造形される造形台と、前記造形台に向かってインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出されたインクの上面側の一部分を外周面に付着させて取り除いてインクの上面を平坦化しインクの層の厚さを調整する平坦化ローラと、前記平坦化ローラの外周面に付着したインクを前記平坦化ローラの外周面から除去するインク除去部とを備え、
前記インク除去部は、前記平坦化ローラの外周面に付着したインクが前記インクジェットヘッドから吐出されたインクに接触する前に前記平坦化ローラの外周面に付着したインクを前記平坦化ローラの外周面から除去し、
前記平坦化ローラの外周面には、インクの上面を平坦化するときにインクが付着するインク付着面からなるインク付着部と、前記平坦化ローラの径方向の内側に向かって窪む凹部からなる非インク付着部とが形成されていることを特徴とする造形装置。
前記インク付着面は、金属面であ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。
前記平坦化ローラの外周面には、互いに隣接する前記インク付着部と前記非インク付着部とが前記平坦化ローラの軸方向に沿って螺旋状に形成されてい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。
前記インク付着部と前記非インク付着部とが市松模様状に配列されてい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。
前記インク付着部と前記非インク付着部とが前記平坦化ローラの軸方向において交互に配列されてい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。
前記インク付着部と前記非インク付着部とが前記平坦化ローラの周方向において交互に配列されてい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。
異なるインクを吐出する少なくとも２個の前記インクジェットヘッドを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の造形装置。