WO2012111382A1 - 立体造形装置 - Google Patents

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WO2012111382A1
WO2012111382A1 PCT/JP2012/051173 JP2012051173W WO2012111382A1 WO 2012111382 A1 WO2012111382 A1 WO 2012111382A1 JP 2012051173 W JP2012051173 W JP 2012051173W WO 2012111382 A1 WO2012111382 A1 WO 2012111382A1
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WO
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roller
stage
powder material
powder
flattening
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PCT/JP2012/051173
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French (fr)
Inventor
栄一 藤原
竜也 江坂
哲史 田部
Original Assignee
ブラザー工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by discharging a modeling liquid onto a powder material.
  • the three-dimensional modeling apparatus of Patent Document 1 diffuses a powder material supplied on a stage onto the stage by an extension roller, and flattens the deposition surface of the powder material.
  • the binder solution is discharged from the print head to the flattened powder material and discharged to a predetermined area of the powder material.
  • the binder solution is discharged onto the powder material, the particles of the powder material are bound to each other.
  • a powder material is further supplied onto this layer, and the three-dimensional structure is formed by repeating the flattening of the deposited powder material and the discharge of the binder solution.
  • An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus capable of forming the shape.
  • the three-dimensional modeling apparatus of the first invention is a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by dropping a modeling liquid onto a powder material, and supplies the powder material to a stage.
  • the powder material supplied to the stage has a flattened region flattened by the flattening portion and an unflattened region not flattened by the flattening portion, and the powder removal
  • the board is in front A said non-planar region side when the planarizing unit by the moving mechanism to flatten the powder material, and wherein the contact with the roller at a position of the center of rotation following the roller.
  • the powder supply unit and the flattening unit together with the stage The powder supply unit is disposed on a side farther from the flattening region than the roller.
  • the three-dimensional modeling apparatus of the third invention is characterized in that the powder removing plate is fixed to the powder supply unit on the side opposite to the side facing the roller.
  • the moving mechanism moves the stage to move the flattening portion relative to the stage.
  • the powder removing plate is on the non-planarized region side when the planarizing unit planarizes the powder material by the moving mechanism, and at a position below the rotation center of the roller. Touch the roller. Therefore, when the powder material supplied to the stage is flattened with a roller, the powder material adhering to the roller is prevented from scattering to the flattened area on the stage, and a three-dimensional model with high dimensional accuracy is formed. it can.
  • the powder supply unit moves relative to the stage together with the flattening unit, and the powder supply The part is disposed on the side farther from the flattening region than the roller. Therefore, it is possible to more effectively prevent the powder material from scattering in the flattened region, and a three-dimensional modeled object with high dimensional accuracy can be formed.
  • the powder removing plate is fixed to the powder supply unit on the side opposite to the side facing the roller, and therefore between the roller and the powder supply unit.
  • the powder removing plate can be arranged without a gap. Therefore, it is possible to more reliably prevent the powder material from scattering in the flattened region, and it is possible to form a three-dimensional structure with high dimensional accuracy.
  • the moving mechanism moves the stage, thereby moving the flattening part relative to the stage. It is possible to prevent the powder material adhering to the surface from being scattered due to vibration caused by movement of the flattening portion and roughening the surface of the flattened region. Thereby, a three-dimensional molded item with high dimensional accuracy can be formed.
  • FIG. 1 It is an external view which shows the three-dimensional model
  • FIG. 10 is a flowchart showing the structure forming process of FIG. 9.
  • 10 is a flowchart showing the ejection process of FIG. 9. It is a figure which shows typically operation
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 receives coordinate data, color data, and the like for three-dimensional modeling printing created by a PC 200 that is a personal computer via a network 300. Based on the received coordinate data and color data, the three-dimensional modeling apparatus 1 discharges a modeling liquid from the inkjet head 21 to the powder material on the stage 5 to create a three-dimensional modeled object.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 has a substantially rectangular parallelepiped housing 2 having the X-axis direction as a longitudinal direction, and two rails 3 extending in the Y-axis direction that is the front-rear direction of the housing 2 at the substantially center of the bottom surface. Are arranged (see FIG. 3).
  • the two rails 3 are respectively supported by a support portion 31 provided on the Y-axis negative side, which is the front side of the housing 2 in FIG. 1, and a support portion on the Y-axis positive side (not shown).
  • the rail 3 is inserted through a through hole 14 (see FIG. 4) of the stage support base 12, and the stage support base 12 can move along the rail 3 in the Y-axis direction.
  • the stage drive motor 57 of FIG. 8 is provided at the end in the positive Y-axis direction of the rail 3 behind the housing 2 of FIG. 1.
  • the stage support 12 of FIG. 4 is reciprocated in the Y-axis direction along the rail 3 via the carriage belt by the drive of the stage drive motor 57.
  • the stage 5 fixed to the upper portion of the stage support 12 moves in the Y-axis direction.
  • a powder recovery port 87 of FIGS. 3 and 4 for recovering the excess powder moved by the roller 8 is provided in the positive Y-axis direction behind the housing 2 of the stage 5. The powder material charged into the powder recovery port 87 is recovered to the powder recovery unit 85 through the recovery path 89 (see FIG. 2).
  • the powder material collected in the powder collection unit 85 is input to the powder supply unit 7 by the user.
  • the powder supply unit 7 may be automatically recharged by a suction mechanism (not shown).
  • the elevating plate 51 is provided so as to be movable in the Z-axis direction within the cavity 56 of the stage 5.
  • the elevating plate 51 moves from the same position as the upper surface of the stage 5 in the Z coordinate range of the three-dimensional structure to be formed.
  • a ball screw 54 for supporting the lifting plate 51 is provided at the center of the lower surface of the lifting plate 51.
  • the elevating plate 51 is moved in the Z-axis direction inside the hollow portion 56 by rotating the ball screw 54 by driving the elevating plate motor 53 of FIG.
  • the ball screw 54 is provided via a bearing by a support member (not shown) in the cavity 56 of the stage 5 via the lifting plate motor 53 of FIG.
  • a guide rail 9 for guiding the movement of the inkjet head 21 in the X-axis direction is installed at the approximate center in the Y-axis direction of the housing 2 and above the stage 5.
  • a head motor 24 (see FIG. 8) provided near the end of the guide rail 9 on the left side of the casing 2 on the left side of the X axis and the end of the right side of the casing 2 near the end of the positive side of the X axis.
  • a carriage belt is installed across the X-axis direction of the housing 2 between the pulley (not shown) provided.
  • the carriage belt is driven via the head motor 24 in FIG. 8 so that the inkjet head 21 is reciprocated in the X-axis direction of the housing 2.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 can create a three-dimensional modeled object, and cyan ink, magenta ink, yellow ink, black ink, and clear ink for three-dimensional modeling are used.
  • an ink storage unit 30 that stores each ink is provided on the X-axis negative side in the frame 22 of the three-dimensional modeling apparatus 1.
  • the ink storage unit 30 is connected to the ink jet heads 21 of the respective colors via the ink supply tube 10.
  • the ink supply tube 10 is a flexible tube made of polyethylene or the like, and has flexibility such that bending or twisting occurs in the three-dimensional modeling apparatus 1 in response to the movement of the inkjet head 21 or the like.
  • the inkjet head 21 includes ejection channels (not shown) for ejecting each ink in FIG.
  • Each ejection channel is provided with a piezoelectric actuator that is individually driven.
  • the piezoelectric actuator is controlled so that ink droplets are ejected downward from a fine ejection nozzle provided in the bottom surface of the inkjet head 21 corresponding to each ejection channel.
  • a head suction mechanism having a suction cap that can be brought into close contact with and detached from the nozzle surface of each inkjet head 21 at a position where the inkjet head 21 has moved to the retracted position on the left end on the X axis negative side of the guide rail 9. 23 is provided.
  • the head suction mechanism 23 has a suction pump and a cap (not shown).
  • the head suction mechanism 23 is configured to be movable up and down in the Z-axis direction by an elevator mechanism (not shown).
  • an elevator mechanism not shown.
  • the raised head suction mechanism 23 is in close contact with the surface of the inkjet head 21 and performs suction until the modeling liquid of each color reaches the discharge port of the inkjet head 21.
  • each suction cap is in close contact with the inkjet head 21, ink can be sucked through the suction cap connected to the pump. Further, when printing is not performed, the nozzle face of the inkjet head 21 is covered with the suction cap, thereby preventing the ink from drying.
  • the powder supply unit 7 in FIGS. 1 to 3 and FIG. 6 is a box-shaped container for storing a powder material used for three-dimensional modeling, and is on the X axis positive side above the stage 5 and on the right side of the housing 2. Is supported by a fixing member (not shown) on the wall surface of the powder recovery unit 85 provided on the wall. The powder material is charged by the user through the open charging port above the powder supply unit 7.
  • the powder supply unit 7 includes an opening 71 at the lower portion of the powder supply unit 7 so that the powder material can be supplied to the entire region extending linearly in the X-axis direction on the stage 5 (see FIG. 6). Therefore, the opening 71 extends in the X-axis direction of the stage 5 and has substantially the same length as the length of the stage in the X-axis direction.
  • the opening 71 of the powder supply unit 7 has a shutter member (not shown).
  • the shutter member is moved via the shutter motor 72 of FIG. 8 and the opening 71 is opened.
  • a predetermined amount of the powder material is dropped onto the stage 5.
  • the shutter member closes the opening 71 by the shutter motor 72.
  • the roller 8 is provided for flattening the powder material supplied on the stage 5. As shown in FIGS. 3 and 6, the roller 8 is rotated in the direction of arrow B, which is counterclockwise in FIG. 6, by a roller motor 83 (see FIG. 8) connected to the rotation shaft 81.
  • the roller is fixed to the wall portion of the powder recovery unit 85 provided on the X axis positive side by a fixing member via a bearing (not shown) so that the rotation shaft 81 can rotate (see FIGS. 1 and 2). .
  • the blade 82 is provided to remove the powder material adhering to the roller 8 and has a flat plate shape.
  • the tip of the blade 82 facing the roller 8 is in contact with the surface of the roller 8 so as to press it.
  • the position where the blade 82 contacts the roller 8 is a position L2 below the rotation center C.
  • a straight line L1 is a position in the Z-axis direction of the rotation center C
  • a straight line L2 is a tangent line where the blade is in contact with the roller.
  • the powder material of the stage 251 falls over the flattened region M1 that has been flattened over the end of the roller 208 and the blade 282. That is, even if the roller 208 is flattened, the flattened region M1 may be non-uniform.
  • the position where the blade 82 contacts the roller 8 is a position L2 below the rotation center.
  • the powder material removed by the blade 82 falls to the non-planarized region M2 on the stage 51, so that the powder material can be prevented from being deposited on the surface of the roller 8. That is, since it is possible to prevent excess powder material from scattering in the flattened region M1, it is possible to improve the formability of the three-dimensional structure. Note that both the roller 8 in FIG. 7A and the roller 208 in FIG. 7B rotate in the arrow B direction.
  • the blade 82 is fixed to the powder supply unit 7 by a fixing unit 84 on the side opposite to the side facing the roller 8. At this time, the position where the blade 82 is fixed to the powder supply unit 7 is disposed closer to the flattened region than the opening 71.
  • the blade 82 is connected between the roller 8 and the powder supply unit 7 without a gap. Therefore, even when the powder material is scattered when the powder material is flattened by the roller 8, the blade 82 can prevent the powder material from scattering in the flattening region M1.
  • the blade 82 is preferably made of a conductive material. This is to reduce the adhesion of the powder material to the blade 82 due to static electricity.
  • the blade 82 corresponds to the powder removing plate of the present invention. Further, the blade 82 and the roller 8 correspond to the flattening portion of the present invention.
  • an operation panel 28 for operating the three-dimensional modeling apparatus 1 is provided on the front surface of the frame portion 22 on the X axis positive side of the housing 2.
  • the operation panel 28 is provided with various lamps and a display.
  • the operation panel 28 is provided with various buttons for operating instructions.
  • the electrical configuration of the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with a CPU 110 that performs main control of the three-dimensional modeling apparatus 1, and a ROM 120 and a flash RAM 130 are connected to the CPU 110 via a bus 190.
  • the control unit 40 includes a CPU 110, a ROM 120, and a flash RAM 130.
  • the CPU 110 performs various calculations and processes in cooperation with flash RAM 130 and ROM 120.
  • the ROM 120 stores a control program for controlling the operation of the three-dimensional modeling apparatus 1, a print execution program for executing print processing, and the like.
  • the flash RAM 130 stores coordinate data received from the PC 200 via the communication control unit 160.
  • the coordinate data includes color data associated with the coordinate data.
  • the CPU 110 is connected to the head drive unit 140, the motor drive unit 150, and the communication control unit 160 via the bus 190.
  • the head driving unit 140 drives a piezoelectric actuator (not shown) provided in each ejection channel of the inkjet head 21 that ejects ink.
  • the head driving unit 140 determines the ejection timing of the modeling liquid and the color of the modeling liquid to be ejected according to the ejection signal and color data from the CPU 110.
  • the determined color of the modeling liquid is supplied to the inkjet head 21 as a color selection signal.
  • the inkjet head 21 discharges the modeling liquid from the head of the color to be discharged among the heads of the respective colors according to the color selection signal.
  • the motor drive unit 150 controls and drives the head motor 24, the stage drive motor 57, the lifting plate motor 53, the roller motor 83, and the shutter motor 72, respectively.
  • the head motor 24 drives a carriage (not shown) on which the inkjet head 21 is mounted. As a result, the inkjet head 21 moves in the X-axis direction (see FIGS. 1 and 2).
  • the stage drive motor 57 drives a stage roller (not shown) that adjusts the timing and speed at which the stage 5 on which the powder material is placed is sent out. As a result, the stage 5 moves in the Y-axis direction (see FIG. 3).
  • the stage drive motor 57 and the motor drive unit 150 correspond to the moving mechanism of the present invention.
  • the elevating plate motor 53 moves the elevating plate 51 in the Z-axis direction by rotating the ball screw 54 that supports the elevating plate 51 (see FIG. 1).
  • the roller motor 83 rotates the roller 8 in a predetermined direction by rotating the rotating shaft 81 of the roller 8.
  • the roller 8 is rotated in the direction of arrow B in FIG.
  • the shutter motor 72 moves a shutter (not shown) that closes the opening 71 in FIG. As the shutter moves, the opening 71 of the powder supply unit 7 is opened or closed. When the opening 71 is opened, the powder material in the powder supply unit 7 is dropped onto the stage 5.
  • These motors are stepping motors with built-in encoders, and can detect the amount of movement, origin position, rotational speed, and the like.
  • the detected data such as the movement amount, the origin position, and the rotation speed are transmitted to the CPU 110 via the bus 190.
  • the CPU 110 transmits a signal for driving to the motor driving unit 150 based on the transmitted data.
  • the CPU 110 is connected to the communication control unit 160, the operation panel 28, and the head suction mechanism 23 via the bus 190.
  • the communication control unit 160 performs communication between the three-dimensional modeling apparatus 1 and the outside. Necessary print data is received from the PC 200 as an external device via the communication control unit 160 and stored in the flash RAM 130.
  • the operation panel 28 has various input buttons for accepting operations such as starting, stopping, and starting printing of the three-dimensional modeling apparatus 1 from the user.
  • An operation from the user input to the operation panel 28 is transmitted to the CPU 110 as an operation signal (see FIG. 1).
  • the head suction mechanism 23 moves up and down in the Z-axis direction, attaches a cap to the ink jet head 21 in FIG. 5, and sucks the ink jet head 21 in accordance with a signal from the CPU 110.
  • step S0 (hereinafter referred to as S0). Specifically, suction is performed by the head suction mechanism 23 until the modeling liquid reaches a plurality of discharge ports on the lower surface of the inkjet head 21 (see FIG. 1). By this suction, the ink jet head 21 can be ejected.
  • the lift plate 51 shown in FIG. 1 is moved in the Z-axis negative direction through the motor drive unit 150 and the lift plate motor 53 of FIG. Move in the direction.
  • the Z coordinate moving in the Z negative direction corresponds to the thickness of the first layer of the three-dimensional structure.
  • the thickness is about 100 ⁇ m.
  • S1 it is determined whether or not coordinate data has been received from the PC 200.
  • the coordinate data is stored in the flash RAM 130 (S2). If it is determined that the coordinate data has not been received (S1: No), since the data regarding the three-dimensional structure is not supplied to the control unit 40 by the user via the PC 200 and the bus 190, a loop standby is performed.
  • the process proceeds to the next S3.
  • the coordinate data having the smallest Z coordinate among the Z coordinates of the coordinate data stored by the flash RAM 130 is designated as the current coordinate position Z.
  • a structure forming process is performed in S3.
  • this structure forming process at least one layer of powder material at the coordinate position Z on the stage 5 is supplied. Further, the powder material supplied to the stage 5 is flattened.
  • a discharge process is performed.
  • the modeling liquid is discharged onto the powder material supplied to the stage 5.
  • the powder material is dissolved in the modeling liquid and bonded to each other.
  • one layer of the three-dimensional structure to be formed is formed.
  • combined modeling with the lower layer is also performed.
  • the three-dimensional model is colored simultaneously with modeling in S4.
  • S5 it is determined whether or not the modeling is finished. If it is determined that the modeling is not completed (S5: No), the process proceeds to S6.
  • the process proceeds to S ⁇ b> 6, the current coordinate position Z is changed to the coordinate position Z next to the current coordinate position Z among the coordinate positions Z stored in the flash RAM 130. Then, the lift plate 51 is moved in the Z-axis negative direction via the motor drive unit 150 and the lift plate motor 53 in accordance with the coordinate position. Then, the process proceeds to S5 structure formation processing.
  • this flow is finished. Specifically, it is determined that the modeling is finished when a command to turn off the power is supplied to the control unit 40 or when the processing for all the coordinate positions Z stored in the flash RAM 42 is completed.
  • data at the current coordinate position Z is read from the flash RAM 130 in S31.
  • the data to be read is the coordinate data of the coordinates (X, Y) at the coordinate position Z.
  • a powder supply process is performed.
  • the opening 71 of the powder supply unit 7 is opened by the movement of the shutter, and is supplied linearly in the X-axis direction to one end of the stage 5.
  • the amount of the powder material to be supplied is adjusted to the amount to which the powder material is supplied for all the coordinates (X, Y) of the molding region on the stage 5 at the current coordinate position Z.
  • roller 8 is rotated by driving the roller motor 83 (see FIGS. 1 and 8).
  • the number of rotations of the roller 8 is about 5 rps as an example.
  • movement control of the stage 5 in the Y-axis direction is performed to flatten the powder material.
  • the stage 5 moves in the negative Y-axis direction by driving the motor driving unit 150 and the stage driving motor 57 of FIG.
  • the roller 8 moves horizontally in the Y-axis direction from one end of the stage 5 to the other end.
  • the moving speed of the stage 5 is about 50 to 300 mm / s.
  • the inkjet head 21 of FIG. 1 is moved by a predetermined distance in the X-axis direction via the motor driving unit 150 and the head motor 24 of FIG.
  • the modeling liquid is discharged by the inkjet head 21 based on the discharge signal from the control unit 40 with respect to predetermined coordinates.
  • the inkjet head 21 is moved in the X-axis direction via the head motor 24. These are moved and discharged in accordance with the position coordinate data of the three-dimensional structure stored in the flash RAM 130.
  • the stage drive motor 57 is driven to move the stage 5 in the positive direction of the Y axis (see FIGS. 1 and 8). That is, the reciprocation of the inkjet head 21 in the X-axis direction is performed line by line, and when the reciprocation of the inkjet head 21 in the X-axis direction is completed by one line, the stage 5 is moved to a predetermined next line in the positive Y-axis direction. Moved. In this way, the inkjet head 21 is relatively moved line by line in the X-axis direction from the initial position toward the positive Y-axis direction.
  • FIG. 12A when the lifting plate motor 53 of FIG. 8 is first driven, the lifting plate 51 is lowered from the same position as the surface of the stage 5 to a predetermined Z coordinate position in the negative Z-axis direction, which is the arrow A direction.
  • the position in FIG. 12A is the initial position of the stage 5.
  • the shutter motor 72 is driven to open the opening 71 (see FIGS. 6 and 8), whereby the powder material is supplied onto the stage 5 from the powder supply unit 7.
  • the rotation of the roller 8 in the arrow B direction is started.
  • the movement of the stage 5 in the negative Y-axis direction which is the direction of arrow C, is started.
  • the arrangement of the roller 8 and the powder supply unit 7 is fixed, and when the stage 5 moves, both the roller 8 and the powder supply unit 7 move relative to the stage 5. If the powder supply part 7 moves with the stage 5, the powder supply part 7 may be arrange
  • the roller 8 and the powder supply unit 7 are both relatively moved with respect to the stage 5, so that the powder supply unit 7 is always arranged on the non-planarized region M2.
  • the powder supply unit 7 is always arranged on the non-planarized region M2.
  • the stage 5 moves in the positive direction of the Y-axis and moves to the origin position, a series of operations is repeated to form a three-dimensional modeled object.
  • the roller 8 and the powder supply unit 7 move relative to the stage 5 by moving the stage 5 in the Y-axis direction, but the present invention is not limited to this.
  • the arrangement of the stage 5 may be fixed, and the roller 8 and the powder supply unit 7 may move together.
  • the blade 82 is fixed to the powder supply unit 7 so that there is no gap between the roller 8 and the powder supply unit 7, but the blade 82 and the powder supply unit 7 are fixed. It does not have to be.
  • a support member for supporting and fixing the blade 82 may be provided separately.
  • a heating unit for heating the roller 8 may be provided.
  • the powder in the lower layer to which the modeling liquid adheres temporarily adheres to the roller 8, it is possible to prevent the modeling liquid from evaporating by heating and prevent the powder material from accumulating between the roller and the blade. Thereby, it can prevent that powder material accumulates between a roller and a blade, and powder falls to the flattening area

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Abstract

　粉末材料をローラで平坦化する場合に、粉末材料がステージ上の平坦化領域などに飛散するのを防止して、寸法精度の高い立体造形物を形成できる立体造形装置を提供する。 粉末材料をステージに供給する粉末供給部と、粉末供給部より供給された粉末材料を平坦化するために回転するローラと、ローラに対向して設けられて、ローラに付着した粉末材料を除去する粉末除去板とを備えた平坦化部と、平坦化部をステージに対して相対的に移動させて粉末材料を平坦化する移動機構を備え、移動機構により平坦化部が粉末材料を平坦化するときに、ステージに供給された粉末材料は、平坦化部により平坦化された平坦化領域と、平坦化部により平坦化されていない未平坦化領域を有し、粉末除去板は、移動機構により平坦化部が粉末材料を平坦化するときの未平坦化領域側であって、かつ、ローラの回転中心以下の位置でローラに接することを特徴とする。

Description

立体造形装置
　本発明は、粉末材料に対して造形液を吐出することにより立体造形物を形成する立体造形装置に関する。
　従来、粉末材料に造形液を供給することで立体造形物を形成する種々の立体造形装置が提案されている。例えば、特許文献１の立体造形装置は、ステージ上に供給された粉末材料を伸展ローラによりステージ上に拡散させて、粉末材料の堆積面を平坦化する。
　平坦化された粉末材料に対してプリントヘッドから結合剤溶液が吐出されて、粉末材料の所定の領域に吐出される。結合剤溶液が粉末材料に吐出されることで、粉末材料の粒子同士が結合される。この層の上にさらに粉末材料が供給されて、堆積された粉末材料の平坦化、結合剤溶液の吐出が繰り返されることで、立体造形物が形成される。
特開２００１－３３４５８１号公報
　しかしながら、上記従来技術では、ステージ上に供給された粉末材料を伸展ローラにより平坦化する場合に、伸展ローラに集積した粉末材料が、平坦化された粉末材料の平坦化領域に飛散することがあった。平坦化領域の表面に余計な粉末が付着すると、立体造形物の寸法精度が低下するという問題があった。
　本発明は、ステージに供給された粉末材料をローラで平坦化する場合に、ローラに付着した粉末材料がステージ上の平坦化領域などに飛散するのを防止して、寸法精度の高い立体造形物を形成できる立体造形装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、第１発明の立体造形装置は粉末材料に対して造形液を滴下することで、立体造形物を形成する立体造形装置であって、前記粉末材料をステージに供給する粉末供給部と、前記粉末供給部より供給された粉末材料を平坦化するために回転するローラと、前記ローラに対向して設けられて、前記ローラに付着した粉末材料を除去する粉末除去板とを備えた平坦化部と、前記平坦化部を前記ステージに対して相対的に移動させて前記粉末材料を平坦化する移動機構を備え、前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときに、前記ステージに供給された粉末材料は、前記平坦化部により平坦化された平坦化領域と、前記平坦化部により平坦化されていない未平坦化領域を有し、前記粉末除去板は、前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときの前記未平坦化領域側であって、かつ、前記ローラの回転中心以下の位置で前記ローラに接することを特徴とする。
　第２発明の立体造形装置は、上記第１発明の構成に加えて、前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときに、前記粉末供給部は前記平坦化部と共に前記ステージに対して相対移動し、前記粉末供給部は前記ローラよりも前記平坦化領域から遠い側に配置されることを特徴とする。
　第３発明の立体造形装置は、上記第２発明に加えて、前記粉末除去板は前記ローラに対向する側とは反対側において、前記粉末供給部に固定されることを特徴とする。
　第４発明の立体造形装置は、上記第１ないし第３発明のいずれかにおいて、前記移動機構は、前記ステージを移動させることで、前記平坦化部を前記ステージに対して相対移動させることを特徴とする。
　第１発明の立体造形装置によれば、粉末除去板は、移動機構により平坦化部が粉末材料を平坦化するときの未平坦化領域側であって、かつ、ローラの回転中心以下の位置でローラに接する。そのため、ステージに供給された粉末材料をローラで平坦化する場合に、ローラに付着した粉末材料がステージ上の平坦化領域などに飛散するのを防止して、寸法精度の高い立体造形物を形成できる。
　第２発明の立体造形装置によれば、第１発明の効果に加え、平坦化部が粉末材料を平坦化するときに、粉末供給部は平坦化部と共にステージに対して相対移動し、粉末供給部はローラよりも平坦化領域から遠い側に配置される。そのため、平坦化領域に粉末材料が飛散するのをより効果的に防止することができ、寸法精度の高い立体造形物を形成できる。
　第３発明の立体造形装置によれば、第２発明に加え、粉末除去板はローラに対向する側とは反対側において、粉末供給部に固定されるため、ローラと粉末供給部との間に粉末除去板を隙間無く配置することができる。そのため、平坦化領域に粉末材料が飛散するのをさらに確実に防止することができ、寸法精度の高い立体造形物を形成できる。
　第４発明の立体造形装置によれば、第１発明ないし第３発明のいずれかに加え、移動機構はステージを移動させることで、平坦化部をステージに対して相対移動させるため、平坦化部に付着した粉末材料が平坦化部を移動することによる振動などで飛散して、平坦化領域の表面を荒らすことを防止できる。これにより、寸法精度の高い立体造形物を形成できる。
本発明の実施形態の立体造形装置を示す外観図である。 図１の立体造形装置の正面視における概略構成を示す図である。 図１の立体造形装置の側面視における内部の概略構成を示す図である。 ステージを拡大して示す概略斜視図である。 ヘッドを拡大して示す概略斜視図である。 ローラと粉末供給部を拡大して示す概略斜視図である。 本実施形態のローラとブレードを拡大して示す概略構成図である。 従来例のローラとブレードを拡大して示す概略構成図である。 立体造形装置の電気的構成を示すブロック図である。 立体造形装置の動作制御を示すフローチャートである。 図９の構造形成処理を示すフローチャートである。 図９の吐出処理を示すフローチャートである。 立体造形装置の動作を模式的に示す図である。 立体造形装置の動作を模式的に示す図である。 立体造形装置の動作を模式的に示す図である。 立体造形装置の動作を模式的に示す図である。 立体造形装置の動作を模式的に示す図である。
　以下に、図１～図７を用いて、本発明の好ましい実施形態を示す。図１に示すように、本実施形態の立体造形装置１は、例えば、ネットワーク３００を介してパーソナルコンピュータであるＰＣ２００で作成された立体造形印刷用の座標データ、色データ等を受信する。立体造形装置１は、受信した座標データ、色データに基づいて、ステージ５上の粉末材料にインクジェットヘッド２１から造形液を吐出して立体造形物を作成する。
　立体造形装置１は、Ｘ軸方向を長手方向とする略直方体形状の筐体２を有し、その底面の略中央に、筐体２の前後方向であるＹ軸方向に伸びる２本のレール３が列設されている（図３参照）。２本のレ－ル３は、図１の筐体２の前側であるＹ軸負側に設けられた支持部３１と図示しないＹ軸正側の支持部にそれぞれ支持されている。レール３はステージ支持台１２の貫通孔１４（図４参照）に挿通されており、ステージ支持台１２はこのレール３に沿ってＹ軸方向に移動可能である。
　図３において、図１の筐体２後方であるレール３のＹ軸正方向の端部には図８のステージ駆動モータ５７が設けられる。図４のステージ支持台１２は、ステージ駆動モータ５７の駆動によってキャリッジベルトを介してレール３に沿ってＹ軸方向に往復移動されるようになっている。これによりステージ支持台１２の上部に固定されたステージ５がＹ軸方向へ移動する。
　図１及び図４のステージ５は箱型形状であり、その中央部は直方体形状の空洞部５６を有している。また、ステージ支持台１２の中央には、空洞部５６に連通する円柱状の空洞部１３が形成されている。ステージ５の筐体２の後方であるＹ軸正方向にはローラ８によって移動された余剰分の粉末を回収するための図３及び図４の粉末回収口８７が設けられる。粉末回収口８７に投入された粉末材料は、回収路８９を通って粉末回収部８５へ回収される（図２参照）。
　粉末回収部８５に回収された粉末材料は、ユーザによって粉末供給部７へ投入される。また、図示しない吸引機構などにより、粉末供給部７へ自動的に再投入されるようにしてもよい。
　昇降板５１はステージ５の空洞部５６内をＺ軸方向へ移動可能に設けられる。昇降板５１はステージ５上面と同じ位置から成形する立体造形物のＺ座標の範囲を移動する。昇降板５１の下面の中央には昇降板５１を支持するためのボールねじ５４が設けられる。昇降板５１は図８の昇降板モータ５３の駆動によりボールねじ５４が回転することで、空洞部５６の内部をＺ軸方向に移動する。なお、ボールねじ５４は図８の昇降板モータ５３を介して、ステージ５の空洞部５６に図示しない支持部材によりベアリングを介して設けられる。
　また、図２に示すように、筐体２のＹ軸方向の略中央で、かつ、ステージ５の上方には、インクジェットヘッド２１のＸ軸方向への移動を案内するためのガイドレール９が架設されている。このガイドレール９の筐体２の左側であるＸ軸負側の端部付近に設けられたヘッドモータ２４（図８参照）と、筐体２の右側であるＸ軸正側の端部付近に設けられた図示しないプーリーとの間にキャリッジベルトが筐体２のＸ軸方向にわたって架設されている。
　キャリッジベルトは図８のヘッドモータ２４を介して駆動し、インクジェットヘッド２１が筐体２のＸ軸方向に往復移動されるようになっている。
　また、立体造形装置１は、カラーの立体造形物を作成可能であり、立体造形用のシアンインク，マゼンタインク，イエローインク，ブラックインク、クリアインクが用いられている。図２のように、立体造形装置１のフレーム２２内のＸ軸負側には、各インクを収容したインク収容部３０がそれぞれ設けられている。
　図２において、インク収容部３０は、インク供給用チューブ１０を介して、各色のインクジェットヘッド２１に接続されている。尚、このインク供給用チューブ１０は、ポリエチレン等からなる可撓性のチューブであり、立体造形装置１において、インクジェットヘッド２１の移動等に対応して屈曲や捩れが生じるような柔軟性を有する。
　インクジェットヘッド２１は、図５において各インクを噴射するための、図示外の噴射チャンネルをそれぞれ備えている。各噴射チャンネルには、各々個別に駆動される圧電アクチュエータが設けられている。圧電アクチュエータは、各噴射チャンネルに対応してインクジェットヘッド２１の底面に孔設された微細な噴射ノズルから下向きに、インクの液滴が噴射されるように制御されている。
　また、インクジェットヘッド２１がガイドレール９のＸ軸負側である左端の退避位置に移動した位置には、各インクジェットヘッド２１のノズル面に対して密着・離脱が可能な吸引キャップを有するヘッド吸引機構２３が設けられている。
　ヘッド吸引機構２３は、図示外の吸引ポンプとキャップを有する。ヘッド吸引機構２３は、図示外の昇降機構によってＺ軸方向に昇降可能に構成される。インクジェットヘッド２１が、ヘッド吸引機構２３の上側に移動されると、ヘッド吸引機構２３はＺ軸正方向に上昇する。
　上昇したヘッド吸引機構２３は、インクジェットヘッド２１面に密着し、インクジェットヘッド２１の吐出口に各色の造形液が達するまで吸引を行う。各吸引キャップがインクジェットヘッド２１に密着しているときに、ポンプに接続された吸引キャップを介してインクの吸引を行うことが可能となっている。また、印刷が行われないときには、吸引キャップでインクジェットヘッド２１のノズル面が覆われ、インクの乾燥が防止される。
　図１～３、図６の粉末供給部７は立体造形に用いる粉末材料を収容するための箱形状の容器であって、ステージ５の上方であって筐体２の右側であるＸ軸正側に設けられる粉末回収部８５の壁面に図示しない固定部材によって支持されている。粉末供給部７の上方の開放された投入口により、ユーザによって粉末材料が投入される。
　粉末供給部７は、ステージ５上のＸ軸方向に線上に伸びる全領域に粉末材料を供給可能なように、粉末供給部７の下部に開口部７１を備えている（図６参照）。そのため、この開口部７１は、ステージ５のＸ軸方向に延びてステージのＸ軸方向の長さとほぼ同じ長さを有する。
　図６において、粉末供給部７の開口部７１は図示しないシャッタ部材を有している。ステージ５上へ粉末供給を開始するときには、図８のシャッタモータ７２を介してシャッタ部材が移動して開口部７１が開放される。これにより、ステージ５上へ所定量の粉末材料が投下される。そして、ステージ５上への粉末供給が終わると、シャッタモータ７２によりシャッタ部材が開口部７１を閉鎖する。
　ローラ８は、ステージ５上に供給された粉末材料を平坦化するために設けられる。図３及び図６に示すように、ローラ８は回転軸８１に接続されたローラモータ８３（図８参照）により図６の反時計回りである矢印Ｂ方向へ回転する。ローラは回転軸８１が回転可能なように、図示しないベアリングなどを介して固定部材によりＸ軸正側に設けられた粉末回収部８５の壁部に固定されている（図１、図２参照）。
　図６に示すように、ブレード８２はローラ８に付着した粉末材料を除去するために設けられ、平板状である。ローラ８に対向するブレード８２の先端部はローラ８の表面に押圧するように接している。
　ブレード８２がローラ８に接する位置は回転中心Ｃ以下の位置Ｌ２である。なお、図中の直線Ｌ１は回転中心ＣのＺ軸方向の位置、直線Ｌ２はブレードがローラに接する接線である。
　仮に、図７Ｂの従来例に示すように、ブレード２８２の先端部がローラ２０８の回転中心よりもＺ軸正方向へ高い位置Ｌ３に配置されていた場合、ローラ２０８に付着した粉末材料はブレード２８２により掻き集められて再びローラ２０８の表面上へ堆積してしまう。ローラ２０８上へ集積した粉末材料はブレード２８２とローラ２０８との間に次々に集積してゆく。
　そのため、ローラ２０８の端部やブレード２８２を乗り越えて、ステージ２５１の粉末材料が平坦化された平坦化領域Ｍ１に落下するおそれがある。つまり、ローラ２０８で平坦化しても平坦化領域Ｍ１が不均一になるおそれがある。
　それに対して、図７Ａに示す本実施例では、ブレード８２がローラ８に接する位置は回転中心以下の位置Ｌ２となっている。これにより、ブレード８２で除去された粉末材料はステージ５１上の未平坦化領域Ｍ２へ落下するので、ローラ８の表面で粉末材料が堆積することを防止することができる。すなわち、平坦化領域Ｍ１に余分な粉末材料が飛散するのを防止できるので、立体造形物の成形性を向上させることができる。なお、図７Ａのローラ８及び図７Ｂのローラ２０８は、ともに矢印Ｂ方向に回転する。
　また、図６に示すように、ブレード８２はローラ８に対向する側の反対側が粉末供給部７に固定部８４により固定される。このとき、ブレード８２が粉末供給部７に固定される位置は、開口部７１よりも平坦化領域に近い側に配置される。
　すなわち、ブレード８２はローラ８と粉末供給部７との間に隙間無く連結されている。そのため、ローラ８で粉末材料を平坦化するときに、粉末材料が飛散しても、ブレード８２によって平坦化領域Ｍ１に粉末材料が飛散するのを遮ることができる。
　また、図１２Ｃのように、インクジェットヘッド２１側へ粉末材料が飛散して、インクジェットヘッド２１に粉末材料が付着して吐出口を詰まらせたりすることを防止することができる。なお、ブレード８２は導電性材料からなることが望ましい。静電気によりブレード８２に粉末材料が付着することを低減するためである。なお、ブレード８２は本発明の粉末除去板に相当する。また、ブレード８２とローラ８が本発明の平坦化部に相当する。
　そして、図１に示すように、筐体２のＸ軸正側のフレーム部２２の正面には、立体造形装置１の操作を行うための操作パネル２８が設けられている。操作パネル２８には、各種のランプ、ディスプレイが設けられている。また、操作パネル２８には、操作指示のための各種のボタンが設けられている。
　図８を用いて、本実施形態の立体造形装置１の電気的構成を説明する。立体造形装置１には、立体造形装置１の主制御を司るＣＰＵ１１０が設けられており、ＣＰＵ１１０には、バス１９０を介し、ＲＯＭ１２０、フラッシュＲＡＭ１３０が接続されている。制御部４０はＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１２０、フラッシュＲＡＭ１３０を有している。
　ＣＰＵ１１０は、フラッシュＲＡＭ１３０及びＲＯＭ１２０と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＯＭ１２０は、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラム、印刷処理を実行するための印刷実行プログラム等を記憶している。フラッシュＲＡＭ１３０には、ＰＣ２００から通信制御部１６０を介して受信した座標データが記憶される。座標データには座標データに関連付けられた色データも含まれる。
　またＣＰＵ１１０には、バス１９０を介して、ヘッド駆動部１４０と、モータ駆動部１５０と、通信制御部１６０とが接続されている。
　ヘッド駆動部１４０は、インク噴射を行うインクジェットヘッド２１の各噴射チャンネルに設けられた図示外の圧電アクチュエータを駆動させる。ヘッド駆動部１４０は、ＣＰＵ１１０からの吐出信号と色データとに従って、造形液の吐出タイミングと吐出すべき造形液の色を決定する。
　決定された造形液の色は、色選択信号としてインクジェットヘッド２１に供給される。インクジェットヘッド２１は、色選択信号に従って、各色のヘッドのうち、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
　モータ駆動部１５０は、ヘッドモータ２４、ステージ駆動モータ５７、昇降板モータ５３、ローラモータ８３、シャッタモータ７２をそれぞれ制御して駆動させる。
　ヘッドモータ２４は、インクジェットヘッド２１を搭載した図示外のキャリッジを駆動する。これによりインクジェットヘッド２１がＸ軸方向へ移動する（図１及び図２参照）。
　ステージ駆動モータ５７は、粉末材料が載置されたステージ５を送り出すタイミングや速度を調整する図示外のステージローラを駆動する。これによりステージ５がＹ軸方向へ移動する（図３参照）。なお、ステージ駆動モータ５７及びモータ駆動部１５０が本発明の移動機構に相当する。
　昇降板モータ５３は、昇降板５１を支持するボールねじ５４を回転させることで、昇降板５１をＺ軸方向に移動させる（図１参照）。
　ローラモータ８３は、ローラ８の回転軸８１を回転させることで、ローラ８を所定の方向に回転させる。ここでは、ローラモータ８３の駆動により、ローラ８が図６の矢印Ｂ方向へ回転する。
　シャッタモータ７２は粉末供給部７の図６の開口部７１を塞ぐ図示外のシャッタを移動させる。シャッタが移動することにより、粉末供給部７の開口部７１が開放されたり塞がれたりする。開口部７１が開放されると粉末供給部７内の粉末材料がステージ５へ投下される。
　これらのモータは、エンコーダを内蔵するステッピングモータ等であり、移動量、原点位置、回転速度等を検出可能である。検出されたこれらの移動量、原点位置、回転速度等のデータはバス１９０を介してＣＰＵ１１０に送信される。ＣＰＵ１１０は送信されたこれらのデータに基づいてモータ駆動部１５０に駆動のための信号を送信する。
　さらに、ＣＰＵ１１０には、バス１９０を介して、通信制御部１６０、操作パネル２８、ヘッド吸引機構２３が接続されている。
　通信制御部１６０は、立体造形装置１と外部との通信を行う。外部装置であるＰＣ２００から、この通信制御部１６０を介して必要な印刷データを受信してフラッシュＲＡＭ１３０に記憶する。
　操作パネル２８は立体造形装置１の起動、停止、印刷開始等の操作をユーザから受け付けるための様々な入力ボタンを有する。操作パネル２８に対して入力されたユーザからの操作は、操作信号としてＣＰＵ１１０に送信される（図１参照）。
　ヘッド吸引機構２３は、ＣＰＵ１１０からの信号に従い、Ｚ軸方向への昇降、図５のインクジェットヘッド２１へのキャップの装着、及びインクジェットヘッド２１の吸引を行う。
　図９～図１１を用いて、立体造形装置１の動作制御について説明する。
　図９に示す処理では、まず、制御部４０に電源ＯＮの指令が供給され、立体造形装置１の駆動が開始される。立体造形装置１の駆動が開始されると、ステップＳ０（以下、Ｓ０とする）で初期化処理が行われる。具体的には、ヘッド吸引機構２３により、インクジェットヘッド２１の下面の複数の吐出口に造形液が達するまで吸引が行われる（図１参照）。この吸引により、インクジェットヘッド２１が吐出可能な状態となる。
　また、図１に示す昇降板５１をステージ５表面と同じ位置から初期設定として予め定められるＺ座標分だけ、図８のモータ駆動部１５０、昇降板モータ５３を介して昇降板５１をＺ軸負方向に移動させる。このときＺ負方向へ移動するＺ座標は、立体造形物の１層目の厚さに対応する。一例として、厚さは約１００μｍ程度である。
　初期化処理が行われると、Ｓ１では、ＰＣ２００からの座標データの受信があったか否かが判断される。座標データを受信すると、フラッシュＲＡＭ１３０に座標データを記憶する（Ｓ２）。座標データを受信していないと判定されると（Ｓ１：Ｎｏ）、ユーザにより立体造形物に関するデータがＰＣ２００、及びバス１９０を介して制御部４０に供給されていないため、ループ待機する。
　一方、フラッシュＲＡＭ１３０に座標データを記憶すると、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、フラッシュＲＡＭ１３０により記憶されている座標データのＺ座標のうち、最小のＺ座標を有する座標データが現在の座標位置Ｚとして指定される。
　次に、Ｓ３で構造形成処理が行われる。この構造形成処理により、ステージ５上にある座標位置Ｚにおける少なくとも１層分の粉末材料が供給される。また、ステージ５に供給された粉末材料が平坦化される。
　Ｓ４では、吐出処理が行われる。この吐出処理により、ステージ５に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料が造形液に溶解して互いに結合される。粉末材料が結合されることで、造形される立体造形物のうちの１層の造形がなされる。また、２層以上積層させる場合には、下層との結合造形もなされる。なお、着色された造形液の場合は、Ｓ４において、造形と同時に立体造形物の着色がなされる。
　Ｓ５は、造形が終了したか否かが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ５：Ｎｏ）、処理がＳ６に移る。処理がＳ６に移ると、現在の座標位置Ｚを、フラッシュＲＡＭ１３０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更する。そして、その座標位置に対応させてモータ駆動部１５０、昇降板モータ５３を介して昇降板５１をＺ軸負方向に移動させる。そして、Ｓ５の構造形成処理に移る。
　一方、Ｓ５において、造形終了と判定されると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、このフローが終了する。具体的には、制御部４０に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、またはフラッシュＲＡＭ４２に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したときに、造形終了と判定される。
　次に、図１０を用いて、図９に示す動作制御におけるＳ３の構造形成処理について具体的に説明する。図１０に示す構造形成処理では、まず、Ｓ３１で現在の座標位置ＺにおけるデータがフラッシュＲＡＭ１３０から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
　Ｓ３２では、粉末供給処理が行われる。図６のように、粉末供給部７の開口部７１はシャッタが移動することにより開放されて、ステージ５の一端部にＸ軸方向に線状に供給される。ここで、供給される粉末材料の量は、現在の座標位置Ｚにおけるステージ５上の成形領域の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される量に調整される。
　そして、ローラモータ８３を駆動させることにより、ローラ８を回転させる（図１、８参照）。ローラ８の回転数は、一例として５ｒｐｓ程度である。
　Ｓ３３では、粉末材料を平坦化するために、ステージ５をＹ軸方向へ移動制御を行う。具体的には、図８のモータ駆動部１５０、ステージ駆動モータ５７の駆動により、ステージ５がＹ軸負方向へ移動する。これにより、ローラ８はステージ５の一端部から他端部へＹ軸方向へ相対的に水平移動することになる。一例として、ステージ５の移動速度は概ね５０～３００ｍｍ／ｓ程度である。
　Ｓ３３の処理が行われると、図１０に示す構造形成処理が完了し、図９に示すＳ４の吐出処理に移る。
　続いて、図１１を用いて、図９に示す動作制御におけるＳ４の吐出処理について具体的に説明する。図１１に示す吐出処理では、まずＳ４１で、現在の座標位置ＺにおけるデータがフラッシュＲＡＭ１３０から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
　データが読み出されると、Ｓ４２では、図１のインクジェットヘッド２１を図８のモータ駆動部１５０、ヘッドモータ２４を介して、Ｘ軸方向に所定の距離だけ移動して、初期位置へ移動させる。
　Ｓ４３では、所定の座標に対して、制御部４０からの吐出信号に基づいてインクジェットヘッド２１による造形液の吐出を行う。それと共に、インクジェットヘッド２１をヘッドモータ２４を介してＸ軸方向に移動させる。これらは、フラッシュＲＡＭ１３０に記憶された立体造形物の位置座標データに応じて、移動及び吐出が行われる。
　また、ステージ駆動モータ５７を駆動させて、ステージ５をＹ軸正方向へ移動させる（図１、８参照）。すなわち、インクジェットヘッド２１のＸ軸方向の往復移動が１ラインずつ行われ、インクジェットヘッド２１のＸ軸方向往復移動が１ライン完了すると、Ｙ軸正方向のあらかじめ定められた次のラインまでステージ５が移動される。このようにして、インクジェットヘッド２１は、初期位置からＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対的に移動される。
　Ｓ４３の処理により、現在の座標位置Ｚに対応した立体造形物の１層の全ラインに対する吐出が為される。現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了すると、処理が、図９に示すＳ５に移る。
　次に、立体造形装置１のローラ８と粉末供給部７に対するステージ５の移動について、模式的に示す図１２を用いて説明する。
　図１２Ａにおいて、まず図８の昇降板モータ５３が駆動されることにより、昇降板５１がステージ５表面と同じ位置から矢印Ａ方向であるＺ軸負方向へ所定のＺ座標の位置まで降下する。図１２Ａの位置がステージ５の初期位置である。
　次に、図１２Ｂにおいて、シャッタモータ７２が駆動されて開口部７１が開放されることにより（図６、８参照）、粉末供給部７から粉末材料がステージ５上へ供給される。粉末材料をステージ５上へ供給した後、ローラ８の矢印Ｂ方向への回転が開始される。また、ステージ５の矢印Ｃ方向であるＹ軸負方向への移動が開始される。
　図１２Ｃにおいて、ステージ５がさらに矢印Ｃ方向であるＹ軸負方向へ移動すると、ローラ８によりステージ５上の粉末材料が平坦化される。ステージ５上の粉末材料のうち、ローラ８によって平坦化された領域である平坦化領域Ｍ１が形成される。平坦化領域Ｍ１は、ローラ８に対してステージ５が移動する側であるＹ軸負側に形成される。ローラ８に対してＹ軸正側のステージ５上には、まだ平坦化されていない粉末材料が堆積しており、この領域が未平坦化領域Ｍ２である。
　また、ローラ８と粉末供給部７はその配置が固定されており、ステージ５が移動することで、ローラ８と粉末供給部７が共にステージ５に対して相対移動する。仮に、粉末供給部７がステージ５と共に移動すると、粉末供給部７が平坦化領域Ｍ１の上方に配置される場合がある。
　このような場合には、粉末供給部７の開口部７１等（図６参照）に付着した飛散粉末が平坦化領域Ｍ１に落下して、平坦化領域Ｍ１の表面を不均一にして荒らす可能性がある。
　本実施形態のように、ローラ８と粉末供給部７が共にステージ５に対して相対移動することで、粉末供給部７は常に未平坦化領域Ｍ２上に配置される。これにより、平坦化領域Ｍ１の表面へ粉末供給部に付着した余分な粉末等が飛散することを低減することができる。そのため、立体造形物の成形性や寸法精度が向上する。
　そして、図１２Ｄにおいて、ステージ５がさらに矢印Ｃ方向であるＹ軸負方向へ移動するにつれて、ステージ５上の粉末材料が平坦化され、平坦化領域Ｍ１がさらに形成されていく。図１２Ｅのように、さらにステージ５がＹ軸負方向へ移動すると、余剰分の粉末材料は図示外の粉末回収口へ落下する。
　このように、座標データにより定められる昇降板５１上の所定の領域全てにインクジェットヘッド２１から造形液が吐出されると、１層目の形成が終了する。ステージ５はＹ軸正方向へ移動して原点位置まで移動すると、一連の動作が繰り返されて積層された立体造形物が形成される。
　以上説明した実施形態では、ステージ５がＹ軸方向へ移動することで、ローラ８と粉末供給部７がステージ５に対して相対移動したがこれに限定されない。ステージ５の配置が固定されて、ローラ８と粉末供給部７が共に移動するようにしてもよい。
　加えて、ブレード８２が粉末供給部７に固定されて、ローラ８と粉末供給部７との間に隙間が無いように設けられてされていたが、ブレード８２と粉末供給部７は固定されていなくてもよい。ブレード８２を支持固定する支持部材が別に設けられていてもよい。
　また、余分な粉末材料がローラ８に付着するのを低減するため、ローラ８を加熱する加熱部を設けてもよい。造形液が付着した下層の粉末が仮にローラ８に付着した場合に、加熱により造形液を蒸発させてローラとブレードの間に粉末材料が集積していくのを防止することができる。これにより、ローラとブレードの間に粉末材料が集積して、平坦化領域に粉末が落下して立体造形物の寸法精度が悪くなるのを防止することができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えてもよい。
　１　　立体造形装置
　５　　ステージ
　７　　粉末供給部
　８　　ローラ
　８２　ブレード
　

Claims (4)

  1. 　粉末材料に対して造形液を滴下することで、立体造形物を形成する立体造形装置であって、
    　前記粉末材料をステージに供給する粉末供給部と、
    　前記粉末供給部より供給された粉末材料を平坦化するために回転するローラと、前記ローラに対向して設けられて、前記ローラに付着した粉末材料を除去する粉末除去板とを備えた平坦化部と、
    　前記平坦化部を前記ステージに対して相対的に移動させて前記粉末材料を平坦化する移動機構を備え、
    　前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときに、前記ステージに供給された粉末材料は、前記平坦化部により平坦化された平坦化領域と、前記平坦化部により平坦化されていない未平坦化領域を有し、
    　前記粉末除去板は、前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときの前記未平坦化領域側であって、かつ、前記ローラの回転中心以下の位置で前記ローラに接することを特徴とする立体造形装置。
  2. 　前記移動機構により前記平坦化部が前記粉末材料を平坦化するときに、前記粉末供給部は前記平坦化部と共に前記ステージに対して相対移動し、
    　前記粉末供給部は前記ローラよりも前記平坦化領域から遠い側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
  3. 　前記粉末除去板は前記ローラに対向する側とは反対側において、前記粉末供給部に固定されることを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
  4. 　前記移動機構は、前記ステージを移動させることで、前記平坦化部を前記ステージに対して相対移動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の立体造形装置。
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