WO2015050033A1 - 三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法 - Google Patents

三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法 Download PDF

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久之 小林
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株式会社ミマキエンジニアリング
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional modeling object by laminating discharged modeling materials and a method for forming a three-dimensional modeling object.
  • the three-dimensional modeling apparatus described in Patent Documents 1 and 2 below divides the three-dimensional data of the modeling object into a plurality of layers, and sequentially stacks the modeling material from the discharge unit from the bottom layer. By going, the object to be shaped is shaped according to the 3D data.
  • These three-dimensional modeling apparatuses include an inkjet head that ejects ink as a modeling material.
  • the three-dimensional modeling apparatus of Patent Documents 1 and 2 uses ultraviolet curable ink as a modeling material, and this ultraviolet curable ink is irradiated by irradiating ultraviolet rays from a cured portion to the ultraviolet curable ink that has been ejected and deposited.
  • the three-dimensional modeling apparatus of Patent Document 2 also includes a discharge unit for a support material (support material) that supports an overhang portion or an isolated portion of a modeling target and is removed after the molding of the modeling target is completed. Yes.
  • a support material of the same layer as the modeling material is also discharged in each discharge process for each layer of the modeling material, and the supporting material is cured together with the modeling material in a curing unit. Laminate.
  • the conventional 3D modeling apparatus must prepare a modeling material that is not dissolved by such a liquid and a support material that is dissolved by such a liquid, and the modeling material (that is, the material of the modeling object) ) May be narrowed, and as a result, the hardness of the object to be modeled may be narrowed. Therefore, the conventional three-dimensional modeling apparatus may not be able to mold a modeling object for a desired application.
  • the support is molded with the same modeling material as the modeling object, for example, the modeling object and the support may be fixed and it may be difficult to separate them. .
  • the present invention provides a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling object molding method that can improve the disadvantages of the conventional example and can mold a modeling object corresponding to various uses.
  • this invention improves the inconvenience which this conventional example has, and provides the shaping
  • the three-dimensional modeling apparatus includes a modeling material discharge unit that discharges a modeling material toward the work surface of the stage, and a support that supports the three-dimensional modeling object and the modeling object.
  • a release agent discharging part for discharging a release agent for facilitating separation from the body toward the work surface, and the molding material discharge part and the release agent discharge part at least with respect to the work surface
  • a driving unit that scans in parallel, and the three-dimensional data of the modeling object is divided into a plurality of layers, and the modeling material discharging unit and the release agent discharging unit are based on the shape data for each layer of the modeling target
  • a control unit that controls the drive unit, the control unit, based on the shape data, the modeling material landing region that deposits the modeling material for forming the modeling object, and the support
  • a support material landing area for depositing the modeling material for shaping the body as a support material; Calculating a release agent landing area for dropping the release agent between the modeling material landing area and the support material landing area for each layer
  • the same material (modeling material) can be used for the modeling object and the support.
  • a mold release material is interposed between a modeling object and a support body, a modeling object can be easily removed from a support body.
  • the release agent is discharged for each layer in the same process as the modeling material, a release part associated with the lamination of the release agent can be easily and inexpensively created. .
  • the control unit includes three-dimensional data of the modeling object and a part of the modeling object Based on the property data for each, the modeling material landing area for each modeling material that individually deposits a plurality of types of the modeling material for forming the modeling object is calculated for each layer, and When the modeling material discharge part of the modeling material reaches the ejection position of the modeling material directed to at least one of the modeling material landing regions for each modeling material by controlling the driving unit
  • the molding material is discharged, and when the modeling material discharge part of the modeling material reaches the discharge position of the modeling material toward the support material landing region, the modeling material is discharged, and the release agent is attached.
  • the release agent discharge part has reached the release position of the release agent toward the droplet region To the ejected a release agent, it is desirable to perform the ejection of the contrast profile and a release agent layer by layer from the bottom layer to the top layer.
  • this three-dimensional modeling apparatus it is possible to form a three-dimensional modeling object having a plurality of parts having different hardnesses with the same productivity as a three-dimensional modeling object having a single hardness.
  • the modeling material is an ultraviolet curable ink that is cured by irradiation of ultraviolet rays, and it is desirable to provide a curing portion that irradiates the deposited modeling material with ultraviolet rays.
  • the molding material can be quickly cured with ultraviolet rays, so that the molding time of the modeling object can be shortened.
  • control unit calculates the support material droplet deposition region that enables the division of the support for each layer, and to interpose the release agent between the constituent members of the divided support, It is preferable that the release agent landing region in each layer is between the adjacent constituent members.
  • an ink jet head provided with the modeling material discharge part and the release agent discharge part.
  • the molding of the modeling object becomes inexpensive.
  • the method for molding a three-dimensional modeling object divides the three-dimensional data of the modeling object into a plurality of layers, and calculates shape data for each layer of the modeling object. And supporting the modeling material for forming a support for supporting the modeling object, and a modeling material landing area for forming the modeling material for forming the modeling object based on the shape data Release material for facilitating separation between the modeling object and the support body between the support material landing area to be deposited as a material and between the modeling material deposition area and the support material deposition area And a step of calculating, for each layer, a release agent landing area for dropping the agent, and the molding material discharge unit for discharging the modeling material toward the work surface of the stage and the release agent
  • the mold release agent discharging part that discharges toward the work surface is scanned in parallel with the work surface, and the structure is When the modeling material discharge section reaches the material deposition area or the support material droplet deposition area, the modeling material is discharged, and directed toward the release agent
  • the same material (modeling material) can be used for the modeling object and the support.
  • the mold release material is interposed between the modeling object and the support, so that the modeling object can be easily detached from the support.
  • the release agent is discharged for each layer in the same process as the modeling material, so that the release part associated with the lamination of the release agent can be easily and inexpensively. Can be produced.
  • a modeling material deposition area for each modeling material for individually depositing a plurality of types of the modeling material for forming the modeling object is provided.
  • the modeling material discharge part and the release agent discharge part are scanned in parallel with respect to the work surface, When the modeling material discharge part of the modeling material reaches the discharging position of the modeling material directed to at least one of the modeling material landing regions for each modeling material, the modeling material is discharged, and the support The modeling material discharge of the modeling material to the discharging position of the modeling material toward the material landing area The molding material is discharged when the release agent reaches, and the release agent is discharged when the release agent discharge portion reaches the discharge position of the release agent toward the release agent landing area. Is desirable.
  • a three-dimensional modeling object having a plurality of parts with different hardnesses can be formed with the same productivity as a three-dimensional modeling object having a single hardness. Can do.
  • the 3D modeling apparatus and the 3D modeling object molding method according to the present invention can use the same material (modeling material) for the modeling object and the support, the range of selection of the material Spread. Therefore, the three-dimensional modeling apparatus and the molding method of the three-dimensional modeling object can widen the selection range of the hardness of the modeling object, for example. That is, this 3D modeling apparatus and 3D modeling object molding method can mold a modeling object corresponding to various applications.
  • the mold release object is interposed between the modeling object and the support, so that the modeling object can be easily detached from the support.
  • the release agent since the release agent is also discharged in the discharging process of the modeling material in each layer, the release part can be created easily and inexpensively. That is, the three-dimensional modeling apparatus and the molding method of the three-dimensional modeling object can form a modeling object corresponding to various applications while suppressing a decrease in productivity of the modeling object and a rise in cost.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an example and a modification 1 of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a release layer on the work surface.
  • Drawing 3 is a figure showing the state where the modeling object in an example, a support, and the lowest layer of a mold-release part were fabricated.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the modeling object, the support, and the release part in the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of a modeling object, a support, and a release part in the embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the modeling object, the support, and the release part in the first modification.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an example and a modification 1 of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a release layer on the work surface.
  • Drawing 3 is a figure showing the state where the modeling object in an example, a support,
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the modeling target, the support, and the release part in Modification 1 cut along the line AA in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of Modification 2 of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a modeling object, a support, and a release part in Modification 2.
  • the three-dimensional modeling apparatus and the molding method of the three-dimensional modeling object divide the modeling object into a plurality of layers in the vertical direction based on the three-dimensional data of the modeling object, and the shape of each layer of the modeling object
  • a modeling object is formed according to the three-dimensional data by stacking modeling materials in order from the lowest layer based on the data.
  • the modeling material is a material for forming a three-dimensional modeling object, and is cured by light irradiation or heating.
  • the 3D modeling apparatus is provided with a control unit that controls its various operations.
  • the control unit divides the three-dimensional data of the modeling object into a plurality of layers in the vertical direction, and calculates shape data for each layer of the modeling object.
  • Each shape data is a landing area of a modeling material for forming a modeling object in each layer (hereinafter referred to as a “modeling material deposition area”).
  • the three-dimensional modeling apparatus includes a modeling material discharge unit that discharges the modeling material toward the work surface of the stage, and a drive unit that scans the modeling material discharge unit in parallel to the work surface. .
  • a control part controls the modeling material discharge part and a drive part, and when the modeling material discharge part reaches
  • This 3D modeling device performs the discharge of modeling material to the modeling material landing area for each layer from the bottom layer to the top layer, and by stacking this modeling material, the 3D modeling object Shape.
  • control unit of the three-dimensional modeling apparatus calculates shape data for each layer of the support that supports the modeling target based on the shape data for each layer of the modeling target.
  • the support is molded using the same modeling material as the modeling object as a supporting material. Accordingly, the modeling material discharge unit discharges the modeling material for forming the modeling object and also discharges the modeling material for forming the support.
  • Each shape data of the support calculated here is a droplet deposition area (hereinafter referred to as “support material droplet deposition area”) of the support material (modeling material for forming the support) in each layer. .
  • a control part controls a modeling material discharge part and a drive part, and discharges the said modeling material, when a modeling material discharge part arrives at the discharge position of the modeling material toward the support material landing area
  • the modeling material is discharged to the support material droplet deposition area in the same process as the modeling material ejection process to the modeling material droplet deposition area in the same layer. Therefore, this three-dimensional modeling apparatus discharges the modeling material to the modeling material droplet deposition area and the support material droplet deposition area from the lowermost layer to the uppermost layer and stacks the respective molding materials. This forms a three-dimensional object and support.
  • the deposited modeling material is cured under predetermined conditions.
  • the three-dimensional modeling apparatus is provided with a curing unit that can cure the modeling material.
  • the curing unit performs a curing operation according to the predetermined condition.
  • the curing unit is a light source, and cures the modeling material by irradiating the deposited modeling material with predetermined light such as ultraviolet rays.
  • this three-dimensional modeling apparatus interposes a mold release agent therebetween.
  • the release agent is laminated from the bottom layer to the top layer in the same way as the modeling material. For this reason, this three-dimensional modeling apparatus also includes a release agent discharge unit that discharges the release agent toward the work surface of the stage.
  • the control unit of the 3D modeling apparatus also calculates the shape data for each layer of the release agent based on the shape data for each layer of the modeling object. In the calculation, shape data for each layer of the support may be used.
  • the shape data of each release agent is a release agent droplet deposition area (hereinafter referred to as “release agent deposition area”) in each layer.
  • the control unit controls the release agent discharge unit and the drive unit, and discharges the release agent when the release agent discharge unit reaches the release position of the release agent toward the release agent landing area. .
  • This 3D modeling device discharges the release agent to the release agent landing area in the same process as the molding material discharge area to the modeling material landing area and the support material landing area in the same layer. To do.
  • this three-dimensional modeling apparatus performs the discharge of the modeling material to the modeling material landing area and the support material landing area and the discharge of the release agent to the release agent landing area from the lowermost layer to the uppermost layer. This is carried out for each layer, and the modeling material and the release agent are laminated to form a three-dimensional modeling object and a support, and a release agent made of a release agent is formed between the modeling object and the support. The mold part is interposed.
  • the mold release agent one having the property of not being mixed or difficult to be mixed with the adjacent modeling material when the droplets are deposited is used. Moreover, the thing of the property which does not adhere to a modeling target object or a support body is used for this mold release agent. Moreover, this mold release agent may be cured by a curing unit or may not be cured. In the former case, the mold release agent is cured by irradiating the deposited mold release agent with predetermined light such as ultraviolet rays.
  • This three-dimensional modeling apparatus after finishing the discharge of the modeling material and the release agent in one layer, between the modeling material discharge part and the stage, and between the release agent discharge part and the stage in the vertical direction Then, the next layer of molding material and release agent are discharged.
  • This three-dimensional modeling apparatus forms a three-dimensional modeling object and a support with a release part interposed therebetween by repeating this discharge for each layer from the lowermost layer to the uppermost layer.
  • the curing operation is performed on the deposited modeling material in one layer, and the curing operation for all the curing targets of this layer is performed.
  • the space between the modeling material discharge part and the release agent discharge part and the stage is expanded in the vertical direction, and the modeling material and the release agent of the next layer are discharged.
  • This three-dimensional modeling apparatus may move to the discharge operation of the next layer after the object to be cured is completely cured (that is, in a completely cured state), and after the object to be cured is cured to the extent that it does not deform. (In other words, in a semi-cured state), the next layer may be discharged.
  • the three-dimensional modeling apparatus forms a three-dimensional modeling object and a support with a release part interposed therebetween by repeating this discharge and curing operation from the lowermost layer to the uppermost layer for each layer.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 indicates a three-dimensional modeling apparatus of the present embodiment.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 forms a three-dimensional modeling object on the work surface 100a by laminating a modeling material on the work surface 100a of the stage 100.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with at least one head 10 for discharging a modeling material and a release agent.
  • This exemplary head 10 is of an ink jet type, and can form a modeling object at a low cost.
  • the illustrated head 10 holds the modeling material discharge unit 11 and the release agent discharge unit 12 described above.
  • at least one each of the head that holds the modeling material discharge unit 11 and the head that holds the release agent discharge unit 12 may be arranged.
  • the modeling material discharge unit 11 is a so-called nozzle that discharges the modeling material, and is arranged so that the discharge direction faces the work surface 100 a of the stage 100.
  • the modeling material discharge unit 11 is supplied with a modeling material stored in a modeling material storage unit (not shown).
  • a modeling material storage unit for the supply, for example, the driving force of an electric pump is used.
  • the modeling material reservoir may be a so-called cartridge type.
  • ultraviolet curable ink that is cured by irradiation with ultraviolet rays is used. Therefore, in this example, since this modeling material can be hardened quickly with ultraviolet rays, the molding time of the modeling object can be shortened.
  • the release agent discharge unit 12 is a so-called nozzle that discharges the release agent, and is arranged so that the discharge direction thereof faces the work surface 100 a of the stage 100.
  • a release agent stored in a release agent reservoir (not shown) is supplied to the release agent discharge unit 12.
  • the release agent reservoir may be a so-called cartridge type.
  • a release agent that can suppress adhesion to the modeling object and the support and the like, and can also suppress mixing with the modeling material when the droplet is deposited is used.
  • a high-viscosity liquid that does not mix with the deposited modeling material is used for the release agent.
  • a release agent that does not cure is used.
  • a curable type such as an ultraviolet curable ink may be used.
  • the head 10 is scanned in parallel with the work surface 100a together with the modeling material discharge unit 11 and the release agent discharge unit 12 by the driving unit 21 described above.
  • the head 10 can be scanned in the X direction and the Y direction (front and rear, right and left).
  • the drive unit 21 includes, for example, an electric motor and a gear group.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with the above-described curing unit 30 that can be irradiated with ultraviolet rays.
  • the curing unit 30 may be capable of irradiating the entire work surface 100a of the stage 100 with ultraviolet rays, and irradiates the deposited modeling material with ultraviolet rays alone or while being scanned with the head 10. It may be.
  • the scanning may be performed by the same driving unit 21 as the head 10 or a dedicated driving unit may be prepared.
  • the scanable curing part 30 is taken as an example.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with the above-described control unit 40 that controls the operations of the head 10 (the modeling material discharge unit 11 and the release agent discharge unit 12), the drive unit 21, and the curing unit 30, respectively. .
  • the control unit 40 executes the control based on the three-dimensional data of the modeling object.
  • the three-dimensional data is data representing the three-dimensional shape of the modeling object molded on the work surface 100a of the stage 100.
  • data input by the operator using the input device 51 may be used, or data acquired by the data acquisition unit 52 may be used.
  • the input device 51 in this case is, for example, a CAD (Computer Aided Design) terminal or the like.
  • the data acquisition unit 52 is a three-dimensional shape analysis device of a modeling target such as a laser device or a three-dimensional modeling target that is the basis of the modeling target.
  • the data acquisition unit 52 analyzes a three-dimensional shape such as a modeling target placed on the work surface 100a of the stage 100 or the work surface of another stage.
  • a three-dimensional shape such as a modeling target placed on the work surface 100a of the stage 100 or the work surface of another stage.
  • the control unit 40 can be placed on the work surface 100a based on the three-dimensional data acquired by the data acquisition unit 52. 3D data with different sizes can be created. Further, as the three-dimensional data of the modeling target, data sent by communication may be used, or data stored in a recording medium may be read and used.
  • the control unit 40 divides the three-dimensional data of the modeling object into a plurality of layers in the vertical direction (Z direction) on the basis of the work surface 100a, and calculates shape data for each layer of the modeling object. And this control part 40 calculates the modeling material landing area
  • the mold in order to make it easy to remove the modeling target after completion of molding from the work surface 100a, the mold is released on the work surface 100a before discharging the modeling material or the like in the lowermost layer. Apply the agent.
  • the release agent may be applied on the work surface 100a by the operator's own hand. However, it is desirable that the release agent is a high-viscosity liquid that does not mix with the deposited modeling material. For this reason, the same release agent that is interposed between the modeling object and the support can be used as the release agent. Therefore, the control unit 40 of the three-dimensional modeling apparatus 1 controls the head 10 (release agent discharge unit 12) and the drive unit 21 before discharging the lowermost forming material and the like, and discharges the release agent. By releasing the release agent from the portion 12 toward the work surface 100a, the release layer 110 made of the release agent is formed on the work surface 100a (FIG. 2).
  • the control unit 40 After forming the release layer 110, the control unit 40, based on the information on the modeling material landing area, the support material landing area, and the release agent landing area in the lowermost layer described above, the head 10 (the modeling material ejection unit 11).
  • the mold release agent discharging unit 12) and the drive unit 21 are controlled to discharge the modeling material or the release agent toward the respective droplet deposition areas while scanning the head 10. In that case, if the modeling material discharge unit 11 reaches the modeling material discharge position toward the modeling material landing region in the lowermost layer, the modeling material discharge unit 11 discharges the modeling material, The modeling material is deposited on the modeling material deposition area.
  • the modeling material discharge unit 11 reaches the modeling material discharge position toward the lowermost support material landing region, the modeling material is discharged by the modeling material discharge unit 11 to support the modeling material. The material is deposited on the material deposition area. Further, when the release agent discharge section 12 reaches the discharge position of the release agent directed to the lowermost release agent landing area, the release agent discharge section 12 discharges the release agent, The release agent is deposited on the release agent landing area.
  • the control unit 40 controls the driving unit 21 and the curing unit 30 to irradiate the modeling material after the landing with ultraviolet rays while scanning the curing unit 30, and completely or semi-cures the modeling material.
  • the lowermost layer of the modeling object and the support is formed, and the lowermost layer of the release agent interposed therebetween is also formed (FIG. 3).
  • FIG. 3 shows the lowermost layer of the modeling object 121, the support body 122, and the release part 123, which will be described later.
  • the control unit 40 controls the driving unit 22 to lower the stage 100.
  • the drive unit 22 includes, for example, an electric motor and a gear group, and moves the stage 100 in the vertical direction (Z direction).
  • the control unit 40 revises the head 10 (modeling material) again based on the information on the modeling material landing region, the support material landing region, and the release agent landing region in the next layer (the layer one layer above the lowest layer).
  • the ejection unit 11 and the release agent ejection unit 12) and the drive unit 21 are controlled, and the modeling material or the release agent is ejected toward each droplet deposition area while scanning the head 10.
  • the control unit 40 scans the curing unit 30 again, and completely or semi-cures the modeling material of this layer with ultraviolet rays.
  • the next layer of the modeling object and the support is formed on the lowermost layer of the modeling object and the support formed in advance, and is interposed between them.
  • a next layer of release agent is also formed.
  • the control unit 40 sequentially repeats the molding material and release agent discharging process, the deposited molding material curing process, and the stage 100 lowering process until the uppermost layer is formed.
  • a three-dimensional modeling object and a support are formed on the work surface 100a by repetition.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 creates a modeling object 121 and a support body 122 as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the modeling object 121 has a circular cross section parallel to the work surface 100a, and the area of the cross section increases as it approaches the top layer from the bottom layer.
  • the support body 122 is an annular object that covers the side surface of the modeling object 121.
  • the operator takes out the modeling object 121 and the support body 122 gathered in one of them from the three-dimensional modeling apparatus 1.
  • the release layer 110 described above is interposed between the work surface 100a, the modeling object 121, and the support body 122, the modeling object 121 and the support body 122 from the work surface 100a. Removal is easy. Subsequently, the operator removes the modeling object 121 from the support body 122. At the time of this removal, since the release part 123 is interposed between the modeling object 121 and the support body 122, the modeling object 121 and the support body 122 can be easily separated.
  • the 3D modeling apparatus 1 and the 3D modeling object molding method of the present embodiment have a shape in which the cross-sectional area increases as the modeling object moves upward from the work surface 100a side. Even so, it becomes possible to mold this modeling object.
  • this 3D modeling apparatus 1 and the molding method of a 3D modeling object can use the same thing for each material (modeling material) of a modeling object and a support body, the breadth of selection of the material Spread. Therefore, this 3D modeling apparatus 1 and the molding method of the 3D modeling object can widen the selection range of the hardness of the modeling object, for example. That is, the three-dimensional modeling apparatus 1 and the three-dimensional modeling object molding method can mold modeling objects corresponding to various applications.
  • the modeling object and the support are molded from the same material, it is difficult to dissolve only the support as in the conventional case, and therefore the modeling object is extracted from the support such as a mold after the molding is completed.
  • the molding object can be easily detached from the support.
  • the release agent since the release agent is also discharged in the discharging process of the modeling material in each layer, the release part 123 can be created easily and inexpensively. it can.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 and the molding method of the three-dimensional modeling object can form modeling objects corresponding to various applications while suppressing a decrease in productivity of the modeling object and a rise in cost. .
  • the modeling object 121 exemplified in the above-described embodiment can be detached from the support body 122 by pressing in the vertical direction.
  • a modeling target 131 having a bowl shape whose cross-section parallel to the work surface 100a as shown in FIGS. Cannot be extracted from the support 132 covering the surface. Therefore, the three-dimensional modeling apparatus 1 and the three-dimensional modeling target molding method of the present modification are molded so that the support 132 can be divided into a plurality of parts.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present modification has the same configuration as that of the three-dimensional modeling apparatus 1 of the embodiment, and a part of the control by the control unit 40 is changed.
  • the control unit 40 of this modification calculates the support material landing area for each layer, the division position of the support 132 can be easily removed from the support 132. Is calculated.
  • the division position may be designated by the operator from the input device 51.
  • the control unit 40 calculates shape data for each layer of the support 132 that can be divided based on the division position and the shape data for each layer of the modeling target 131. For example, when the support 132 is divided along the vertical direction, at least two constituent members (in the case of the support 132 shown in FIGS. 6 and 7, six constituent members 132a to 132f) are formed in one layer. Shape data exists.
  • the shape data of each constituent member is a support material landing area. That is, the control unit 40 calculates, for each layer, a support material landing area that allows the support 132 to be divided after completion of molding based on the above-described division position and the shape data for each layer of the modeling target 131. To do.
  • a release agent is interposed between the adjacent constituent members 132a to 132f so that the support 132 can be easily divided.
  • the control unit 40 of the present modification example is configured based on the shape data for each layer of the modeling object 131 and the shape data for each layer of the constituent members 132a to 132f of the support 132. Between the members 132a to 132f is calculated as shape data for each layer of the release agent as in the embodiment, and between adjacent constituent members 132a to 132f is calculated as shape data for each layer of the release agent. To do.
  • the shape data of each release agent is a release agent landing area.
  • control unit 40 supports the modeling object 131 and the support in the same manner as in the embodiment based on the shape data for each layer of the modeling object 131 and the shape data for each layer of the constituent members 132a to 132f of the support 132.
  • the structure adjacent to the body 132 (the constituent members 132a to 132f) is calculated as a release agent landing region, and the release agent is interposed between the constituent members 132a to 132f of the divided support 132.
  • the area between the members 132a to 132f is also calculated as a release agent landing area in each layer.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present modification performs an operation corresponding to such a divided structure of the support body 132 when calculating the support material landing area and the release agent landing area in the embodiment. And this 3D modeling apparatus 1 laminates
  • FIG. 1
  • a release part 133 made of a release agent is interposed between the modeling object 131 and the constituent members 132a to 132f, and A release part 134 made of a release agent is also interposed between adjacent constituent members 132a to 132f. For this reason, the operator can easily separate the support 132 from the modeling object 131 for each of the constituent members 132a to 132f after taking out from the three-dimensional modeling apparatus 1.
  • the three-dimensional modeling apparatus 1 and the three-dimensional modeling target molding method according to the present modification can not only obtain the same effect as the embodiment, but also have a plurality of cross sections parallel to the work surface 100a in the vertical direction. Even for a modeling object having a complicated shape that changes in size, the modeling object can be easily separated from the support covering the periphery. Therefore, this three-dimensional modeling apparatus 1 and the method for molding a three-dimensional modeling object can improve productivity as compared with the embodiment.
  • the modeling target is molded with one type of modeling material.
  • This modification considers this point.
  • the three-dimensional modeling apparatus 2 is obtained by replacing the inkjet head 10 with the inkjet head 60 in the three-dimensional modeling apparatus 1 of the example or the modification 1, and partially changing the control by the control unit 40. .
  • the three-dimensional modeling apparatus 2 is provided with at least one head 60. The head 60 is scanned in parallel with the work surface 100 a by the drive unit 21.
  • the three-dimensional modeling apparatus 2 includes a plurality of modeling material discharging units (in FIG. 8, two first and second modeling material discharging units 61 and 62) that individually discharge modeling materials having different properties toward the work surface 100a. Example) is provided.
  • the head 60 of the present modification holds first and second modeling material discharge portions 61 and 62 and a release agent discharge portion 63.
  • the release agent discharge unit 63 is the same as the release agent discharge unit 12 of the embodiment or the first modification.
  • the first modeling material discharge unit 61 is a so-called nozzle that discharges the first modeling material, and is arranged so that the discharge direction thereof faces the work surface 100 a of the stage 100.
  • Supply of the 1st modeling material to this 1st modeling material discharge part 61 is the same as the modeling material discharge part 11 of an Example or the modification 1.
  • FIG. The second modeling material discharge unit 62 is a so-called nozzle that discharges the second modeling material, and is arranged so that the discharge direction faces the work surface 100 a of the stage 100.
  • Supply of the 2nd modeling material to this 2nd modeling material discharge part 62 is the same as the modeling material discharge part 11 of an Example or the modification 1.
  • Both the first modeling material and the second modeling material use ultraviolet curable ink that is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • a material having a lower hardness than that of the second modeling material is used for the illustrated first modeling material.
  • a head that holds at least one type of modeling material discharge unit is provided. And about a mold release agent discharge part, you may hold
  • At least one is arranged separately for each of the head that holds the first and second modeling material discharge units 61 and 62 and the head that holds the release agent discharge unit 63. May be.
  • a head that holds the first modeling material discharge unit 61 and the release agent discharge unit 63, a head that holds the second modeling material discharge unit 62 and the release agent discharge unit 63, and It may be divided into at least one each.
  • FIG. 9 shows one specific example of the modeling object 141 molded by the three-dimensional modeling apparatus 2.
  • the modeling object 141 has a shape in which a truncated cone 141b is placed on a column 141a on the work surface 100a side, and the hardness of the truncated cone 141b is higher than the hardness of the column 141a. Therefore, in this modeling object 141, the cylinder 141a is molded from the first modeling material, and the truncated cone 141b is molded from the second modeling material.
  • this modeling target object 141 is changing the hardness with the switching of a layer in the up-down direction for convenience of explanation.
  • the three-dimensional modeling apparatus 2 of the present modification example has only a single property in a certain layer, regardless of the nature of any part of the modeling object. This object can be molded even if a plurality of properties are mixed in different layers.
  • the control unit 40 acquires property data for each part of the modeling target object in addition to the three-dimensional data of the modeling target object.
  • the three-dimensional data of the modeling object 141 including the cylinder 141a and the truncated cone 141b is acquired, and the property data of the cylinder 141a and the property data of the truncated cone 141b are acquired.
  • Each property data is data that the hardness of the truncated cone 141b is higher than the hardness of the cylinder 141a.
  • it is data for designating each material (modeling material) of the column 141a and the truncated cone 141b. This property data is instructed by the operator from the input device 51.
  • the control unit 40 Based on the three-dimensional data of the modeling object and the property data for each part, the control unit 40 individually forms a plurality of types of modeling materials for forming the modeling object, and the modeling material for each modeling material. The landing area is calculated for each layer. Specifically, after acquiring the three-dimensional data of the modeling object and the property data for each part, the control unit 40 assigns the property data for each part to the three-dimensional data and identifies each part, for example. Create possible 3D data. Then, the control unit 40 divides the three-dimensional data into a plurality of layers in the vertical direction, and calculates shape data for each layer of the modeling target that can be identified for each part. For example, in the specific example of FIG.
  • first modeling material droplet deposition area a portion where the cylinder 141a exists is referred to as a first modeling material droplet deposition area (hereinafter referred to as a “first modeling material droplet deposition area”).
  • second modeling material landing area a landing area of the second modeling material
  • the calculation of the modeling material landing area for each modeling material may be performed as follows. First, the control part 40 divides
  • the calculation of the support material landing area and the release agent landing area is performed in the same manner as in the first embodiment or the first modification.
  • the control unit 40 calculates the respective landing areas, then forms the release layer 110 on the work surface 100a, and stacks the modeling material and the release agent from the lowermost layer to the uppermost layer. After the release layer 110 is formed, the control unit 40 discharges the modeling material of the modeling material to the modeling material discharge position toward at least one of the modeling material droplet deposition areas for each modeling material in the lowermost layer.
  • the modeling material is discharged when the part reaches, and the modeling material is discharged when the modeling material discharge part of the modeling material reaches the discharge position of the modeling material toward the support material landing area in the lowermost layer.
  • the release agent is discharged when the release agent discharge section reaches the discharge position of the release agent directed to the release agent landing area in the lowermost layer. If a specific example is given in FIG.
  • the control unit 40 after making the release layer 110, at least one of the first and second modeling material droplet deposition areas in the lowermost layer, the support material droplet deposition area, Based on the information on the release agent landing area, the head 60 (the first modeling material discharge unit 61, the second modeling material discharge unit 62, and the release agent discharge unit 63) and the drive unit 21 are controlled to scan the head 60. However, a modeling material or a mold release agent is discharged toward each droplet deposition area.
  • the 1st modeling material discharge part 61 of the said 1st modeling material reaches
  • modeling material and the release agent are discharged in the same manner as in the example or the modification 1 in the respective layers for the support material landing area and the release agent landing area.
  • the modeling material to be deposited on the support material deposition region may be the first modeling material or the second modeling material.
  • the operator may specify from the input device 51.
  • the control unit 40 controls the drive unit 21 and the curing unit 30 after the lowermost modeling material has landed, and irradiates ultraviolet rays toward the shaped material after deposition while scanning the curing unit 30.
  • the molding material is completely cured or semi-cured.
  • the deposited first modeling material is completely cured or semi-cured by ultraviolet rays.
  • the control unit 40 lowers the stage 100 by the driving unit 22, and attaches the support material to at least one of the modeling material deposition regions for each modeling material in the next layer (the layer one layer above the lowest layer).
  • the head 60 and the drive unit 21 are controlled again based on the information on the droplet region and the release agent droplet deposition region, and the head 60 scans the respective droplet deposition regions while scanning the head 60.
  • the control unit 40 scans the curing unit 30 again, and completely or semi-cures the modeling material of this layer with ultraviolet rays.
  • the next layer of the modeling object and the support is formed on the lowermost layer of the modeling object and the support formed in advance, and is interposed between them.
  • a next layer of release agent is also formed.
  • the next layer of the modeling object by the first modeling material is formed.
  • the control unit 40 sequentially repeats the molding material and release agent discharging process, the deposited molding material curing process, and the stage 100 lowering process until the uppermost layer is formed.
  • the first modeling material landing area disappears and the second modeling material landing area appears. Therefore, in this case, if the second modeling material discharge unit 62 reaches the discharge position of the second modeling material toward the second modeling material landing area, the second modeling material discharge unit 62 receives the second modeling material discharge unit 62. 2 By discharging the modeling material, the second modeling material is deposited on the second modeling material landing region.
  • a three-dimensional modeling object having a plurality of parts having different hardnesses is formed on the work surface 100a together with the support.
  • the modeling object 141, the support body 142 that covers the modeling object 141 from the side surface, and the release part 143 between the modeling object 141 and the support body 142 are formed. It is.
  • the 3D modeling apparatus 2 and the 3D modeling object molding method according to the present modification are used for the 3D modeling apparatus 1 and the 3D modeling object molding method according to the example or the modification 1.
  • the number of modeling material discharge sections corresponding to the type of modeling material to be provided is provided, and the productivity equivalent to that of the three-dimensional modeling object in the embodiment having a single hardness is obtained simply by changing the control mode of the control unit 40.
  • a three-dimensional modeling object having a plurality of parts having different hardnesses can be formed.
  • the molding method of the three-dimensional modeling apparatus 2 and the three-dimensional modeling object can not only obtain the same effects as the three-dimensional modeling apparatus 1 and the molding method of the three-dimensional modeling object of Example or Modification 1,
  • a three-dimensional modeling object having a plurality of parts with different hardnesses can be molded while suppressing a significant increase in cost.

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Abstract

　様々な用途に対応した造形対象物を成形することを課題とする。　解決手段として、造形対象物の層毎の形状データに基づいて、造形対象物を形作る為の造形材を着滴させる造形材着滴領域と、支持体を形作る為の造形材を支持材として着滴させる支持材着滴領域と、造形材着滴領域と支持材着滴領域との間に離型剤を着滴させる離型剤着滴領域と、を層毎に演算し、且つ、駆動部（２１）の制御によりヘッド（１０）を走査して、造形材着滴領域又は支持材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと造形材吐出部（１１）が到達した際に造形材を吐出させると共に、離型剤着滴領域に向けた離型剤の吐出位置へと離型剤吐出部（１２）が到達した際に離型剤を吐出させ、その造形材と離型剤の吐出を最下層から最上層まで層毎に実行する制御部（４０）を設けること。

Description

三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法
　本発明は、吐出した造形材を積層していくことによって三次元の造形対象物を形作る三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法に関する。
　従来、この種の三次元造形装置や三次元造形対象物の成形方法が知られている。例えば、下記の特許文献１及び２に記載の三次元造形装置は、造形対象物の三次元データを複数の層に分割し、その最下層から順に吐出部から造形材を吐出して積層していくことによって、その三次元データに合わせた造形対象物を形作る。これらの三次元造形装置は、造形材としてのインクを吐出するインクジェット式のヘッドを備えている。特許文献１及び２の三次元造形装置は、造形材として紫外線硬化インクを使用しており、吐出されて着滴した紫外線硬化インクに対して硬化部から紫外線を照射することで、この紫外線硬化インクを硬化させる。また、特許文献２の三次元造形装置は、造形対象物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、造形対象物の成形完了後に除去される支持体の材料（支持材）の吐出部も備えている。この特許文献２の三次元造形装置では、造形材の層毎の夫々の吐出工程において当該造形材と同一の層の支持材も吐出され、その支持材を造形材と共に硬化部で硬化させることによって積層していく。
特許第４４２０６８５号公報 特開２０１３－０６７０３６号公報
　ところで、従来は、造形対象物の成形完了後に、硬化させた支持材を水等の特定の液体に浸漬させることで除去している。これが為、従来の三次元造形装置は、その様な液体によって溶解しない造形材と、その様な液体によって溶解する支持材と、を用意しなければならず、造形材（つまり造形対象物の材料）の選択の幅を狭め、延いては造形対象物の硬度の選択の幅をも狭めてしまう虞がある。よって、従来の三次元造形装置は、所望の用途の造形対象物を成形できない可能性がある。一方、その為に支持体を造形対象物と同じ造形材で成形した場合には、例えば、その造形対象物と支持体とが固着し、これらを分離させることが難しくなってしまう可能性がある。
　そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、様々な用途に対応した造形対象物の成形が可能な三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、造形対象物と支持体とを容易に分離させることが可能な三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法を提供することを第２の目的とする。
　上記目的を達成する為、本発明に係る三次元造形装置は、造形材をステージの作業面に向けて吐出する造形材吐出部と、三次元の造形対象物と当該造形対象物を支持する支持体との間の分離を容易にする為の離型剤を前記作業面に向けて吐出する離型剤吐出部と、前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部を少なくとも前記作業面に対して平行に走査する駆動部と、前記造形対象物の三次元データを複数の層に分割し、該造形対象物の層毎の形状データに基づいて前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部と前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記形状データに基づいて、前記造形対象物を形作る為の前記造形材を着滴させる造形材着滴領域と、前記支持体を形作る為の前記造形材を支持材として着滴させる支持材着滴領域と、前記造形材着滴領域と当該支持材着滴領域との間に前記離型剤を着滴させる離型剤着滴領域と、を層毎に演算し、且つ、前記駆動部を制御して、前記造形材着滴領域又は前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させると共に、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させ、該造形材と離型剤の吐出を最下層から最上層まで層毎に実行することを特徴としている。
　この三次元造形装置に依れば、造形対象物と支持体とに夫々同じ材料（造形材）を使用することができる。また、この三次元造形装置に依れば、造形対象物と支持体の間に離型材を介在させるので、造形対象物を支持体から容易に取り外すことができる。また、この三次元造形装置に依れば、その離型剤を各層毎に造形材と同じ工程で吐出させるので、その離型剤の積層に伴う離型部を容易且つ安価に作り出すことができる。
　ここで、性質の異なる前記造形材を前記作業面に向けて個別に吐出する複数の前記造形材吐出部を設け、前記制御部は、前記造形対象物の三次元データと当該造形対象物の部位毎の性質データとに基づいて、該造形対象物を形作る為の複数種類の前記造形材を各々個別に着滴させる当該造形材毎の前記造形材着滴領域を層毎に演算し、且つ、前記駆動部を制御して、該造形材毎の前記造形材着滴領域の内の少なくとも１つに向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させ、該造形材と離型剤の吐出を最下層から最上層まで層毎に実行することが望ましい。
　この三次元造形装置に依れば、単一の硬度からなる三次元の造形対象物と同等の生産性で、硬度の異なる複数の部位を有する三次元の造形対象物を形作ることができる。
　また、前記造形材は紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化インクであり、着滴した当該造形材に対して紫外線を照射する硬化部を設けることが望ましい。
　この三次元造形装置に依れば、造形材を紫外線で素早く硬化させることができるので、造形対象物の成形時間の短縮化が図れる。
　また、前記制御部は、前記支持体の分割が可能になる前記支持材着滴領域を層毎に演算すると共に、該分割した支持体の構成部材の間に前記離型剤を介在させるべく、隣設する当該構成部材の間を各層における前記離型剤着滴領域とすることが望ましい。
　この三次元造形装置に依れば、造形対象物と支持体の分離が更に容易になる。
　また、前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部とを備えるインクジェット式のヘッドを設けることが望ましい。
　この三次元造形装置に依れば、造形対象物の成形が安価になる。
　更に、上記目的を達成する為、本発明に係る三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物の三次元データを複数の層に分割し、該造形対象物の層毎の形状データを演算する工程と、前記形状データに基づいて、前記造形対象物を形作る為の造形材を着滴させる造形材着滴領域と、前記造形対象物を支持する支持体を形作る為の前記造形材を支持材として着滴させる支持材着滴領域と、前記造形材着滴領域と当該支持材着滴領域との間に前記造形対象物と前記支持体との間の分離を容易にする為の離型剤を着滴させる離型剤着滴領域と、を層毎に演算する工程と、を有し、前記造形材をステージの作業面に向けて吐出する造形材吐出部と前記離型剤を当該作業面に向けて吐出する離型剤吐出部とを当該作業面に対して平行に走査して、前記造形材着滴領域又は前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、且つ、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出する工程を最下層から最上層まで層毎に実施することを特徴としている。
　この三次元造形対象物の成形方法に依れば、造形対象物と支持体とに夫々同じ材料（造形材）を使用することができる。また、この三次元造形対象物の成形方法に依れば、造形対象物と支持体の間に離型材を介在させるので、造形対象物を支持体から容易に取り外すことができる。また、この三次元造形対象物の成形方法に依れば、その離型剤を各層毎に造形材と同じ工程で吐出させるので、その離型剤の積層に伴う離型部を容易且つ安価に作り出すことができる。
　ここで、性質の異なる前記造形材を前記作業面に向けて個別に吐出する複数の前記造形材吐出部を有する場合、前記造形材着滴領域の演算の際には、前記造形対象物の三次元データと当該造形対象物の部位毎の性質データとに基づいて、前記造形対象物を形作る為の複数種類の前記造形材を各々個別に着滴させる当該造形材毎の造形材着滴領域を層毎に演算し、前記造形材と前記離型剤の層毎の吐出の工程では、前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部とを前記作業面に対して平行に走査して、前記造形材毎の前記造形材着滴領域の内の少なくとも１つに向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出することが望ましい。
　この三次元造形対象物の成形方法に依れば、単一の硬度からなる三次元の造形対象物と同等の生産性で、硬度の異なる複数の部位を有する三次元の造形対象物を形作ることができる。
　本発明に係る三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物と支持体の夫々の材料（造形材）に同じものを使用することができるので、その材料の選択の幅が広がる。従って、この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法は、例えば造形対象物の硬度の選択の幅を拡げることができる。つまり、この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法は、様々な用途に対応した造形対象物を成形することができる。
　また、この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法では、造形対象物と支持体の間に離型部を介在させるので、造形対象物を支持体から容易に取り外すことができる。また、この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法では、各層における造形材の吐出工程において離型剤も吐出しているので、その離型部を容易且つ安価に作り出すことができる。つまり、この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物の生産性の低下や原価の高騰を抑えつつ、様々な用途に対応した造形対象物を成形することができる。
図１は、本発明に係る三次元造形装置の実施例及び変形例１の構成を示す図である。 図２は、作業面の上の離型層について説明する図である。 図３は、実施例における造形対象物，支持体及び離型部の最下層が成形された状態を示す図である。 図４は、実施例における造形対象物，支持体及び離型部の断面図である。 図５は、実施例における造形対象物，支持体及び離型部の斜視図である。 図６は、変形例１における造形対象物，支持体及び離型部の上面図である。 図７は、図６のＡ－Ａ線で切った変形例１における造形対象物，支持体及び離型部の断面図である。 図８は、本発明に係る三次元造形装置の変形例２の構成を示す図である。 図９は、変形例２における造形対象物，支持体及び離型部の断面図である。
　以下に、本発明に係る三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　この三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物の三次元データに基づいて当該造形対象物を上下方向に複数の層に分割し、その造形対象物の層毎の形状データに基づいて造形材を最下層から順に積層していくことで、その三次元データに合わせた造形対象物を形作るものである。その造形材とは、三次元の造形対象物を形作る為の材料であり、光の照射や加熱によって硬化する。
　三次元造形装置には、その各種動作を制御する制御部が設けられている。その制御部は、造形対象物の三次元データを上下方向に複数の層に分割し、その造形対象物の層毎の形状データを演算する。その夫々の形状データは、夫々の層における造形対象物を形作る為の造形材の着滴領域（以下、「造形材着滴領域」と云う。）となる。
　この三次元造形装置には、造形材をステージの作業面に向けて吐出する造形材吐出部と、その作業面に対して平行に造形材吐出部を走査する駆動部と、が設けられている。制御部は、その造形材吐出部と駆動部を制御し、造形材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させる。この三次元造形装置は、その造形材着滴領域への造形材の吐出を最下層から最上層へと層毎に実施し、この造形材を積層していくことで、三次元の造形対象物を形作る。
　また、この三次元造形装置の制御部は、造形対象物の層毎の形状データに基づいて、この造形対象物を支持する支持体の層毎の形状データも演算する。その支持体は、造形対象物と同じ造形材を支持材として用いて成形する。従って、造形材吐出部は、造形対象物を形作る為の造形材を吐出すると共に、支持体を形作る為の造形材の吐出も行う。ここで演算される支持体の夫々の形状データは、夫々の層における支持材（支持体を形作る為の造形材）の着滴領域（以下、「支持材着滴領域」と云う。）となる。制御部は、造形材吐出部と駆動部を制御し、支持材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させる。この三次元造形装置は、その支持材着滴領域への造形材の吐出を同一の層における造形材着滴領域への造形材の吐出工程と同一の工程で実施する。従って、この三次元造形装置は、その造形材着滴領域と支持材着滴領域への造形材の吐出を最下層から最上層へと層毎に実施し、夫々の造形材を積層していくことで、三次元の造形対象物と支持体を形作る。
　その着滴した造形材は、所定の条件下で硬化する。例えば、この三次元造形装置には、その造形材を硬化させることが可能な硬化部が設けられている。その硬化部は、その所定の条件に沿った硬化動作を行う。例えば、この硬化部は、光源であり、着滴した造形材に紫外線等の所定の光を照射することで、この造形材を硬化させる。
　ここで、支持体は、造形対象物の成形完了後に除去される。しかしながら、この支持体は、造形対象物と同じ材料（造形材）で出来ているので、従来の様に水等の液体を用いて溶解させることができない。そこで、この三次元造形装置は、造形対象物と支持体との間の分離を容易にする為に、その間に離型剤を介在させる。その離型剤は、造形材と同じ様に最下層から最上層へと積層していく。これが為、この三次元造形装置は、その離型剤をステージの作業面に向けて吐出する離型剤吐出部も備えている。
　三次元造形装置の制御部は、造形対象物の層毎の形状データに基づいて、離型剤の層毎の形状データも演算する。その演算に際しては、支持体の層毎の形状データも利用してよい。その夫々の離型剤の形状データは、夫々の層における離型剤の着滴領域（以下、「離型剤着滴領域」と云う。）となる。制御部は、離型剤吐出部と駆動部を制御し、離型剤着滴領域に向けた離型剤の吐出位置へと離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させる。この三次元造形装置は、その離型剤着滴領域への離型剤の吐出を同一の層における造形材着滴領域と支持材着滴領域への造形材の吐出工程と同一の工程で実施する。従って、この三次元造形装置は、その造形材着滴領域及び支持材着滴領域への造形材の吐出と離型剤着滴領域への離型剤の吐出とを最下層から最上層へと層毎に実施し、造形材と離型剤を積層していくことで、三次元の造形対象物と支持体を形作ると共に、この造形対象物と支持体との間に離型剤からなる離型部を介在させる。
　その離型剤としては、着滴した際に隣の造形材に混合されない又は混合されにくい性質のものを用いる。また、この離型剤には、造形対象物や支持体に固着しない性質のものを用いる。また、この離型剤は、硬化部によって硬化が促されるものであってもよく、硬化しないものであってもよい。前者の場合には、着滴した離型剤に紫外線等の所定の光を照射することで、この離型剤を硬化させる。
　この三次元造形装置は、１つの層における造形材と離型剤の吐出を全て終えた後、造形材吐出部とステージとの間、そして、離型剤吐出部とステージとの間を上下方向に広げ、次の層の造形材と離型剤の吐出を実施する。この三次元造形装置は、この吐出を最下層から最上層まで層毎に繰り返していくことで、間に離型部を介在させた三次元の造形対象物と支持体を形作る。
　また、少なくとも造形材が上述した硬化部による硬化対象になっている場合には、１つの層における着滴した造形材に対して少なくとも硬化動作を実行し、この層の全ての硬化対象に対する硬化動作を終えた後、造形材吐出部及び離型剤吐出部とステージとの間を上下方向に広げ、次の層の造形材と離型剤の吐出を実施する。この三次元造形装置は、硬化対象が完全に硬化してから（つまり完全硬化の状態で）次の層の吐出作業に移るものであってもよく、変形しない程度に硬化対象が硬化してから（つまり半硬化の状態で）次の層の吐出作業に移るものであってもよい。この三次元造形装置は、この吐出と硬化動作を最下層から最上層まで層毎に繰り返していくことで、間に離型部を介在させた三次元の造形対象物と支持体を形作る。
［実施例］
　本発明に係る三次元造形装置及び三次元造形対象物の成形方法の具体的な実施例を図１から図５に基づいて説明する。
　図１の符号１は、本実施例の三次元造形装置を示す。この三次元造形装置１は、ステージ１００の作業面１００ａに造形材を積層していくことで、その作業面１００ａの上に三次元の造形対象物を形作っていく。
　この三次元造形装置１には、造形材と離型剤とを吐出するヘッド１０が少なくとも１つ設けられている。この例示のヘッド１０は、インクジェット式であり、造形対象物の成形を安価に行うことができる。具体的に、この例示のヘッド１０は、上述した造形材吐出部１１と離型剤吐出部１２とを保持している。尚、この三次元造形装置１では、造形材吐出部１１を保持するヘッドと、離型剤吐出部１２を保持するヘッドと、に分けて各々少なくとも１つずつ配置してもよい。
　造形材吐出部１１は、造形材を吐出する所謂ノズルであり、その吐出方向がステージ１００の作業面１００ａに向くようにして配置する。この造形材吐出部１１には、造形材貯留部（図示略）に溜められている造形材が供給される。その供給には、例えば電動ポンプの駆動力を利用する。また、その造形材貯留部は、所謂カートリッジ式のものであってもよい。この例示の造形材としては、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化インクを用いる。従って、この例示では、この造形材を紫外線で素早く硬化させることができるので、造形対象物の成形時間の短縮化が図れる。
　一方、離型剤吐出部１２は、離型剤を吐出する所謂ノズルであり、その吐出方向がステージ１００の作業面１００ａに向くようにして配置する。この離型剤吐出部１２には、離型剤貯留部（図示略）に溜められている離型剤が供給される。その供給には、例えば電動ポンプの駆動力を利用する。また、その離型剤貯留部は、所謂カートリッジ式のものであってもよい。この例示の離型剤には、造形対象物と支持体への固着等を抑制でき、且つ、着滴した際に造形材との混合も抑制できるものを用いる。例えば、この離型剤には、着滴した造形材と混ざらない高粘度の液体を用いる。尚、この例示では硬化しない離型剤を用いるが、この離型剤には、その性質を保つことができるのであれば、紫外線硬化インク等の硬化型のものを用いてもよい。
　ヘッド１０は、上述した駆動部２１によって、造形材吐出部１１と離型剤吐出部１２と共に作業面１００ａに対して平行に走査される。この例示では、Ｘ方向とＹ方向とに（前後左右に）ヘッド１０を走査することができる。尚、駆動部２１は、例えば、電動機と歯車群とで構成される。
　上述した様に、この例示では、造形材に紫外線硬化インクを用いている。従って、この三次元造形装置１には、紫外線の照射が可能な上述した硬化部３０を設ける。その硬化部３０は、ステージ１００の作業面１００ａの全体に紫外線を照射できるものであってもよく、単独で又はヘッド１０と共に走査されながら、着滴した造形材に対して紫外線の照射を行うものであってもよい。この硬化部３０を走査させる場合、その走査は、ヘッド１０と同じ駆動部２１で行ってもよく、専用の駆動部を用意して行ってもよい。この例示では、走査可能な硬化部３０を例に挙げる。
　この三次元造形装置１には、そのヘッド１０（造形材吐出部１１及び離型剤吐出部１２）と駆動部２１と硬化部３０の動作を各々制御する上述した制御部４０が設けられている。
　制御部４０は、その制御を造形対象物の三次元データに基づいて実行する。その三次元データは、ステージ１００の作業面１００ａの上で成形される造形対象物の三次元形状を表したデータである。この三次元データは、作業者が入力装置５１で入力したものを使用してもよく、データ取得部５２の取得したものを使用してもよい。この場合の入力装置５１とは、例えばＣＡＤ（Computer　Aided　Design）端末等のことである。一方、データ取得部５２とは、例えばレーザ装置等の様な造形対象物又は当該造形対象物の元になる三次元造形対象物の三次元形状の解析装置のことである。このデータ取得部５２は、ステージ１００の作業面１００ａ又は別のステージの作業面に載せられた造形対象物等の三次元形状を解析する。制御部４０は、造形対象物の元になる三次元造形対象物が所望の大きさとは異なる場合、このデータ取得部５２の取得した三次元データに基づいて、作業面１００ａに載せることのできる範囲内で大きさを変えた三次元データを作成できる。また、造形対象物の三次元データは、通信によって送られてきたものを使用してもよく、記録媒体に記憶されているものを読み込んで使用してもよい。
　制御部４０は、作業面１００ａを基準にして造形対象物の三次元データを上下方向（Ｚ方向）に複数の層に分割し、その造形対象物の層毎の形状データを演算する。そして、この制御部４０は、その形状データに基づいて、上述した造形材着滴領域と支持材着滴領域と離型剤着滴領域とを層毎に演算する。
　ここで、この三次元造形装置１においては、成形完了後の造形対象物を作業面１００ａから取り外しやすくする為、最下層の造形材等の吐出を行う前に、作業面１００ａの上に離型剤を塗布しておく。その離型剤は、作業者が自らの手で作業面１００ａの上に塗りつけてもよい。しかし、その離型剤は、着滴した造形材と混ざらない高粘度の液体であることが望ましい。これが為、この離型剤には、上述した造形対象物と支持体との間に介在させる離型剤と同じものを用いることができる。従って、この三次元造形装置１の制御部４０は、最下層の造形材等の吐出を行う前に、ヘッド１０（離型剤吐出部１２）と駆動部２１とを制御し、離型剤吐出部１２から作業面１００ａに向けて離型剤を吐出させることで、その作業面１００ａの上に離型剤からなる離型層１１０を形成する（図２）。
　制御部４０は、離型層１１０を作った後、上述した最下層における造形材着滴領域と支持材着滴領域と離型剤着滴領域の情報に基づいてヘッド１０（造形材吐出部１１及び離型剤吐出部１２）と駆動部２１を制御し、ヘッド１０を走査しながら夫々の着滴領域に向けて造形材又は離型剤を吐出させる。その際には、造形材吐出部１１が最下層の造形材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと到達したならば、この造形材吐出部１１に造形材を吐出させることで、この造形材を造形材着滴領域に着滴させる。また、造形材吐出部１１が最下層の支持材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと到達したときには、この造形材吐出部１１に造形材を吐出させることで、この造形材を支持材着滴領域に着滴させる。また、離型剤吐出部１２が最下層の離型剤着滴領域に向けた離型剤の吐出位置へと到達したときには、この離型剤吐出部１２に離型剤を吐出させることで、この離型剤を離型剤着滴領域に着滴させる。
　この制御部４０は、駆動部２１と硬化部３０を制御して、硬化部３０を走査しながら着滴後の造形材に向けて紫外線を照射し、その造形材を完全硬化又は半硬化させる。これにより、作業面１００ａの上には、造形対象物と支持体の最下層が形成されると共に、これらの間に介在する離型剤の最下層も形成される（図３）。その図３は、後述する造形対象物１２１と支持体１２２と離型部１２３の最下層を表している。
　次に、制御部４０は、駆動部２２を制御して、ステージ１００を下降させる。駆動部２２は、例えば電動機と歯車群とで構成されたものであり、ステージ１００を上下方向（Ｚ方向）に移動させる。その後、制御部４０は、次の層（最下層の１つ上の層）における造形材着滴領域と支持材着滴領域と離型剤着滴領域の情報に基づいて再びヘッド１０（造形材吐出部１１及び離型剤吐出部１２）と駆動部２１を制御し、ヘッド１０を走査しながら夫々の着滴領域に向けて造形材又は離型剤を吐出させる。そして、この制御部４０は、再び硬化部３０を走査しながら、この層の造形材を紫外線で完全硬化又は半硬化させる。これにより、作業面１００ａの上では、先に形成された造形対象物と支持体の最下層の上に、造形対象物と支持体の次の層が形成されると共に、これらの間に介在する離型剤の次の層も形成される。
　制御部４０は、その造形材と離型剤の吐出工程と、着滴した造形材の硬化工程と、ステージ１００の下降工程と、を最上層が形成されるまで順次繰り返す。この三次元造形装置１においては、その繰り返しによって、作業面１００ａの上に三次元の造形対象物と支持体とが成形される。例えば、この三次元造形装置１は、図４及び図５に示す様な造形対象物１２１と支持体１２２とを作り出す。その造形対象物１２１は、作業面１００ａに平行な円形の断面を有するものであり、その断面の面積が最下層から最上層へと近づくにつれて大きくなる。支持体１２２は、その造形対象物１２１の側面を覆う環状の物体である。
　作業者は、その１つに纏まっている造形対象物１２１と支持体１２２を三次元造形装置１から取り出す。この取り出しの際には、作業面１００ａと造形対象物１２１及び支持体１２２との間に上述した離型層１１０が介在しているので、造形対象物１２１と支持体１２２の作業面１００ａからの取り外しが容易になっている。続いて、作業者は、支持体１２２から造形対象物１２１を取り外す。この取り外しの際には、造形対象物１２１と支持体１２２との間に離型部１２３が介在しているので、造形対象物１２１と支持体１２２の分離が容易になっている。
　以上示した様に、本実施例の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物が作業面１００ａ側から上に向かうにつれて断面積の大きくなる形状を有していたとしても、この造形対象物の成形が可能になる。
　また、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物と支持体の夫々の材料（造形材）に同じものを使用することができるので、その材料の選択の幅が広がる。従って、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、例えば造形対象物の硬度の選択の幅を拡げることができる。つまり、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、様々な用途に対応した造形対象物を成形することができる。
　但し、造形対象物と支持体とを同じ材料で成形した場合には、その支持体のみを従来の様に溶解させることは難しいので、成形完了後に成形型の如き支持体から造形対象物を抜き出す必要がある。この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法では、造形対象物と支持体の間に離型部１２３を介在させるので、造形対象物を支持体から容易に取り外すことができる。また、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法では、各層における造形材の吐出工程において離型剤も吐出しているので、その離型部１２３を容易且つ安価に作り出すことができる。つまり、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、造形対象物の生産性の低下や原価の高騰を抑えつつ、様々な用途に対応した造形対象物を成形することができる。
［変形例１］
　前述した実施例で例に挙げた造形対象物１２１は、上下方向に押すことで支持体１２２から取り外すことができる。しかしながら、例えば、図６及び図７に示す様な作業面１００ａに平行な断面が上下方向の複数箇所で大小変化する瓢箪形状の如き造形対象物１３１の場合、この造形対象物１３１は、その側面を覆う支持体１３２から抜き出すことができない。そこで、本変形例の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、支持体１３２を複数に分割できるように成形する。
　本変形例の三次元造形装置１は、実施例の三次元造形装置１と同一の構成のものであり、制御部４０による制御を一部変更したものである。
　具体的に、本変形例の制御部４０は、層毎の支持材着滴領域を演算する際に、支持体１３２から造形対象物１３１を容易に取り外すことができるよう当該支持体１３２の分割位置を演算する。尚、その分割位置は、作業者が入力装置５１から指示するものであってもよい。制御部４０は、その分割位置と造形対象物１３１の層毎の形状データとに基づいて、分割が可能な支持体１３２の層毎の形状データを演算する。例えば、支持体１３２を上下方向に沿って分割させる場合には、１つの層に少なくとも２つの構成部材（図６及び図７に示す支持体１３２の場合には６つの構成部材１３２ａ～１３２ｆ）の形状データが存在することになる。その夫々の構成部材の形状データは、支持材着滴領域となる。つまり、制御部４０は、上記の分割位置と造形対象物１３１の層毎の形状データとに基づいて、成形完了後の支持体１３２の分割が可能になる支持材着滴領域を層毎に演算する。
　また、本変形例の三次元造形装置１においては、支持体１３２の分割が容易に行えるように、隣接する構成部材１３２ａ～１３２ｆの間に離型剤を介在させる。これが為、本変形例の制御部４０は、造形対象物１３１の層毎の形状データと支持体１３２の構成部材１３２ａ～１３２ｆの層毎の形状データとに基づいて、その造形対象物１３１と構成部材１３２ａ～１３２ｆとの間を実施例と同じ様に離型剤の層毎の形状データとして演算すると共に、隣接する構成部材１３２ａ～１３２ｆの間についても離型剤の層毎の形状データとして演算する。その夫々の離型剤の形状データは、離型剤着滴領域となる。つまり、制御部４０は、造形対象物１３１の層毎の形状データと支持体１３２の構成部材１３２ａ～１３２ｆの層毎の形状データとに基づいて、実施例と同じ様に造形対象物１３１と支持体１３２（構成部材１３２ａ～１３２ｆ）との間を離型剤着滴領域として演算し、更に、分割した支持体１３２の構成部材１３２ａ～１３２ｆの間に離型剤を介在させるべく、隣接する構成部材１３２ａ～１３２ｆの間についても各層における離型剤着滴領域として演算する。
　本変形例の三次元造形装置１は、実施例における支持材着滴領域と離型剤着滴領域の演算に際して、その様な支持体１３２の分割構造に対応させた演算を行う。そして、この三次元造形装置１は、実施例と同じ様にして造形材と離型剤の積層を行い、三次元の造形対象物１３１と支持体１３２を形作る。
　その１つに纏まっている造形対象物１３１と支持体１３２においては、造形対象物１３１と構成部材１３２ａ～１３２ｆとの間に離型剤からなる離型部１３３が介在しており、且つ、その隣り合う構成部材１３２ａ～１３２ｆの間にも離型剤からなる離型部１３４が介在している。これが為、作業者は、三次元造形装置１から取り出した後、構成部材１３２ａ～１３２ｆ毎に支持体１３２を造形対象物１３１から容易に分離させることができる。
　この様に、本変形例の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、実施例と同じ効果を得られるだけでなく、作業面１００ａに平行な断面が上下方向の複数箇所で大小変化する複雑な形状の造形対象物であっても、周囲を覆う支持体から造形対象物を容易に分離させることができる。従って、この三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、実施例と比較して生産性を向上させることができる。
［変形例２］
　前述した実施例と変形例１の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法は、１種類の造形材で造形対象物を成形している。しかしながら、造形対象物には、部位毎に異なる性質を持たせたい場合、例えば部位毎に硬度を変化させたい場合がある。本変形例は、その点を考慮したものである。
　図８の符号２は、本変形例の三次元造形装置を示す。この三次元造形装置２は、実施例又は変形例１の三次元造形装置１において、インクジェット式のヘッド１０をインクジェット式のヘッド６０に置き換えると共に、制御部４０による制御を一部変更したものである。この三次元造形装置２には、そのヘッド６０が少なくとも１つ設けられている。ヘッド６０は、駆動部２１によって、作業面１００ａに対して平行に走査される。
　この三次元造形装置２は、性質の異なる造形材を作業面１００ａに向けて個別に吐出する複数の造形材吐出部（図８では２つの第１及び第２の造形材吐出部６１，６２を例示）を設けたものである。本変形例のヘッド６０は、第１及び第２の造形材吐出部６１，６２並びに離型剤吐出部６３を保持している。離型剤吐出部６３は、実施例又は変形例１の離型剤吐出部１２と同じものである。
　第１造形材吐出部６１は、第１造形材を吐出する所謂ノズルであり、その吐出方向がステージ１００の作業面１００ａに向くようにして配置する。この第１造形材吐出部６１への第１造形材の供給は、実施例又は変形例１の造形材吐出部１１と同じである。また、第２造形材吐出部６２は、第２造形材を吐出する所謂ノズルであり、その吐出方向がステージ１００の作業面１００ａに向くようにして配置する。この第２造形材吐出部６２への第２造形材の供給は、実施例又は変形例１の造形材吐出部１１と同じである。
　第１造形材と第２造形材は、共に紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化インクを用いる。一方、この例示の第１造形材には、第２造形材よりも硬度の低いものを用いる。
　ここで、本変形例の三次元造形装置２においては、少なくとも１種類の造形材吐出部が保持されるヘッドを設ける。そして、離型剤吐出部については、そのヘッドに保持させてもよく、別のヘッドに保持させてもよい。つまり、この三次元造形装置２では、図８のものを例に挙げるのであれば、上記の構成に替えて、第１造形材吐出部６１を保持するヘッドと、第２造形材吐出部６２を保持するヘッドと、離型剤吐出部６３を保持するヘッドと、に分けて各々少なくとも１つずつ配置してもよい。また、この三次元造形装置２では、第１及び第２の造形材吐出部６１，６２を保持するヘッドと、離型剤吐出部６３を保持するヘッドと、に分けて各々少なくとも１つずつ配置してもよい。また、この三次元造形装置２では、第１造形材吐出部６１及び離型剤吐出部６３を保持するヘッドと、第２造形材吐出部６２及び離型剤吐出部６３を保持するヘッドと、に分けて各々少なくとも１つずつ配置してもよい。
　図９には、この三次元造形装置２で成形される造形対象物１４１の具体例の１つを挙げている。その造形対象物１４１は、作業面１００ａ側の円柱１４１ａの上に円錐台１４１ｂを載せ置いた形状のものであり、その円錐台１４１ｂの硬度を円柱１４１ａの硬度よりも高くしたものである。従って、この造形対象物１４１は、円柱１４１ａが上記の第１造形材で成形され、円錐台１４１ｂが上記の第２造形材で成形される。尚、この造形対象物１４１は、説明の便宜上、上下方向で層の切り替わりと共に硬度を変化させている。しかしながら、本変形例の三次元造形装置２は、後述する様に、造形対象物のどの部位の性質が異なるものであろうとも（例えば、或る層においては単一の性質だけから成り、これとは別の層においては複数の性質が混在しているものであっても）、この造形対象物を成形することができる。
　次に、本変形例の制御部４０について説明する。
　制御部４０は、造形対象物の三次元データに加えて、この造形対象物の部位毎の性質データも取得する。例えば、図９の具体例では、円柱１４１ａと円錐台１４１ｂからなる造形対象物１４１の三次元データを取得し、且つ、その円柱１４１ａの性質データと円錐台１４１ｂの性質データを取得する。その夫々の性質データは、円錐台１４１ｂの硬度が円柱１４１ａの硬度よりも高いと云うデータである。具体的には、例えば、円柱１４１ａと円錐台１４１ｂの夫々の材料（造形材）を指定するデータである。この性質データは、作業者が入力装置５１から指示する。
　制御部４０は、造形対象物の三次元データと部位毎の性質データとに基づいて、この造形対象物を形作る為の複数種類の造形材を各々個別に着滴させる当該造形材毎の造形材着滴領域を層毎に演算する。具体的に、この制御部４０は、造形対象物の三次元データと部位毎の性質データとを取得した後、例えば、この三次元データに部位毎の性質データを割り当てて、その部位毎に識別可能な三次元データを作る。そして、この制御部４０は、その三次元データを上下方向に複数の層に分割し、部位毎の識別が可能な造形対象物の層毎の形状データを演算する。例えば、図９の具体例では、その夫々の形状データにおいて、円柱１４１ａの存在している部分を第１造形材の着滴領域（以下、「第１造形材着滴領域」と云う。）として演算し、円錐台１４１ｂの存在している部分を第２造形材の着滴領域（以下、「第２造形材着滴領域」と云う。）として演算する。
　また、その造形材毎の造形材着滴領域の演算については、次の様にして行ってもよい。先ず、制御部４０は、実施例又は変形例１と同じ様に、造形対象物の三次元データを上下方向に複数の層に分割し、この造形対象物の層毎の形状データを演算する。そして、この制御部４０は、例えば、その形状データの位置情報と性質データを有する部位毎の位置情報とを照らし合わせ、夫々の形状データに部位毎の性質データを割り当てることで、部位毎の識別が可能な造形対象物の層毎の形状データを演算する。
　本変形例においては、支持材着滴領域と離型剤着滴領域の演算について、実施例又は変形例１と同じ様にして行う。
　制御部４０は、夫々の着滴領域を演算した後、作業面１００ａの上に離型層１１０を形成し、最下層から最上層まで造形材と離型剤を積層させていく。この制御部４０は、離型層１１０を作った後、最下層における造形材毎の造形材着滴領域の内の少なくとも１つに向けた造形材の吐出位置へと当該造形材の造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、最下層における支持材着滴領域に向けた造形材の吐出位置へと当該造形材の造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、最下層における離型剤着滴領域に向けた離型剤の吐出位置へと離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させる。図９に具体例を挙げるならば、制御部４０は、離型層１１０を作った後、最下層における第１及び第２の造形材着滴領域の内の少なくとも１つと支持材着滴領域と離型剤着滴領域の情報に基づいてヘッド６０（第１造形材吐出部６１，第２造形材吐出部６２及び離型剤吐出部６３）と駆動部２１を制御し、ヘッド６０を走査しながら夫々の着滴領域に向けて造形材又は離型剤を吐出させる。その際には、最下層における第１造形材着滴領域に向けた第１造形材の吐出位置へと当該第１造形材の第１造形材吐出部６１が到達したならば、その第１造形材吐出部６１から第１造形材を吐出させ、この第１造形材を第１造形材着滴領域に着滴させる。
　尚、支持材着滴領域と離型剤着滴領域に対しては、夫々の層において、実施例又は変形例１と同じ様にして造形材と離型剤とが吐出される。ここで、その支持材着滴領域に着滴させる造形材は、第１造形材であってもよく、第２造形材であってもよい。何れの造形材を支持材として利用するかについては、例えば、作業者が入力装置５１から指定をすればよい。
　制御部４０は、最下層の造形材が着滴した後、駆動部２１と硬化部３０を制御して、硬化部３０を走査しながら着滴後の造形材に向けて紫外線を照射し、その造形材を完全硬化又は半硬化させる。図９の具体例では、着滴した第１造形材が紫外線によって完全硬化又は半硬化する。これにより、作業面１００ａの上には、造形対象物と支持体の最下層が形成されると共に、これらの間に介在する離型剤の最下層も形成される。
　次に、制御部４０は、駆動部２２によってステージ１００を下降させ、次の層（最下層の１つ上の層）における造形材毎の造形材着滴領域の内の少なくとも１つと支持材着滴領域と離型剤着滴領域の情報に基づいて再びヘッド６０と駆動部２１を制御し、ヘッド６０を走査しながら夫々の着滴領域に向けて、これに該当する造形材又は離型剤を吐出させる。そして、この制御部４０は、再び硬化部３０を走査しながら、この層の造形材を紫外線で完全硬化又は半硬化させる。これにより、作業面１００ａの上では、先に形成された造形対象物と支持体の最下層の上に、造形対象物と支持体の次の層が形成されると共に、これらの間に介在する離型剤の次の層も形成される。図９の具体例では、未だ第２造形材着滴領域が現れないので、第１造形材による造形対象物の次の層が形成される。
　制御部４０は、その造形材と離型剤の吐出工程と、着滴した造形材の硬化工程と、ステージ１００の下降工程と、を最上層が形成されるまで順次繰り返す。図９の具体例では、その過程において或る層まで達すると、第１造形材着滴領域が無くなって第２造形材着滴領域が現れる。これが為、その際には、第２造形材吐出部６２が第２造形材着滴領域に向けた第２造形材の吐出位置へと到達したならば、この第２造形材吐出部６２に第２造形材を吐出させることで、この第２造形材を第２造形材着滴領域に着滴させる。
　この三次元造形装置２においては、その夫々の工程の繰り返しによって、作業面１００ａの上に、硬度の異なる複数の部位を有する三次元の造形対象物が支持体と共に成形される。尚、図９の具体例では、造形対象物１４１と共に、この造形対象物１４１を側面から覆う支持体１４２と、その造形対象物１４１と支持体１４２との間の離型部１４３と、が形作られる。
　この様に、本変形例の三次元造形装置２及び三次元造形対象物の成形方法は、実施例又は変形例１の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法に対して、使用する造形材の種類に応じた数の造形材吐出部を設けると共に、制御部４０の制御形態を変更するだけで、単一の硬度からなる実施例における三次元の造形対象物と同等の生産性で、硬度の異なる複数の部位を有する三次元の造形対象物を形作ることができる。従って、この三次元造形装置２及び三次元造形対象物の成形方法は、実施例又は変形例１の三次元造形装置１及び三次元造形対象物の成形方法と同じ効果を得られるだけでなく、硬度の異なる複数の部位を有する三次元の造形対象物について、原価の大幅な高騰を抑えつつ成形することができる。
　１，２　三次元造形装置
　１０　ヘッド
　１１　造形材吐出部
　１２　離型剤吐出部
　２１，２２　駆動部
　３０　硬化部
　４０　制御部
　５１　入力装置
　５２　データ取得部
　６０　ヘッド
　６１　第１造形材吐出部
　６２　第２造形材吐出部
　６３　離型剤吐出部
　１００　ステージ
　１００ａ　作業面
　１１０　離型層
　１２１　造形対象物
　１２２　支持体
　１２３　離型部
　１３１　造形対象物
　１３２　支持体
　１３２ａ～１３２ｆ　構成部材
　１３３，１３４　離型部
　１４１　造形対象物
　１４１ａ　円柱
　１４１ｂ　円錐台
　１４２　支持体
　１４３　離型部

Claims (7)

  1. 　造形材をステージの作業面に向けて吐出する造形材吐出部と、
    　三次元の造形対象物と当該造形対象物を支持する支持体との間の分離を容易にする為の離型剤を前記作業面に向けて吐出する離型剤吐出部と、
    　前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部を少なくとも前記作業面に対して平行に走査する駆動部と、
    　前記造形対象物の三次元データを複数の層に分割し、該造形対象物の層毎の形状データに基づいて前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部と前記駆動部を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記形状データに基づいて、前記造形対象物を形作る為の前記造形材を着滴させる造形材着滴領域と、前記支持体を形作る為の前記造形材を支持材として着滴させる支持材着滴領域と、前記造形材着滴領域と当該支持材着滴領域との間に前記離型剤を着滴させる離型剤着滴領域と、を層毎に演算し、且つ、前記駆動部を制御して、前記造形材着滴領域又は前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させると共に、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させ、該造形材と離型剤の吐出を最下層から最上層まで層毎に実行することを特徴とした三次元造形装置。
  2. 　性質の異なる前記造形材を前記作業面に向けて個別に吐出する複数の前記造形材吐出部を設け、
    　前記制御部は、前記造形対象物の三次元データと当該造形対象物の部位毎の性質データとに基づいて、該造形対象物を形作る為の複数種類の前記造形材を各々個別に着滴させる当該造形材毎の前記造形材着滴領域を層毎に演算し、且つ、前記駆動部を制御して、該造形材毎の前記造形材着滴領域の内の少なくとも１つに向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出させ、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出させ、該造形材と離型剤の吐出を最下層から最上層まで層毎に実行することを特徴とした請求項１記載の三次元造形装置。
  3. 　前記造形材は紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化インクであり、着滴した当該造形材に対して紫外線を照射する硬化部を設けることを特徴とした請求項１又は２に記載の三次元造形装置。
  4. 　前記制御部は、前記支持体の分割が可能になる前記支持材着滴領域を層毎に演算すると共に、該分割した支持体の構成部材の間に前記離型剤を介在させるべく、隣設する当該構成部材の間を各層における前記離型剤着滴領域とすることを特徴とした請求項１又は２に記載の三次元造形装置。
  5. 　前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部とを備えるインクジェット式のヘッドを設けることを特徴とした請求項１又は２に記載の三次元造形装置。
  6. 　造形対象物の三次元データを複数の層に分割し、該造形対象物の層毎の形状データを演算する工程と、
    　前記形状データに基づいて、前記造形対象物を形作る為の造形材を着滴させる造形材着滴領域と、前記造形対象物を支持する支持体を形作る為の前記造形材を支持材として着滴させる支持材着滴領域と、前記造形材着滴領域と当該支持材着滴領域との間に前記造形対象物と前記支持体との間の分離を容易にする為の離型剤を着滴させる離型剤着滴領域と、を層毎に演算する工程と、
    　を有し、
    　前記造形材をステージの作業面に向けて吐出する造形材吐出部と前記離型剤を当該作業面に向けて吐出する離型剤吐出部とを当該作業面に対して平行に走査して、前記造形材着滴領域又は前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、且つ、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出する工程を最下層から最上層まで層毎に実施することを特徴とした三次元造形対象物の成形方法。
  7. 　性質の異なる前記造形材を前記作業面に向けて個別に吐出する複数の前記造形材吐出部を有する場合、
    　前記造形材着滴領域の演算の際には、前記造形対象物の三次元データと当該造形対象物の部位毎の性質データとに基づいて、前記造形対象物を形作る為の複数種類の前記造形材を各々個別に着滴させる当該造形材毎の造形材着滴領域を層毎に演算し、
    　前記造形材と前記離型剤の層毎の吐出の工程では、前記造形材吐出部と前記離型剤吐出部とを前記作業面に対して平行に走査して、前記造形材毎の前記造形材着滴領域の内の少なくとも１つに向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、前記支持材着滴領域に向けた前記造形材の吐出位置へと当該造形材の前記造形材吐出部が到達した際に当該造形材を吐出し、前記離型剤着滴領域に向けた前記離型剤の吐出位置へと前記離型剤吐出部が到達した際に当該離型剤を吐出することを特徴とした請求項６記載の三次元造形対象物の成形方法。
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