WO2016170682A1 - ３次元造形装置 - Google Patents

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flattening
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cured
layered
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謙磁 塚田
政利 藤田
良崇 橋本
明宏 川尻
雅登 鈴木
克明 牧原
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富士機械製造株式会社
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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
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus.
  • a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object is known.
  • a model material or a support material before curing is discharged from a head portion toward a stage, and a surplus portion of the flowable model material or support material on the stage is collected and flattened by a roller portion.
  • the model material means the material that will eventually form the necessary part of the three-dimensional object
  • the support material is the basic part of the three-dimensional object that supports the model material and is finally removed.
  • the present invention has been made to solve these problems, and its main object is to prevent different types of pre-curing fluids from being mixed during modeling of a three-dimensional object.
  • the three-dimensional modeling apparatus of the present invention By repeating a series of operations of discharging the fluid before curing from the head portion toward the stage to form a layered material before curing, flattening the layered material before curing at the flattening unit, and then curing the three-dimensional A three-dimensional modeling apparatus for modeling an object,
  • the head portion includes a first discharge head that discharges a first pre-curing fluid and a second discharge head that discharges a second pre-curing fluid that is different from the first pre-curing fluid.
  • the flattening section includes a first flattening member for flattening the first pre-cured layered material formed by the first pre-cured fluid and a second formed by the second pre-cured fluid.
  • a layer in which a first resin in which the first pre-curing fluid is cured and a second resin in which the second pre-curing fluid is cured is mixed as described below. It can be formed by performing the process and the second process. That is, in the first step, the first pre-curing fluid is ejected from the first ejection head to form the first pre-curing layered material, and the second is located at a position away from the first pre-curing layered material. In a state where the flattening member is retracted, the first pre-cured layered material is flattened by the first flattening member and then cured.
  • the second pre-curing fluid is ejected from the second ejection head to form a second pre-curing layered material, and the first flat surface is positioned away from the second pre-curing layered material.
  • the second pre-curing layered material is flattened by the second flattening member and then cured while the forming member is retracted.
  • the order which implements a 1st process and a 2nd process may be performed in this order, and may be performed in the reverse order.
  • the first planarizing member is used for planarizing the first pre-curing layered material
  • the second planarizing member is used for planarizing the second pre-curing layered material. It is possible to avoid mixing the fluid before curing during the modeling of the three-dimensional object.
  • the first pre-curing fluid is a material that is a source of a model material that finally constitutes a necessary part of the three-dimensional object, and is before the second curing.
  • the fluid may be a material that is a source of a support material that constitutes a portion of the three-dimensional object that is finally removed.
  • both the first and second planarizing members may be rollers, or both may be a squeegee, or one may be a roller and the other may be a squeegee. It is preferable to collect the scraped fluid regardless of whether a roller or a squeegee is used.
  • the head unit, the flattening unit, and the curing execution unit that cures the pre-cured layered product after the planarization may be mounted together in one casing.
  • the apparatus configuration becomes compact as compared with the case where the head portion, the flattening portion, and the curing execution portion are separately mounted.
  • the three-dimensional modeling apparatus of the present invention forms a layer in which the first resin obtained by curing the first pre-cured layered product and the second resin obtained by curing the second pre-cured layered product are mixed.
  • the first pre-curing fluid is ejected from the first ejection head to form the first pre-cured layered material, and the second pre-cured layered material is separated from the first pre-cured layered material.
  • the second curing is performed in a state where the pre-curing material is discharged to form the second pre-curing layered material, and the first planarizing member is retracted at a position spaced from the second pre-curing layered material.
  • the first planarizing member is used for planarizing the first layered material before curing, and the second curing is performed. Since the second flattening member is used for flattening the front layered product, it is possible to avoid mixing different types of pre-curing fluids.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus 10. Sectional drawing of the 1st roller 35 (or 2nd roller 36) and its peripheral member. The flowchart of a three-dimensional modeling routine. Explanatory drawing which represented typically an example of slice data. The schematic block diagram of another embodiment. The schematic block diagram of another embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the three-dimensional modeling apparatus 10
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the first roller 35 (or the second roller 36) and its peripheral members.
  • the X, Y, and Z directions are used, and the respective directions are as shown in FIG.
  • the three-dimensional modeling apparatus 10 of this embodiment includes a stage 12, a head unit 20, a flattening unit 30, a curing performing unit 50, and a controller (control means) 60.
  • the three-dimensional modeling apparatus 10 ejects a fluid before curing from an inkjet head unit 20 toward the stage 12 to form a layered material before curing, and the layered material before curing is flattened by the planarizing unit 30. A series of operations of curing in the post-curing unit 50 is repeated.
  • the stage 12 is a rectangular base for supporting a three-dimensional object being modeled. This stage 12 has a modeling area 12a for modeling a three-dimensional object.
  • the stage 12 is attached to a moving body of a ball screw 14 in the Y direction, and is movable in the Y direction (left and right direction) by driving the ball screw 14 with a motor 15.
  • the stage 12 is attached to a moving body of a ball screw 16 in the Z direction, and can be moved in the Z direction (vertical direction) by driving the ball screw 16 with a motor 17.
  • the head unit 20 is attached to a frame 25 arranged so as to straddle the stage 12 along the X direction.
  • the head unit 20 includes a first line head 21 and a second line head 22 having substantially the same length as the width in the X direction of the modeling area 12 a of the stage 12.
  • the first line head 21 is formed by zigzagging small first ejection heads 23 in the X direction of FIG.
  • the first ejection head 23 has a nozzle row on the surface facing the stage 12. The nozzle row is provided so that many nozzles are parallel to the X direction. If the first ejection heads 23 are arranged in a straight line instead of zigzag in the X direction, a region where no nozzles are present occurs between the adjacent first ejection heads 23.
  • the first ejection heads 23 are arranged in a zigzag manner in the X direction so as to partially overlap so that an area where no nozzle is present does not occur.
  • the first ejection head 23 is capable of ejecting droplets of the first pre-curing fluid from the nozzle toward the stage 12 by an inkjet method.
  • the first pre-curing fluid is a material that undergoes a polymerization reaction when irradiated with ultraviolet rays of a predetermined wavelength, that is, a photo-curable resin that is the basis of the model material.
  • the first pre-curing fluid is supplied to each of the first ejection heads 23 via a supply line (not shown).
  • the second line head 22 is formed by zigzagging small second ejection heads 24 in the X direction of FIG. The reasons for arranging in a zigzag are as described above.
  • the second ejection head 24 is capable of ejecting droplets of the second pre-curing fluid from the nozzle toward the stage by an inkjet method.
  • the second pre-curing fluid is a material that undergoes a polymerization reaction when irradiated with ultraviolet rays and becomes a support material, that is, a photo-curable resin that is the base of the support material.
  • the second pre-curing fluid is supplied to each of the second ejection heads 24 via a supply line (not shown).
  • the model material is a material that constitutes a finally required part (three-dimensional object) of the three-dimensional object
  • the support material is a part of the three-dimensional object that is finally removed. It is a constituent material.
  • the three-dimensional object is a pyramid shape
  • the model material can be stacked in a pyramid shape without using a support material.
  • the 3D object is an inverted pyramid, it is not possible to stack and model only the model material, but build up the model material while forming the scaffolding part with the support material, and finally the support material Need to be removed.
  • a method of peeling the support material by hand or dissolving it in a solvent for example, water
  • the flattening unit 30 includes first and second frames 31 and 32 arranged so as to straddle the stage 12 along the X direction.
  • a first roller (first flattening member) 35 that is rotationally driven by a motor 35a is attached to the first frame 31, and the first blade 37 and the first recovery tank shown in FIG. 39 is attached.
  • the first frame 31 can be moved up and down by a first air cylinder (drive mechanism) 33.
  • the first roller 35 flattens the uneven surface of the first pre-cured layered product 41.
  • the first pre-cured layered product 41 is a layered product formed in the modeling area 12 a by the first pre-cured fluid discharged from the first line head 21.
  • the first roller 35 is disposed at a fixed position that is close to the stage 12 and is capable of flattening the layered material before curing.
  • the first roller 35 is disposed at the retracted position that is spaced upward from the stage 12 and the layered material before curing. It will not be in contact.
  • the first blade 37 scrapes off the first pre-curing fluid adhering to the first roller 35.
  • the first collection tank 39 collects the first pre-curing fluid that has been scraped off by the first blade 37.
  • a second roller (second flattening member) 36 that is rotationally driven by a motor 36 a is attached to the second frame 32, and, like the first roller 35, the second blade 38 and the second Two recovery tanks 40 are attached. Note that the second roller 36, the second blade 38, and the second collection tank 40 are the same as the first roller 35, the first blade 37, and the first collection tank 39. These codes are shown inside.
  • the second frame 32 can be moved up and down by a second air cylinder (drive mechanism) 34.
  • the second roller 36 flattens the uneven surface of the second pre-curing layered product 42.
  • the second pre-curing layered product 42 is a layered product formed in the modeling area 12 a by the second pre-curing fluid discharged from the second line head 21.
  • the second roller 36 When the second frame 32 is in the lower position (see the solid line in FIG. 1), the second roller 36 is disposed at a fixed position that is close to the stage 12 so that the layered material before curing can be flattened. Become. On the other hand, when the second frame 32 is in the upper position (see the one-dot chain line in FIG. 1), the second roller 36 is disposed at the retracted position that is spaced from the stage 12 and does not contact the pre-curing layered material. It becomes a state. The second blade 38 scrapes off the second pre-curing fluid adhering to the second roller 36. The second collection tank 40 collects the second pre-curing fluid that has been scraped off by the second blade 38.
  • the curing execution unit 50 is attached to a frame 55 arranged so as to straddle the stage 12 along the X direction.
  • the curing unit 50 includes a UV lamp 52 that can irradiate the stage 12 with ultraviolet rays having a wavelength that causes a photopolymerization reaction to the first and second fluids before curing.
  • the controller 60 is configured as a microprocessor centered on the CPU 62, and includes a ROM 64 for storing processing programs, an HDD 66 for storing various data, a RAM 68 used as a work area, and the like. These are electrically connected via a bus (not shown).
  • the controller 60 can input command signals from the input device 70, detection signals from various sensors of the head unit 20, detection signals from the motors 15 and 17, and the like.
  • the controller 60 also includes motors 15 and 17 that move the stage 12, various actuators of the head unit 20, motors 35 a and 36 a that rotate the first and second rollers 35 and 36, the first and second frames 31, and the like.
  • a control signal can be output to the first and second air cylinders 33 and 34 that raise and lower 32, a switch of the UV lamp 52, and the like.
  • FIG. 3 is a flowchart of the three-dimensional modeling routine.
  • the HDD 66 stores slice data sliced in layers in the horizontal direction at predetermined intervals from the bottom to the top of the three-dimensional object to be modeled. Slice data is created by processing CAD data. Among these slice data, there is slice data of a layer in which model material and support material are mixed, and slice data of a layer of only model material.
  • the slice data is as shown in FIG.
  • the white portion represents the support material S and the shaded portion represents the model material M.
  • the slice data from the bottom to the center of the three-dimensional object is a mixed layer of the model material M and the support material S, and the proportion of the support material S in the slice data decreases as it goes to the center, and the model material M The ratio of becomes higher.
  • the slice data from the center to the top of the three-dimensional object is a layer of only the model material M.
  • the CPU 62 When the CPU 62 starts the three-dimensional routine program, the CPU 62 first moves the first and second rollers 35 and 36 to the retracted position (step S102). Specifically, the CPU 62 places the first and second frames 31 and 32 in the upper position by turning off the switches of the first and second air cylinders 33 and 34. Thus, the first and second rollers 35 and 36 are positioned at the retracted positions indicated by the one-dot chain line in FIG.
  • the CPU 62 arranges the modeling area 12a at the initial position (step S104). Specifically, the CPU 62 controls the motor 15 so that the modeling area 12a is positioned below the head unit 20 to move the stage 12 in the Y direction, and the nozzle position of the head unit 20 and the surface of the modeling area 12a.
  • the stage 17 is moved in the Z direction by controlling the motor 17 such that the distance between the stage 12 and the predetermined distance suitable for printing is controlled.
  • the CPU 62 prints the first layered material before curing (step S106). Specifically, the CPU 62 discharges the first pre-curing fluid from the first discharge head 23 constituting the first line head 21 based on the model material data among the slice data used for the current printing. By doing so, the first layered material before curing is printed.
  • the CPU 62 moves the first roller 35 to a fixed position (step S108). Specifically, the CPU 62 moves the first frame 31 to a lower position indicated by a solid line in FIG. 1 by turning on the switch of the first air cylinder 33. Along with this, the first roller 35 moves to a fixed position. Note that the second roller 36 is maintained in the retracted position.
  • the CPU 62 planarizes the printed first uncured layered product (step S110). Specifically, the CPU 62 controls the motor 15 to move the stage 12 in the Y direction so that the modeling area 12 a passes below the flattening unit 30, and the peripheral speed of the first roller 35 is set to the stage 12. The motor 35a is controlled so as to coincide with the moving speed.
  • the first roller 35 is designed to be in slight contact with the surface of the printed first uncured layered material when placed in place. Therefore, the uneven surface of the first layered material before curing is flattened by the first roller 35. At this time, since the second roller 36 is in the retracted position, it does not come into contact with the first layered material before curing.
  • the CPU 62 retracts the first roller 35 to the retracted position (step S112). Specifically, the CPU 62 moves the first frame 31 to the upper position indicated by the one-dot chain line in FIG. 1 by turning off the switch of the first air cylinder 33. Along with this, the first roller 35 moves to the retracted position. As a result, the first and second rollers 35 and 36 are both in the retracted position.
  • the CPU 62 performs the curing of the first pre-cured layered product (step S114). Specifically, the CPU 62 turns on the UV lamp 52 and controls the motor 15 so that the modeling area 12a passes below the curing unit 50 at a predetermined speed to move the stage 12 in the Y direction. Move. Thereby, the first layered material before curing is polymerized and cured by the UV lamp 52. As a result, a layer of model material is formed.
  • the CPU 62 determines whether or not the second pre-curing layered material needs to be printed this time (step S116). Taking the slice data of FIG. 4 as an example, the CPU 62 determines that the second pre-curing layered material needs to be printed since the support material S exists from the bottom to the center of the three-dimensional object, and from the center to the top. Since only the model material M is used, it is determined that printing of the second layered material before curing is unnecessary.
  • the CPU 62 returns the modeling area 12a to the initial position (step S118). Specifically, the CPU 62 moves the stage 12 in the Y direction by controlling the motor 15 so that the modeling area 12a is positioned below the head unit 20. At this time, the interval between the nozzle position of the head unit 20 and the surface of the modeling area 12a is not changed.
  • the CPU 62 prints the second layered material before curing (step S120). Specifically, the CPU 62 discharges the second pre-curing fluid from the second discharge head 24 constituting the second line head 22 based on the support material data among the slice data used for the current printing. By doing so, the second layered material before curing is printed. The second pre-curing layered material is printed on the same layer as the model material formed immediately before.
  • the CPU 62 moves the second roller 36 to a fixed position (step S122). Specifically, the CPU 62 moves the second frame 32 to a lower position indicated by a solid line in FIG. 1 by turning on the switch of the second air cylinder 34. Along with this, the second roller 36 moves to a fixed position. Note that the first roller 35 is maintained in the retracted position.
  • the CPU 62 flattens the printed second pre-cured layered product (step S124). Specifically, the CPU 62 controls the motor 15 to move the stage 12 in the Y direction so that the modeling area 12 a passes below the flattening unit 30, and the peripheral speed of the second roller 36 is set to the stage 12. The motor 36a is controlled so as to coincide with the moving speed.
  • the second roller 36 is designed to make slight contact with the surface of the printed second pre-cured layered product when placed in place. Therefore, the uneven surface of the second layered material before curing is flattened by the second roller 36. At this time, since the first roller 35 is in the retracted position, it does not come into contact with the second pre-curing layered material.
  • the CPU 62 retracts the second roller 36 to the retracted position (step S126). Specifically, the CPU 62 moves the second frame 32 to an upper position indicated by a one-dot chain line in FIG. 1 by turning off the switch of the second air cylinder 34. Along with this, the second roller 36 moves to the retracted position. As a result, the first and second rollers 35 and 36 are both in the retracted position.
  • the CPU 62 performs curing of the second pre-cured layered product (step S128). Specifically, the CPU 62 turns on the UV lamp 52 and controls the motor 15 so that the modeling area 12a passes below the curing unit 50 at a predetermined speed to move the stage 12 in the Y direction. Move. As a result, the second pre-curing layered material is polymerized by the UV lamp 52 and cured. As a result, a layer in which the model material and the support material are mixed is formed.
  • the CPU 62 determines whether or not the three-dimensional object is completed (step S130). Specifically, it is determined whether or not processing has been executed for all slice data for modeling the current three-dimensional object. If the three-dimensional object is not completed, that is, if unprocessed slice data still remains, the CPU 62 lowers the stage 12 by one step (step S132), and executes the processing after step S104 again. At that time, the slice data is one layer above the three-dimensional object from the previous slice data. Note that, by lowering the stage 12 by one step, the interval between the nozzle position of the head unit 20 and the surface of the three-dimensional object being formed becomes a predetermined interval suitable for printing. On the other hand, if the three-dimensional object is completed in step S130, that is, if unprocessed slice data does not remain, the CPU 62 ends this routine.
  • the three-dimensional object obtained in this way includes unnecessary support materials
  • the three-dimensional object consisting only of model materials can be removed by removing the support materials by hand or dissolving them in a predetermined solvent. Get things.
  • steps S104 to S114 of the above-described three-dimensional modeling routine correspond to the first step executed by the control means of the present invention
  • steps S118 to S128 correspond to the second step.
  • the first roller is used for flattening the first pre-cured layered material in forming the layer in which the model material and the support material are mixed.
  • the second roller 36 is used for flattening the second pre-curing layered material, so that different types of pre-curing fluids, that is, the first pre-curing fluid and the support material that are the basis of the model material are used. It is possible to avoid mixing the second pre-curing fluid, which is the basis of the above, on the roller.
  • first and second rollers 35 and 36 are used to flatten the first and second pre-curing layered materials, the moving direction of the first pre-curing layered material and the second pre-cured layered material These surfaces can be smoothly flattened by rotating the roller in the same direction.
  • the pre-curing layered material is flattened, the vertical accuracy of the three-dimensional object is increased, and as a result, the vertical accuracy of the three-dimensional object is increased.
  • the first and second rollers 35 and 36 are used as the first and second flattening members.
  • the first and second squeegees are used. 135 and 136 may be used.
  • each squeegee 135, 136 can be independently positioned at either the retracted position or the fixed position, the first pre-curing fluid that is the model material and the first material that is the source of the support material. It is possible to avoid mixing the two pre-curing fluids on the squeegee.
  • One of the first and second planarizing members may be a roller and the other may be a squeegee.
  • the material that is the source of the model material is exemplified as the first fluid before curing, and the material that is the source of the support material is illustrated as the second fluid before curing.
  • the material is not limited to one, and any material different from each other may be used.
  • materials that are the basis of different types of model materials may be used as the first and second pre-curing fluids. In this case, it is possible to avoid the materials that are the basis of different types of model materials from being mixed on the roller.
  • the first and second pre-curing fluids are exemplified, but depending on the three-dimensional object, the first to n-th (n is an integer of 3 or more) pre-curing fluids, that is, n types of curing materials.
  • a pre-fluid may be used.
  • a roller is provided for each type of fluid before curing, and each roller can be independently positioned at a fixed position and a retracted position. By doing so, it is possible to avoid mixing n kinds of pre-curing fluids on the roller.
  • the first and second pre-curing fluids are exemplified by the photo-curing resin that is cured with light of the same wavelength, but curable resins that are cured with light of different wavelengths may be used.
  • the curing unit 50 may be provided with a UV lamp suitable for each wavelength.
  • a thermosetting resin may be used.
  • the material from which the model material is based may be a photocurable resin
  • the material from which the support material is based may be a thermosetting resin.
  • the model material portion is first formed and then the support material portion is formed.
  • this order may be reversed.
  • the first roller 35 is moved up and down by the first air cylinder 33 to position the first roller 35 between the home position and the retracted position, and the second air cylinder 34 performs the second operation.
  • the second roller 36 is positioned between the fixed position and the retracted position by moving the frame 32 up and down.
  • the drive mechanism is not limited to the air cylinder, and for example, a motor or a solenoid may be used.
  • the first roller 35 may be attached to the first frame 31 so as to be movable up and down with a linear motor, a ball screw or the like while the first frame 31 is fixed. The same applies to the second roller 36.
  • the head unit 20 includes the first line head 21 having the plurality of first ejection heads 23 and the two line heads 22 having the plurality of second ejection heads 24.
  • the first discharge head 23 and the second discharge head 24 are mounted on a carriage that can move in the X direction, and the fluid before curing is transferred from the first or second discharge heads 23 and 24 as the carriage moves. You may make it discharge.
  • the first roller 35 is mounted on the first frame 31 and the second roller 36 is mounted on the second frame 32.
  • both rollers 35 and 36 may be mounted on one frame. Good.
  • the lifting device for the roller 35 and the lifting device for the roller 36 may be individually attached to the frame.
  • the head unit 20, the flattening unit 30 having the first and second rollers 35 and 36, and the curing unit 50 are mounted on different frames, respectively, but as shown in FIG. These may be mounted together in one housing 18.
  • an elevating device capable of raising and lowering the roller 35 and an elevating device capable of raising and lowering the roller 36 may be individually attached to the housing 18.
  • the lifting device include a linear motor and a ball screw mechanism. Even if it does in this way, the effect similar to embodiment mentioned above is acquired.
  • the apparatus configuration is compact compared to the above-described embodiment.
  • the present invention repeats a series of operations in which a fluid before curing is discharged from a head portion toward a stage to form a layered material before curing, and the layered material before curing is flattened by a flattening unit and then cured.
  • a fluid before curing is discharged from a head portion toward a stage to form a layered material before curing, and the layered material before curing is flattened by a flattening unit and then cured.
  • a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object.

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Abstract

３次元造形装置１０は、ヘッド部２０から硬化前流動物をステージ１２に向かって吐出して硬化前層状物を形成し、該硬化前層状物を平坦化部３０で平坦化したあと硬化するという一連の操作を繰り返すことにより、３次元物体を造形する。ヘッド部２０は、第１の硬化前流動物を吐出する第１の吐出ヘッド２３及び第１の硬化前流動物とは種類の異なる第２の硬化前流動物を吐出する第２の吐出ヘッド２４を有している。平坦化部３０は、第１の硬化前流動物により形成された第１の硬化前層状物を平坦化する第１のローラ３５及び第２の硬化前流動物により形成された第２の硬化前層状物を平坦化する第２のローラ３６を有する。また、平坦化部３０は、第１及び第２のローラ３５，３６をそれぞれ独立してステージ１２に対して接近・離間させる第１及び第２のエアシリンダ３３，３４を有する。

Description

３次元造形装置
　本発明は、３次元造形装置に関する。
　従来より、ヘッド部から硬化前流動物をステージに向かって吐出して硬化前層状物を形成し、該硬化前層状物を平坦化部で平坦化したあと硬化するという一連の操作を繰り返すことにより、３次元物体を造形する３次元造形装置が知られている。例えば、特許文献１では、ヘッド部から硬化前のモデル材又はサポート材をステージに向かって吐出し、ステージ上の流動可能なモデル材又はサポート材の余剰分をローラ部により回収して平坦化している。なお、モデル材とは、３次元物体のうち最終的に必要な部位を構成する材料のことをいい、サポート材とは、３次元物体のうちモデル材を支える基礎部分であって最終的に除去される部位を構成する材料のことをいう。
特開２０１３－６７１２１号公報
　しかしながら、上述した特許文献１の３次元造形装置では、ローラ部を１つしか備えていないため、モデル材の余剰分を回収するときもサポート材の余剰分を回収するときも同じローラ部を使用する。そのため、ローラ部に付着したモデル材がステージ上のサポート材と混ざり合ったり、ローラ部に付着したサポート材がステージ上のモデル材と混ざり合ったりするという問題があった。
　本発明はこうした課題を解決するためになされたものであり、異なる種類の硬化前流動物が３次元物体の造形中に混ざり合わないようにすることを主目的とする。
　本発明の３次元造形装置は、
　ヘッド部から硬化前流動物をステージに向かって吐出して硬化前層状物を形成し、該硬化前層状物を平坦化部で平坦化したあと硬化するという一連の操作を繰り返すことにより、３次元物体を造形する３次元造形装置であって、
　前記ヘッド部は、第１の硬化前流動物を吐出する第１の吐出ヘッド及び前記第１の硬化前流動物とは種類の異なる第２の硬化前流動物を吐出する第２の吐出ヘッドを有し、
　前記平坦化部は、前記第１の硬化前流動物により形成された第１の硬化前層状物を平坦化する第１の平坦化部材及び前記第２の硬化前流動物により形成された第２の硬化前層状物を平坦化する第２の平坦化部材を有すると共に、第１及び第２の平坦化部材をそれぞれ独立して前記ステージに対して接近・離間させる駆動機構を有する、
　ものである。
　この３次元造形装置では、第１の硬化前流動物が硬化した第１の樹脂と前記第２の硬化前流動物が硬化した第２の樹脂とが混在している層を、以下の第１の工程と第２の工程を行うことにより形成することができる。すなわち、第１の工程では、第１の吐出ヘッドから第１の硬化前流動物を吐出して第１の硬化前層状物を形成させ、第１の硬化前層状物から離間した位置に第２の平坦化部材を待避させた状態で第１の硬化前層状物を前記第１の平坦化部材で平坦化したあと硬化させる。第２の工程では、第２の吐出ヘッドから第２の硬化前流動物を吐出して第２の硬化前層状物を形成させ、第２の硬化前層状物から離間した位置に第１の平坦化部材を待避させた状態で第２の硬化前層状物を第２の平坦化部材で平坦化したあと硬化させる。なお、第１の工程と第２の工程を実施する順序は、この順に行ってもよいし、逆の順序で行ってもよい。こうすれば、第１の硬化前層状物の平坦化には第１の平坦化部材を用い、第２の硬化前層状物の平坦化には第２の平坦化部材を用いるため、異なる種類の硬化前流動物が３次元物体の造形中に混ざり合うのを回避することができる。
　本発明の３次元造形装置において、前記第１の硬化前流動物は、前記３次元物体のうち最終的に必要な部位を構成するモデル材の元となる材料であり、前記第２の硬化前流動物は、前記３次元物体のうち最終的に除去される部位を構成するサポート材の元となる材料であってもよい。こうすれば、モデル材とサポート材とを用いて３次元物体を作製する場合に、モデル材とサポート材とが混ざり合うのを回避することができる。
　本発明の３次元造形装置において、前記第１及び第２の平坦化部材は、共にローラとしてもよいし、共にスキージとしてもよいし、一方がローラでもう一方がスキージとしてもよい。なお、ローラを使うにしてもスキージを使うにしても、掻き取った流動物を回収するのが好ましい。
　本発明の３次元造形装置において、前記ヘッド部、前記平坦化部及び前記平坦化後の硬化前層状物を硬化させる硬化実施部とが一つの筐体にまとめて搭載されていてもよい。こうすれば、ヘッド部、平坦化部及び硬化実施部がそれぞれ別々に搭載されている場合に比べて、装置構成がコンパクトになる。
　本発明の３次元造形装置は、前記第１の硬化前層状物が硬化した第１の樹脂と前記第２の硬化前層状物が硬化した第２の樹脂とが混在している層を形成するにあたり、前記第１の吐出ヘッドから前記第１の硬化前流動物を吐出して前記第１の硬化前層状物を形成させ、該第１の硬化前層状物から離間した位置に前記第２の平坦化部材を待避させた状態で前記第１の硬化前層状物を前記第１の平坦化部材で平坦化し、その後硬化させる第１の工程と、前記第２の吐出ヘッドから前記第２の硬化前流動物を吐出して前記第２の硬化前層状物を形成させ、該第２の硬化前層状物から離間した位置に前記第１の平坦化部材を待避させた状態で前記第２の硬化前層状物を前記第２の平坦化部材で平坦化し、その後硬化させる第２の工程とをこの順序で又は逆の順序で実行するよう前記ヘッド部及び前記平坦化部を制御する制御手段を備えていてもよい。こうすれば、第１の樹脂と第２の樹脂とが混在している層を形成するにあたり、第１の硬化前層状物の平坦化には第１の平坦化部材を用い、第２の硬化前層状物の平坦化には第２の平坦化部材を用いるため、異なる種類の硬化前流動物が混ざり合うのを回避することができる。
３次元造形装置１０の概略構成図。 第１のローラ３５（又は第２のローラ３６）とその周辺部材の断面図。 ３次元造形ルーチンのフローチャート。 スライスデータの一例を模式的に表した説明図。 別の実施形態の概略構成図。 別の実施形態の概略構成図。
　本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は３次元造形装置１０の概略構成図、図２は第１のローラ３５（又は第２のローラ３６）とその周辺部材の断面図である。なお、以下の説明において、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を用いるが、それぞれの方向は図１に示した通りである。
　本実施形態の３次元造形装置１０は、ステージ１２と、ヘッド部２０と、平坦化部３０と、硬化実施部５０と、コントローラ（制御手段）６０とを備えている。この３次元造形装置１０は、インクジェット方式のヘッド部２０から硬化前流動物をステージ１２に向かって吐出して硬化前層状物を形成し、その硬化前層状物を平坦化部３０で平坦化したあと硬化実施部５０で硬化するという一連の操作を繰り返す。
　ステージ１２は、造形中の３次元物体を支持するための長方形状の台である。このステージ１２は、３次元物体を造形するための造形エリア１２ａを有している。ステージ１２は、Ｙ方向のボールネジ１４の移動体に取り付けられ、ボールネジ１４をモータ１５で駆動することによりＹ方向（左右方向）へ移動可能である。ステージ１２は、Ｚ方向のボールネジ１６の移動体に取り付けられ、ボールネジ１６をモータ１７で駆動することによりＺ方向（上下方向）へ移動可能である。
　ヘッド部２０は、ステージ１２をＸ方向に沿って跨（また）ぐように配置されたフレーム２５に取り付けられている。このヘッド部２０は、ステージ１２の造形エリア１２ａのＸ方向の幅と略同じ長さの第１のラインヘッド２１と第２のラインヘッド２２とを備えている。第１のラインヘッド２１は、小型の第１の吐出ヘッド２３を図１のＸ方向にジグザグに並べたものである。第１の吐出ヘッド２３は、ステージ１２に対向する面にノズル列を有している。ノズル列は、多数のノズルがＸ方向と平行になるように設けられている。第１の吐出ヘッド２３をＸ方向にジグザグではなく直線的に並べたとすると、隣り合う第１の吐出ヘッド２３同士の間にはノズルの存在しない領域が生じてしまう。そのため、ノズルの存在しない領域が生じないように、第１の吐出ヘッド２３をＸ方向にジグザグで且つ一部がオーバーラップするように並べている。第１の吐出ヘッド２３は、第１の硬化前流動物の液滴をインクジェット方式によりノズルからステージ１２に向かって吐出可能となっている。第１の硬化前流動物は、本実施形態では、所定の波長の紫外線が照射されると重合反応を起こしてモデル材となる材料、つまり、モデル材の元となる光硬化性樹脂である。第１の吐出ヘッド２３の各々には、図示しない供給ラインを介して第１の硬化前流動物が供給される。第２のラインヘッド２２は、小型の第２の吐出ヘッド２４を図１のＸ方向にジグザグに並べたものである。ジグザグに並べる理由は既に述べたとおりである。第２の吐出ヘッド２４は、第２の硬化前流動物の液滴をインクジェット方式によりノズルからステージに向かって吐出可能となっている。第２の硬化前流動物は、紫外線が照射されると重合反応を起こしてサポート材となる材料、つまり、サポート材の元となる光硬化性樹脂である。第２の吐出ヘッド２４の各々には、図示しない供給ラインを介して第２の硬化前流動物が供給される。
　ここで、モデル材とは、３次元物体のうち最終的に必要な部位（３次元目的物）を構成する材料であり、サポート材とは、３次元物体のうち最終的に除去される部位を構成する材料である。３次元目的物がピラミッド状であれば、サポート材を用いることなくモデル材をピラミッド状に積み上げていくことができる。しかし、３次元目的物が逆ピラミッド状であれば、モデル材だけを積層して造形することはできず、足場となる部分をサポート材で形成しながらモデル材を積み上げていき、最後にサポート材を除去する必要がある。サポート材を除去するには、サポート材を手ではぎ取ったり溶媒（例えば水）に溶かしたりする方法が知られている。なお、モデル材やサポート材の具体的な材料は周知である（例えば特開２０１２－１１１２２６号公報参照）。
　平坦化部３０は、ステージ１２をＸ方向に沿って跨（また）ぐように配置された第１及び第２のフレーム３１，３２を備えている。
　第１のフレーム３１には、モータ３５ａによって回転駆動される第１のローラ（第１の平坦化部材）３５が取り付けられているほか、図２に示す第１のブレード３７や第１の回収タンク３９が取り付けられている。第１のフレーム３１は、第１のエアシリンダ（駆動機構）３３によって上下動可能となっている。第１のローラ３５は、図２に示すように、第１の硬化前層状物４１の凹凸表面を平坦化するものである。第１の硬化前層状物４１は、第１のラインヘッド２１から吐出された第１の硬化前流動物によって造形エリア１２ａに形成された層状物である。第１のフレーム３１が下方位置にあるとき（図１の実線参照）、第１のローラ３５はステージ１２に接近した位置である定位置に配置されて硬化前層状物を平坦化可能な状態となる。一方、第１のフレーム３１が上方位置にあるとき（図１の１点鎖線参照）、第１のローラ３５はステージ１２から上方に離間した位置である退避位置に配置されて硬化前層状物と接触しない状態となる。第１のブレード３７は、第１のローラ３５に付着した第１の硬化前流動物を削ぎ落とすものである。第１の回収タンク３９は、第１のブレード３７によって削ぎ落とされた第１の硬化前流動物を回収するものである。
　第２のフレーム３２には、モータ３６ａによって回転駆動される第２のローラ（第２の平坦化部材）３６が取り付けられているほか、第１のローラ３５と同様、第２のブレード３８や第２の回収タンク４０が取り付けられている。なお、第２のローラ３６や第２のブレード３８、第２の回収タンク４０は、第１のローラ３５や第１のブレード３７、第１の回収タンク３９と同じであるため、図２では括弧内にこれらの符号を示した。第２のフレーム３２は、第２のエアシリンダ（駆動機構）３４によって上下動可能となっている。第２のローラ３６は、第２の硬化前層状物４２の凹凸表面を平坦化するものである。第２の硬化前層状物４２は、第２のラインヘッド２１から吐出された第２の硬化前流動物によって造形エリア１２ａに形成された層状物である。第２のフレーム３２が下方位置にあるとき（図１の実線参照）、第２のローラ３６はステージ１２に接近した位置である定位置に配置されて硬化前層状物を平坦化可能な状態となる。一方、第２のフレーム３２が上方位置にあるとき（図１の１点鎖線参照）、第２のローラ３６はステージ１２から離間した位置である退避位置に配置されて硬化前層状物と接触しない状態となる。第２のブレード３８は、第２のローラ３６に付着した第２の硬化前流動物を削ぎ落とすものである。第２の回収タンク４０は、第２のブレード３８によって削ぎ落とされた第２の硬化前流動物を回収するものである。
　硬化実施部５０は、ステージ１２をＸ方向に沿って跨（また）ぐように配置されたフレーム５５に取り付けられている。この硬化実施部５０は、第１及び第２の硬化前流動物に光重合反応を起こさせる波長の紫外線をステージ１２に向かって照射可能なＵＶランプ５２を備えている。
　コントローラ６０は、ＣＰＵ６２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ６４、各種データを記憶するＨＤＤ６６、作業領域として用いられるＲＡＭ６８などを備えている。これらは、図示しないバスを介して電気的に接続されている。コントローラ６０は、入力デバイス７０からの指令信号やヘッド部２０の各種センサからの検出信号、モータ１５，１７からの検出信号などを入力可能である。また、コントローラ６０は、ステージ１２を移動させるモータ１５，１７やヘッド部２０の各種アクチュエータ、第１及び第２のローラ３５，３６を回転させるモータ３５ａ，３６ａ、第１及び第２のフレーム３１，３２を昇降させる第１及び第２のエアシリンダ３３，３４、ＵＶランプ５２のスイッチなどへ制御信号を出力可能である。
　次に、こうした３次元造形装置１０の動作について説明する。オペレータが入力デバイス７０から３次元造形スタートの指示を入力すると、コントローラ６０のＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６４から３次元造形ルーチンのプログラムを読み出し、これを実行する。図３は、３次元造形ルーチンのフローチャートである。なお、ＨＤＤ６６には、造形しようとする３次元物体の下から上へ所定間隔ごとに水平方向に層状にスライスしたスライスデータが保存されているものとする。スライスデータは、ＣＡＤデータを加工することにより作成される。これらのスライスデータの中には、モデル材とサポート材とが混在した層のスライスデータもあれば、モデル材のみの層のスライスデータもある。例えば、３次元目的物が略正八面体を縦置きにした形状の場合、スライスデータは図４に示すようになる。各スライスデータにおいて、白色部分はサポート材Ｓ、網かけ部分はモデル材Ｍを表す。この場合、三次元物体の下から中央までのスライスデータはモデル材Ｍとサポート材Ｓとの混合層であり、中央へ行くにしたがって、スライスデータに占めるサポート材Ｓの割合が小さく且つモデル材Ｍの割合が高くなる。また、三次元物体の中央から上までのスライスデータはモデル材Ｍのみの層である。
　ＣＰＵ６２は、３次元ルーチンのプログラムを開始すると、まず、第１及び第２のローラ３５，３６を退避位置へ移動させる（ステップＳ１０２）。具体的には、ＣＰＵ６２は、第１及び第２のエアシリンダ３３，３４のスイッチをオフにすることにより、第１及び第２のフレーム３１，３２を上方位置に配置する。これにより、第１及び第２のローラ３５，３６は、図１の１点鎖線で示す退避位置に位置決めされる。
　次に、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａを初期位置へ配置する（ステップＳ１０４）。具体的には、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａがヘッド部２０の下方に位置するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させると共に、ヘッド部２０のノズル位置と造形エリア１２ａの表面との間隔が印刷に適した所定の間隔となるようにモータ１７を制御してステージ１２をＺ方向に移動させる。
　次に、ＣＰＵ６２は、第１の硬化前層状物を印刷する（ステップＳ１０６）。具体的には、ＣＰＵ６２は、今回の印刷に用いるスライスデータのうちモデル材のデータに基づいて、第１のラインヘッド２１を構成する第１の吐出ヘッド２３から第１の硬化前流動物を吐出させることにより、第１の硬化前層状物を印刷する。
　次に、ＣＰＵ６２は、第１のローラ３５を定位置へ移動させる（ステップＳ１０８）。具体的には、ＣＰＵ６２は、第１のエアシリンダ３３のスイッチをオンにすることにより、第１のフレーム３１を図１の実線で示す下方位置へ移動させる。これに伴って、第１のローラ３５は定位置へ移動する。なお、第２のローラ３６は退避位置のまま維持する。
　次に、ＣＰＵ６２は、印刷した第１の硬化前層状物の平坦化を行う（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａが平坦化部３０の下方を通過するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させると共に、第１のローラ３５の周速がステージ１２の移動速度と一致するようにモータ３５ａを制御する。第１のローラ３５は、定位置に配置された状態では、印刷された第１の硬化前層状物の表面とわずかに接触するように設計されている。そのため、第１の硬化前層状物の凹凸表面は第１のローラ３５によって平坦化される。このとき、第２のローラ３６は退避位置にあるため、第１の硬化前層状物と接触することはない。
　第１の硬化前層状物の平坦化が終了した後、ＣＰＵ６２は、第１のローラ３５を退避位置へ退避させる（ステップＳ１１２）。具体的には、ＣＰＵ６２は、第１のエアシリンダ３３のスイッチをオフにすることにより、第１のフレーム３１を図１の１点鎖線で示す上方位置へ移動させる。これに伴って、第１のローラ３５は退避位置へ移動する。その結果、第１及び第２のローラ３５，３６は共に退避位置に配置された状態となる。
　次に、ＣＰＵ６２は、第１の硬化前層状物の硬化を実施する（ステップＳ１１４）。具体的には、ＣＰＵ６２は、ＵＶランプ５２のスイッチをオンにすると共に、造形エリア１２ａが硬化実施部５０の下方を所定の速度で通過するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させる。これにより、第１の硬化前層状物はＵＶランプ５２によって重合して硬化する。その結果、モデル材の層が形成される。
　次に、ＣＰＵ６２は、今回、第２の硬化前層状物の印刷が必要か否かを判定する（ステップＳ１１６）。図４のスライスデータを例に挙げれば、ＣＰＵ６２は、３次元物体の下から中央まではサポート材Ｓが存在するため第２の硬化前層状物の印刷が必要と判定し、中央から上まではモデル材Ｍのみのため第２の硬化前層状物の印刷は不要と判定する。
　ステップＳ１１６で第２の硬化前層状物の印刷が必要だったならば、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａを初期位置へ戻す（ステップＳ１１８）。具体的には、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａがヘッド部２０の下方に位置するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させる。このとき、ヘッド部２０のノズル位置と造形エリア１２ａの表面との間隔は変更しない。
　次に、ＣＰＵ６２は、第２の硬化前層状物を印刷する（ステップＳ１２０）。具体的には、ＣＰＵ６２は、今回の印刷に用いるスライスデータのうちサポート材のデータに基づいて、第２のラインヘッド２２を構成する第２の吐出ヘッド２４から第２の硬化前流動物を吐出させることにより、第２の硬化前層状物を印刷する。第２の硬化前層状物は直前に形成したモデル材と同じ層に印刷される。
　次に、ＣＰＵ６２は、第２のローラ３６を定位置へ移動させる（ステップＳ１２２）。具体的には、ＣＰＵ６２は、第２のエアシリンダ３４のスイッチをオンにすることにより、第２のフレーム３２を図１の実線で示す下方位置へ移動させる。これに伴って、第２のローラ３６は定位置へ移動する。なお、第１のローラ３５は退避位置のまま維持する。
　次に、ＣＰＵ６２は、印刷した第２の硬化前層状物の平坦化を行う（ステップＳ１２４）。具体的には、ＣＰＵ６２は、造形エリア１２ａが平坦化部３０の下方を通過するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させると共に、第２のローラ３６の周速がステージ１２の移動速度と一致するようにモータ３６ａを制御する。第２のローラ３６は、定位置に配置された状態では、印刷された第２の硬化前層状物の表面とわずかに接触するように設計されている。そのため、第２の硬化前層状物の凹凸表面は第２のローラ３６によって平坦化される。このとき、第１のローラ３５は退避位置にあるため、第２の硬化前層状物と接触することはない。
　第２の硬化前層状物の平坦化が終了した後、ＣＰＵ６２は、第２のローラ３６を退避位置へ退避させる（ステップＳ１２６）。具体的には、ＣＰＵ６２は、第２のエアシリンダ３４のスイッチをオフにすることにより、第２のフレーム３２を図１の１点鎖線で示す上方位置へ移動させる。これに伴って、第２のローラ３６は退避位置へ移動する。その結果、第１及び第２のローラ３５，３６は共に退避位置に配置された状態となる。
　次に、ＣＰＵ６２は、第２の硬化前層状物の硬化を実施する（ステップＳ１２８）。具体的には、ＣＰＵ６２は、ＵＶランプ５２のスイッチをオンにすると共に、造形エリア１２ａが硬化実施部５０の下方を所定の速度で通過するようにモータ１５を制御してステージ１２をＹ方向へ移動させる。これにより、第２の硬化前層状物はＵＶランプ５２によって重合して硬化する。その結果、モデル材とサポート材とが混在した層が形成される。
　次に、ＣＰＵ６２は、３次元物体が完成したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、今回の３次元物体を造形するためのすべてのスライスデータについて処理を実行したか否かを判定する。３次元物体が完成していなければ、つまりまだ未処理のスライスデータが残っていれば、ＣＰＵ６２は、ステージ１２を一段下げ（ステップＳ１３２）、再びステップＳ１０４以降の処理を実行する。その際、スライスデータは、前回のスライスデータよりも３次元物体の一つ上の層のものを使用する。なお、ステージ１２を一段下げることにより、ヘッド部２０のノズル位置と造形途中の３次元物体の表面との間隔が印刷に適した所定の間隔となる。一方、ステップＳ１３０で３次元物体が完成したならば、つまり未処理のスライスデータが残っていなければ、ＣＰＵ６２は、このルーチンを終了する。
　このようにして得られた３次元物体は、不要なサポート材を包含しているため、サポート材を手で剥がすか所定の溶媒で溶解させて除去することにより、モデル材のみからなる３次元目的物を得る。
　なお、上述した３次元造形ルーチンのステップＳ１０４～Ｓ１１４が本発明の制御手段が実行する第１の工程に相当し、ステップＳ１１８～Ｓ１２８が第２の工程に相当する。
　以上詳述した本実施形態の３次元造形装置１０によれば、モデル材とサポート材とが混在している層を形成するにあたり、第１の硬化前層状物の平坦化には第１のローラ３５を用い、第２の硬化前層状物の平坦化には第２のローラ３６を用いるため、異なる種類の硬化前流動物、つまりモデル材の元となる第１の硬化前流動物とサポート材の元となる第２の硬化前流動物、がローラ上で混ざり合うのを回避することができる。
　また、第１及び第２の硬化前層状物を平坦化するのに第１及び第２のローラ３５，３６を使用したため、第１の硬化前層状物や第２の硬化前層状物の移動方向と同方向にローラを回転させることにより、これらの表面をスムーズに平坦化することができる。
　更に、各硬化前層状物の平坦化を行うため、３次元物体の縦方向の精度が高くなり、ひいては３次元目的物の縦方向の精度が高くなる。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、第１及び第２の平坦化部材として第１及び第２のローラ３５，３６を用いたが、これらの代わりに図５に示すように第１及び第２のスキージ１３５，１３６を用いてもよい。この場合も、各スキージ１３５，１３６を独立して退避位置と定位置のいずれかに位置決めすることができるため、モデル材の元となる第１の硬化前流動物とサポート材の元となる第２の硬化前流動物がスキージ上で混ざり合うのを回避することができる。なお、第１及び第２の平坦化部材の一方をローラ、他方をスキージとしてもよい。
　上述した実施形態では、第１の硬化前流動物としてモデル材の元となる材料、第２の硬化前流動物としてサポート材の元となる材料を例示したが、特にモデル材とサポート材の２つに限定されるものではなく、互いに種類の異なる材料であればよい。例えば、第１及び第２の硬化前流動物として、種類の異なるモデル材の元となる材料を用いてもよい。その場合、種類の異なるモデル材の元となる材料同士がローラ上で混ざり合うのを回避することができる。
　上述した実施形態では、第１及び第２の硬化前流動物を例示したが、３次元物体によっては第１～第ｎ（ｎは３以上の整数）の硬化前流動物、つまりｎ種類の硬化前流動物を用いるようにしてもよい。その場合、硬化前流動物の種類ごとにローラを設け、各ローラを独立して定位置と退避位置に位置決めできるように構成する。こうすることにより、ｎ種類の硬化前流動物がローラ上で混ざり合うのを回避することができる。
　上述した実施形態では、第１及び第２の硬化前流動物として、同じ波長の光で硬化する光硬化性樹脂を例示したが、異なる波長の光で硬化する硬化性樹脂を用いてもよい。その場合、硬化実施部５０には、各波長に合ったＵＶランプを用意すればよい。また、光硬化性樹脂以外に、熱硬化性樹脂を用いてもよい。例えば、モデル材の元となる材料は光硬化性樹脂、サポート材の元となる材料は熱硬化性樹脂としてもよい。
　上述した実施形態では、モデル材とサポート材とが混在する層を形成するにあたり、まずモデル材の部分を形成し、次にサポート材の部分を形成したが、この順序を逆にしてもよい。
　上述した実施形態では、第１のエアシリンダ３３で第１のフレーム３１を上下することにより第１のローラ３５を定位置と退避位置との間で位置決めし、第２のエアシリンダ３４で第２のフレーム３２を上下することにより第２のローラ３６を定位置と退避位置との間で位置決めしたが、駆動機構はエアシリンダに限定されるものではなく、例えばモータやソレノイドなどを用いてもよい。また、第１のフレーム３１を固定したまま、第１のローラ３５をリニアモータやボールネジなどで第１のフレーム３１に対して上下動可能に取り付けてもよい。第２のローラ３６についても同様である。
　上述した実施形態では、ヘッド部２０は、複数の第１の吐出ヘッド２３を有する第１のラインヘッド２１と複数の第２の吐出ヘッド２４を有する２のラインヘッド２２とを備えるものとしたが、特にラインヘッドに限定されるものではない。例えば、第１の吐出ヘッド２３及び第２の吐出ヘッド２４をＸ方向に移動可能なキャリッジに搭載し、キャリッジの移動に伴って第１又は第２の吐出ヘッド２３，２４から硬化前流動物を吐出するようにしてもよい。
　上述した実施形態では、第１のローラ３５を第１のフレーム３１に、第２のローラ３６を第２のフレーム３２に搭載したが、両方のローラ３５，３６を１つのフレームに搭載してもよい。この場合、駆動機構としては、ローラ３５の昇降装置とローラ３６の昇降装置とをそれぞれ個別にフレームに取り付ければよい。
　上述した実施形態では、ヘッド部２０と、第１及び第２ローラ３５，３６を有する平坦化部３０と、硬化実施部５０とを、それぞれ異なるフレームに搭載したが、図６に示すように、これらを一つの筐体１８にまとめて搭載してもよい。この場合、第１及び第２ローラ３５，３６の駆動機構としては、ローラ３５を昇降可能な昇降装置とローラ３６を昇降可能な昇降装置とをそれぞれ個別に筐体１８に取り付ければよい。昇降装置としては、リニアモータやボールネジ機構などが挙げられる。このようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。また、上述した実施形態に比べて装置構成がコンパクトになる。
　本発明は、ヘッド部から硬化前流動物をステージに向かって吐出して硬化前層状物を形成し、該硬化前層状物を平坦化部で平坦化したあと硬化するという一連の操作を繰り返すことにより、３次元物体を造形する３次元造形装置に利用可能である。
１０　３次元造形装置、１２　ステージ、１２ａ　造形エリア、１４　ボールネジ、１５　モータ、１６　ボールネジ、１７　モータ、１８　筐体、２０　ヘッド部、２１　第１のラインヘッド、２２　第２のラインヘッド、２３　第１の吐出ヘッド、２４　第２の吐出ヘッド、２５　フレーム、３０　平坦化部、３１　第１のフレーム、３２　第２のフレーム、３３　第１のエアシリンダ、３４　第２のエアシリンダ、３５　第１のローラ、３５ａ　モータ、３６　第２のローラ、３６ａ　モータ、３７　第１のブレード、３８　第２のブレード、３９　第１の回収タンク、４０　第２の回収タンク、４１　第１の硬化前層状物、４２　第２の硬化前層状物、５０　硬化実施部、５２　ＵＶランプ、５５　フレーム、６０　コントローラ、６２　ＣＰＵ、６４　ＲＯＭ、６６　ＨＤＤ、６８　ＲＡＭ、７０　入力デバイス、１３５　第１のスキージ、１３６　第２のスキージ。

Claims (5)

  1. 　ヘッド部から硬化前流動物をステージに向かって吐出して硬化前層状物を形成し、該硬化前層状物を平坦化部で平坦化したあと硬化するという一連の操作を繰り返すことにより、３次元物体を造形する３次元造形装置であって、
    　前記ヘッド部は、第１の硬化前流動物を吐出する第１の吐出ヘッド及び前記第１の硬化前流動物とは種類の異なる第２の硬化前流動物を吐出する第２の吐出ヘッドを有し、
    　前記平坦化部は、前記第１の硬化前流動物により形成された第１の硬化前層状物を平坦化する第１の平坦化部材及び前記第２の硬化前流動物により形成された第２の硬化前層状物を平坦化する第２の平坦化部材を有すると共に、第１及び第２の平坦化部材をそれぞれ独立して前記ステージに対して接近・離間させる駆動機構を有する、
    　３次元造形装置。
  2. 　前記第１の硬化前流動物は、前記３次元物体のうち最終的に必要な部位を構成するモデル材の元となる材料であり、
    　前記第２の硬化前流動物は、前記３次元物体のうち最終的に除去される部位を構成するサポート材の元となる材料である、
    　請求項１に記載の３次元造形装置。
  3. 　前記第１及び第２の平坦化部材は、共にローラであるか、共にスキージであるか、一方がローラでもう一方がスキージである、
    　請求項１又は２に記載の３次元造形装置。
  4. 　前記ヘッド部、前記平坦化部及び前記平坦化後の硬化前層状物を硬化させる硬化実施部とが一つの筐体にまとめて搭載された、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の３次元造形装置であって、
    　前記第１の硬化前層状物が硬化した第１の樹脂と前記第２の硬化前層状物が硬化した第２の樹脂とが混在している層を形成するにあたり、前記第１の吐出ヘッドから前記第１の硬化前流動物を吐出して前記第１の硬化前層状物を形成させ、該第１の硬化前層状物から離間した位置に前記第２の平坦化部材を待避させた状態で前記第１の硬化前層状物を前記第１の平坦化部材で平坦化し、その後硬化させる第１の工程と、前記第２の吐出ヘッドから前記第２の硬化前流動物を吐出して前記第２の硬化前層状物を形成させ、該第２の硬化前層状物から離間した位置に前記第１の平坦化部材を待避させた状態で前記第２の硬化前層状物を前記第２の平坦化部材で平坦化し、その後硬化させる第２の工程とをこの順序で又は逆の順序で実行するよう前記ヘッド部及び前記平坦化部を制御する制御手段
    　を備えた３次元造形装置。
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