JP6682878B2 - 造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、造形装置に関する。

特許文献１には、描画部と光照射部と描画部および光照射部を制御する制御手段とを備える描画装置に関する技術が開示されている。この先行技術では、制御手段は、描画データに基づいて描画処理を実施すると共に、描画処理に先行し描画データに基づいて表面改質処理を実施している。

特許文献２には、三次元造形装置に関する技術が開示されている。この先行技術では、流動可能な状態にあるモデル材又はサポート材を回転しながら押圧することにより、該モデル材又はサポート材の余剰分を回収可能なローラ部を有している。

特許文献３には、立体造形物を生成する三次元造形装置に関する技術が開示されている。この先行技術では、サポート材制御手段とモデル材制御手段により１回の造形動作で１層分のサポート材及びモデル材の積層造形を行い、モデル材とサポート材が互いの境界面で液状混合しないようにしている。

特開２０１２−１０６３９２号公報 特開２０１３−０６７１２１号公報 特開２０１５−１５０８４０号公報

造形装置において、着弾した造形液を平坦化する平坦化手段を移動部に複数設けた場合、複数の平坦化手段の高さが異なると、造形液を平坦化する精度が低下する。

本発明は、着弾した造形液を平坦化する平坦化手段を移動部に複数設けた場合と比較し、造形液を平坦化する精度を向上させることが可能な造形装置を提供することが目的である。

第一態様の造形装置は、台に対し相対的に往復移動する移動部と、前記移動部に設けられ、光硬化性の造形液の液滴を前記台に向けて吐出する一又は複数の吐出部と、前記移動部に設けられ、前記吐出部が往方向に移動しながら吐出されて着弾した前記造形液に照射光を照射して硬化させる第一照射部と、前記移動部に設けられ、前記吐出部が復方向に移動しながら吐出されて着弾した前記造形液に照射光を照射して硬化させる第二照射部と、を有する照射装置と、前記移動部、前記吐出部及び前記照射装置を制御し、前記移動部を前記台に対して相対的に往復移動させながら、前記液滴の吐出と照射光による前記液滴の硬化とを繰り返すことで前記台に立体物を造形する制御部と、前記移動部に一つ設けられ、着弾した前記造形液に接触して平坦化する平坦化手段と、を備えている。

第二態様の造形装置は、第一態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、照射光を照射される前の前記造形液を平坦化する。

第三態様の造形装置は、第二態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、平坦化する際の前記造形液との接触部位において前記平坦化手段に対して前記造形液が相対移動する移動方向と逆方向に回転するローラである。

第四態様の造形装置は、第一態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、照射光を照射された後の前記造形液を平坦化する。

第五態様の造形装置は、第四態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、平坦化する際の前記造形液との接触部位において前記平坦化手段に対して前記造形液が相対移動する移動方向と同方向に回転するローラである

第六態様の造形装置は、第一態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、往方向に移動時には照射光を照射される前の前記造形液を平坦化し、復方向に移動時には照射光を照射された後の前記造形液を平坦化するである。

第七態様の造形装置は、第六態様に記載の構成において、前記平坦化手段は、往方向で平坦化する際の前記造形液との接触部位において前記平坦化手段に対して前記造形液が相対移動する移動方向と逆方向に回転するローラである。

第八態様の造形装置は、台に対し相対的に移動する移動部と、前記移動部に設けられ、光硬化性の造形液の液滴を前記台に向けて吐出する吐出部と、前記移動部に設けられ、移動しながら吐出されて着弾した前記造形液に照射光を照射して硬化させる照射装置と、前記移動部、前記吐出部及び前記照射装置を制御し、前記移動部を前記台に対して相対的に移動させながら、前記液滴の吐出と照射光による前記液滴の硬化とを繰り返すことで前記台に立体物を造形する制御部と、前記移動部に一つ設けられ、着弾して照射光を照射された後の前記造形液を平坦化する平坦化手段と、を備えている。

第一態様によれば、平坦化手段が移動部に複数設けられている場合と比較し、着弾した造形液を平坦化する精度が向上する。

第二態様によれば、平坦化手段が照射光を照射された後の造形液を平坦化する場合と比較し、造形液の大きな凹凸を平坦化することができる。

第三態様によれば、平坦化する際の造形液の移動方向と逆方向に回転するローラ以外の部材で平坦化する場合と比較し、造形液の大きな凹凸を平坦化することができる。

第四態様によれば、平坦化手段が照射光を照射される前の造形液を平坦化する場合と比較し、造形液の小さな凹凸を平坦化することができる。

第五態様によれば、平坦化する際の造形液の移動方向と同方向に回転するローラ以外の部材で平坦化する場合と比較し、造形液の小さな凹凸を平坦化することができる。

第六態様によれば、平坦化手段が照射光を照射される前の造形液及び照射光を照射された後の造形液のいずれか一方を平坦化する場合と比較し、造形液の大きな凹凸と小さな凹凸の両方を平坦化することができる。

第七態様によれば、往方向で平坦化する際の造形液の移動方向と逆方向に回転するローラ以外の部材で平坦化する場合と比較し、造形液の大きな凹凸と小さな凹凸の両方を平坦化することができる。

第八態様によれば、平坦化手段が移動部に複数設けられている場合と比較し、着弾した造形液を平坦化する精度が向上する。

第一実施形態の造形装置が立体物を形成している状態を示す概略図（正面図）である。 第一実施形態の造形装置の概略図（上面図）である。 第一実施形態の平坦化ローラの周辺構造を模式的に示す概略図である。 第一実施形態におけるＡ方向に移動時の平坦化ロールによる平坦化を説明する説明図である。 第一実施形態におけるＢ方向に移動時の平坦化ロールによる平坦化を説明する説明図である。 第二実施形態の造形装置が立体物を形成している状態を示す概略図（正面図）である。 第二実施形態の平坦化ローラの周辺構造を模式的に示す概略図である。 第二実施形態におけるＡ方向に移動時の平坦化ロールによる平坦化を説明する説明図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について、二つの実施形態（以下の第第一及び第二実施形態）に分けて説明する。なお、図中の±Ｚ方向を装置高さ方向（Ｚ方向を上側、−Ｚ方向を下側）、±Ｘ方向を装置幅方向（Ｘ方向を一端側、−Ｘ方向を他端側）、±Ｚ方向及び±Ｘ方向に交差する方向（±Ｙ方向）を装置奥行き方向（Ｙ方向を奥側、−Ｙ方向を手前側）として説明する。

≪第一実施形態≫
先ず、第一実施形態の造形装置１０について図面を参照しつつ説明する。

＜全体構成＞
図１及び図２に示すように、本実施形態の造形装置１０は、台ＢＤと、キャリッジＣＲと、吐出手段２０と、照射装置３０と、平坦化ローラ１００と、制御部４０と、を含んで構成されている。

本実施形態の造形装置１０は、台ＢＤに向けて吐出手段２０を構成する第一吐出部２２から第一液滴Ｄ１を吐出すると共に第二吐出部２４から第二液滴Ｄ２を吐出し、着弾した第一液滴Ｄ１及び第二液滴Ｄ２が照射装置３０から照射光を照射されることで硬化された層ＬＲ（図１参照）を重ねて立体物ＶＭ（図１参照）を造形する。

なお、以下の説明において、第一液滴Ｄ１と第二液滴Ｄ２とを特に区別する必要がない場合は、液滴Ｄとする。

［台］
台ＢＤは、図１及び図２に示されるように、装置幅方向及び装置奥行き方向に沿う上面ＢＤＡが形成された板状の部材とされている。そして、台ＢＤの上面ＢＤＡには、立体物ＶＭ（図１参照）が造形されるようになっている。

［キャリッジ］
移動部の一例としてのキャリッジＣＲは、駆動装置（図示省略）によって複数のガイドレール（図示省略）に沿って移動することで、装置幅方向に定められた範囲内を往復移動可能に構成されている。なお、本実施形態おいては、図１及び図２のＡ方向の移動が往路であり往方向とし、Ｂ方向の移動が復路であり復方向とする。

キャリッジＣＲは、長方形のフレームとされており、台ＢＤの上面ＢＤＡの上方に配置されている。また、キャリッジＣＲには、装置幅方向（往復移動方向）の一端側（矢印Ｂ方向外側）から他端側（矢印Ａ方向外側）に亘って、予め定められた間隔で、吐出手段２０を構成する第一吐出部２２及び第二吐出部２４と、後述する照射装置３０を構成する第一照射部３２及び第二照射部３４Ａ、３４Ｂと、が設けられている。

また、第一吐出部２２と第一照射部３２との間に、平坦化ローラ１００が設けられている。

よって、キャリッジＣＲが台ＢＤに対して相対的に往復移動をすると、吐出手段２０、照射装置３０及び平坦化ローラ１００は、台ＢＤに対して相対的に往復移動する。

また、キャリッジＣＲは、造形装置１０が造形動作を行わない期間中、すなわち、造形動作の終了後から造形動作の開始前の期間中、制御部４０に制御されるキャリッジＣＲの駆動装置により、ホームポジションに配置されるようになっている。

ここで、ホームポジションとは、造形装置１０における装置幅方向一端側の端かつ装置高さ方向下側の端とされる位置である。なお、キャリッジＣＲがホームポジションに配置されている状態では、キャリッジＣＲに設けられている吐出手段２０、照射装置３０及び平坦化ローラ１００は、台ＢＤの上面ＢＤＡから離間している。

［吐出手段］
吐出手段２０は、図１及び図２に示されるように、第一吐出部２２と、第二吐出部２４と、を有している。制御部４０に制御される吐出手段２０は、台ＢＤに対しキャリッジＣＲとともに相対移動しながら、台ＢＤに向けて、第一吐出部２２の吐出面２３（図参照）から第一液滴Ｄを吐出し、第二吐出部２４の吐出面２５（図１参照）から第二液滴Ｄ２を吐出する。

〔第一吐出部〕
第一吐出部２２は、第一ヘッド２２Ａと第二ヘッド２２Ｂとを備えている。第一ヘッド２２Ａは、モデル材で構成される第一液滴Ｄを吐出する。また、第二ヘッド２２Ｂは、サポート材で構成される第一液滴Ｄを吐出する。

また、本実施形態のモデル材及びサポート材は、光硬化性の樹脂（本実施形態では、一例として紫外線硬化性の樹脂）を含んで構成されている。

本実施形態のモデル材及びサポート材である造形液Ｇ（液滴Ｄ）は、予め定めた光量（又は当該光量に相当する照度）の照射光が照射されると、照射光が照射されていない造形液Ｇ（液滴Ｄ）に接触しても着弾位置から移動できない程度に硬化されるようになっている。そして、本実施形態のモデル材及びサポート材である造形液Ｇ（液滴Ｄ）は、予め定められた光量に相当する総光量の光が照射されると、層ＬＲを構成する程度に硬化されるようになっている。

ここで、モデル材とは、造形装置１０を用いて造形される造形物Ｍを構成する材料を意味する。また、サポート材とは、造形物Ｍを造形する工程において必要な場合にモデル材とともに立体物ＶＭを構成するが、造形物Ｍを構成しない材料を意味する。

なお、本実施形態では、造形装置１０により立体物ＶＭが形成されて造形装置１０から立体物ＶＭが取り外された後、サポート材が作業者により立体物ＶＭから取り除かれることで、所望の立体物Ｖとなる。

第一ヘッド２２Ａと第二ヘッド２２Ｂとは、それぞれが吐出する液滴Ｄの材料以外は、同様の構成とされている。第一ヘッド２２Ａ及び第二ヘッド２２Ｂは、図２に示されるように、長尺状とされている。そして、第一ヘッド２２Ａ及び第二ヘッド２２Ｂは、装置幅方向の他方側（Ａ方向外側）から第一ヘッド２２Ａ、第二ヘッド２２Ｂの順で配置されている。

第一ヘッド２２Ａ、２２Ｂは、図１に示されるように、台ＢＤに対向する吐出面２３Ａ、２３Ｂを有している。そして、第一ヘッド２２Ａ、２２Ｂの吐出面２３Ａ、２３Ｂには、それぞれ図２に示されるように、装置奥行き方向に沿って等間隔に並ぶ複数のノズルＮが形成されている。

第二ヘッド２２Ｂは、前述のとおり、第一ヘッド２２Ａと互いに短手方向の側面を接触させている。より具体的には、第二ヘッド２２ＢのすべてのノズルＮが、第一ヘッド２２ＡのすべてのノズルＮに対しそれぞれ装置幅方向に重なるように配置されている。

以上の構成により、第一吐出部２２がキャリッジＣＲとともに装置幅方向に移動しながら台ＢＤに向けて第一液滴Ｄ１を吐出すると、当該第一液滴Ｄ１は装置奥行き方向に離間した状態で着弾するようになっている（図５参照）。

〔第二吐出部〕
第二吐出部２４は、第一ヘッド２４Ａと第二ヘッド２４Ｂとを備えている。そして、第二吐出部２４を構成する第一ヘッド２４Ａ及び第二ヘッド２４Ｂは、第一吐出部２２の場合と同様、それぞれ、モデル材で構成される第二液滴Ｄ２及びサポート材で構成される第二液滴Ｄ２を吐出するように構成されている。

第二吐出部２４を構成する第一ヘッド２４Ａ及び第二ヘッド２４Ｂは、図２に示されるように、装置幅方向の他方側から第一ヘッド２４Ａ、第二ヘッド２４Ｂの順で配置されている。

第二吐出部２４を構成する第一ヘッド２４Ａ及び第二ヘッド２４Ｂは、第一吐出部２２の場合と同様、第二ヘッド２４Ｂの吐出面２５ＢのすべてのノズルＮが、第一ヘッド２４Ａの吐出面２５ＡのすべてのノズルＮに対して、それぞれ装置幅方向に重なるように配置されている。

なお、第二吐出部２４は、第一吐出部２２に対し、装置奥行き方向にノズルピッチの半ピッチずれて配置されている。

以上の構成により、第二吐出部２４は、キャリッジＣＲとともに装置幅方向に移動しながら、第一吐出部２２により吐出された第一液滴Ｄ１間に第二液滴Ｄ２を吐出するようになっている。

［照射部］
照射装置３０は、台ＢＤに対しキャリッジＣＲと共に装置幅方向に移動しながら、着弾した液滴Ｄ（造形液）に照射光（一例として紫外線）を照射して、液滴Ｄ（造形液）を硬化させる機能を有する。照射装置３０は、図１及び図２に示されるように、第一照射部３２と第二照射部３４とを備えている。

〔第一照射部〕
第一照射部３２は、図２に示されるように、長尺状とされている。本実施形態では、第一照射部３２は、キャリッジＣＲにおける第一吐出部２２と第二吐出部２４との間に配置されている。第一照射部３２内の破線で囲まれた領域は、第一照射部３２における照射光の出射領域を示している。

〔第二照射部〕
第二照射部３４は、図２に示されるように、一対の第二照射部３４Ａ、３４Ｂで構成されている。本実施形態の第二照射部３４Ａ、３４Ｂは、第一照射部３２と同様の構成とされている。一対の第二照射部３４Ａ、３４Ｂは、第一吐出部２２及び第二吐出部２４を挟んで、キャリッジＣＲに設けられている。

なお、第二照射部３４Ａ、３４Ｂ内の破線で囲まれた領域は、第二照射部３４Ａ、３４Ｂにおける照射光の出射領域を示している。

［平坦化ローラ］
図１及び図２に示すように、平坦化手段の一例としての平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲにおける吐出手段２０を構成する第一吐出部２２と照射装置３０を構成する第一照射部３２との間の一箇所に一つ設けられている。

図１に示すように、平坦化ローラ１００の外周面１００Ａは、第一吐出部２２の吐出面２３及び第二吐出部２４の吐出面２５よりも下側に位置している。また、図２に示すように、平坦化ローラ１００は、第一吐出部２２及び第二吐出部２４と同じくＹ方向を長手方向とするローラとされている。なお、本実施形態の平坦化ローラ１００はＳＵＳ等の金属で構成されているが、これに限定されない。樹脂やゴム材などで構成されていてもよい。

図３に示すように、平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲ（図１及び図２参照）に設けられ、制御部４０（図１及び図２参照）で制御される回転機構１０２によってＲ方向に回転するようになっている。

また、平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲ（図１及び図２参照）に設けられ、制御部４０（図１及び図２参照）で制御される昇降機構１０８によって、予め定めた高さに移動し固定されるようになっている。

更に、平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲ（図１及び図２参照）に設けられ、外周面１００Ａに付着した後述する造形液Ｇを除去するスクレーパ１０４と、このスクレーパ１０４で除去した造形液Ｇを回収する回収機構部１０６と、が設けられている。

［制御部］
図１及び図２に示す制御部４０は、造形装置１０の各部を制御する機能を有している。具体的には、制御部４０は、外部装置（図示省略）から受け取ったデータに応じて、データに含まれる立体物ＶＭのデータを、立体物ＶＭを高さ方向に垂直な断面で定められた厚みでスライスした各層ＬＲを形成するための層データに変換し、当該層データに応じて造形装置１０を構成する各部を制御する。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の造形装置１０を用いた立体物ＶＭの造形を説明しつつ、本実施形態の作用を説明する。なお、第一吐出部２２及び第二吐出部２４から吐出された液滴Ｄが台ＢＤ又は層ＬＲに着弾した後を造形液Ｇとする。

まず、制御部４０が外部装置からのデータを受け取ると、制御部４０は、上記データに含まれる立体物ＶＭのデータを、各層ＬＲを形成するための層データに変換する。また、制御部４０は、昇降機構１０８を制御し、平坦化ローラ１００を予め定めた高さに移動し固定する。

次いで、制御部４０は、駆動源によりホームポジションに配置されているキャリッジＣＲをＡ方向（往方向）に移動させながら、第一吐出部２２から第一液滴Ｄ１を吐出させる。

図４に示すように、台ＢＤに液滴Ｄが着弾した造形液Ｇの表面には、液滴ムラ等によって大きくうねる凹凸Ｍ１ができる。そして、この照射前の造形液Ｇの表面の大きくうねる凹凸Ｍを、Ｒ方向に回転しながらＡ方向に移動する平坦化ローラ１００で平坦化する。具体的には、平坦化ローラ１００に凹凸Ｍ１（正確には凹凸Ｍ１の凸部分）を付着させて平坦化する。なお、平坦化ローラ１００に付着した造形液Ｇは、図３に示すスクレーパ１０４でかきとられ除去され、回収機構部１０６で回収される。

なお、このときのＲ方向は、平坦化ローラ１００の造形液Ｇとの接触部位において、平坦化ローラ１００（キャリッジＣＲ）に対して造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向（−Ａ方向）と逆方向の回転方向である。よって、平坦化ローラ１００が、造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向と同方向に回転する場合と比較し、効果的に平坦化することができる。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＡ方向（往方向）への移動に伴い、第一照射部３２を用いて、第一液滴Ｄ１に照射光を照射させる。その結果、第一液滴Ｄ１は、照射光に照射されて硬化される。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＡ方向（往方向）への移動に伴い、第一液滴Ｄ１間に着弾するように第二吐出部２４から第二液滴Ｄ２を吐出させる。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＡ方向（往方向）への移動に伴い、第二照射部３４Ｂを用いて、第二液滴Ｄ２に照射光を照射させる。その結果、第二液滴Ｄ２は、照射光に照射されて硬化される。また、第二照射部３４Ｂが照射する照射光は、第一液滴Ｄ１にも照射されることで更に硬化する。なお、この場合の第二照射部３４Ｂは、キャリッジＣＲの移動方向（Ａ方向）の上流側の照射部に相当する。

制御部４０が、キャリッジＣＲを装置幅方向他端側の端まで移動させると、台ＢＤの上面ＢＤＡに第一液滴Ｄ１及び第二液滴Ｄ２が硬化されて成る層ＬＲ１が形成される。

制御部４０は、キャリッジＣＲを装置幅方向他端側の端まで移動させた後、キャリッジＣＲを装置高さ方向上側に層ＬＲの厚み分移動させる。また、制御部４０は、昇降機構１０８を制御し、平坦化ローラ１００を予め定めた高さに移動し固定する。

そして、二層目の層ＬＲ２の形成は、前述の１層目の層ＬＲ１の形成の動作を、キャリッジＣＲの移動方向を反転させ、Ｂ方向（復方向）に移動しながら行う。

制御部４０は、キャリッジＣＲをＢ方向（往方向）に移動させながら、第二吐出部２４から第二液滴Ｄ２を吐出させる。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＢ方向（復方向）への移動に伴い、第一照射部３２を用いて、第一液滴Ｄ１に照射光を照射させる。その結果、第一液滴Ｄ１は、照射光に照射されて硬化される。

図５に示すように、硬化後の造形液Ｇは照射が一回であるので完全には硬化しておらず、半硬化した状態である。そして、この半硬化した造形液Ｇの表面には、照射前（硬化前）の凹凸Ｍ１（図４参照）よりも小さい微小な凹凸Ｍ２ができる。そして、この照射後の半硬化状態の造形液Ｍ２の表面の微小な凹凸Ｍ２を、Ｒ方向に回転しながらＢ方向（復方向）に移動する平坦化ローラ１００で平坦化する。具体的には、平坦化ローラ１００で凹凸Ｍ２を押し付けて微小な凹凸Ｍ２を均し平坦化する。

なお、このときのＲ方向は、平坦化ローラ１００の造形液Ｇとの接触部位において、平坦化ローラ１００（キャリッジＣＲ）に対して造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向（−Ｂ方向）と同方向の回転方向である。よって、平坦化ローラ１００が、造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向と逆方向に回転する場合と比較し、効果的に平坦化することができる。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＢ方向（復方向）への移動に伴い、第二液滴Ｄ２間に着弾するように第一吐出部２２から第一液滴Ｄ１を吐出させる。

次いで、制御部４０は、キャリッジＣＲのＢ方向（復方向）への移動に伴い、第二照射部３４Ａを用いて、第一液滴Ｄ１に照射光を照射させる。その結果、第一液滴Ｄ１は、照射光に照射されて硬化される。また、第二照射部３４Ａが照射する照射光は、第二液滴Ｄ２にも照射される。なお、この場合の第二照射部３４Ａは、キャリッジＣＲの移動方向（Ｂ方向）の上流側の照射部に相当する。

そして、図１に示すように、制御部４０が、キャリッジＣＲを装置幅方向の一端端側の端まで移動させると、台ＢＤには、第一液滴Ｄ１及び第二液滴Ｄ２が硬化されて成る層ＬＲ２が形成される。

制御部４０は、キャリッジＣＲを装置幅方向の一端側の端まで移動させた後、キャリッジＣＲを装置高さ方向上側に層ＬＲの厚み分移動させる。また、制御部４０は、昇降機構１０８を制御し、平坦化ローラ１００を予め定めた高さに移動し固定する。

３層目以降の層ＬＲの形成は、前述の１層目の層ＬＲ１と２層目の層ＬＲ２の形成の動作を、キャリッジＣＲの移動方向を反転させて繰り返し行う。

そして、全ての層ＬＲを重ねると、制御部４０は、キャリッジＣＲをホームポジションに移動させて、本実施形態の造形装置１０を用いた立体物ＶＭの形成動作が終了となる。

なお、造形装置１０を用いた立体物ＶＭの造形動作の終了後、作業者により造形装置１０から立体物ＶＭが取り外された後、作業者により立体物ＶＭから硬化したサポート材が取り除かれて、造形物Ｍが完成する。

このように、Ａ方向（往路）を移動する際には、平坦化ローラ１００で照射前の造形液Ｇを平坦化し、Ｂ方向（復路）を移動する際には、平坦化ローラ１００で照射後の造形液Ｇを平坦化する。

ここで、キャリッジＣＲに平坦化ローラ１００が複数設けられている比較例について説明する。例えば、キャリッジＣＲに往方向に移動する際に平坦化する平坦化ローラ１００と復方向に移動する際に平坦化する平坦化ローラ１００との二つが設けられている場合、二つの平坦化ローラ１００の高さの位置精度を高精度（例えば、造形液の層ＬＲの１０％以内）に制御する必要ある。しかし、このような二つの平坦化ローラ１００の高さの位置精度を高精度に制御することは、非常に困難であり、この結果、二つの平坦化ローラ１００を設けると平坦化の精度が低下する虞がある。

しかし、本実施形態の造形装置１０には、キャリッジＣＲには平坦化ローラ１００が一つのみ設けられている。よって、複数の平坦化ローラ１００同士の高さの位置合わせが不要であるので、キャリッジＣＲに平坦化ローラ１００が複数設けられている場合と比較し、造形液Ｇを平坦化する精度が向上する。

≪第二実施形態≫
つぎに、第二実施形態の造形装置１１０について図面を参照しつつ説明する。なお、第一実施形態と同一の部材に同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜構成＞
図６に示すように、本実施形態の造形装置２１０は、台ＢＤと、キャリッジＣＲと、吐出部２２２と、照射部２３２と、平坦化ローラ１００と、制御部２４０と、を含んで構成されている。

本実施形態の造形装置２１０は、台ＢＤに向けて吐出部２２２から液滴Ｄを吐出し、着弾した液滴Ｄが照射装置３０から照射光を照射されることで硬化された層ＬＲを重ねて立体物ＶＭを造形する。

［台］
台ＢＤは、装置幅方向及び装置奥行き方向に沿う上面ＢＤＡが形成された板状の部材とされている。そして、台ＢＤの上面ＢＤＡには、立体物ＶＭが造形されるようになっている。

［キャリッジ］
移動部の一例としてのキャリッジＣＲは、駆動装置（図示省略）によって複数のガイドレール（図示省略）に沿って移動することで、装置幅方向に定められた範囲内を往復移動可能に構成されている。なお、図６のＡ方向の移動が往路であり往方向とし、Ｂ方向の移動が復路であり復方向とする。

キャリッジＣＲは、長方形のフレームとされており、台ＢＤの上面ＢＤＡの上方に配置されている。また、キャリッジＣＲには、装置幅方向（往復移動方向）の一端側（矢印Ｂ方向外側）から他端側（矢印Ａ方向外側）に亘って、予め定められた間隔で、吐出部２２２と照射部２３２とが設けられている。

また、照射部２３２のＢ方向の外側には、平坦化ローラ１００が設けられている。

よって、キャリッジＣＲが台ＢＤに対して相対的に往復移動をすると、吐出部２２２、照射部２３２及び平坦化ローラ１００は、台ＢＤに対して相対的に往復移動するように構成されている。

また、キャリッジＣＲは、造形装置２１０が造形動作を行わない期間中、すなわち、造形動作の終了後から造形動作の開始前の期間中、制御部２４０に制御されるキャリッジＣＲの駆動装置により、ホームポジションに配置されるようになっている。

ここで、ホームポジションとは、造形装置２１０における装置幅方向一端側の端かつ装置高さ方向下側の端とされる位置である。なお、キャリッジＣＲがホームポジションに配置されている状態では、キャリッジＣＲに設けられている吐出部２２２、照射部２３２及び平坦化ローラ１００は、台ＢＤの上面ＢＤＡから離間している。

［吐出部］
吐出部２２２は、制御部２４０に制御され、台ＢＤに対しキャリッジＣＲと共に相対移動しながら、台ＢＤに向けて、吐出部２２２の吐出面２２３から液滴Ｄを吐出する。吐出部２２２は、第一ヘッド２２２Ａと、第二ヘッド２２２Ｂと、を備えている。第一ヘッド２２２Ａは、モデル材で構成される液滴Ｄを吐出する。また、第二ヘッド２２２Ｂは、サポート材で構成される液滴Ｄを吐出する。

本実施形態のモデル材及びサポート材は、光硬化性の樹脂（本実施形態では、一例として紫外線硬化性の樹脂）を含んで構成されている。

本実施形態のモデル材及びサポート材である造形液Ｇ（液滴Ｄ）は、予め定めた光量（又は当該光量に相当する照度）の照射光が照射されると、照射光が照射されていない造形液Ｇ（液滴Ｄ）に接触しても着弾位置から移動できない程度に硬化されるようになっている。そして、本実施形態のモデル材及びサポート材である造形液Ｇ（液滴Ｄ）は、予め定められた光量に相当する総光量の照射光が照射されると、層ＬＲを構成する程度に硬化されるようになっている。

ここで、モデル材とは、造形装置２１０を用いて造形される造形物Ｍを構成する材料を意味する。また、サポート材とは、造形物Ｍを造形する工程において必要な場合にモデル材とともに立体物ＶＭを構成するが、造形物Ｍを構成しない材料を意味する。

なお、本実施形態では、造形装置２１０により立体物ＶＭが形成されて造形装置２１０から立体物ＶＭが取り外された後、サポート材が作業者により立体物ＶＭから取り除かれ、所望の造形物Ｖとなる。

第一ヘッド２２２Ａと第二ヘッド２２２Ｂとは、第一実施形態の第一ヘッド２２Ａ及び第二ヘッド２２ＢとノズルＮ（図２参照）のノズルピッチ以外は同様の構成であるので、詳しい説明を省略する。

［照射部］
照射部２３２は、台ＢＤに対しキャリッジＣＲとともに装置幅方向に移動しながら、着弾した液滴Ｄ（造形液Ｇ）に照射光（一例として紫外線）を照射して、液滴Ｄ（造形液Ｇ）を硬化させる機能を有する。照射部２３２は、第一実施形態の第一照射部３２と同様の構成であるので、詳しい説明は省略する。

［平坦化ローラ］
平坦化手段の一例としての平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲにおける照射部２３２のＢ方向外側の一箇所に一つ設けられている。なお、平坦化ローラ１００は、第一実施形態の平坦化ローラ１００と同様の構成である。

また、図７に示すように、平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲ（図６参照）に設けられ、制御部２４０（図６参照）で制御される回転機構２０２によってＱ方向に回転するようになっている。

また、平坦化ローラ１００は、キャリッジＣＲ（図６）に設けられ、制御部２４０（図６参照）で制御される昇降機構２０８によって、予め定めた高さに移動し固定されるようになっている。

なお、スクレーパ１０４（図３参照）と、このスクレーパ１０４で除去した造形液を回収する回収機構部１０６（図３参照）とは設けられていない。

［制御部］
図６に示す制御部２４０は、造形装置２１０の各部を制御する機能を有している。具体的には、制御部２４０は、外部装置（図示省略）から受け取ったデータに応じて、データに含まれる立体物ＶＭのデータを、立体物ＶＭを高さ方向に垂直な断面で定められた厚みでスライスした各層ＬＲを形成するための層データに変換し、当該層データに応じて造形装置２１０を構成する各部を制御する。

以下に立体物ＶＭを造形する制御について詳しく説明する。なお、平坦化ローラ１００の機能に関しては、ここでは説明せず後述する。

制御部２４０がキャリッジＣＲをＡ方向（往方向）に移動させる場合、制御部２４０に制御される吐出部２２２は、層データに応じて、台ＢＤに向けて液滴Ｄを吐出させる。

制御部４０に制御される照射部２３２は、吐出部２２２により吐出され着弾した液滴Ｄに照射光を照射して、液滴Ｄを硬化させる。

以上のとおり、制御部２４０は、上記各部を制御して、キャリッジＣＲを台ＢＤに対してＡ方向（往方向）に相対移動させながら、液滴Ｄが硬化されて成る層ＬＲを形成し、各層ＬＲを重ねて立体物ＶＭを形成する。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の造形装置２１０を用いた立体物ＶＭの造形を説明しつつ、本実施形態の作用を説明する。

まず、制御部２４０が外部装置からのデータを受け取ると、制御部２４０は、上記データに含まれる立体物ＶＭのデータを、各層ＬＲを形成するための層データに変換する。また、制御部２４０は、昇降機構２０８を制御し、平坦化ローラ１００を予め定めた高さに移動し固定する。

次いで、制御部２４０は、駆動源によりホームポジションに配置されているキャリッジＣＲをＡ方向（往方向）に移動させながら、吐出部２２２から液滴Ｄを吐出させる。

次いで、制御部２４０は、キャリッジＣＲのＡ方向（往方向）への移動に伴い、照射部２３２を用いて、液滴Ｄに照射光を照射させる。その結果、液滴Ｄは、照射光に照射されて硬化される。

硬化後の造形液Ｇは照射が一回であるので完全には硬化しておらず、半硬化した状態である。この半硬化した造形液Ｇの表面には微小な凹凸Ｍ２ができる。そして、この照射後の半硬化状態の造形液Ｇの表面の微小な凹凸Ｍ２を、Ｑ方向に回転しながらＡ方向（復方向）に移動する平坦化ローラ１００で平坦化する。具体的には、平坦化ローラ１００で凹凸Ｍ２を押し付けて微小な凹凸Ｍ２を均し平坦化する。

なお、このときのＱ方向は、平坦化ローラ１００の造形液Ｇとの接触部位において、平坦化ローラ１００（キャリッジＣＲ）に対して造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向（−Ａ方向）と同方向の回転方向である。よって、平坦化ローラ１００が、造形液Ｇ（台ＢＤ）が相対移動する移動方向と逆方向に回転する場合と比較し、効果的に平坦化することができる。

ここで、キャリッジＣＲに平坦化ローラ１００が複数設けられている場合は、二つの平坦化ローラ１００の高さの位置精度を高精度に制御することは、非常に困難であり、この結果、二つの平坦化ローラ１００を設けると平坦化の精度が低下する虞がある。

しかし、本実施形態の造形装置２１０には、キャリッジＣＲには平坦化ローラ１００が一つのみ設けられている。よって、複数の平坦化ローラ１００同士の高さの位置合わせが不要であるので、キャリッジＣＲに平坦化ローラ１００が複数設けられている場合と比較し、造形液Ｇを平坦化する精度が向上する。

＜その他＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記第一実施形態では、平坦化ローラ１００は、Ａ方向の移動（往路）で照射前の造形液Ｇを平坦化し、Ｂ方向の移動（復路）で照射前の造形液Ｇを平坦化した。しかし、平坦化ローラ１００は、Ａ方向の移動（往路）での照射前の造形液Ｇを平坦化と、Ｂ方向の移動（復路）での照射後の造形液Ｇの平坦化と、のいずれか一方のみを行ってもよい。この場合、平坦化しない際の移動時は、平坦化ローラ１００は造形液Ｇに接触しないように上側に退避させておく。

また、上記第一実施形態では、平坦化ローラ１００は、Ｒ方向に回転していたが、これに限定されない。平坦化ローラ１００は、Ｒ方向と逆方向に回転してもよい。

また、上記第一実施形態では、第二照射部３４Ａ、第一吐出部２２、平坦化ローラ１００、第一照射部３２、第二吐出部２４及び第二照射部３４Ｂの順番で並んでいるが、これに限定されない。

第二照射部３４Ａと第一吐出部２２との間に平坦化ローラ１００が配置されていてもよい。この場合の平坦化ローラ１００は、Ｂ方向に移動する際に第一吐出部２２から吐出した第一液滴Ｄ１の照射前の造形液Ｇを平坦化する。

或いは、第一照射部３２と第二吐出部２４との間に平坦化ローラ１００が配置されていてもよい。この場合の平坦化ローラ１００は、Ａ方向の移動（往路）での第一吐出部２２から吐出した第一液滴Ｄ１の照射後の造形液Ｇを平坦化と、Ｂ方向の移動（復路）での第二吐出部２４から吐出した第二液滴Ｄ２の照射後の造形液Ｇの平坦化と、の少なくとも一方を行う。

或いは、第二吐出部２４と第二照射部３４Ｂとの間に平坦化ローラ１００が配置されていてもよい。この場合の平坦化ローラ１００は、Ａ方向に移動する際に第二吐出部２４から吐出した第二液滴Ｄ２の照射前の造形液Ｇを平坦化する。

或いは、第二照射部３４Ａ及び第二照射部３４Ｂのいずれか一方の外側に平坦化ローラ１００が配置されていてもよい。この場合の平坦化ローラ１００は、Ｂ方向に移動する際の第一吐出部２２から吐出した第一液滴Ｄ１の照射後の造形液Ｇ、又はＡ方向に移動する際の第二吐出部２４から吐出した第二液滴Ｄ２の照射後の造形液Ｇを平坦化する。

或いは、第二吐出部２４がない構成、すなわち第一吐出部２２、第一照射部３２及び第二照射部３４が設けられたキャリッジＣＲに一つ平坦化ローラ１００が設けられていてもよい。

要は、第一実施形態では、少なくとも吐出部と、吐出部が往方向に移動しながら吐出されて着弾した造形液に照射光を照射して硬化させる第一照射部３２と、吐出部が復方向に移動しながら吐出されて着弾した造形液に照射光を照射して硬化させる第二照射部３４と、が設けられた移動部に、着弾した造形液を平坦化する平坦化ローラ１００が一つ設けられていればよい。そして、平坦化ローラ１００は照射前の造形液及び照射後の造形液の平坦化の少なくとも一方を行うように構成されていればよい。

また、上記第二実施形態では、吐出部２２２、照射部２３２及び平坦化ローラ１００の順番で並んだ構成であったが、これに限定されない。一つ又は複数の吐出部と一つ又は複数の照射部とが設けられた移動部に、照射光を照射された後の造形液を平坦化する平坦化ローラが一つ設けられた構成であればよい。

また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、平坦化ローラ１００で平坦化したが、これに限定されない。平坦化ローラ１００以外の平坦化手段で平坦化してもよい。例えば、ブレードで平坦化してもよい。

また、画像形成装置の構成としては、上記実施形態の構成に限られず種々の構成とすることが可能である。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 造形装置
２２ 第一吐出部（吐出部）
２４ 第二吐出部（吐出部）
３０ 照射装置
３２ 第一照射部
３４Ａ 第二照射部
３４Ｂ 第二照射部
４０ 制御部
１００ 平坦化ロール（平坦化手段の一例）
２１０ 造形装置
２２２ 吐出部
２３２ 照射部（照射装置）
２４０ 制御部
ＣＲ キャリッジ（移動部の一例）
ＢＤ 台

Claims (2)

1. 台に対し相対的に往復移動する移動部と、
   前記移動部に設けられ、光硬化性の造形液の液滴を前記台に向けて吐出する一又は複数の吐出部と、
   前記移動部に設けられ、前記吐出部が往方向に移動しながら吐出されて着弾した前記造形液に照射光を照射して硬化させる第一照射部と、前記移動部に設けられ、前記吐出部が復方向に移動しながら吐出されて着弾した前記造形液に照射光を照射して硬化させる第二照射部と、を有する照射装置と、
   前記移動部、前記吐出部及び前記照射装置を制御し、前記移動部を前記台に対して相対的に往復移動させながら、前記液滴の吐出と照射光による前記液滴の硬化とを繰り返すことで前記台に立体物を造形する制御部と、
   前記移動部に一つ設けられ、着弾した前記造形液に接触して平坦化する平坦化手段と、
   を備え、
   前記平坦化手段は、往方向に移動時には照射光を照射される前の前記造形液を平坦化し、復方向に移動時には照射光を照射された後の前記造形液を平坦化する、
   造形装置。
2. 前記平坦化手段は、往方向で平坦化する際の前記造形液との接触部位において前記平坦化手段に対して前記造形液が相対移動する移動方向と逆方向に回転するローラである、
   請求項１に記載の造形装置。

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