JP6493007B2

JP6493007B2 - 造形装置

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Publication number: JP6493007B2
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Authority: JP
Inventors: 虎彦神田
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Description

本発明は、造形装置に関する。

特許文献１には、光硬化樹脂を吐出する吐出装置と、光硬化樹脂を硬化させるための光を照射する照射装置と、前記吐出装置と前記照射装置との作動を制御する制御装置と、前記吐出装置と前記照射装置との間に設けられ、前記吐出装置の吐出部への前記照射装置による光の照射を遮る遮光板とを備え、光硬化樹脂による構造物を形成する形成装置が開示されている。

特許文献２には、プリンタが備えるキャリッジに、インクを吐出するインクヘッドと共に搭載され、記録媒体に吐出されたインクに紫外線を照射する紫外線照射器において、記録媒体への紫外線の照射を遮蔽する遮蔽板を開閉自在に備えた紫外線照射器が開示されている。

特許文献３には、活性エネルギー線硬化性インクを記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、記録媒体に着弾したインクに対して活性エネルギー線を照射してインクを硬化させる活性エネルギー線照射装置と、前記記録ヘッドと前記活性エネルギー線照射装置との間に設けられ、記録媒体のジャムを検出するジャム検出機構を兼ねる活性エネルギー線遮蔽部材と、を備えるインクジェットプリンタが開示されている。

特許文献４には、活性光線の被照射により硬化するインクを記録媒体に向けて吐出するヘッドと、インク吐出時における前記記録媒体に対する前記ヘッドの相対移動方向の後ろ側に配置されるとともに、前記記録媒体に対して前記ヘッドが配置される側に配置され、活性光線を発する活性光線源と、前記ヘッドによって吐出されてから前記記録媒体に着弾するまでのインク滴の弾道へ、前記活性光線源から発した活性光線が直接的又は間接的に入射することを遮蔽する遮蔽部材と、を備えるインクジェットプリンタが開示されている。

特開２０１４−２２１５３８号公報特開２０１０−０１７９６０号公報特開２００６−１１０９７４号公報特開２００４−３１４３０４号公報

光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に、造形液を硬化させる照射光の反射光が照射されると、吐出面の造形液が硬化する虞がある。

本発明は、吐出部の吐出面に向かって反射する反射光の光量を低減する低減手段を作業部における立体物の周囲に備えていない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量を低減させることで、吐出面の造形液の硬化を抑制することが目的である。

請求項１の発明は、台部を有する作業部と、光硬化性の造形液の液滴を吐出面から前記台部に向けて吐出する吐出部を有し、前記台部に対して相対的に移動し、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部に立体物を造形する造形部と、前記作業部における前記立体物の周囲に、前記吐出面に向かって反射する反射光の光量を低減する低減部を配置する低減手段と、を備えている。

請求項２の発明は、前記低減部は、前記立体物の造形に伴い前記台部からの高さが高くなるように、前記台部における前記立体物の周囲に設けられる遮光壁である。

請求項３の発明は、前記遮光壁は、前記吐出部から吐出される前記液滴で前記台部に造形される。

請求項４の発明は、前記作業部は前記立体物の周囲を囲む壁部を有し、前記低減部は、前記立体物よりも前記照射光の反射率が小さい材質で構成され、前記立体物の造形に伴って前記壁部の内側に順次供給されて堆積する粒状体で構成される。

請求項５の発明は、前記壁部の内側に供給された前記粒状体を除去する除去手段を備えている。

請求項６の発明は、前記作業部は前記立体物の周囲を囲む壁部を有し、前記低減部は、前記壁部から前記立体物側に延出すると共に、前記立体物の造形に伴って、前記台部との距離が広がる延出部である。

請求項７の発明は、台部を有する作業部と、光硬化性の液滴を前記台部に吐出する吐出部と、前記台部に着弾した前記液滴に照射光を照射して硬化させる光照射部と、を有し、前記台部に対して相対的に移動し、前記液滴の吐出と前記液滴の硬化とを繰り返すことで前記台部に立体物を造形する造形部と、を備える造形装置に適用され、前記立体物の造形に伴い、前記台部からの高さが高くなるように、前記作業部における前記立体物の周囲に遮光壁を設ける。

請求項１に記載の発明によれば、吐出部の吐出面に向かって反射する反射光の光量を低減する低減手段を作業部における立体物の周囲に備えていない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量が低減し、吐出面の造形液の硬化が抑制する。

請求項２に記載の発明によれば、立体物の周囲に遮光壁を設けない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量が低減する。

請求項３に記載の発明によれば、遮光壁が吐出部から吐出される液滴で造形されない場合と比較し、遮光壁の造形が容易である。

請求項４に記載の発明によれば、作業部の壁部の内側に粒状体を供給して低減部を設けない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量が低減する。

請求項５に記載の発明によれば、粒状体を除去する除去手段を備えていない場合と比較し、低減部の除去が容易である。

請求項６に記載の発明によれば、抑制部が立体物の造形に伴って台部との距離が広がる延出部でない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量が低減する。

請求項７に記載の発明によれば、作業部における立体物の周囲に遮光壁を設けない場合と比較し、光硬化性の造形液の液滴を吐出する吐出部の吐出面に照射される反射光の光量が低減する。

第一実施形態の造形装置を模式的に示す斜視図である。第一実施形態の造形装置を模式的に示すＹ方向から見た図である。第一実施形態の造形装置のブロック図である。図２の造形装置で遮光壁を造形した状態と反射光とを模式的に示すＹ方向から見た図である。（Ａ）は図４の遮光壁を造形した状態を模式的に示すＺ方向から見た図であり、（Ｂ）は遮光壁の他の造形方法の例を示すＺ方向から見た図である。立体物の造形初期で作業台と吐出面とが接近している状態の反射光を示すＹ方向から見た図である。立体物の造形完成状態で作業台と吐出面とが離れている状態の反射光を示すＹ方向から見た図である。図２の造形装置で立体物が大きく遮光壁を造形しない場合の反射光を模式的に示すＹ方向から見た図である。第一実施形態の造形装置の第二変形例の要部を示す図２に対応するＹ方向から見た図である。球体を供給している状態の第二実施形態の造形装置を模式的に示すＹ方向から見た図である。球体を吸引している状態の第二実施形態の造形装置を模式的に示すＹ方向から見た図である。第三実施形態の造形装置を模式的に示すＹ方向から見た図である。第三実施形態の造形装置で立体物が小さく、第二作業台が壁部に連結された状態の反射光を模式的に示すＹ方向から見た図である。第三実施形態の造形装置で立体物が大きく、第二作業台が第一作業台に連結された状態の反射光を模式的に示すＹ方向から見た図である。第三実施形態の造形装置の変形例を模式的に示すＺ方向から見た図である。第四実施形態の造形装置を模式的に示すＹ方向から見た図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態の造形装置について説明する。なお、装置幅方向を矢印Ｘで示し、装置幅方向と直交する装置奥行き方向を矢印Ｙで示し、装置高さ方向を矢印Ｚで示す。なお、装置幅方向（Ｘ方向）、装置奥行き方向（Ｙ方向）及び装置高さ方向（Ｚ方向）は互いに直交する。

［全体構成］
造形装置１０の全体構成について説明する。

図１に示すように本実施形態の造形装置１０は、モデル材の液滴ＤＡ及びサポート材の液滴ＤＢを吐出し、照射光ＬＡを照射されることでモデル材及びサポート材が硬化されて成る層ＬＲを積み重ねて、図４に示すように作業台１２２に立体物Ｖを造形したのち、支持部ＶＮを除去して所望の立体物ＶＭを造形する所謂三次元プリンタである。なお、後述するように立体物ＶＭにおいて、下方が空間となる部位が無い場合は、支持部ＶＮは造形されない。また、本実施形態の立体物ＶＭ（立体物Ｖ）の中央部には、凹部ＶＣが形成されている（図５（Ａ）も参照）。また、遮光壁ＷＡについては後述する。

図３に示すように、造形装置１０は、作業機構部１００、造形部２０、移動部２２及び制御部１６を含んで構成されている。なお、制御部１６は、後述するモデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０と併せて低減手段の一例である。

［作業機構部］
図１〜図３に示すように、作業機構部１００は、駆動部１１０（図３参照）と作業部１２０とを含んで構成されている。

（作業部）
図１、図２及び図４に示すように、作業部１２０は台部の一例としての作業台１２２と、この作業台１２２の周囲に設けられた壁部１２４とを含んで構成されている。

作業台１２２は、上面が基面１２２Ａとされ、この基面１２２Ａの上に立体物Ｖ（図４参照）が造形される。また、壁部１２４の上端部には、装置幅方向外側及び装置奥行き方向外側に延出するフランジ部１２６が形成されている。

なお、作業部１２０を構成する作業台１２２及び壁部１２４は、照射光ＬＡが反射し難いように黒色に塗装されている。また、塗装は艶消しのマット仕上げが望ましい。

［駆動部］
図３に示す駆動部１１０は、作業部１２０全体を装置幅方向（Ｘ方向）、装置奥行き方向（Ｙ方向）に移動させると共に、作業台１２２（図１及び図２等参照）のみを装置高さ方向（Ｚ方向）に移動させる機能を有している。

［造形部］
図１及び図２に示すように、造形部２０は、吐出部の一例としてのモデル材吐出ヘッド３０と吐出部の一例としてのサポート材吐出ヘッド４０と照射部５０とを有している。

（モデル材吐出ヘッド及びサポート材吐出ヘッド）
図１に示すように、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０は、長尺状とされており、その長手方向が装置奥行方向（Ｙ方向）に沿って配置されている。また、モデル材吐出ヘッド３０とサポート材吐出ヘッド４０とは、装置幅方向（Ｘ方向）に隣接して配置されている。

図１及び図２に示すように、モデル材吐出ヘッド３０は、立体物ＶＭ（図４参照）を造形する造形液の一例としてのモデル材の液滴ＤＡ（図１参照）を吐出する。また、サポート材吐出ヘッド４０は、モデル材により造形される立体物ＶＭの造形を補助する支持部ＶＮ（図４参照）を造形する造形液の一例としてのサポート材の液滴ＤＢを吐出する。

なお、本実施形態におけるモデル材吐出ヘッド３０とサポート材吐出ヘッド４０とは、吐出する造形液が異なるだけで、同様の構造である。

モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０における作業台１２２の基面１２２Ａに向く下面は、図示されていない複数のノズルが長手方向（Ｙ方向）の一端側から他端側に亘って千鳥状に配列された吐出面３０Ａ及び吐出面４０Ａとなっている。そして、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０は、図示されていない複数のノズルからそれぞれ液滴ＤＡ及び液滴ＤＢを吐出するように構成されている。

ここで、モデル材（液滴ＤＡ）及びサポート材（液滴ＤＢ）は、光硬化性樹脂を有する液体（造形液）の一例である。なお、本実施形態の光硬化性樹脂は、紫外線を吸収して硬化する性質を有する紫外線硬化型樹脂である。

（移動部）
移動部２２（図３参照）は、造形部２０を移動させる機能を有している。そして、造形部２０は移動部２２によって、造形動作の終了後及び造形動作途中に、図示してないメンテナンスステーション（ホームポジション）に移動され、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０のノズル詰まり防止の為のクリーニングなどの各種メンテナンス動作を行うように構成されている。

（照射部）
図１に示すように、照射部５０は、長尺状とされており、その長手方向が装置奥行方向（Ｙ方向）に沿って配置されている。また、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０の装置幅方向（Ｘ方向）の両外側に隣接して配置されている。

照射部５０は、作業台１２２の基面１２２Ａに向けて、長手方向（Ｙ方向）の一端側から他端側に亘って、照射光ＬＡを照射するように構成されている。そして、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０から吐出され、基面１２２Ａに着弾した液滴ＤＡ及び液滴ＤＢに照射光ＬＡを照射することで、液滴ＤＡ（モデル材）及び液滴ＤＢ（サポート材）が硬化する。

なお、本実施形態の照射部５０では、紫外線を出射する光源（図示略）は装置奥行き方向（Ｙ方向）に配列された複数のＬＥＤ（図示略）で構成されている。

［制御部］
制御部１６は、造形装置１０の全体を制御する機能を有している。なお、制御部１６の具体的な機能については、後述する造形装置１０の造形動作（立体物ＶＭの造形方法）で説明する。

［立体物の造形方法］
次に、本実施形態の造形装置１０による立体物ＶＭの造形方法の一例について説明する。

図１及び図４に示すように、造形装置１０は、モデル材及びサポート材が照射光ＬＡの照射によって硬化されて成る層ＬＲ（図１参照）を積み重ねて作業台１２２の基面１２２Ａ上に立体物Ｖ（図４参照）を造形する。

なお、図４に示すように、立体物ＶＭの下方が空間となる部位の下側に、サポート材で支持部ＶＮを造形し、支持部ＶＮで支持しながら立体物Ｖを造形する。そして、最後に立体物Ｖから支持部ＶＮを除去して所望の形状の立体物ＶＭが完成する。

以下に、造形方法を詳しく記載する。
まず、制御部１６（図３参照）が外部装置等からデータを受け取ると、制御部１６は、データに含まれる立体物ＶＭ及び支持部ＶＮ（＝立体物Ｖ）のデータ（すなわち、３次元のデータ）を、複数の層ＬＲ（図１参照）のデータ（すなわち、２次元のデータ）に変換する。

次いで、制御部１６は、駆動部１１０を制御し、作業部１２０全体を造形部２０に対して、装置幅方向（Ｘ方向）に移動させながら、造形部２０を構成するモデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０から液滴ＤＡ（モデル材）及び液滴ＤＢ（サポート材）を吐出させる。また、制御部１６は、装置幅方向（Ｘ方向）に移動させながら照射部５０から照射光ＬＡを着弾した液滴ＤＡ（モデル材）及び液滴ＤＢ（サポート材）に照射する。

モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０から吐出された液滴ＤＡ及び液滴ＤＢは、作業台１２２の基面１２２Ａに着弾し、照射部５０の下に移動したときに照射光ＬＡが照射されて硬化する。これにより、一方向の走査で一層目の層ＬＲが形成される。

次いで、制御部１６は、駆動部１１０を制御し、作業部１２０の作業台１２２のみを層ＬＲの厚さ分、装置高さ方向（Ｚ方向）の下側に移動する。

続いて、制御部１６は、駆動部１１０を制御し、同様に作業部１２０全体を造形部２０に対して、装置幅方向に移動させながら、造形部２０を構成するモデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０から液滴ＤＡ及び液滴ＤＢを吐出させると共に、照射部５０から照射光ＬＡを着弾した液滴ＤＡ及び液滴ＤＢに照射して硬化させ、二層目の層ＬＲを形成する。

この液滴ＤＡ及び液滴ＤＢの吐出と、液滴ＤＡ及び液滴ＤＢへの照射光ＬＡの照射による硬化と、を繰り返すことで、作業台１２２に層ＬＲを積み重ねて立体物Ｖを造形する。そして、前述したように、立体物Ｖから支持部ＶＮを除去して所望の形状の立体物ＶＭが得られる。なお、立体物ＶＭにおいて、下方が空間となる部位が無い場合は、支持部ＶＮは造形しないので、サポート材吐出ヘッド４０から液滴ＤＢは吐出しない。

［要部の制御］
図４及び図５（Ａ）に示すように、本実施形態では、立体物Ｖが小さく壁部１２４との間隔が広い場合（図７の比較例を参照）は、制御部１６（図３参照）は、立体物Ｖを壁部１２４Ａ及び壁部１２４Ｂ（図５（Ａ））に寄せて造形すると共に、立体物Ｖと壁部１２４Ｃ及び壁部１２５Ｄ（図５（Ａ））との間に、立体物Ｖと同様に液滴ＤＡ及び液滴ＤＢで、低減部の一例としての遮光壁ＷＡを造形するように制御する。本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、遮光壁ＷＡは平面視で略Ｌ字状である。

なお、遮光壁ＷＡは、モデル材（モデル材吐出ヘッド３０）及びサポート材（サポート材吐出ヘッド４０）のいずれか一方又は両方で造形する。

遮光壁ＷＡは、立体物Ｖの造形に伴い、作業台１２２からの高さが高くなるように、造形する。なお、図４に示すように、遮光壁ＷＡの高さは、立体物Ｖの頂部ＶＴと略同じ高さ又は頂部ＶＴよりも若干低くなるように造形する。

ここで、図６及び図７に示すように、立体物Ｖの造形に伴い、作業台１２２の基面１２２Ａとモデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａとの間隔が広がっていく。そして、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに向かって反射する反射光ＬＢの角度θが変化する。

よって、図４に示すように、遮光壁ＷＡを別の観点から説明すると、立体物Ｖの造形に伴うモデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに向かって反射する反射する反射光ＬＢの角度θの変化に応じて、反射光ＬＢを遮光する位置に遮光壁ＷＡが配置される。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の作用について説明する。

図６及び図７に示す遮光壁ＷＡが造形されない比較例の場合、作業台１２２や立体物Ｖで反射した反射光（迷光）ＬＢが、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射される。そして、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに反射光が照射されると、モデル材及びサポート材が硬化し、ノズル詰まりなどの不具合が発生する虞がある。

しかし、本実施形態では、図４に示すように、立体物Ｖの周囲に立体物Ｖの造形に伴い、作業台１２２の基面１２２Ａからの高さが高くなるように遮光壁ＷＡが造形される。すなわち、立体物Ｖの造形に伴うモデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに向かって反射する反射光ＬＢの角度θの変化に応じて、反射光ＬＢを遮光する位置に遮光壁ＷＡが配置される。

よって、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射される反射光ＬＢが遮光されるので、反射光ＬＢの光量が低減し、この結果、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａのモデル材及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａのサポート材が硬化することによるノズル詰まり等の不具合が防止又は抑制される。

図８に示すように、立体物Ｖと壁部１２４との間隔が狭く、作業台１２２や立体物Ｖで反射した反射光（迷光）ＬＢが、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射されない、或いは反射光ＬＢが予め定めた光量以下の場合には、制御部１６は遮光壁ＷＡ（図４参照）を造形しない。なお、遮光壁ＷＡを造形する立体物Ｖと壁部１２４との間隔（或いは遮光壁ＷＡを造形しない間隔）は、予めシミュレーションや実験等などで求めておき、制御部１６に記憶させておく。

また、本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、立体物Ｖが壁部１２４との間隔が狭い場合、制御部１６は、立体物Ｖを壁部１２４Ａ、１２４Ｂに寄せて造形すると共に、立体物Ｖと壁部１２４Ｃ、１２４Ｄとの間に、略Ｌ字状の遮光壁ＷＡを造形した。

しかし、図５（Ｂ）に示すように、立体物Ｖを中央部分に造形し、立体物Ｖと壁部１２４との間に、平面視で矩形枠状の遮光壁ＷＢを造形してもよい。

また、図示は省略するが、立体物Ｖと壁部１２４との間に複数の遮光壁を設けてもよい。

要は、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射する反射光ＬＢが遮光され、光量が低減されるように、適宜、作業台１２２における立体物Ｖの周囲に遮光壁を造形すればよい。

［変形例］
次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、作業台１２２における立体物Ｖの周囲に、立体物Ｖと同様にモデル材（モデル材吐出ヘッド３０）及びサポート材（サポート材吐出ヘッド４０）のいずれか一方又は両方で遮光壁ＷＡ、ＷＢを造形した。しかし、他の方法で遮光壁を設けてもよい。よって、次に、他の方法で遮光壁を設ける変形例について説明する。

（第一変形例）
図示は省略するが、第一変形例では、モデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０とは別に、遮光壁ＷＡ、ＷＢを造形する遮光材（造形液）の液滴を吐出する遮光材吐出ヘッドが設けられている。

なお、遮光材は、モデル材及びサポート材よりも照射光ＬＡが反射されにくい材質や低コストの材料が望ましい。

（第二変形例）
図９に示すように、第二変形例では、立体物Ｖの造形に応じて（立体物Ｖの高さに合わせて）、立体物Ｖの周囲にブロックＷＤを順次積み上げて遮蔽壁ＷＣを設けている。

なお、ブロックＷＤは、モデル材及びサポート材よりも反射光ＬＢが反射しにくい材料が望ましく、本実施形態では、黒色の樹脂製スポンジ等の中空樹脂で構成されている。

なお、ブロックＷＤを積み上げる方法は、どのような方法でもよい。例えば、ブロックＷＤを積み上げることができる所謂ロボットなどの自動積上装置で適宜積み上げてもよいし、作業者がブロックＷＤを適宜積み上げてもよい。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態に造形装置について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［全体構成］
図１０及び図１１に示すように造形装置１３は、球体供給装置２００（図１０参照）と球体回収装置（図１１参照）とを備えている。球体供給装置２００（図１０参照）及び球体回収装置２１０（図１１参照）は、制御部１６（図３参照）によって制御されている。

［球体供給装置］
図１０に示すように、球体供給装置２００は、作業部１２０の壁部１２４の内側に球体２０２を供給し、球体２０２が堆積することで低減部２０３を設ける機能を有している。

なお、球体２０２は、液滴ＤＡ及び液滴ＤＢが硬化した造形後の立体物Ｖ（モデル材及びサポート材）よりも照射光ＬＡの反射率が小さい材料で構成され、本実施形態では、黒色の樹脂製スポンジなどの中空樹脂で構成されている。また、本実施形態の球体２０２の直径は、１ｍｍ〜５ｍｍとされている。なお、球体２０２は、真球でなくてもよく、粒状体であればよい。

［球体回収装置］
図１１に示す球体回収装置２１０は、作業部１２０の壁部１２４の内側に供給された球体２０２を吸引して回収する。なお、回収された球体２０２は、球体供給装置２００に補給される。

［立体物の造形方法］
次に、本実施形態の造形装置１３による立体物Ｖの造形方法の一例について説明する。

第一実施形態と同様に、液滴ＤＡ及び液滴ＤＢの吐出と、液滴ＤＡ及び液滴ＤＢへの照射光ＬＡの照射による硬化と、を繰り返すことで、作業台１２２に層ＬＲを積み重ねて立体物Ｖを造形する。

図１０に示すように、本実施形態では、制御部１６は、立体物Ｖの造形に伴い（立体物Ｖの高さに応じて）、適宜、球体供給装置２００の下方に作業部１２０を移動し、壁部１２４の内側に球体２０２を順次供給し低減部２０３を形成する。なお、積み重なった球体２０２で構成された低減部２０３の上端部２０３Ａを図示してないセンサーで検知し、上端部２０３Ａの高さを立体物Ｖの頂部ＶＴと略同じ高さ又は頂部ＶＴよりも若干低くなるように供給する。また、本実施形態では、立体物Ｖの中央の凹部ＶＣにも球体２０２を供給する。

そして、立体物Ｖの造形が完了すると、図１１に示すように、制御部１６は、球体回収装置２１０の下方に作業部１２０を移動し、球体回収装置２１０で球体２０２を吸引して回収する。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の作用について説明する。

図１０に示すように、立体物Ｖの周囲は、立体物Ｖ（モデル材及びサポート材）よりも照射光ＬＡの反射率が小さい材料の球体２０２で構成された低減部２０３が設けられている。よって、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射される反射光ＬＢの光量が低減する。

また、低減部２０３は、立体物Ｖの造形に伴い堆積され、上端部２０３Ａが高くなるので（立体物Ｖが低減部２０３（球体２０２）に埋まっており）、立体物Ｖが露出している部位が少なくなり、立体物Ｖに当たって反射する反射光ＬＢが少なくなる。また、低減部２０３の上端部２０３Ａが高くなるので、反射光ＬＢの角度θの角度変化が少ない。

よって、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射される反射光ＬＢの光量が低減し、この結果、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａのモデル材及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａのサポート材が硬化することによるノズル詰まり等の不具合が防止又は抑制される。

＜第三実施形態＞
本発明の第三実施形態の造形装置について説明する。なお、第一実施形態又は第二実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［作業機構部］
図１２〜図１４に示すように、造形装置１５の作業機構部１３０は、駆動部１１０（図３参照）と作業部１４０とを含んで構成されている。

（作業部）
図１２〜図１４に示すように、作業部１４０は台部の一例としての作業台１５０と、この作業台１５０の周囲に設けられた壁部１２４とを含んで構成されている。

作業台１５０は、中央部分で第一作業台１５２と第二作業台１５４とに分割される構造となっている。

これら第一作業台１５２と第二作業台１５４とは、台側連結機構１６０で解除可能に連結されている。更に、第二作業台１５４は、壁部１２４の上端部１２３に壁側連結機構１６２で解除可能に連結されている。なお、台側連結機構１６０及び壁側連結機構１６２は、制御部１６（図３参照）によって、それぞれ連結及び連結解除が制御される。

［駆動部］
図３に示す駆動部１１０は、作業部１４０全体を装置幅方向（Ｘ方向）、装置奥行き方向（Ｙ方向）に移動させると共に、作業台１５０の第一作業台１５２を装置高さ方向（Ｚ方向）に移動させる機能を有している。

［立体物の造形方法］
次に、本実施形態の造形装置１５による立体物Ｖの造形方法の一例について説明する。

図１３に示すように、立体物Ｖが小さい場合は、制御部１６は、台側連結機構１６０及び壁側連結機構１６２を制御し、第一作業台１５２と第二作業台１５４との連結を解除すると共に第二作業台１５４と壁部１２４の上端部１２３とを連結する。そして、制御部１６は、第一作業台１５２の上に立体物Ｖを造形する。

図１４に示すように、立体物Ｖが大きい場合は、制御部１６は、台側連結機構１６０及び壁側連結機構１６２を制御し、第一作業台１５２と第二作業台１５４とを連結すると共に第二作業台１５４と壁部１２４の上端部１２３との連結を解除する。そして、制御部１６は第一作業台１５２及び第二作業台１５４の上に立体物Ｖを造形する。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の作用について説明する。

図１３に示すように、立体物Ｖが小さい場合は、第一作業台１５２と第二作業台１５４との連結が解除されていると共に第二作業台１５４と壁部１２４の上端部１２３とが連結されている。よって、第二作業台１５４は、立体物Ｖの造形に伴って、第一作業台１５２と共に下降することなく、壁部１２４の上端部１２３から延出した状態となる。

よって、第二作業台１５４は、立体物Ｖの造形に伴って、第一作業台１５２との距離が広がる。すなわち、立体物Ｖの造形に伴うモデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに向かって反射する反射光ＬＢの角度θの変化に応じて、反射光ＬＢを遮光する位置に第二作業台１５４が配置される。

なお、本実施形態では、作業台１５０は第一作業台１５２と第二作業台１５４とに二分割されていたがこれに限定さない。

また、図１５に示すように、平面視において、矩形状の第一作業台１５３と、第一作業台１５３の外側の矩形枠状の第二作業台１５５と、第二作業台１５５の外側の矩形枠状の第三作業台１５７とに分割された作業台１５１であってもよい。この作業台１５１の場合、図示してない台側連結機構は、第一作業台１５３と第二作業台１５５とを解除可能に連結する第一機構と、第二作業台１５５と第三作業台１５７とを解除可能に連結する第二機構とを有する。また、図示していない壁側連結機構は、第三作業台１５７と壁部１２４の上端部１２３とを解除可能に連結する。

＜第四実施形態＞
本発明の第四実施形態の造形装置について説明する。なお、第一実施形態〜第三実施系形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［作業機構部］
図１６に示すように、造形装置１７の作業機構部１６５は、駆動部１１０（図３参照）と作業部１７０とを含んで構成されている。

（作業部）
図１６に示すように、作業部１７０の作業台１２２の周囲に設けられた壁部１２４の上端部１２３には、Ｘ方向にスライドするシャッター１８０が設けられている。このシャッター１８０は、制御部１６によってスライドが制御されている。

［立体物の造形方法］
次に、本実施形態の造形装置１７による立体物Ｖの造形方法の一例について説明する。

また、図１６に示すように、立体物Ｖの大きさに応じて、制御部１６がシャッター１８０をスライドさせる。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の作用について説明する。

立体物Ｖの大きさに応じて、シャッター１８０がスライドし、壁部１２４の上端部１２３から延出する。

よって、シャッター１８０は、立体物Ｖの造形に伴って、作業台１２２との距離が広がる。すなわち、立体物Ｖの造形に伴うモデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに向かって反射する反射光ＬＢの角度θの変化に応じて、反射光ＬＢを遮光する位置にシャッター１８０が配置される。

よって、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａ及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａに照射される反射光ＬＢが遮光され、反射光ＬＢの光量が低減し、この結果、モデル材吐出ヘッド３０の吐出面３０Ａのモデル材及びサポート材吐出ヘッド４０の吐出面４０Ａのサポート材が硬化することによるノズル詰まり等の不具合が防止又は抑制される。

＜その他＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、モデル材及びサポート材は、紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型の造形液であったが、これに限定されない。紫外線以外の光を照射することで硬化する造形液であってもよい。なお、造形液に対応した光を出射する照射部５０に適宜対応する。

例えば、上記実施形態では、作業部１２０、１４０、１７０全体がＸ方向、Ｙ方向に移動し、作業台１２２、１５０がＺ方向に移動して、立体物Ｖ（立体物ＶＭ）を造形したが、これに限定されない。造形部２０がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動して立体物Ｖを造形してもよい。或いは、造形部２０がＸ方向及びＹ方向に移動し、作業台１２２、１５０がＺ方向に移動してもよい。要は、作業台１２２、１５０と、造形部２０を構成するモデル材吐出ヘッド３０及びサポート材吐出ヘッド４０と、がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に相対移動する構造であればよい。

また、造形装置１０、１３、１５、１７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。また、複数の実施形態の構造を組み合わせてもよい。

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
１６制御部（低減手段の一例）
１３造形装置
１５造形装置
２０造形部
３０モデル材吐出ヘッド（吐出部の一例）
３０Ａ吐出面
４０サポート材吐出ヘッド（吐出部の一例）
４０Ａ吐出面
５０照射部
１２０作業部
１２２作業台（台部の一例）
１２４壁部
１４０作業部
１５０作業台（台部の一例）
１５４第二作業台（低減部、延出部の一例）
１７０作業部
１８０シャッター（低減部、延出部の一例）
２０２球体
２０３低減部
２１０吸引装置（除去手段の一例）
ＤＡ液滴
ＤＢ液滴
ＷＡ遮光壁（低減部の一例）
ＷＢ遮光壁（低減部の一例）
ＷＣ遮光壁（低減部の一例）

Claims

台部を有する作業部と、
光硬化性の造形液の液滴を吐出面から前記台部に向けて吐出する吐出部を有し、前記台部に対して相対的に移動し、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部に立体物を造形する造形部と、
前記作業部における前記立体物の周囲に、前記吐出面に向かって反射する反射光の光量を低減する低減部を配置する低減手段と、
を備える造形装置。
前記低減部は、前記立体物の造形に伴い前記台部からの高さが高くなるように、前記台部における前記立体物の周囲に設けられる遮光壁である請求項１に記載の造形装置。
前記遮光壁は、前記吐出部から吐出される前記液滴で前記台部に造形される請求項２に記載の造形装置。
前記作業部は前記立体物の周囲を囲む壁部を有し、
前記低減部は、前記立体物よりも前記照射光の反射率が小さい材質で構成され、前記立体物の造形に伴って前記壁部の内側に順次供給されて堆積する粒状体で構成される請求項１に記載の造形装置。
前記壁部の内側に供給された前記粒状体を除去する除去手段を備えた請求項４に記載の造形装置。
前記作業部は前記立体物の周囲を囲む壁部を有し、
前記低減部は、前記壁部から前記立体物側に延出すると共に、前記立体物の造形に伴って、前記台部との距離が広がる延出部である請求項１に記載の造形装置。
台部を有する作業部と、
光硬化性の造形液の液滴を前記台部に吐出する吐出部と、前記台部に着弾した前記液滴に照射光を照射して硬化させる光照射部と、を有し、前記台部に対して相対的に移動し、前記液滴の吐出と前記液滴の硬化とを繰り返すことで前記台部に立体物を造形する造形部と、
を備える造形装置に適用され、
前記立体物の造形に伴い、前記台部からの高さが高くなるように、前記作業部における前記立体物の周囲に遮光壁を設ける立体物の造形方法。