立体造形装置
【課題】ステージに供給された粉末材料のうち、立体造形物を形成する以外の余剰分の粉末材料について、簡単な構成で効率よく回収することができる立体造形装置を提供する。
【解決手段】粉末材料を載置可能であって、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、吐出部とステージに載置された粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、吐出部が造形液を吐出する動作と、移動機構が成形領域の粉末材料に造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備え、ステージにおける成形領域と非成形領域に設けられた開口部と、開口部より落下した粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、開口部を閉鎖するためのシャッター部材と、成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする。
【解決手段】粉末材料を載置可能であって、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、吐出部とステージに載置された粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、吐出部が造形液を吐出する動作と、移動機構が成形領域の粉末材料に造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備え、ステージにおける成形領域と非成形領域に設けられた開口部と、開口部より落下した粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、開口部を閉鎖するためのシャッター部材と、成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料に対して造形液を吐出することにより立体造形物を形成する立体造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末材料に造形液を供給することで立体造形物を形成する種々の立体造形装置が提案されている。例えば、特許文献１の立体造形装置は、粉末材料に液状のバインダーを付与することにより立体造形物を形成するもので、形成する立体造形物の大きさに応じて移動することが可能な移動壁部を有する造形ステージを有している。
【０００３】
この造形ステージによれば、造形物の大きさに応じて、粉末材料の供給量を変更することができ、使用する粉末材料の量を削減して、粉末材料を有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３４５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、造形ステージに供給する粉末材料の量は、上記のような移動機構によって移動壁部を移動させて、造形ステージの大きさを変化させることで調整されており、立体造形に使用しない粉末材料の回収に関しては特に考慮されていなかった。
【０００６】
本発明は、ステージに供給された粉末材料のうち、立体造形物を形成するのに使用されない余分な粉末材料を効率よく回収することができる立体造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１発明の立体造形装置は、粉末材料を載置可能で、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、前記粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、前記吐出部と前記ステージに載置された前記粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、前記吐出部が前記造形液を吐出する動作と、前記移動機構が前記成形領域の粉末材料に前記造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備える立体造形装置であって、前記ステージにおける前記成形領域と前記非成形領域に設けられた開口部と、前記開口部より落下した前記粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、前記開口部を閉鎖するシャッター部材と、前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする。
【０００８】
第２発明の立体造形装置は、上記第１発明の構成に加えて、立体造形物を形成する位置に関する位置データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得した前記位置データに基づいて、前記成形領域を決定する成形領域決定手段とを備え、前記制御部は、前記成形領域決定手段により決定された前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を前記駆動部を介して駆動制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
第３発明の立体造形装置は、上記第２発明に加えて、前記ステージの一端部に前記粉末
材料を供給する供給部と、前記供給部より供給された前記粉末材料を平坦化する平坦化部材と、前記平坦化部材を前記ステージに対して水平方向に移動するように駆動可能な平坦化駆動部とを備え、前記制御部は、前記平坦化部材を前記ステージの前記一端部から他端部へ水平方向へ移動するように前記平坦化駆動部を介して駆動制御を行うと共に、前記成形領域決定手段は、前記成形領域を前記一端部に接するように決定することを特徴とする。
【００１０】
第４発明の立体造形装置は、上記第１ないし第３発明のいずれかにおいて、前記シャッター部材は、前記開口部を塞ぐ閉鎖部材と前記開口部を開放する開放部材を有し、前記ステージに対して平行移動することにより、前記開口部を閉鎖または開放することを特徴とする。
【００１１】
第５発明の立体造形装置は、上記第１ないし第４発明のいずれかにおいて、前記シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明の立体造形装置によれば、成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動することが可能な駆動部を有するため、ステージに供給される粉末材料のうち、立体造形物を成形するのに使用されない粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１３】
第２発明の立体造形装置によれば、第１発明の効果に加え、立体造形物を形成するための位置データに基づいて成形領域を決定し、この成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動部を介して駆動制御を行うので、立体造形物のサイズに応じて、成形に用いられない粉末材料をより確実に回収することができる。
【００１４】
第３発明の立体造形装置によれば、第２発明に加え、粉末材料を平坦化する平坦化部材が、ステージの一端部から他端部へ水平方向へ移動する場合に、成形領域がステージの一端部に接するように決定されるので、成形領域には粉末材料が確実に供給されると共に、成形には使用されない非成形領域に供給された粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１５】
第４発明の立体造形装置によれば、第１発明ないし第３発明のいずれかに加え、シャッター部材は、開口部を塞ぐ閉鎖部材と開口部を開放する開放部材を有し、ステージに対して平行移動することにより、開口部を閉鎖または開放するため、よりスムーズに粉末材料がステージの開口部を通過して下方へ落下するので、余分な粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１６】
第５発明の立体造形装置によれば、第１発明ないし第４発明のいずれかに加え、シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されるので、粉末材料が開口部から落下するときに、シャッター部材自体が邪魔になること無く、余分な粉末材料を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の立体造形装置を示す外観図である。
【図２】図１の立体造形装置の右側面からの要部の構成を示す概略図である。
【図３】ヘッドの要部を拡大して示す概略斜視図である。
【図４】ステージの要部を拡大して示す概略斜視図である。
【図５】シート状部とメッシュ部を展開して示す平面図である。
【図６】立体造形装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】立体造形物の座標データを示す図である。
【図８】領域の境界座標データを示す図である。
【図９】シャッター部材の移動動作を説明するための図である。
【図１０】シャッター部材の移動動作を説明するための図である。
【図１１】立体造形装置の動作制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の領域決定処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１１の構造形成処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１１の吐出処理を示すフローチャートである。
【図１５】ステージの別例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。まず、本発明の本実施形態の立体造形装置１０について図１を用いて説明する。
【００１９】
立体造形装置１０は、図１に示すように、外観形状が略直方体形状に形成されている。立体造形装置１０は、金属製あるいは樹脂製の板材により形成され、その内部に箱状の空間を有するフレーム２１を備えている。
【００２０】
フレーム２１は、前面側に透明な樹脂などの板材より形成される扉部２２を有しており、扉部２２の上部がフレーム２１と蝶番で回動自在に固定される。扉部２２の下側に形成されるつまみ部２３を把持して上方に持ち上げることで、ステージ３１０上に形成された立体造形物を取り出したりすることが可能である。
【００２１】
また、フレーム２１の上部には、粉末供給部３３０が配置されている。ユーザが立体造形物を形成するための粉末材料を図示しない粉末供給口から供給する。粉末供給部３３０の詳しい構成については後述する。
【００２２】
フレーム２１は、左右両側が開放されている。立体造形装置１０の右側端部には、後述のヘッド１１０（図２参照）に供給するための造型液が蓄えられるタンク１１１が配置され、チューブ１１２を介してヘッド１１０に接続されている。この造型液はステージ３１０上の粉末材料に供給され、粉末材料が造型液に溶解することで、粉末材料同士が固着して立体造形物が形成される。
【００２３】
操作部５００は、立体造形装置１０の正面左側（Ｘ軸負方向）に設けられ、立体造形を行うときにユーザが操作するものであり、電源スイッチや造形開始ボタン等、各種設定スイッチを備える。
【００２４】
外部インターフェイス６００は、立体造形装置１０の右側側面（Ｘ軸正方向）に設けられる。外部インターフェイス６００を介して、立体造形装置１０は図示しないＰＣ等の外部装置と接続することができる。
【００２５】
次に、図２、及び図３を用いて、立体造形装置１０の構成について詳細に説明する。図２に示すように、立体造形装置１０は、フレーム２１で囲まれた箱状の内部にヘッド１１０、ステージ３１０、平坦化部材３２０、粉末回収タンク３４０を備え、また、フレームの上側に粉末供給部３３０を備える。
【００２６】
ヘッド１１０は、図２に示すように、フレーム２１に取り付けられたレール１６０を介して、ステージ３１０の上方に保持される。ヘッド１１０は、レール１６０上を図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ移動可能なガントリ１３０を介して保持され、それにより、図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ摺動可能なように支持される。
【００２７】
このとき、ヘッド１１０は、ガントリ１３０を介して、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させる図６のモータ１３２とによって、レール１６０に沿って移動される。
【００２８】
また、ヘッド１１０は、図３に示すように、ガントリ１３０に支持されたガイドシャフト１３９に沿ってＸ軸方向へ摺動可能に取り付けられる。ヘッド１１０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させる図６のモータ１３１とによってガイドシャフト１３９に沿ってＸ軸方向に移動される。
【００２９】
このように、ヘッド１１０はステージ３１０に対して、図２及び図３のＸ軸方向とＹ軸方向に相対移動されて、所定の位置に造型液を吐出する。
【００３０】
なお、ヘッド１１０が移動する範囲は、ステージ３１０上の全領域に対応する範囲で移動可能なように構成されている。さらに、ヘッド１１０は立体造形物を作成する際に、後述するユーザのＰＣ操作により設定される位置データ（図７参照）に、造型液が吐出可能なように移動される。所定の位置データに対するヘッド１１０のＸ軸方向とＹ軸方向への移動距離については、あらかじめＲＯＭ４３に記憶されており、ＣＰＵ４１の制御によりヘッド１１０は造形する立体造形物の位置データに応じて移動される。
【００３１】
また、ヘッド１１０は、図３の中空のチューブ１１２を介して、対応するタンク１１１（図１参照）に各々接続される。仮に、立体造形物を着色する際には、図１のように複数設けられたタンク１１１に所望の色の立体造形液が適宜収容される。なお、ヘッド１１０は本発明の吐出部であり、ヘッド１１０を移動させるモータ１３１，１３２は本発明の移動機構である。
【００３２】
ステージ３１０は、Ｘ軸方向に長い長方形状の板状の上面を有し（図４参照）、その上面で立体造形物が形成される。図２において、ステージ３１０は立体造形装置１０中央下側に配置される。ステージ３１０は、移動部３１２と壁部３１６とシャッター部３５０を備える。
【００３３】
ステージ３１０は、後述の粉末供給部３３０の下方に配置され、後述の粉末材料供給路３３２によって一端部３０１において、Ｘ軸方向に線状に粉末材料が供給される。ステージ３１０は、立体造形物を形成するための領域である成形領域と、立体造形物の形成には使用されない領域である非成形領域を有している。この、成形領域と非成形領域は立体造形物のサイズにより適宜変更可能であり、立体造形物のサイズによっては、非成形領域がステージ３１０上には形成されない場合もある。
【００３４】
本実施形態では、図４のように、ステージ３１０の領域が領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに区分けされている。領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃは、立体造形物のサイズに応じて、これらの各領域が適宜、成形領域や非成形領域として、後述のように決定される。なお、図４では説明のために、壁部３１６を省略して示している。
【００３５】
ステージ３１０の各領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃは、図４のように、それぞれ複数の開口部３１５を有している。この開口部３１５はステージ３１０を貫通するもので、ステージ３１０上面に供給された粉末材料を下方へ落下させるために設けられている。開口部３１５の大きさは特に限定されないが、粉末材料が落下しやすいように、例えば、開口部３１５の直径は概ね粉末材料の粒子形の３倍以上に形成されているとよい。
【００３６】
移動部３１２は、ステージ３１０を支持すると共に、図２のＺ軸方向に移動させるため
に設けられる。移動部３１２は、ステージ３１０下側の両端部に設けられており、モータにより駆動される図６のステージ移動機構３１７により移動される。この移動により、ヘッド１１０とステージ３１０がＺ軸方向に相対移動される。
【００３７】
シャッター部材３５０は、ステージ３１０に設けられた図４の開口部３１５を閉鎖するためのもので、ステージ３１０の下側に図示しない取り付け部材により取り付けられている。シャッター部材３５０は、図５のように、シート状部３５５とメッシュ部３５６から構成されており、シート状部３５５とメッシュ部３５６は、ステージ３１０の上面と略同じ大きさに形成されている。
【００３８】
シート状部３５５とメッシュ部３５６の端部は接合されて、回転軸３５２間に巻装されている。従って、一方の回転軸３５２をモータにより回転させることにより（図２及び図４参照）、ステージ３１０に対して平行に移動する。なお、シート状部３５５とメッシュ部３５６はステージ３１０の下側に接触するように設けられる。なお、本発明では接しているが、接しなくても本発明の意図するところである。
【００３９】
シート状部３５５は、図５において、フィルム状のシートから構成されており、開口部３１５の下側に配置されたときに、ステージ３１０上の粉末材料が落下しないように、開口部３１５を塞ぐために設けられている。なお、シート状部３５５は本発明の閉鎖部材である。
【００４０】
一方、メッシュ部３５６は開孔を複数有するメッシュで形成されていて、開口部３１５の下側に配置されたときに、ステージ３１０の粉末材料が開口部３１５とシャッター部材３５０のメッシュ部３５６を通過してスムーズに落下するように、十分な開口径を有している。なお、メッシュ部３５６は本発明の開放部材である。
【００４１】
壁部３１６は平板部材により形成され、図２において、ステージ３１０の端部の四辺を囲むように形成される。壁部３１６は、その内側をステージ３１０が移動部３１２により、Ｚ軸方向へ摺動可能に形成される。ステージ３１０に対する壁部３１６の高さは、ステージ３１０の移動に伴い相対的に変化する。
【００４２】
粉末回収部３４０は、開口部３１５より落下してきた粉末材料を蓄積するための容器であり、ステージ３１０の下方に配置される。本実施形態では、粉末回収部３４０はステージ３１０の真下に配置されているが、落下してきた粉末材料の開口部３１５からの上方への舞い上がりを防止するために、傾斜板などの粉末回収路を設けて開口部３１５の真下から外れた箇所に設けてもよい。ユーザは立体造形が終了すると、図１の立体造形装置１０の左端部に形成された図示しない取出口より、粉末回収部３４０（図２参照）を構成する容器を立体造形装置１０の外側に引っ張り出して、粉末材料を回収することができる。
【００４３】
粉末供給部３３０は、ステージ３１０の上方であって、フレーム部材２１の上側に配置され、立体造形物を形成する際に、ステージ３１０に粉末材料を供給するために形成されている。粉末供給部３３０は、粉末材料を収容可能な粉末材料タンク３３１と粉末供給路３３２とを備える。ユーザは立体造形を行う際に、あらかじめ図示しない供給口から粉末材料タンク３３１に粉末材料を供給する。
【００４４】
粉末供給部３３０は、ステージ３１０の一端部３０１のＸ軸方向に線上に伸びる領域に粉末材料を供給可能なように、フレーム部材２１を貫通する粉末供給路３３２を有し、粉末供給路３３２の開口部は、ステージ３１０のＸ軸方向に延びてステージのＸ軸方向の長さとほぼ同じ長さを有する。
【００４５】
粉末材料タンク３３１に収容された粉末材料は、粉末供給路３３２内を通って、ステージ３１０上に供給される。粉末供給路３３２は、入れ子状に形成されており、粉末供給が終わると、図示しないモーターにより上方に移動して、後述のスキージ３２０の移動を妨げないように構成されている。
【００４６】
加えて、粉末供給が終わると、粉末供給路３３２と粉末材料タンク３３１に接続される連結部が、ソレノイドなどを介して蓋部材により閉鎖されて、粉末材料タンク３３１から粉末材料供給路３３２に粉末材料が供給されないようにされる。
【００４７】
そして、粉末供給が開始するときには、入れ子状の粉末供給路３３２が下降して、連結部の蓋部材が開放されて粉末材料供給路３３２を介してステージ３１０に粉末材料が供給される。なお、粉末供給部は本発明の供給部である。
【００４８】
平坦化部材３２０は、ステージ３１０上の一端部３０１にＸ軸方向に線上に伸びる領域に供給された粉末材料を平坦化するために設けられ、ステージ３１０のＸ軸方向の長さに対応した長さを有するＸ軸方向に伸びるスキージ部３２１とスキージシャフト３２５とを備える。
【００４９】
本実施形態では、平坦化部材３２０は、粉末材料が供給されるステージ３１０の一端部３０１から他端部３０２へステージ３１０に対して、図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ水平に移動される。この移動は、立体造形物のサイズにかかわらず一定である。スキージ部３２１は、図６の平坦化駆動部３２６を介して図示しないモータによりスキージシャフト３２５に沿って摺動される。
【００５０】
次に、図６を用いて、立体造形装置１０の電気的構成について説明する。制御部４０と、図６の立体造形装置１０の各構成は、バス７００により接続される。
【００５１】
制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３を有するコンピューターにより構成される。ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２及びＲＯＭ４３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理される各種プログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。ＲＯＭ４３は、立体造形装置１０を制御するための立体造形装置の造形処理の手順に関するプログラムなどの各種プログラムを記憶する。
【００５２】
制御部４０は、ＲＯＭ４３に記憶される処理手順に関するプログラムに基づいて、ヘッド１１０が造型液を吐出する動作と、モータ１３１，１３２を介してヘッドが成形領域の粉末材料に造形液を吐出可能に移動する動作を制御する。
【００５３】
また、制御部４０は、ステージ３１０の成形領域の開口部３１５を塞ぐと共に、非成形領域の開口部３１５を開放するようにシャッター部材３５０を駆動部３５５を介して駆動制御を行い、平坦化部材３２０を平坦化駆動部３２６を介してステージの一端部３０１から他端部３０２へ水平方向へ移動するように駆動制御を行う（図２参照）。
【００５４】
モータ１３１は、ＣＰＵ４１からのヘッド移動信号に従って、ヘッド部１１０を図３のＹ軸方向に移動させる。また、モータ１３２は、ＣＰＵ４１からのヘッド移動信号に従って、ヘッド部１１０を図３のＸ軸方向に移動させる。これらのモータ１３１，モータ１３２は、エンコーダを内蔵するステッピングモータ等であり、回転角度と原点位置を検出可能である。以下、本実施形態における他のモータについても同様の検出方法であるので、その説明は省略する。
【００５５】
吐出制御回路１２０は、制御部４０から供給される吐出信号に従って、造形液の吐出タイミングを決定する。ヘッド１１０は、吐出信号に従って、ヘッド１１０から造形液を吐出する。
【００５６】
駆動部３５５は、駆動部３５５に電気的に接続されたモータ３５１を駆動させる機能を備える。モータ３５１を介して、シャッター部材３５０を移動させて、後述のように、シャッター部材３５０のシート状部３５５とメッシュ部３５６を移動させることにより、成形領域の開口部３１５を塞いだり、非成形領域の開口部３１５を開放する。なお、シャッター部材３５０の動作については後述する。
【００５７】
このモータ３５１は、ＣＰＵ４１からのシャッター部材移動信号に従って、シャッター部材３５０をステージ３１０に対して水平方向（図９のＹ１方向）に移動させる。
【００５８】
平坦化駆動部３２６は、平坦化駆動部３２６と電気的に接続された図示しないモータを駆動させる機能を備え、モータを介して平坦化部材３２０を駆動させる。このモータは、ＣＰＵ４１からの平坦化部材移動信号によって、平坦化部材３２０をモータを介してステージ３１０の一端部３０１から他端部３０２へ水平移動する（図２参照）。
【００５９】
ステージ移動機構３１７は、ステージ移動機構３１７と電気的に接続された図示しないモータを駆動させる機能を備え、モータを介して図２のステージ移動部３１２を移動させて、ステージ３１０をＺ軸方向へ移動させる。なお、ステージ３１０のＺ軸方向への移動距離は、立体造形物の後述の位置データのＺ座標に対応して定められており、具体的には位置データの所定のＺ座標に対してモータの回転数がＲＯＭ４３にあらかじめ記憶されている。
【００６０】
操作パネル５００は、立体造形装置１０の起動、停止、印刷開始等の操作をユーザから受け付けるための様々な入力ボタンを有する。操作パネル５００に対して入力されたユーザからの操作は、操作信号としてＣＰＵ４１対して送信される。
【００６１】
外部インターフェイス６００は、立体造形装置１０と外部との通信を行うための構成である。立体造形装置１０は、外部装置であるＰＣ８００から、この外部インターフェイス６００を介して必要な画像データを受信する。外部インターフェイス６００は、例えばＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等、周知のインターフェイスによって構成可能である
【００６２】
次に、図７を用いて、ＲＡＭ４２に記憶される立体造形物の座標データと粉末供給について説明する。なお、座標データは本発明の位置データである。
【００６３】
ＲＡＭ４２は、図７に示すように、立体造形物の座標データを記憶する。この座標データは、ユーザが外部装置であるＰＣ８００を操作することにより生成される。生成されたデータは外部インターフェイス６００、及びバス７００を介して、ＲＡＭ４２に記憶される。
【００６４】
このＲＡＭ４２に記憶される座標データは、ＰＣ８００上の仮想の堆積面上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。この座標データは、ステージ３１０上の直交座標系における座標位置と対応している。
【００６５】
制御部４０は、ＲＡＭ４２から、記憶されているＺ座標の最も小さいものから順番に特定の座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データを読み出す。制御部４０は、ステージ３１０の一端部３０１に粉末材料が供給されるように、粉末供給部３３０を制御する。
【００６６】
続いて、図８を用いて、ＲＯＭ４３に記憶されるステージ３１０に形成される領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの境界座標と成形領域と非成形領域の決定方法について説明する。
【００６７】
ＲＯＭ４３は、図８に示すように、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに対応付けて境界座標を記憶する。制御部４０は、ＲＡＭ４２に記憶された成形する立体造形物の図７の全ての座標データに対し、原点から各領域の境界座標の範囲内となるように成形領域を決定する。
【００６８】
具体的には、本実施形態では、図４に示すように、Ｙ方向に対して３つの領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに区分けされている。従って、立体造形物の座標データについて、Ｘ座標やＺ座標の大小によって、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃが決定されることは無く、立体造形物の座標データのＹ座標に基づいて、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのうち、どの領域が成形領域になるか決定される。
【００６９】
例えば、図７の座標データでは、全てのＹ座標について、３〜５の範囲内である。図８の各領域の境界座標を参照すると、領域Ａの境界座標（Ｘ、１０、Ｚ）は、Ｙ座標が１０以下の値であり、立体造形物の全てのＹ座標がこの範囲内に存在するので、領域Ａが成形領域であると決定される。
【００７０】
なお、Ｙ座標が３〜５の範囲であれば、領域Ａの他に、領域Ｂ、領域Ｃの範囲内にも含まれることになるが、その場合には、一番小さい範囲の領域が選択されるものとする。
【００７１】
次に、図９と図１０を用いて、シャッター部材３５０の駆動方法について説明する。
【００７２】
まず、初期状態において、図９に示すように、ステージ３１０に設けられた開口部３１５の下側に、シャッター部材のシート状部３５５が配置されている。このとき、ステージ全体の開口部３１５は塞がれている状態である。この位置をシャッター部材３５０の初期位置とする。
【００７３】
また、本実施形態では、ステージ全体の開口部３１５が塞がれている状態のシャッター部材３５０の位置を初期位置としたが、ステージ全体の開口部３１５が開放されている状態のシャッター部材３５０の位置などを初期位置にしてもよい。
【００７４】
次に、例えば上述のように、成形領域が領域Ａに決定された場合には、Ｙ軸と平行な矢印Ｙ１方向へ距離（ＬＣ−ＬＡ）だけシャッター部材３５０が移動する。
【００７５】
具体的には、シャッター部材３５０の両端部に配置される回転軸３５２のうち、一方に接続されたモータ３５１（図６参照）に通電され、回転軸３５２が図９の反時計周りに回転する。なお、モータ３５１の回転数は、成形領域に決定された領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに応じて、あらかじめＲＯＭ４３に記憶さているものとする。
【００７６】
このとき、図９及び図１０において、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに対応するＹ軸方向の長さをそれぞれＬＡ、ＬＢ，ＬＣとする。
【００７７】
シャッター部材３５０が移動することにより、図１０のように、シート状部３５５とメッシュ部３５６との境界点Ｐがステージ３１０の端部から距離ＬＡの点に配置される。そのため、領域Ａに設けられた開口部３１５の下側にはシャッター部材３５０のうちシート状部３５５が配置され、それ以外の領域の下側にはメッシュ部３５６が配置される。
【００７８】
これにより、領域Ａの開口部３１５が塞がれるので、ステージ３１０上の領域Ａの上に載置された粉末材料は、ステージ３１０から落下することが無い。一方、ステージ３１０
の領域Ａ以外の領域は、開口部３１５が開放されているので、この領域のステージ３１０上に供給された粉末材料は、開口部３１５を通過して図４の粉末回収部３４０へ堆積される。
【００７９】
このように、本実施形態では、シャッター部材３５０がステージ３１０に対して平行移動することで、確実に粉末回収部３４０へ落下させて回収することができる。また、シャッター部材３５０がステージ３１０の下側に配置されることで、立体造形物を損傷したりすることが無く、スムーズに開口部３１５阻害することが無い。
【００８０】
なお、本実施形態のシャッター部材の他に、シャッター部材は開口部に対して、蝶番などにより軸止されて回動して開口部の開閉を行うようなものであってもよい。
【００８１】
以下、図１１〜図１４を用いて、立体造形装置１０の動作制御について説明する。
【００８２】
図１１に示す処理では、まず、制御部４０に電源ＯＮの指令が供給され、立体造形装置１０の駆動が開始される。立体造形装置１０の駆動が開始されると、ステップＳ０（以下、Ｓ０とする）で初期化処理が行われる。具体的には、図示しないヘッド吸引機構により、ヘッド１１０の下面の複数の吐出口に造形液が達するまで吸引が行われる。この吸引により、ヘッド１１０が吐出可能な状態となる。
【００８３】
初期化処理が行われると、Ｓ１では、ＰＣ８００からの座標データの受信があったか否かが判断される。座標データを受信すると、ＲＡＭ４２に座標データを記憶する（Ｓ２）。座標データを受信していないと判定されると（Ｓ１：Ｎｏ）、ユーザにより立体造形物に関するデータがＰＣ８００、及びバス７００を介して制御部４０に供給されていないため、ループ待機する。なお、このＳ１において座標データを受信する処理を行う制御部４０が本発明のデータ取得手段に相当する。
【００８４】
一方、ＲＡＭ４２に座標データを記憶すると、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、ＲＡＭ４２により記憶されている座標データのＺ座標のうち、最小のＺ座標を有する座標データが現在の座標位置Ｚとして指定される。
【００８５】
Ｓ３では、領域決定処理が行われる。この処理により、ステージ３１０の全領域の中から成形領域が決定される。本実施形態では後述のように、成形領域は領域Ａが決定される。
【００８６】
処理がＳ４に移ると、シャッター部材３５０を図６の駆動部３５５を介して移動制御する。これにより、シャッター部材３５０は、成形領域の領域Ａに対しては開口部３１５を塞ぐ閉鎖位置に配置されると共に、ステージ３１０の領域Ａ以外の非成形領域に対しては開口部３１５を開放する開放位置に配置されるように移動される。
【００８７】
次に、Ｓ５で構造形成処理が行われる。この構造形成処理により、ステージ３１０上にある座標位置Ｚにおける少なくとも１層分の粉末材料が供給される。また、ステージ３１０に供給された粉末材料が平坦化される。この際、余分な粉末材料は平坦化部材３２０によりステージ３１０の開口部３１５を通過して粉末回収部３４０へ落下して回収される（図２参照）。
【００８８】
Ｓ６では、吐出処理が行われる。この吐出処理により、ステージ３１０に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料が造型液に溶解して互いに結合される。粉末材料が結合されることで、造形される立体造形物のうちの１層の造形がなされる。また、２層以上積層させる場合には、下層との結合造形もなされる。なお、着
色された造形液の場合は、Ｓ６において、造形と同時に立体造形物の着色がなされる。
【００８９】
Ｓ７は、造形が終了したか否かが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ７：Ｎｏ）、処理がＳ８に移る。処理がＳ８に移ると、現在の座標位置Ｚを、ＲＡＭ４２に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更して、その座標位置に対応しステージ３１０をＺ軸方向にステージ移動機構３１７を介して移動させる。
そして、Ｓ５の構造形成処理に移る。なお、この次の座標位置Ｚは、ＲＡＭ４２に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置ＺよりもＺ軸正方向に大きい座標位置Ｚである。
【００９０】
一方、Ｓ７において、造形終了と判定されると（Ｓ７：Ｙｅｓ）、このフローが終了する。具体的には、制御部４０に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、または図７において示したＲＡＭ４２に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したときに、造形終了と判定される。
【００９１】
次に、図１２を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ３の領域決定処理について具体的に説明する。図１２に示す領域決定処理では、Ｓ３１でまず全ての座標位置ＺにおけるＹ座標データがＲＡＭ４２から読み出される。
【００９２】
Ｓ３２では、Ｓ３１で読みだされた立体造形物の全てのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ａの境界座標のＹ座標の値以下であるか否かが判断される。全てのＹ座標が領域ＡのＹ座標以下である場合には、Ｓ３３へ進む。
【００９３】
Ｓ３３では、成形領域が領域Ａに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。なお、このＳ３３の処理を行う制御部４０が本発明の成形領域決定手段に相当する。同様に、下記Ｓ３５、Ｓ３６の処理を行う制御部４０も同様に本発明の成形領域決定手段に相当する。
【００９４】
一方、Ｓ３１で読みだされた立体造形物のいずれかのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ａの境界座標のＹ座標の値よりも大きい値であるとき、Ｓ３４へ移る。
【００９５】
Ｓ３４では、Ｓ３１で読みだされた立体造形物の全てのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ｂの境界座標のＹ座標の値以下であるか否かが判断される。全てのＹ座標が領域ＢのＹ座標の値以下である場合には、Ｓ３５へ進む。
【００９６】
Ｓ３５では、成形領域が領域Ｂに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。
【００９７】
一方、Ｓ３１で読みだされた立体造形物のいずれかのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ｂの境界座標のＹ座標の値よりも大きい値であるとき、Ｓ３６へ移る。
【００９８】
Ｓ３６では、成形領域が領域Ｃに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。
【００９９】
次に、図１３を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ５の構造形成処理について具体的に説明する。図１３に示す構造形成処理では、Ｓ５１でまず現在の座標位置ＺにおけるデータがＲＡＭ４２から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【０１００】
Ｓ５２では、粉末供給処理が行われる。本実施形態では、入れ子状に形成される粉末供給路３３２が図示しないモータを介して下方に下降される。そして、粉末供給路３３２と粉末供給タンク３３１の連結部の蓋部材が図示しないソレノイドにより開放されて、ステ
ージ３１０の一端部３０１にＸ軸方向に線状に粉末材料が供給される（図２及び図４参照）。ここで、粉末材料の量は、現在の座標位置Ｚにおけるステージ３１０上の成形領域の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される量に調整される。
【０１０１】
Ｓ５３では、入れ子状に形成されている粉末供給路３３２をモータ（図示せず）を介して、上昇させる。
【０１０２】
Ｓ５４では、粉末材料の平坦化をするために、平坦化部材３２０の移動制御を行う。具体的には、平坦化部材３２０がステージ３１０の一端部３０１側から他端部３０２側へ図６の平坦化駆動部３２６を介して水平移動するように制御する（図２参照）。
【０１０３】
Ｓ５４の処理が行われると、図１３に示す構造形成処理が完了し、図１１に示すＳ６の吐出処理に移る。
【０１０４】
続いて、図１４を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ６の吐出処理について具体的に説明する。図１４に示す吐出処理では、まずＳ６１で、現在の座標位置ＺにおけるデータがＲＡＭ４２から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【０１０５】
データが読み出されると、Ｓ６２では、ヘッド１１０を図６のモータ１３１とモータ１３２を介して、Ｘ軸方向とＹ軸方向に所定の距離だけ移動して、成形領域Ａの初期位置に相対移動させる。なお、この初期位置は、本実施形態では各成形領域に応じて、所定の初期位置がＲＯＭ４３に座標（Ｘ，Ｙ）で定められており、ＲＯＭ４３を参照して各成形領域に対応する初期位置に相対移動されるものとする。
【０１０６】
Ｓ６３では、ヘッド１１０による成形領域Ａの所定の座標に対して、図６の吐出制御回路１２０からの吐出信号に基づいて造形液の吐出を行う。それと共に、図２において、ヘッド１１０をモータ１３１とモータ１３２を介してＸ軸方向とＹ軸方向との相対移動を行う。相対移動の距離については、前述のように、立体造形物の位置座標データに応じて、あらかじめＲＯＭ４３に記憶された距離だけ移動させる。
【０１０７】
ヘッド１１０の相対移動が行われることにより、ヘッド１１０のＸ軸方向の往復相対移動が１ラインずつ行われる。ヘッド１１０のＸ軸方向往復相対移動が１ライン完了すると、Ｙ軸正方向の次のラインにヘッド１１０が相対移動される。このようにして、ヘッド１１０は、初期位置からＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。
【０１０８】
Ｓ６３の処理により、現在の座標位置Ｚに対応した立体造形物の１層の全ラインに対する吐出が為される。現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了すると、処理が、図１１に示すＳ７に移る。
【０１０９】
上述した本実施形態では、立体造形物の座標データに基づき、成形領域が決定され、ステージ３１０上の成形領域以外の粉末材料が粉末回収部３４０へ落下して回収される。これにより、ステージ３１０に供給される粉末材料のうち、立体造形物を成形するのに使用されない粉末材料を簡単な構成で効率よく回収することができる。
【０１１０】
このとき、本実施形態では、造型液をヘッド１１０から吐出する前に、粉末供給部３４０へ余分な粉末材料を落下させて回収する。そのため、造型液をヘッド１１０から吐出する前に粉末材料を回収することができ、粉末材料に造型液が付着したり、粉末材料が造型液の湿度の影響を受けることなく、粉末材料供給タンク３３１に蓄えられる状態に近い粉末材料を回収することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、シャッター部材３５０を駆動制御することにより、ステージ３１０に対して水平移動させたが、この方法に限られず、回転軸３５２に図示ない操作者が回転操作するためのつまみ部を設けておいて、操作者がシャッター部材３５０を移動させるなどしてもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、特に、粉末材料をステージ３１０の成形領域Ａに接する一端部３０１に供給している。仮に、平坦化部材３２０で粉末材料を平坦化するときに、平坦化部材を移動させる移動開始点に近い側に非成形領域が配置されていると、成形領域に粉末材料が供給される前に、非成形領域の開口部３１５から粉末材料が落下してしまい、成形領域に粉末材料がうまく供給されないおそれがある。
【０１１３】
本実施形態のように、粉末材料をステージ３１０の成形領域Ａに接する一端部３０１に供給して、その一端部３０１から他端部３０２へ平坦化部材３２０を水平移動させることで、効率よく粉末材料を成形領域に供給すると共に、余分な粉末材料をステージ３１０の下側へ落下させて回収することができる。
【０１１４】
また、ステージの領域については本実施形態の例に限られず、より複数の領域が区切られていてもよい。また、区分けされた領域に応じて、Ｙ座標だけでなく、Ｘ座標も加味して成形領域が決定されてもよい。
【０１１５】
なお、図１５に示すように、ステージ３１０Ａの各領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの端部には、壁部材３１８を挿入するための溝部３１７が形成されていてもよい。壁部材３１８が設けられることで、領域Ａに供給された粉末材料が確実に領域Ａに留まり、立体造形物を形成しやすくすることができる。なお、この溝部３１７は図２の壁部３１６上にも延長して設けられていてもよい。
【０１１６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０ 立体造形装置
１１０ ヘッド
３０１ 一端部
３０２ 他端部
３１０ ステージ
３１５ 開口部
３４０ 粉末回収部
３５０ シャッター部材
３５５ シート状部
３５６ メッシュ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料に対して造形液を吐出することにより立体造形物を形成する立体造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末材料に造形液を供給することで立体造形物を形成する種々の立体造形装置が提案されている。例えば、特許文献１の立体造形装置は、粉末材料に液状のバインダーを付与することにより立体造形物を形成するもので、形成する立体造形物の大きさに応じて移動することが可能な移動壁部を有する造形ステージを有している。
【０００３】
この造形ステージによれば、造形物の大きさに応じて、粉末材料の供給量を変更することができ、使用する粉末材料の量を削減して、粉末材料を有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３４５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、造形ステージに供給する粉末材料の量は、上記のような移動機構によって移動壁部を移動させて、造形ステージの大きさを変化させることで調整されており、立体造形に使用しない粉末材料の回収に関しては特に考慮されていなかった。
【０００６】
本発明は、ステージに供給された粉末材料のうち、立体造形物を形成するのに使用されない余分な粉末材料を効率よく回収することができる立体造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１発明の立体造形装置は、粉末材料を載置可能で、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、前記粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、前記吐出部と前記ステージに載置された前記粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、前記吐出部が前記造形液を吐出する動作と、前記移動機構が前記成形領域の粉末材料に前記造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備える立体造形装置であって、前記ステージにおける前記成形領域と前記非成形領域に設けられた開口部と、前記開口部より落下した前記粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、前記開口部を閉鎖するシャッター部材と、前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする。
【０００８】
第２発明の立体造形装置は、上記第１発明の構成に加えて、立体造形物を形成する位置に関する位置データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得した前記位置データに基づいて、前記成形領域を決定する成形領域決定手段とを備え、前記制御部は、前記成形領域決定手段により決定された前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を前記駆動部を介して駆動制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
第３発明の立体造形装置は、上記第２発明に加えて、前記ステージの一端部に前記粉末
材料を供給する供給部と、前記供給部より供給された前記粉末材料を平坦化する平坦化部材と、前記平坦化部材を前記ステージに対して水平方向に移動するように駆動可能な平坦化駆動部とを備え、前記制御部は、前記平坦化部材を前記ステージの前記一端部から他端部へ水平方向へ移動するように前記平坦化駆動部を介して駆動制御を行うと共に、前記成形領域決定手段は、前記成形領域を前記一端部に接するように決定することを特徴とする。
【００１０】
第４発明の立体造形装置は、上記第１ないし第３発明のいずれかにおいて、前記シャッター部材は、前記開口部を塞ぐ閉鎖部材と前記開口部を開放する開放部材を有し、前記ステージに対して平行移動することにより、前記開口部を閉鎖または開放することを特徴とする。
【００１１】
第５発明の立体造形装置は、上記第１ないし第４発明のいずれかにおいて、前記シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明の立体造形装置によれば、成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動することが可能な駆動部を有するため、ステージに供給される粉末材料のうち、立体造形物を成形するのに使用されない粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１３】
第２発明の立体造形装置によれば、第１発明の効果に加え、立体造形物を形成するための位置データに基づいて成形領域を決定し、この成形領域の開口部を塞ぐと共に、非成形領域の開口部を開放するようにシャッター部材を駆動部を介して駆動制御を行うので、立体造形物のサイズに応じて、成形に用いられない粉末材料をより確実に回収することができる。
【００１４】
第３発明の立体造形装置によれば、第２発明に加え、粉末材料を平坦化する平坦化部材が、ステージの一端部から他端部へ水平方向へ移動する場合に、成形領域がステージの一端部に接するように決定されるので、成形領域には粉末材料が確実に供給されると共に、成形には使用されない非成形領域に供給された粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１５】
第４発明の立体造形装置によれば、第１発明ないし第３発明のいずれかに加え、シャッター部材は、開口部を塞ぐ閉鎖部材と開口部を開放する開放部材を有し、ステージに対して平行移動することにより、開口部を閉鎖または開放するため、よりスムーズに粉末材料がステージの開口部を通過して下方へ落下するので、余分な粉末材料を効率よく回収することができる。
【００１６】
第５発明の立体造形装置によれば、第１発明ないし第４発明のいずれかに加え、シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されるので、粉末材料が開口部から落下するときに、シャッター部材自体が邪魔になること無く、余分な粉末材料を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の立体造形装置を示す外観図である。
【図２】図１の立体造形装置の右側面からの要部の構成を示す概略図である。
【図３】ヘッドの要部を拡大して示す概略斜視図である。
【図４】ステージの要部を拡大して示す概略斜視図である。
【図５】シート状部とメッシュ部を展開して示す平面図である。
【図６】立体造形装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】立体造形物の座標データを示す図である。
【図８】領域の境界座標データを示す図である。
【図９】シャッター部材の移動動作を説明するための図である。
【図１０】シャッター部材の移動動作を説明するための図である。
【図１１】立体造形装置の動作制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の領域決定処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１１の構造形成処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１１の吐出処理を示すフローチャートである。
【図１５】ステージの別例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。まず、本発明の本実施形態の立体造形装置１０について図１を用いて説明する。
【００１９】
立体造形装置１０は、図１に示すように、外観形状が略直方体形状に形成されている。立体造形装置１０は、金属製あるいは樹脂製の板材により形成され、その内部に箱状の空間を有するフレーム２１を備えている。
【００２０】
フレーム２１は、前面側に透明な樹脂などの板材より形成される扉部２２を有しており、扉部２２の上部がフレーム２１と蝶番で回動自在に固定される。扉部２２の下側に形成されるつまみ部２３を把持して上方に持ち上げることで、ステージ３１０上に形成された立体造形物を取り出したりすることが可能である。
【００２１】
また、フレーム２１の上部には、粉末供給部３３０が配置されている。ユーザが立体造形物を形成するための粉末材料を図示しない粉末供給口から供給する。粉末供給部３３０の詳しい構成については後述する。
【００２２】
フレーム２１は、左右両側が開放されている。立体造形装置１０の右側端部には、後述のヘッド１１０（図２参照）に供給するための造型液が蓄えられるタンク１１１が配置され、チューブ１１２を介してヘッド１１０に接続されている。この造型液はステージ３１０上の粉末材料に供給され、粉末材料が造型液に溶解することで、粉末材料同士が固着して立体造形物が形成される。
【００２３】
操作部５００は、立体造形装置１０の正面左側（Ｘ軸負方向）に設けられ、立体造形を行うときにユーザが操作するものであり、電源スイッチや造形開始ボタン等、各種設定スイッチを備える。
【００２４】
外部インターフェイス６００は、立体造形装置１０の右側側面（Ｘ軸正方向）に設けられる。外部インターフェイス６００を介して、立体造形装置１０は図示しないＰＣ等の外部装置と接続することができる。
【００２５】
次に、図２、及び図３を用いて、立体造形装置１０の構成について詳細に説明する。図２に示すように、立体造形装置１０は、フレーム２１で囲まれた箱状の内部にヘッド１１０、ステージ３１０、平坦化部材３２０、粉末回収タンク３４０を備え、また、フレームの上側に粉末供給部３３０を備える。
【００２６】
ヘッド１１０は、図２に示すように、フレーム２１に取り付けられたレール１６０を介して、ステージ３１０の上方に保持される。ヘッド１１０は、レール１６０上を図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ移動可能なガントリ１３０を介して保持され、それにより、図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ摺動可能なように支持される。
【００２７】
このとき、ヘッド１１０は、ガントリ１３０を介して、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させる図６のモータ１３２とによって、レール１６０に沿って移動される。
【００２８】
また、ヘッド１１０は、図３に示すように、ガントリ１３０に支持されたガイドシャフト１３９に沿ってＸ軸方向へ摺動可能に取り付けられる。ヘッド１１０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させる図６のモータ１３１とによってガイドシャフト１３９に沿ってＸ軸方向に移動される。
【００２９】
このように、ヘッド１１０はステージ３１０に対して、図２及び図３のＸ軸方向とＹ軸方向に相対移動されて、所定の位置に造型液を吐出する。
【００３０】
なお、ヘッド１１０が移動する範囲は、ステージ３１０上の全領域に対応する範囲で移動可能なように構成されている。さらに、ヘッド１１０は立体造形物を作成する際に、後述するユーザのＰＣ操作により設定される位置データ（図７参照）に、造型液が吐出可能なように移動される。所定の位置データに対するヘッド１１０のＸ軸方向とＹ軸方向への移動距離については、あらかじめＲＯＭ４３に記憶されており、ＣＰＵ４１の制御によりヘッド１１０は造形する立体造形物の位置データに応じて移動される。
【００３１】
また、ヘッド１１０は、図３の中空のチューブ１１２を介して、対応するタンク１１１（図１参照）に各々接続される。仮に、立体造形物を着色する際には、図１のように複数設けられたタンク１１１に所望の色の立体造形液が適宜収容される。なお、ヘッド１１０は本発明の吐出部であり、ヘッド１１０を移動させるモータ１３１，１３２は本発明の移動機構である。
【００３２】
ステージ３１０は、Ｘ軸方向に長い長方形状の板状の上面を有し（図４参照）、その上面で立体造形物が形成される。図２において、ステージ３１０は立体造形装置１０中央下側に配置される。ステージ３１０は、移動部３１２と壁部３１６とシャッター部３５０を備える。
【００３３】
ステージ３１０は、後述の粉末供給部３３０の下方に配置され、後述の粉末材料供給路３３２によって一端部３０１において、Ｘ軸方向に線状に粉末材料が供給される。ステージ３１０は、立体造形物を形成するための領域である成形領域と、立体造形物の形成には使用されない領域である非成形領域を有している。この、成形領域と非成形領域は立体造形物のサイズにより適宜変更可能であり、立体造形物のサイズによっては、非成形領域がステージ３１０上には形成されない場合もある。
【００３４】
本実施形態では、図４のように、ステージ３１０の領域が領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに区分けされている。領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃは、立体造形物のサイズに応じて、これらの各領域が適宜、成形領域や非成形領域として、後述のように決定される。なお、図４では説明のために、壁部３１６を省略して示している。
【００３５】
ステージ３１０の各領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃは、図４のように、それぞれ複数の開口部３１５を有している。この開口部３１５はステージ３１０を貫通するもので、ステージ３１０上面に供給された粉末材料を下方へ落下させるために設けられている。開口部３１５の大きさは特に限定されないが、粉末材料が落下しやすいように、例えば、開口部３１５の直径は概ね粉末材料の粒子形の３倍以上に形成されているとよい。
【００３６】
移動部３１２は、ステージ３１０を支持すると共に、図２のＺ軸方向に移動させるため
に設けられる。移動部３１２は、ステージ３１０下側の両端部に設けられており、モータにより駆動される図６のステージ移動機構３１７により移動される。この移動により、ヘッド１１０とステージ３１０がＺ軸方向に相対移動される。
【００３７】
シャッター部材３５０は、ステージ３１０に設けられた図４の開口部３１５を閉鎖するためのもので、ステージ３１０の下側に図示しない取り付け部材により取り付けられている。シャッター部材３５０は、図５のように、シート状部３５５とメッシュ部３５６から構成されており、シート状部３５５とメッシュ部３５６は、ステージ３１０の上面と略同じ大きさに形成されている。
【００３８】
シート状部３５５とメッシュ部３５６の端部は接合されて、回転軸３５２間に巻装されている。従って、一方の回転軸３５２をモータにより回転させることにより（図２及び図４参照）、ステージ３１０に対して平行に移動する。なお、シート状部３５５とメッシュ部３５６はステージ３１０の下側に接触するように設けられる。なお、本発明では接しているが、接しなくても本発明の意図するところである。
【００３９】
シート状部３５５は、図５において、フィルム状のシートから構成されており、開口部３１５の下側に配置されたときに、ステージ３１０上の粉末材料が落下しないように、開口部３１５を塞ぐために設けられている。なお、シート状部３５５は本発明の閉鎖部材である。
【００４０】
一方、メッシュ部３５６は開孔を複数有するメッシュで形成されていて、開口部３１５の下側に配置されたときに、ステージ３１０の粉末材料が開口部３１５とシャッター部材３５０のメッシュ部３５６を通過してスムーズに落下するように、十分な開口径を有している。なお、メッシュ部３５６は本発明の開放部材である。
【００４１】
壁部３１６は平板部材により形成され、図２において、ステージ３１０の端部の四辺を囲むように形成される。壁部３１６は、その内側をステージ３１０が移動部３１２により、Ｚ軸方向へ摺動可能に形成される。ステージ３１０に対する壁部３１６の高さは、ステージ３１０の移動に伴い相対的に変化する。
【００４２】
粉末回収部３４０は、開口部３１５より落下してきた粉末材料を蓄積するための容器であり、ステージ３１０の下方に配置される。本実施形態では、粉末回収部３４０はステージ３１０の真下に配置されているが、落下してきた粉末材料の開口部３１５からの上方への舞い上がりを防止するために、傾斜板などの粉末回収路を設けて開口部３１５の真下から外れた箇所に設けてもよい。ユーザは立体造形が終了すると、図１の立体造形装置１０の左端部に形成された図示しない取出口より、粉末回収部３４０（図２参照）を構成する容器を立体造形装置１０の外側に引っ張り出して、粉末材料を回収することができる。
【００４３】
粉末供給部３３０は、ステージ３１０の上方であって、フレーム部材２１の上側に配置され、立体造形物を形成する際に、ステージ３１０に粉末材料を供給するために形成されている。粉末供給部３３０は、粉末材料を収容可能な粉末材料タンク３３１と粉末供給路３３２とを備える。ユーザは立体造形を行う際に、あらかじめ図示しない供給口から粉末材料タンク３３１に粉末材料を供給する。
【００４４】
粉末供給部３３０は、ステージ３１０の一端部３０１のＸ軸方向に線上に伸びる領域に粉末材料を供給可能なように、フレーム部材２１を貫通する粉末供給路３３２を有し、粉末供給路３３２の開口部は、ステージ３１０のＸ軸方向に延びてステージのＸ軸方向の長さとほぼ同じ長さを有する。
【００４５】
粉末材料タンク３３１に収容された粉末材料は、粉末供給路３３２内を通って、ステージ３１０上に供給される。粉末供給路３３２は、入れ子状に形成されており、粉末供給が終わると、図示しないモーターにより上方に移動して、後述のスキージ３２０の移動を妨げないように構成されている。
【００４６】
加えて、粉末供給が終わると、粉末供給路３３２と粉末材料タンク３３１に接続される連結部が、ソレノイドなどを介して蓋部材により閉鎖されて、粉末材料タンク３３１から粉末材料供給路３３２に粉末材料が供給されないようにされる。
【００４７】
そして、粉末供給が開始するときには、入れ子状の粉末供給路３３２が下降して、連結部の蓋部材が開放されて粉末材料供給路３３２を介してステージ３１０に粉末材料が供給される。なお、粉末供給部は本発明の供給部である。
【００４８】
平坦化部材３２０は、ステージ３１０上の一端部３０１にＸ軸方向に線上に伸びる領域に供給された粉末材料を平坦化するために設けられ、ステージ３１０のＸ軸方向の長さに対応した長さを有するＸ軸方向に伸びるスキージ部３２１とスキージシャフト３２５とを備える。
【００４９】
本実施形態では、平坦化部材３２０は、粉末材料が供給されるステージ３１０の一端部３０１から他端部３０２へステージ３１０に対して、図２の左右方向（Ｙ軸方向）へ水平に移動される。この移動は、立体造形物のサイズにかかわらず一定である。スキージ部３２１は、図６の平坦化駆動部３２６を介して図示しないモータによりスキージシャフト３２５に沿って摺動される。
【００５０】
次に、図６を用いて、立体造形装置１０の電気的構成について説明する。制御部４０と、図６の立体造形装置１０の各構成は、バス７００により接続される。
【００５１】
制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３を有するコンピューターにより構成される。ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２及びＲＯＭ４３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理される各種プログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。ＲＯＭ４３は、立体造形装置１０を制御するための立体造形装置の造形処理の手順に関するプログラムなどの各種プログラムを記憶する。
【００５２】
制御部４０は、ＲＯＭ４３に記憶される処理手順に関するプログラムに基づいて、ヘッド１１０が造型液を吐出する動作と、モータ１３１，１３２を介してヘッドが成形領域の粉末材料に造形液を吐出可能に移動する動作を制御する。
【００５３】
また、制御部４０は、ステージ３１０の成形領域の開口部３１５を塞ぐと共に、非成形領域の開口部３１５を開放するようにシャッター部材３５０を駆動部３５５を介して駆動制御を行い、平坦化部材３２０を平坦化駆動部３２６を介してステージの一端部３０１から他端部３０２へ水平方向へ移動するように駆動制御を行う（図２参照）。
【００５４】
モータ１３１は、ＣＰＵ４１からのヘッド移動信号に従って、ヘッド部１１０を図３のＹ軸方向に移動させる。また、モータ１３２は、ＣＰＵ４１からのヘッド移動信号に従って、ヘッド部１１０を図３のＸ軸方向に移動させる。これらのモータ１３１，モータ１３２は、エンコーダを内蔵するステッピングモータ等であり、回転角度と原点位置を検出可能である。以下、本実施形態における他のモータについても同様の検出方法であるので、その説明は省略する。
【００５５】
吐出制御回路１２０は、制御部４０から供給される吐出信号に従って、造形液の吐出タイミングを決定する。ヘッド１１０は、吐出信号に従って、ヘッド１１０から造形液を吐出する。
【００５６】
駆動部３５５は、駆動部３５５に電気的に接続されたモータ３５１を駆動させる機能を備える。モータ３５１を介して、シャッター部材３５０を移動させて、後述のように、シャッター部材３５０のシート状部３５５とメッシュ部３５６を移動させることにより、成形領域の開口部３１５を塞いだり、非成形領域の開口部３１５を開放する。なお、シャッター部材３５０の動作については後述する。
【００５７】
このモータ３５１は、ＣＰＵ４１からのシャッター部材移動信号に従って、シャッター部材３５０をステージ３１０に対して水平方向（図９のＹ１方向）に移動させる。
【００５８】
平坦化駆動部３２６は、平坦化駆動部３２６と電気的に接続された図示しないモータを駆動させる機能を備え、モータを介して平坦化部材３２０を駆動させる。このモータは、ＣＰＵ４１からの平坦化部材移動信号によって、平坦化部材３２０をモータを介してステージ３１０の一端部３０１から他端部３０２へ水平移動する（図２参照）。
【００５９】
ステージ移動機構３１７は、ステージ移動機構３１７と電気的に接続された図示しないモータを駆動させる機能を備え、モータを介して図２のステージ移動部３１２を移動させて、ステージ３１０をＺ軸方向へ移動させる。なお、ステージ３１０のＺ軸方向への移動距離は、立体造形物の後述の位置データのＺ座標に対応して定められており、具体的には位置データの所定のＺ座標に対してモータの回転数がＲＯＭ４３にあらかじめ記憶されている。
【００６０】
操作パネル５００は、立体造形装置１０の起動、停止、印刷開始等の操作をユーザから受け付けるための様々な入力ボタンを有する。操作パネル５００に対して入力されたユーザからの操作は、操作信号としてＣＰＵ４１対して送信される。
【００６１】
外部インターフェイス６００は、立体造形装置１０と外部との通信を行うための構成である。立体造形装置１０は、外部装置であるＰＣ８００から、この外部インターフェイス６００を介して必要な画像データを受信する。外部インターフェイス６００は、例えばＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等、周知のインターフェイスによって構成可能である
【００６２】
次に、図７を用いて、ＲＡＭ４２に記憶される立体造形物の座標データと粉末供給について説明する。なお、座標データは本発明の位置データである。
【００６３】
ＲＡＭ４２は、図７に示すように、立体造形物の座標データを記憶する。この座標データは、ユーザが外部装置であるＰＣ８００を操作することにより生成される。生成されたデータは外部インターフェイス６００、及びバス７００を介して、ＲＡＭ４２に記憶される。
【００６４】
このＲＡＭ４２に記憶される座標データは、ＰＣ８００上の仮想の堆積面上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。この座標データは、ステージ３１０上の直交座標系における座標位置と対応している。
【００６５】
制御部４０は、ＲＡＭ４２から、記憶されているＺ座標の最も小さいものから順番に特定の座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データを読み出す。制御部４０は、ステージ３１０の一端部３０１に粉末材料が供給されるように、粉末供給部３３０を制御する。
【００６６】
続いて、図８を用いて、ＲＯＭ４３に記憶されるステージ３１０に形成される領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの境界座標と成形領域と非成形領域の決定方法について説明する。
【００６７】
ＲＯＭ４３は、図８に示すように、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに対応付けて境界座標を記憶する。制御部４０は、ＲＡＭ４２に記憶された成形する立体造形物の図７の全ての座標データに対し、原点から各領域の境界座標の範囲内となるように成形領域を決定する。
【００６８】
具体的には、本実施形態では、図４に示すように、Ｙ方向に対して３つの領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに区分けされている。従って、立体造形物の座標データについて、Ｘ座標やＺ座標の大小によって、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃが決定されることは無く、立体造形物の座標データのＹ座標に基づいて、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのうち、どの領域が成形領域になるか決定される。
【００６９】
例えば、図７の座標データでは、全てのＹ座標について、３〜５の範囲内である。図８の各領域の境界座標を参照すると、領域Ａの境界座標（Ｘ、１０、Ｚ）は、Ｙ座標が１０以下の値であり、立体造形物の全てのＹ座標がこの範囲内に存在するので、領域Ａが成形領域であると決定される。
【００７０】
なお、Ｙ座標が３〜５の範囲であれば、領域Ａの他に、領域Ｂ、領域Ｃの範囲内にも含まれることになるが、その場合には、一番小さい範囲の領域が選択されるものとする。
【００７１】
次に、図９と図１０を用いて、シャッター部材３５０の駆動方法について説明する。
【００７２】
まず、初期状態において、図９に示すように、ステージ３１０に設けられた開口部３１５の下側に、シャッター部材のシート状部３５５が配置されている。このとき、ステージ全体の開口部３１５は塞がれている状態である。この位置をシャッター部材３５０の初期位置とする。
【００７３】
また、本実施形態では、ステージ全体の開口部３１５が塞がれている状態のシャッター部材３５０の位置を初期位置としたが、ステージ全体の開口部３１５が開放されている状態のシャッター部材３５０の位置などを初期位置にしてもよい。
【００７４】
次に、例えば上述のように、成形領域が領域Ａに決定された場合には、Ｙ軸と平行な矢印Ｙ１方向へ距離（ＬＣ−ＬＡ）だけシャッター部材３５０が移動する。
【００７５】
具体的には、シャッター部材３５０の両端部に配置される回転軸３５２のうち、一方に接続されたモータ３５１（図６参照）に通電され、回転軸３５２が図９の反時計周りに回転する。なお、モータ３５１の回転数は、成形領域に決定された領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに応じて、あらかじめＲＯＭ４３に記憶さているものとする。
【００７６】
このとき、図９及び図１０において、領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｃに対応するＹ軸方向の長さをそれぞれＬＡ、ＬＢ，ＬＣとする。
【００７７】
シャッター部材３５０が移動することにより、図１０のように、シート状部３５５とメッシュ部３５６との境界点Ｐがステージ３１０の端部から距離ＬＡの点に配置される。そのため、領域Ａに設けられた開口部３１５の下側にはシャッター部材３５０のうちシート状部３５５が配置され、それ以外の領域の下側にはメッシュ部３５６が配置される。
【００７８】
これにより、領域Ａの開口部３１５が塞がれるので、ステージ３１０上の領域Ａの上に載置された粉末材料は、ステージ３１０から落下することが無い。一方、ステージ３１０
の領域Ａ以外の領域は、開口部３１５が開放されているので、この領域のステージ３１０上に供給された粉末材料は、開口部３１５を通過して図４の粉末回収部３４０へ堆積される。
【００７９】
このように、本実施形態では、シャッター部材３５０がステージ３１０に対して平行移動することで、確実に粉末回収部３４０へ落下させて回収することができる。また、シャッター部材３５０がステージ３１０の下側に配置されることで、立体造形物を損傷したりすることが無く、スムーズに開口部３１５阻害することが無い。
【００８０】
なお、本実施形態のシャッター部材の他に、シャッター部材は開口部に対して、蝶番などにより軸止されて回動して開口部の開閉を行うようなものであってもよい。
【００８１】
以下、図１１〜図１４を用いて、立体造形装置１０の動作制御について説明する。
【００８２】
図１１に示す処理では、まず、制御部４０に電源ＯＮの指令が供給され、立体造形装置１０の駆動が開始される。立体造形装置１０の駆動が開始されると、ステップＳ０（以下、Ｓ０とする）で初期化処理が行われる。具体的には、図示しないヘッド吸引機構により、ヘッド１１０の下面の複数の吐出口に造形液が達するまで吸引が行われる。この吸引により、ヘッド１１０が吐出可能な状態となる。
【００８３】
初期化処理が行われると、Ｓ１では、ＰＣ８００からの座標データの受信があったか否かが判断される。座標データを受信すると、ＲＡＭ４２に座標データを記憶する（Ｓ２）。座標データを受信していないと判定されると（Ｓ１：Ｎｏ）、ユーザにより立体造形物に関するデータがＰＣ８００、及びバス７００を介して制御部４０に供給されていないため、ループ待機する。なお、このＳ１において座標データを受信する処理を行う制御部４０が本発明のデータ取得手段に相当する。
【００８４】
一方、ＲＡＭ４２に座標データを記憶すると、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、ＲＡＭ４２により記憶されている座標データのＺ座標のうち、最小のＺ座標を有する座標データが現在の座標位置Ｚとして指定される。
【００８５】
Ｓ３では、領域決定処理が行われる。この処理により、ステージ３１０の全領域の中から成形領域が決定される。本実施形態では後述のように、成形領域は領域Ａが決定される。
【００８６】
処理がＳ４に移ると、シャッター部材３５０を図６の駆動部３５５を介して移動制御する。これにより、シャッター部材３５０は、成形領域の領域Ａに対しては開口部３１５を塞ぐ閉鎖位置に配置されると共に、ステージ３１０の領域Ａ以外の非成形領域に対しては開口部３１５を開放する開放位置に配置されるように移動される。
【００８７】
次に、Ｓ５で構造形成処理が行われる。この構造形成処理により、ステージ３１０上にある座標位置Ｚにおける少なくとも１層分の粉末材料が供給される。また、ステージ３１０に供給された粉末材料が平坦化される。この際、余分な粉末材料は平坦化部材３２０によりステージ３１０の開口部３１５を通過して粉末回収部３４０へ落下して回収される（図２参照）。
【００８８】
Ｓ６では、吐出処理が行われる。この吐出処理により、ステージ３１０に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料が造型液に溶解して互いに結合される。粉末材料が結合されることで、造形される立体造形物のうちの１層の造形がなされる。また、２層以上積層させる場合には、下層との結合造形もなされる。なお、着
色された造形液の場合は、Ｓ６において、造形と同時に立体造形物の着色がなされる。
【００８９】
Ｓ７は、造形が終了したか否かが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ７：Ｎｏ）、処理がＳ８に移る。処理がＳ８に移ると、現在の座標位置Ｚを、ＲＡＭ４２に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更して、その座標位置に対応しステージ３１０をＺ軸方向にステージ移動機構３１７を介して移動させる。
そして、Ｓ５の構造形成処理に移る。なお、この次の座標位置Ｚは、ＲＡＭ４２に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置ＺよりもＺ軸正方向に大きい座標位置Ｚである。
【００９０】
一方、Ｓ７において、造形終了と判定されると（Ｓ７：Ｙｅｓ）、このフローが終了する。具体的には、制御部４０に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、または図７において示したＲＡＭ４２に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したときに、造形終了と判定される。
【００９１】
次に、図１２を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ３の領域決定処理について具体的に説明する。図１２に示す領域決定処理では、Ｓ３１でまず全ての座標位置ＺにおけるＹ座標データがＲＡＭ４２から読み出される。
【００９２】
Ｓ３２では、Ｓ３１で読みだされた立体造形物の全てのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ａの境界座標のＹ座標の値以下であるか否かが判断される。全てのＹ座標が領域ＡのＹ座標以下である場合には、Ｓ３３へ進む。
【００９３】
Ｓ３３では、成形領域が領域Ａに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。なお、このＳ３３の処理を行う制御部４０が本発明の成形領域決定手段に相当する。同様に、下記Ｓ３５、Ｓ３６の処理を行う制御部４０も同様に本発明の成形領域決定手段に相当する。
【００９４】
一方、Ｓ３１で読みだされた立体造形物のいずれかのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ａの境界座標のＹ座標の値よりも大きい値であるとき、Ｓ３４へ移る。
【００９５】
Ｓ３４では、Ｓ３１で読みだされた立体造形物の全てのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ｂの境界座標のＹ座標の値以下であるか否かが判断される。全てのＹ座標が領域ＢのＹ座標の値以下である場合には、Ｓ３５へ進む。
【００９６】
Ｓ３５では、成形領域が領域Ｂに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。
【００９７】
一方、Ｓ３１で読みだされた立体造形物のいずれかのＹ座標が、ＲＯＭ４３に記憶された領域Ｂの境界座標のＹ座標の値よりも大きい値であるとき、Ｓ３６へ移る。
【００９８】
Ｓ３６では、成形領域が領域Ｃに決定されて、図１１のＳ４の処理へ戻る。
【００９９】
次に、図１３を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ５の構造形成処理について具体的に説明する。図１３に示す構造形成処理では、Ｓ５１でまず現在の座標位置ＺにおけるデータがＲＡＭ４２から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【０１００】
Ｓ５２では、粉末供給処理が行われる。本実施形態では、入れ子状に形成される粉末供給路３３２が図示しないモータを介して下方に下降される。そして、粉末供給路３３２と粉末供給タンク３３１の連結部の蓋部材が図示しないソレノイドにより開放されて、ステ
ージ３１０の一端部３０１にＸ軸方向に線状に粉末材料が供給される（図２及び図４参照）。ここで、粉末材料の量は、現在の座標位置Ｚにおけるステージ３１０上の成形領域の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される量に調整される。
【０１０１】
Ｓ５３では、入れ子状に形成されている粉末供給路３３２をモータ（図示せず）を介して、上昇させる。
【０１０２】
Ｓ５４では、粉末材料の平坦化をするために、平坦化部材３２０の移動制御を行う。具体的には、平坦化部材３２０がステージ３１０の一端部３０１側から他端部３０２側へ図６の平坦化駆動部３２６を介して水平移動するように制御する（図２参照）。
【０１０３】
Ｓ５４の処理が行われると、図１３に示す構造形成処理が完了し、図１１に示すＳ６の吐出処理に移る。
【０１０４】
続いて、図１４を用いて、図１１に示す動作制御におけるＳ６の吐出処理について具体的に説明する。図１４に示す吐出処理では、まずＳ６１で、現在の座標位置ＺにおけるデータがＲＡＭ４２から読み出される。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【０１０５】
データが読み出されると、Ｓ６２では、ヘッド１１０を図６のモータ１３１とモータ１３２を介して、Ｘ軸方向とＹ軸方向に所定の距離だけ移動して、成形領域Ａの初期位置に相対移動させる。なお、この初期位置は、本実施形態では各成形領域に応じて、所定の初期位置がＲＯＭ４３に座標（Ｘ，Ｙ）で定められており、ＲＯＭ４３を参照して各成形領域に対応する初期位置に相対移動されるものとする。
【０１０６】
Ｓ６３では、ヘッド１１０による成形領域Ａの所定の座標に対して、図６の吐出制御回路１２０からの吐出信号に基づいて造形液の吐出を行う。それと共に、図２において、ヘッド１１０をモータ１３１とモータ１３２を介してＸ軸方向とＹ軸方向との相対移動を行う。相対移動の距離については、前述のように、立体造形物の位置座標データに応じて、あらかじめＲＯＭ４３に記憶された距離だけ移動させる。
【０１０７】
ヘッド１１０の相対移動が行われることにより、ヘッド１１０のＸ軸方向の往復相対移動が１ラインずつ行われる。ヘッド１１０のＸ軸方向往復相対移動が１ライン完了すると、Ｙ軸正方向の次のラインにヘッド１１０が相対移動される。このようにして、ヘッド１１０は、初期位置からＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。
【０１０８】
Ｓ６３の処理により、現在の座標位置Ｚに対応した立体造形物の１層の全ラインに対する吐出が為される。現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了すると、処理が、図１１に示すＳ７に移る。
【０１０９】
上述した本実施形態では、立体造形物の座標データに基づき、成形領域が決定され、ステージ３１０上の成形領域以外の粉末材料が粉末回収部３４０へ落下して回収される。これにより、ステージ３１０に供給される粉末材料のうち、立体造形物を成形するのに使用されない粉末材料を簡単な構成で効率よく回収することができる。
【０１１０】
このとき、本実施形態では、造型液をヘッド１１０から吐出する前に、粉末供給部３４０へ余分な粉末材料を落下させて回収する。そのため、造型液をヘッド１１０から吐出する前に粉末材料を回収することができ、粉末材料に造型液が付着したり、粉末材料が造型液の湿度の影響を受けることなく、粉末材料供給タンク３３１に蓄えられる状態に近い粉末材料を回収することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、シャッター部材３５０を駆動制御することにより、ステージ３１０に対して水平移動させたが、この方法に限られず、回転軸３５２に図示ない操作者が回転操作するためのつまみ部を設けておいて、操作者がシャッター部材３５０を移動させるなどしてもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、特に、粉末材料をステージ３１０の成形領域Ａに接する一端部３０１に供給している。仮に、平坦化部材３２０で粉末材料を平坦化するときに、平坦化部材を移動させる移動開始点に近い側に非成形領域が配置されていると、成形領域に粉末材料が供給される前に、非成形領域の開口部３１５から粉末材料が落下してしまい、成形領域に粉末材料がうまく供給されないおそれがある。
【０１１３】
本実施形態のように、粉末材料をステージ３１０の成形領域Ａに接する一端部３０１に供給して、その一端部３０１から他端部３０２へ平坦化部材３２０を水平移動させることで、効率よく粉末材料を成形領域に供給すると共に、余分な粉末材料をステージ３１０の下側へ落下させて回収することができる。
【０１１４】
また、ステージの領域については本実施形態の例に限られず、より複数の領域が区切られていてもよい。また、区分けされた領域に応じて、Ｙ座標だけでなく、Ｘ座標も加味して成形領域が決定されてもよい。
【０１１５】
なお、図１５に示すように、ステージ３１０Ａの各領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの端部には、壁部材３１８を挿入するための溝部３１７が形成されていてもよい。壁部材３１８が設けられることで、領域Ａに供給された粉末材料が確実に領域Ａに留まり、立体造形物を形成しやすくすることができる。なお、この溝部３１７は図２の壁部３１６上にも延長して設けられていてもよい。
【０１１６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０ 立体造形装置
１１０ ヘッド
３０１ 一端部
３０２ 他端部
３１０ ステージ
３１５ 開口部
３４０ 粉末回収部
３５０ シャッター部材
３５５ シート状部
３５６ メッシュ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料を載置可能で、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、
前記粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、
前記吐出部と前記ステージに載置された前記粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、
前記吐出部が前記造形液を吐出する動作と、前記移動機構が前記成形領域の粉末材料に前記造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備える立体造形装置であって、
前記ステージにおける前記成形領域と前記非成形領域に設けられた開口部と、
前記開口部より落下した前記粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、
前記開口部を閉鎖するシャッター部材と、
前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
立体造形物を形成する位置に関する位置データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得した前記位置データに基づいて、前記成形領域を決定する成形領域決定手段とを備え、
前記制御部は、前記成形領域決定手段により決定された前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を前記駆動部を介して駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記ステージの一端部に前記粉末材料を供給する供給部と、
前記供給部より供給された前記粉末材料を平坦化する平坦化部材と、
前記平坦化部材を前記ステージに対して水平方向に移動するように駆動可能な平坦化駆動部とを備え、
前記制御部は、前記平坦化部材を前記ステージの前記一端部から他端部へ水平方向へ移動するように前記平坦化駆動部を介して駆動制御を行うと共に、
前記成形領域決定手段は、前記成形領域を前記一端部に接するように決定することを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記シャッター部材は、前記開口部を塞ぐ閉鎖部材と前記開口部を開放する開放部材を有し、前記ステージに対して平行移動することにより、前記開口部を閉鎖または開放することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項１】
粉末材料を載置可能で、立体造形物を形成するための成形領域と非成形領域を有するステージと、
前記粉末材料に造形液を吐出可能な吐出部と、
前記吐出部と前記ステージに載置された前記粉末材料との相対位置を移動させる移動機構と、
前記吐出部が前記造形液を吐出する動作と、前記移動機構が前記成形領域の粉末材料に前記造型液を吐出可能に移動する動作を制御する制御部とを備える立体造形装置であって、
前記ステージにおける前記成形領域と前記非成形領域に設けられた開口部と、
前記開口部より落下した前記粉末材料を蓄積するための粉末回収部と、
前記開口部を閉鎖するシャッター部材と、
前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を駆動することが可能な駆動部とを有することを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
立体造形物を形成する位置に関する位置データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得した前記位置データに基づいて、前記成形領域を決定する成形領域決定手段とを備え、
前記制御部は、前記成形領域決定手段により決定された前記成形領域の前記開口部を塞ぐと共に、前記非成形領域の前記開口部を開放するように前記シャッター部材を前記駆動部を介して駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記ステージの一端部に前記粉末材料を供給する供給部と、
前記供給部より供給された前記粉末材料を平坦化する平坦化部材と、
前記平坦化部材を前記ステージに対して水平方向に移動するように駆動可能な平坦化駆動部とを備え、
前記制御部は、前記平坦化部材を前記ステージの前記一端部から他端部へ水平方向へ移動するように前記平坦化駆動部を介して駆動制御を行うと共に、
前記成形領域決定手段は、前記成形領域を前記一端部に接するように決定することを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記シャッター部材は、前記開口部を塞ぐ閉鎖部材と前記開口部を開放する開放部材を有し、前記ステージに対して平行移動することにより、前記開口部を閉鎖または開放することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記シャッター部材は、前記開口部の下側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の立体造形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１１６０７（Ｐ２０１２−１１６０７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８３７０（Ｐ２０１０−１４８３７０）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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