造形装置、除粉装置、造形システム及び造形物の製造方法
【課題】作業効率を高めることができる造形装置、また、この造形に用いられる除粉装置、造形システム及び造形物の製造方法を提供すること。
【解決手段】本技術に係る造形装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、供給機構と、昇降機構とを具備する。前記ボックスは、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられる。前記供給機構は、前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する。前記昇降機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる。
【解決手段】本技術に係る造形装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、供給機構と、昇降機構とを具備する。前記ボックスは、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられる。前記供給機構は、前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する。前記昇降機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ラピッドプロトタイピング技術のうち、粉体材料を用いて造形物を形成する造形装置、造形物の周囲の粉体を除去する除粉装置、これらの装置を含む造形システム及び造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の造形装置は、積層造形ユニット（２０）及び粉末除去ユニット（３０）等を備える。積層造形ユニット（２０）では、トレイ（９）上で造形物（９１）の積層造形作業が行われる。このトレイ（９）は、トレイ搬送部（５０）により下降移動するように構成されている。積層造形ユニット（２０）において造形物（９１）が形成された後、トレイ（９）が下降し、粉末除去ユニット（３０）において粉末除去処理が行われる（例えば、特許文献１の明細書段落[００６０]、[００７０]、図１、４，７参照）。
【０００３】
このように、この造形装置では、造形処理から除粉処理までが自動化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４８６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形処理から除粉処理までが自動化されていない一般的な造形装置では、その造形ユニットにおいて造形物が形成された後、作業者が、造形装置に搭載された造形ユニットから造形物を取り出す必要がある。これでは作業効率が悪くなる。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、作業効率を高めることができる造形装置、また、この造形に用いられる除粉装置（デパウダー装置）、造形システム及び造形物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術に係る造形装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、供給機構と、昇降機構とを具備する。
前記ボックスは、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられる。
前記供給機構は、前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する。
前記昇降機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる。
【０００８】
ボックス保持機構によりボックスが着脱可能に保持されるので、作業者またはロボットが、ボックス保持機構からそのボックスを取り外すことができる。作業者またはロボットは、取り外されたボックスから造形物を取り出したり、造形物を収容したボックスを除粉装置に装着したりすることができる。これにより、作業効率を高めることができる。
【０００９】
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有してもよい。
【００１０】
例えば、前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行ってもよい。ボックスがボックス保持機構に着脱可能であること、あるいは、ステージがボックスの本体に相対的に移動可能に設けられることにより、ボックス及びステージの製造誤差（サイズ誤差等）が発生することも想定される。しかし、本技術のクランプ機構によれば、その製造誤差範囲を吸収してクランプを行うことができる。
【００１１】
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有してもよい。その場合、前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する。これにより、ボックス保持機構は、支持部材を上昇させて被支持部材を押し上げることにより、ボックスを簡単に持ち上げることができる。
【００１２】
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有してもよい。このストッパーを、ボックスの位置決め機構の一部または全部として用いることができ、簡易な構成でボックスの位置決めを実現することができる。
【００１３】
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有してもよい。これにより、ボックスから粉体が漏れ落ちることを防ぐことができる。
【００１４】
本技術に係る除粉装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、ステージ移動聞くと、除粉処理機構とを具備する。
前記ボックスは、開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有する。また、ボックスは、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能である。
前記ステージ移動機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能である。
前記除粉処理機構は、前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する。
【００１５】
本技術に係る造形システムは、前記造形装置と、前記除粉装置と、造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置とを具備する。
【００１６】
本技術に係る造形物の製造方法は、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容することを含む。
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物が形成される。
前記ボックスが前記造形装置から取り外される。
前記取り外されたボックスが除粉装置に装着される。
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体が除去される。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本技術によれば、作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す造形装置の側面図である。
【図３】図３は、図１に示す造形装置の平面図である。
【図４】図４Ａは、造形部に設けられたボックスを示す斜視図である。図４Ｂは、このボックスを示す断面図である。
【図５】図５は、供給部及び造形部のそれぞれの要部を示し、これらを斜め下方から見た図である。
【図６】図６は、供給部及び造形部を、供給部から見た側面図である。
【図７】図７は、主にボックスが造形装置に装着される時の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、搬送台車がボックスを保持している状態を示す図である。
【図９】図９は、作業者が造形装置に搬送台車のフォークを挿入する前の、搬送台車及び造形装置を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、作業者が造形装置に搬送台車のフォークされた状態の、搬送台車及び造形装置を示す斜視図である。
【図１１】図１１Ａ〜Ｅは、その時のボックス保持機構の動きを説明するための図である。
【図１２】図１２Ａ〜Ｄは、造形装置の造形動作を順に示す図であり、側面から見た模式図である。
【図１３】図１３は、造形装置による造形処理後、主に、ボックスが造形装置から取り外される時の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、除粉装置の外観を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す除粉装置の模式的な断面図である。
【図１６】図１６は、この除粉装置の動作を説明するための図である。
【図１７】図１７は、この除粉装置から造形物が取り出される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
【００２０】
[造形装置]
【００２１】
（造形装置の構成）
図１は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す図である。図２は、図１に示す造形装置の側面図であり、図３は、その平面図である。
【００２２】
この造形装置１００は、ラピッドプロトタイピング技術により、粉体を材料とした造形物を形成する装置である。
【００２３】
造形装置１００は、造形ユニット３０と、これに隣接して配置された制御ユニット６０とを備える。造形ユニット３０は、フレーム１と、このフレーム１上に固定されたプレート２とを備える。プレート２の概ね中央部には、プレート２の長手方向であるＹ方向に沿って造形作業用の開口部２ａが設けられている。その開口部２ａの下部には、粉体の供給部１０、粉体による造形物が形成される造形部２０、及び、粉体の排出路部材３１（図１ではこれを省略）が配置されている。これら供給部１０、造形部２０及び排出路部材３１は、図２及び図３に示すように、それらの図中左側からＹ方向に沿って順に並ぶように配置されている。
【００２４】
なお、プレート２上にも図示しないフレームが設けられ、図１に示すように、フレームにカバー３３が取り付けられている。カバー３３はアクリル等により形成され、ユーザーが、造形ユニット３０の外部からその内部を見ることができるようになっている。また、このカバー３３には、静電気を帯びた粉体が取り付いたりして視認性を妨げないように、静電防止処理が施されている。
【００２５】
供給部１０は、粉体４（図１２参照）を貯留することが可能な、供給ステージ１２を含む供給ボックス１１、供給ステージ１２を供給ボックス１１内で昇降させる昇降機構７０を有する。供給ステージ１２は、昇降機構７０の駆動により、供給ボックス１１内で供給ボックス１１に貯留された粉体４を下から押し上げることで、開口部２ａを介してプレート２上に粉体４を供給する。昇降機構７０としては、ボールネジ機構またはラックアンドピニオン機構等が用いられる。
【００２６】
図１及び２に示すように、この供給部１０上には、作業者またはロボットにより粉体が供給されて一時的に貯溜されるタンクシューター１５が設けられている。タンクシューター１５の底部には、例えば電気的な制御で開閉する図示しないカバーが設けられている。このカバーが開くと、貯溜されている粉体が自重で落下し、供給部１０に供給される。
【００２７】
粉体４としては、水溶性の材料が用いられ、例えば、食塩、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの無機物が用いられる。塩化ナトリウムとにがり成分（硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウムなど）が混合されたものが用いられてもよい。すなわち、これは塩化ナトリウムを主成分とするものである。あるいは、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸アンモニウム、メタアクリル酸ナトリウムやその共重合体などの有機物を用いることもできる。
【００２８】
粉体４の平均粒子径は、典型的には10μm以上100μm以下である。食塩が用いられることにより、例えば金属またはプラスチック等の粉体材料を用いる場合に比べ、粉体材料の抽出や加工等に要するエネルギーが低いので環境に良い。
【００２９】
供給部１０に隣接して配置された造形部２０は、粉体４を収容することが可能なボックス２１と、このボックス２１に設けられたステージ２２を昇降させる昇降機構５０とを有する。ボックス２１は、ボックス保持機構４０に着脱可能に設けられている。ボックス保持機構４０及び昇降機構５０の詳細は後述する。
【００３０】
図３で見て、ボックス２１のＸ方向の長さは20〜50cm、そのＹ方向の長さは10〜30cmに設定されるが、この範囲に限られない。このボックス２１（の本体２３）内に収容された粉体が配置される領域が、造形可能領域となる。
【００３１】
各ボックス１１、１２及び排出路部材３１の上端部には開口が設けられ、それらの開口面は、プレート２の開口部２ａ（図３参照）にそれぞれ対面するように配置されている。
【００３２】
プレート２の開口部２ａの供給部１０側の端部付近には、供給部１０から供給された粉体４を造形部２０に搬送するローラ１６が配置されている。ローラ１６は、各ボックス１１、１２及び排出路部材３１の配列方向とは水平面内で直交する方向、すなわちＸ方向に沿って設けられた回転軸１７（図２参照）を有する。回転軸１７を回転させる図示しないモータも設けられている。プレート２上にはローラ１６をＹ方向に移動させる図示しない機構が設けられている。
【００３３】
排出路部材３１は、図２に示すように、ボックス保持機構４０をよけるために折れるように設けられている。排出路部材３１の下部には、回収ボックス３４が配置されている。排出路部材３１を自重により落下する余剰の粉体が、この回収ボックス３４に回収されるようになっている。
【００３４】
プレート２上には、プリントヘッド４１、及びこのプリントヘッド４１をＸ−Ｙ方向に移動させるプリントヘッド移動機構４６が設けられている。プリントヘッド４１は、造形部２０においてステージ２２上の粉体４にインクを吐出することが可能になっている。プリントヘッド４１及びプリントヘッド移動機構４６は、液体を供給する供給機構として機能する。
【００３５】
プリントヘッド移動機構４６は、開口部２ａのＸ方向での両側でＹ方向に沿って延設されたガイドレール４５、これらのガイドレール４５の端部に設けられたＹ軸駆動機構４８、これらのガイドレール４５の間に架け渡されたＸ軸駆動機構４７を有する。Ｘ軸駆動機構４７にプリントヘッド４１がＸ方向に移動可能に接続されている。また、Ｘ軸駆動機構４７は、ガイドレール４５に沿って、Ｙ軸駆動機構４８によりＹ方向に移動可能となっている。Ｘ軸駆動機構４７及びＹ軸駆動機構４８は、ボールネジ機構、ベルト機構、またはラックアンドピニオン機構等により構成されている。
【００３６】
プリントヘッド４１は、公知のインクジェットプリントヘッドの構造を備えるものが用いられればよい。例えば、プリントヘッド４１内には、図示しない複数のインクタンクが設けられている。各インクタンクは、シアン、マゼンダ及びイエローの各色（以下ＣＭＹという。）のインクをそれぞれ貯溜している。
【００３７】
プリントヘッド４１内には、図示しないが例えば透明インクを貯溜するタンクも設けられている。この透明インクは、粉体を結合して硬化させるためのバインダーの成分を含む。粉体がバインダー成分を含む場合には、インクはバインダー成分を含んでいなくてもよい。
【００３８】
インクとしては、例えば水性インクが用いられ、市販のインクジェットプリンタ用のインクを用いることも可能である。インクは、粉体４の材料に応じて油性であってもよい。
【００３９】
プリントヘッド４１の方式として、インクジェット方式とは異なる方式が採用されてもよい。
【００４０】
制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを有するコンピュータの機能を備える。また、制御ユニット６０は、前面の上部に配置された表示部６１、及びその下部に配置された入力操作機器６２を有している。入力操作機器６２は、典型的にはキーボードにより構成される。表示部６１は、タッチパネルによる入力デバイスを有していてもよい。
【００４１】
この制御ユニット６０には、３次元データとして機能するＣＴ（Computed Tomography）データが入力される。制御ユニット６０は、入力されたＣＴデータに基づいて、造形物を形成するために、造形ユニット３０の各部の動き及びそのタイミングを制御する。
【００４２】
図４Ａは、造形部２０に設けられたボックス２１を示す斜視図である。図４Ｂは、このボックス２１を示す断面図である。
【００４３】
ボックス２１は、上記したように、上端に開口２３ａを有する本体２３と、この本体２３に移動可能に設けられ、この本体２３の底板を構成するステージ２２とを有する。本体２３の形状は、四角の筒状であり、ステージ２２は、この本体２３の内面の形状に沿うように、四角形の板状を有する。図４Ｂに示すように、本体２３の下部にはフランジ部２３ｂが設けられており、ステージ２２の周縁部がこのフランジ部２３ｂ上に載置された状態で、本体２３の容積が最も大きくなる。
【００４４】
ステージ２２の周縁部には、シール部材２９が装着されており、シール部材２９は、本体２３とステージ２２との間の隙間をシールする。シール部材２９は、例えばウレタン等、スポンジ状の素材で構成される。ステージ２２の裏面には、後述するクランプ機構５６の一部を構成する部材として、例えば強磁性材料でなる鉄プレート５５が取り付けられている。なお、図２、１１Ａ〜Ｅ等では、シール部材２９の図示を省略している。
【００４５】
このボックス２１の本体２３の側面２３ｃには、ボックス保持機構４０の後述する支持部材２７に支持される被支持部材２４が設けられている。被支持部材２４は、例えば板状に形成されるが、この形状に限られない。ボックス保持機構４０の支持部材２７がボックス２１を支持できるように、被支持部材２４は連続的または断続的に本体２３の周囲の少なくとも一部に設けられていればよい。本実施形態では、被支持部材２４は、本体２３の対向する一対の側面２３ｃにそれぞれ設けられている。
【００４６】
図５は、供給部１０及び造形部２０のそれぞれの要部を示し、これらを斜め下方から見た図である。図６は、これら供給部１０及び造形部２０を、供給部１０から見た側面図である。以下の供給部１０及び造形部２０の説明は、図５及び６だけでなく、図２も参照すると理解しやすい。
【００４７】
供給部１０及び造形部２０は、上記したプレート２の開口２ａに取り付けられる取付フレーム８０を有する。供給ボックス１１は、この取付フレーム８０の所定位置に固定されている。
【００４８】
取付フレーム８０の、供給ボックス１１が固定された位置に隣接する部分には、ガイドフレーム８１が取り付けられている。ガイドフレーム８１は、例えば本体２３の外形に沿った四角形に形成されている。ガイドフレーム８１は、ボックス２１がボックス保持機構４０に装着される時に、ボックス２１の本体２３の上部を案内し、この本体２３を位置決めする機能を有する。
【００４９】
ガイドフレーム８１の内側は、図６に示すように、テーパー形状に形成されている。具体的には、そのガイドフレーム８１の下方から上方に向かうにしたがって、そのガイドフレーム８１の内側の幅（ガイドフレーム８１の内部空間の幅）が狭くなるように形成されている。これにより、後述するように上昇移動されるボックス２１の上部がガイドされやすくなり、つまり、ボックス２１の上部がガイドフレーム８１に嵌りやすくなり、ボックス２１の位置決めが容易となる。
【００５０】
造形部２０の昇降機構５０は、駆動部５４と、この駆動部５４によって昇降移動する昇降アーム（昇降部材）５２と、昇降アーム５２がステージ２２をクランプするためのクランプ機構５６（図５参照）とを含む。昇降アーム５２は例えばＬ字形状を有する。
【００５１】
クランプ機構５６は、例えば、昇降アーム５２の上端部に取り付けられた、磁界発生デバイス５３と、上述のように、ステージ２２の裏面に設けられた鉄プレート５５とを有する。磁界発生デバイス５３が、図示しないコイルの通電により磁力を発生し、この磁力が鉄プレート５５と作用することで、磁界発生デバイス５３と鉄プレート５５とが接続され、ステージ２２がクランプされる。
【００５２】
供給部１０の昇降機構７０も、基本的に昇降機構５０と同様の構造を有しており、Ｌ字形状の昇降アーム７２の端部に供給ステージ１２が直接取り付けられている点で、昇降機構５０と異なる。
【００５３】
また、造形部２０に設けられたボックス保持機構４０は、一対の昇降シリンダ２８を有する。昇降シリンダ２８は、駆動部２５と、駆動部２５により昇降移動するロッド２６とをそれぞれ有し、ロッド２６の先端には上記支持部材２７がそれぞれ取り付けられている。すなわち、支持部材２７が、ボックス２１に設けられた被支持部材２４を下方から支持するようになっている。昇降シリンダ２８としては、例えば流体圧シリンダ（典型的にはエアシリンダ）が用いられる。
【００５４】
昇降シリンダ２８は、ボックス２１及び昇降アーム５２を挟むような位置で、取付フレーム８０に接続された２枚の垂直板フレーム８２にそれぞれ固定されている。これら昇降シリンダ２８は同期して駆動するように、造形ユニット３０の図示しないコントローラにより、あるいは制御ユニット６０によりその駆動が制御される。
【００５５】
垂直板フレーム８２には、ボックス保持機構４０の一部として機能する一対のストッパー８３が設けられている。これらのストッパー８３は、昇降シリンダ２８が支持部材２７を上昇移動させる時に、その上昇移動を規制する機能を有する。後述するように、このストッパー８３に被支持部材２４が当接した時点で、ボックス２１がガイドフレーム８１により位置決めされた状態となる。ガイドフレーム８１が、ボックス保持機構４０の一部として機能してもよい。
【００５６】
このように、ガイドフレーム８１及びストッパー８３が設けられることにより、簡易な構成で、造形部２０におけるボックス２１の位置決めを実現することができる。
【００５７】
（造形装置における造形処理前の動作）
次に、主に、ボックス２１が造形装置１００に装着される時の動作を説明する。図７は、その動作を示すフローチャートである。図１１は、その時のボックス保持機構の動きを説明するための図である。
【００５８】
最初、造形装置１００の各部の機構は、原点位置（初期位置）にある（ステップ１００）。ボックス保持機構４０の原点位置は、図１１Ａに示すような位置である。すなわち原点位置では、昇降シリンダ２８の支持部材２７が、図２で示した位置より下降した状態にある。
【００５９】
作業者は、図８に示すように、ボックス２１を搬送台車１５０に乗せる（ステップ１０１）。搬送台車１５０は、搬送対象物であるボックス２１を保持するフォーク１５３を有する。フォーク１５３は手動または電動により上下動できるように構成されている。フォーク１５３は図示するようにボックス２１の底部を下方から支持するようにして、ボックス２１を保持する。後述するように、作業者が搬送台車１５０のフォーク１５３を造形装置１００内に挿入した時に、造形装置１００の昇降シリンダ２８上にボックス２１が配置されるように、フォーク１５３の高さが予め調整されている。
【００６０】
なお、フォーク１５３の上面に図示しない凸部（または凹部）が設けられ、この凸部（または凹部）に、ボックス２１の裏面側に設けられた凹部（または凸部）が係合するようになっていてもよい。あるいは、搬送台車１５０は、フォーク１５３の代わりに、ボックス２１の本体２３の側面を両側から挟むようにしてボックス２１を保持する保持機構を有していてもよい。
【００６１】
図９及び１０に示すように、作業者は、造形装置１００内に搬送台車１５０のフォーク１５３を挿入するように、搬送台車１５０を移動させる（ステップ１０２）。そうすると、図１１Ｂに示すように、ボックス保持機構４０が配置される所定の高さ位置にボックス２１が配置される。図１１Ｂに示す状態で、作業者が造形装置１００の入力操作機器６２を介して操作することにより、ボックス保持機構４０は、ボックス２１の保持動作を開始する。
【００６２】
なお、作業者によるフォーク１５３の造形装置１００への挿入時、ボックス２１のＸ軸方向での位置決めは、次のようにして行われればよい。例えば、フォーク１５３の長さや、搬送台車１５０のサイズが、造形装置１００のサイズに対応するように予め設計され、フォーク１５３の所定位置にボックス２１が載せられることにより、その位置決めが行われるようにすればよい。この場合におけるボックスの２１のＹ軸方向での位置決めについては、例えば搬送台車１５０用の移動のためのガイドレールが、造形装置１００の設置位置に対応するように設けられている等により行われればよい。
【００６３】
あるいは、例えばフォーク１５３の端部にカメラが設けられ、そのカメラにより撮影された映像を作業者が見ながら搬送台車１５０をＸ及びＹ軸方向で移動させて、ボックス２１を位置決めしてもよい。あるいは、作業者の搬送台車１５０を移動させる技量により、ボックス２１が位置決めされてもよい。
【００６４】
図１１Ｂに示した状態の後、図１１Ｃに示すように、ボックス保持機構４０では、昇降シリンダ２８の駆動により、支持部材２７が上昇する。支持部材２７が被支持部材２４に当接しながら上昇することにより、ボックス２１が持ち上げられ、ボックス２１がフォーク１５３から離れる（ステップ１０３）。昇降シリンダ２８は、被支持部材２４がストッパー８３に当接するまで支持部材２７を上昇させる。被支持部材２４がストッパー８３に当接することにより、その上昇が終了する。
【００６５】
図１０は、ボックス２１がフォーク１５３から離れ、ボックス２１の上昇が終了した時の状態を示している。この時、ボックス２１の上部がガイドフレーム８１（図６参照）内に挿入され、ボックス２１はガイドフレーム８１に案内されながら上昇し、位置決めされる。このようにしてボックス保持機構４０は、ボックス２１を保持する。
【００６６】
ボックス２１の下部には昇降機構５０が配置されるため、ボックス２１を保持するボックス保持機構４０は、このように動きが少ない、極力簡易な構成とされる。
【００６７】
作業者は搬送台車１５０をバックさせることによりそのフォーク１５３を造形装置１００から引き抜く（ステップ１０４）。作業者は、安全を考慮してフォーク１５３を少し下降させてから引き抜いてもよい。
【００６８】
次に、図１１Ｄに示すように、昇降機構５０が作動を開始する。昇降アーム５２が上昇し、クランプ機構５６によりステージ２２がクランプされる（ステップ１０５）。ステージ２２がクランプされると、図１１Ｅに示すように、昇降機構５０は、ステージ２２をボックス２１の本体２３の最上位置、すなわち開口付近まで上昇させる（ステップ１０６）。その後、後述する造形処理（図１２参照）が開始される（ステップ１０７）。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、ボックス保持機構４０によりボックス２１が着脱可能に保持されるので、作業者は、ボックス保持機構４０からそのボックス２１を取り外すことができる。作業者は、取り外されたボックス２１から造形物を取り出したり、造形物を収容したボックス２１を後述するように除粉装置３００に装着したりすることができる。これにより、作業効率を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態に係るクランプ機構５６は、電磁クランプ力を利用している。本実施形態では、ボックス２１がボックス保持機構４０に着脱可能であること、あるいは、ステージ２２がボックス２１の本体２３に移動可能に設けられることにより、ボックス２１及びステージ２２の製造誤差（サイズ誤差等）が発生することも想定される。しかし、本技術のような電磁クランプ力が利用されることにより、部材同士が係合してクランプ力を発生するメカニカルなクランプ力が利用される場合に比べ、その製造誤差を吸収してクランプを行うことができる。
【００７１】
本実施形態に係るボックス２１は、上述のようにステージ２２の周縁部に設けられたシール部材２９を有する。これにより、ボックス２１から粉体が漏れ落ちることを防ぐことができる。特に、シール部材２９として、本実施形態のようにスポンジ状の柔らかい素材が用いられる場合、上記のようにボックス２１の本体２３とステージ２２とのＸ−Ｙ平面内における相対位置は、厳密に固定されるわけではなく、多少の自由度がある。したがって、上記のような製造誤差だけでなく、クランプ機構５６は、このようなステージ２２の多少の自由度によるステージ２２の位置誤差も吸収することができる。
【００７２】
（造形装置の造形処理）
図１２は、造形装置１００の造形動作を順に示す図であり、側面から見た模式図である。
【００７３】
造形装置１００が造形物を形成する前の段階で、造形の対象となる対象物のＣＴデータが制御ユニット６０に入力される。
【００７４】
図１２Ａ〜Ｄでは、後述するように、プリントヘッド４１からインクが吐出されることで粉体４が硬化（結合）される層が１層分（所定の層厚分）形成される工程が示されている。粉体４及び未硬化（未結合）の粉体４がドットのハッチングで示され、硬化層が黒塗りで示されている。
【００７５】
図１２Ａに示すように、供給ボックス１１には既に上記のタンクシューター１５から粉体４が供給されて貯溜さている。造形部２０のステージ２２には、硬化層及び未硬化の粉体層が積層された状態となっており、この状態から、硬化層を１層形成する工程が開始される。図１２Ａにおいて、ローラ１６及びプリントヘッド４１が示されている位置が、ぞれぞれの待機位置とされる。
【００７６】
まず、図１２Ｂに示すように、供給部１０の供給ステージ１２に堆積している粉体４が昇降機構７０（図２等参照）により押し上げられ、１層分の粉体層よりも少し過剰な量の粉体４が、プレート２の上面２ｂより高い位置まで供給される。また、造形部２０において、昇降機構５０によりステージ２２が降下することで、硬化層及び未硬化の粉体層の上面とプレート２の上面２ｂとの間に、粉体層の１層分の厚みの間隔が設けられる。
【００７７】
図１２Ｂにおいて粉体層の１層分の厚みｕは、典型的には、0.1mm〜0.2mm程度であるが、この範囲より大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００７８】
図１２Ｃに示すように、図１２Ｃにおいてローラ１６が反時計回りに回転しつつ、白抜きの矢印の方向に移動することにより、供給部１０から供給された粉体４が搬送される。ここで、ローラ１６の回転方向は、ローラ１６を回転自在にして（ローラ１６の回転軸にかかる回転力をフリーにして）白抜きの矢印の方向に移動させたとしたときに、ローラ１６と造形部２０との摩擦によりローラ１６が回転するであろう方向に対して逆の方向である。このようなローラ１６の回転により粉体４が搬送されることで、造形部２０の硬化層及び未硬化の粉体層の上面に設けられた間隔に粉体４が充填されて、均一に均された粉体層が形成される。
【００７９】
図１２Ｄに示すように、ローラ１６が造形部２０を通過して、過剰な量の粉体４を排出路部材３１から排出する。そしてローラ１６が待機位置まで戻る動作と連動するように、プリントヘッド４１がプリントヘッド移動機構４６の駆動により移動しながら、着色された画像を描くようにインクを吐出する。この場合、粉体層に水性インク（カラーインク及び透明インク）が浸透し、インクが吐出された部分の粉体４が互いに接着され、硬化層（結合層）が形成される。
【００８０】
粉体を硬化させる（結合させる）ためには、プリントヘッド４１は、上記のようにバインダーを含む透明インクを吐出する。つまり、着色されたインク（ＣＭＹインク）が吐出された領域と同じ領域に、透明インクが吐出されることにより、着色された粉体の硬化層が形成される。
【００８１】
なお、着色しない硬化層を形成する場合、プリントヘッド４１は、透明インクのみを造形可能領域に選択的に吐出すればよい。
【００８２】
なお、ローラ１６が粉体４を搬送し終えて待機位置に戻った後に、プリントヘッド４１は移動を開始し、インクの吐出を開始させてもよい。しかし、上記のように、ローラ１６の戻り動作の時間帯とヘッドの移動動作の時間帯とが重なることにより、処理時間を短縮することができる。
【００８３】
プリントヘッド４１が待機位置まで戻ると、図１２Ａに示す状態に戻り、１層分の着色された硬化物が形成される。造形装置１００は、以上のような動作を繰り返すことにより、硬化層が積層されて造形物が形成されていく。
【００８４】
このように造形装置１００による造形処理後、造形装置１００とは別の、図示しない加熱装置により造形物が加熱されることで、さらに硬度の高い造形物を得るようにしてもよい。
【００８５】
（造形装置における造形処理後の動作）
次に、造形装置１００による造形処理後、主に、ボックス２１が造形装置１００から取り外される時の動作を説明する。図１３は、その動作を示すフローチャートである。
【００８６】
造形処理の終了後、作業者が搬送台車１５０を移動させて、フォーク１５３を造形装置１００の所定の位置まで挿入する（ステップ２００）。フォーク１５３の挿入前に、作業者はフォーク１５３の位置を下げておいてもよい。フォーク１５３が挿入されると、昇降シリンダ２８が作動して、ボックス２１の本体２３が下降することで、ボックス２１が搬送台車１５０のフォーク１５３上に載置される（ステップ２０１）。この場合、本体２３がステージ２２に対して下降する。そして、昇降機構５０が、ステージ２２が本体２３の最下部に位置するまで昇降アーム５２を下降させる（ステップ２０２）。
【００８７】
クランプ機構５６が、クランプ力を解除し、昇降アーム５２を最下部まで下降させる（ステップ２０３）。
【００８８】
作業者は、運搬台車のフォーク１５３を造形装置１００から引き抜き（ステップ２０４）、ボックス２１を保持した搬送台車１５０をそのまま後述の除粉装置３００へ運搬する（ステップ２０５）。
【００８９】
[除粉装置]
【００９０】
次に、除粉装置について説明する。
【００９１】
（除粉装置の構成）
図１４は、除粉装置の外観を示す斜視図である。図１５は、この除粉装置の模式的な断面図である。
【００９２】
除粉装置３００は、支持フレーム３０１と、支持フレーム３０１上に設けられた除粉室３２０と、除粉室３２０の下部に設けられ支持フレーム３０１内に配置された機構室３６０とを備えている。例えば、図１４に示すように、除粉装置３００の前方には、除粉処理後に造形物を除粉装置３００から取り出すロボット１６０が配置されている。ロボット１６０の形態は、図１４に示すような人型に限られず、あらゆる形態に置き換え可能である。
【００９３】
除粉室３２０は、例えば透明なアクリル等を有するカバー３２５を有する。カバー３２５の前方側は、上下方向に開閉可能なドア３２６として形成されている。カバー３２５には、静電気を帯びた粉体が取り付いたりして視認性を妨げないように、静電防止処理が施されている。
除粉室３２０には、図１５に示すようにガスブロー用のノズル３２８が設けられている。ノズル３２８は、図１５に示すように複数設けられていてもよい。ガスとしては典型的には空気が用いられるが、窒素等の不活性ガスが用いられてもよい。ノズル３２８は、ガスを収容したタンクに、ポンプ及びバルブ等（図示せず）を介して接続されている。少なくともノズル３２８が、除粉処理機構として機能する。
【００９４】
機構室３６０には、ボックス２１、これを着脱可能に保持するボックス保持機構３４０、及び、ステージ２２を昇降移動させるステージ移動機構３５０が配置されている。ボックス２１は、造形装置１００に装着されていたボックス２１である。上記のように、造形装置１００から搬送台車１５０により運搬されて来たボックス２１が、この除粉装置３００に装着される。
【００９５】
機構室３６０の背面には、除粉室３２０内に飛散する主に未結合の粉体４を排出する排出ダクト３６１が接続されている。排出ダクト３６１には、図示しないが、真空ポンプ及び、粉体４を回収して収容する回収容器等が接続されている。排出ダクト３６１は、除粉室３２０にも、あるいは、除粉室３２０のみに接続されていてもよい。ノズル３２８の他、排出ダクト３６１も除粉処理機構の一部として機能する。
【００９６】
ボックス保持機構３４０は、造形装置１００におけるボックス保持機構４０と実質的に同様の構造及び機能を有するので、その説明を省略する。
【００９７】
ステージ移動機構３５０は、造形装置１００における造形部２０の昇降機構５０と実質的に同様の構造及び機能を有する。しかしながら、ステージ移動機構３５０は、ステージ２２を支持して昇降できる構造であれば、昇降機構５０と同様の構造を有していなくても、どのような構造であってもよい。
【００９８】
除粉室３２０と機構室３６０とは、パンチメタルのような多数の穴３２４ａを有する区画部材３２４により区画されている。区画部材３２４には、ボックス２１の外形または内径に対応する形状の開口部３２４ｂが設けられている。ボックス２１は、ボックス保持機構３４０に支持された状態で、ボックス２１の本体２３の上部がその開口部３２４ｂに挿入されるか、または、開口部３２４ｂの周囲に当接するようになっている。
【００９９】
区画部材３２４の開口部３２４ｂの周囲に、図５に示したようなガイドフレームが設けられ、このガイドフレームがボックス保持機構３４０の一部として機能してもよい。
【０１００】
支持フレーム３０１には、この機構室３６０を覆うような壁を形成する部材が取り付けられ、支持フレーム３０１内の領域をほぼ密閉できるようになっている。この部材には、ボックス２１を保持した搬送台車１５０のフォーク１５３が挿入可能な窓が設けられている。
【０１０１】
（除粉装置の動作）
作業者が、造形物を収容したボックス２１を保持した搬送台車１５０を、除粉装置３００の、ボックス保持機構３４０に装着する。この装着方法は、造形装置１００でのボックス２１の装着方法と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０２】
図１６に示すように、ステージ移動機構３５０の昇降アーム３５２が、所定の高さ分上昇する。所定の高さとは、例えば、ボックス２１内に上下方向に複数段で複数の造形物４’が配置されている場合に、実質的にその１つ分の造形物４’の高さである。図１６では、その１段ごとの高さを、破線で区切って図示している。このような昇降アーム３５２によるステージ２２の上昇により、本体２３の開口２３ａ（図４Ａ、Ｂ参照）を介して最上段にある造形物４’がボックス２１外に押し出される。
【０１０３】
そして、ノズル３２８からガスが噴出し、造形物４’の周囲にある主に未結合（未硬化）の粉体４が、造形物４’から離れて飛散する。つまり、未結合の粉体４が造形物４’から除去される。このような除粉処理中は、真空ポンプによる排気が連続的に行われている。これにより、粉体４は、排出ダクト３６１を介して回収容器に収容される。
【０１０４】
ボックス２１内の最上段の造形物４’の除粉処理が終了すると、図１７に示すように、除粉室３２０のドア３２６が開き、ロボット１６０がその造形物を除粉室３２０から取り出して、それらを図示しない収容ボックスに収容する。このロボット１６０による造形物４’の取り出し時に、排出ダクト３６１を介しての排気動作は停止されてもよいし、あるいはそのまま連続的に作動されてもよい。
【０１０５】
ロボット１６０による最上段の造形物４’の取り出し作業が終了すると、除粉室３２０のドア３２６が閉まり、また、ステージ移動機構３５０の昇降アーム３５２が、さらに所定の高さ分上昇する。そして、最上段の造形物４’と同様に、ボックス２１内の２段目の造形物４’の周囲の粉体が除去される。
【０１０６】
除粉装置３００は、このような動作を、ボックス２１内に収容された造形物４’の段数分、繰り返し行う。
【０１０７】
ロボット１６０によって造形物４’が取り出されると、ボックス２１が除粉装置３００から取り外される。ボックス２１の、除粉装置３００からの取り外し方法は、造形装置１００でのボックス２１の取り外し方法と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０８】
作業者は、空のボックス２１を保持した搬送台車１５０から、その空のボックス２１を取り出すか、または、空のボックス２１を保持した搬送台車１５０を所定の位置に運搬する。
【０１０９】
以上のように、本実施形態では、造形装置１００により形成された造形物を収容するボックス２１ごとに、除粉装置３００により未結合の粉体が除去されるので、造形装置１００の内部が粉体４で汚れる、といった問題を解決することができる。つまり、本技術のような着脱可能なボックス２１を用いない、一般的な粉体ラピッドプロトタイピング装置においては、作業者が、ボックスから粉体に埋もれた造形物を取り出す際に、粉体が周りに拡散し、未結合の粉体でその造形部（プリントヘッドやそれを動かす移動機構等）を汚す、といった問題があった。しかし、本技術ではこのような問題を解決することができる。
【０１１０】
本実施形態では、ステージ移動機構３５０がボックス２１に設けられたステージ２２を上昇させることで、本体２３の開口２３ａから造形物４’がボックス２１外に押し出される。これにより、ボックス２１の上部で未結合の粉体４を除去することができる新たな除粉装置３００を提供することができる。
【０１１１】
本技術と対比される参考例に係る造形装置では、ボックスの下方側から未結合の粉体を自重で落とすようにして排出していた。このような装置では、そのボックスから作業者が造形物を取り出し、除粉作業を手作業で行う必要があり、非常に手間がかかっていた。
【０１１２】
また、ボックス内に複数の造形物が形成される場合であって粉体が一度に排出されるような造形装置（本技術と対比される参考例に係る造形装置）では、複数の造形物が順序や配列がばらばらになっていた。このような状況の下では、例えば複数の造形物の形状が似通ってはいるが、多少異なる場合、作業者にとってそれら造形物の識別が困難となる。
【０１１３】
また、そのように粉体が一度に排出される場合、それら造形物が転がったり、造形物同士がぶつかったりするため、造形物の破損（割れ、欠け、崩れ）するおそれがある。
【０１１４】
本技術によれば、複数段で収容された造形物４’が、一段ずつ押し出されて除粉が行われることにより、例えば、ボックス内の未結合の粉体が一度に除去される場合に比べ、複数の造形物４’を個別に識別可能にしつつ、これら造形物４’を上から順に取り出すことが可能となる。したがって、参考例に係る造形装置が含んでいる上記のような問題をすべて解決することができる。
【０１１５】
本実施形態では、複数のボックス２１を用意することにより、除粉装置３００による、それらボックスのうち第１のボックス内の造形物についての除粉処理の間に、造形装置１００により第２のボックス内の造形物についての造形処理を行うことができる。このような造形システムは、例えば造形処理部と除粉処理部とが一体となった装置とは異なり、造形処理を中断する時間を短くすることができ、造形物の生産性を高めることができる。その結果、造形処理のコストも抑えることができるようになる。
【０１１６】
また、造形装置１００及び除粉装置３００が別体の装置であることにより、それぞれの装置のメンテナンスを独立して行うことができる。
【０１１７】
[除粉処理の制御方法]
【０１１８】
上記したように、除粉装置３００は、造形物のサイズに応じてステージ２２を１段ごとに上昇させて除粉を行う。このような技術を実現するために、造形システムは次のように構成されればよい。
【０１１９】
例えば、造形装置１００の制御ユニット６０と除粉装置３００（の図示しない制御ユニット）とが無線または有線で通信可能に接続される。除粉装置３００は、制御ユニット６０から、造形の対象物のＣＴデータ、またはそのＣＴデータに基づく造形物の３次元形状データを取得する。３次元形状データには、その造形物のサイズ及び形状のデータが含まれるので、除粉装置３００の制御ユニットは、それらのデータに基づいて、除粉処理を制御することができる。
【０１２０】
除粉処理の制御とは、例えば、ノズル３２８からのガスの噴出流量、噴出時間、ステージ２２の上昇速度（または上昇の仕方）、ノズル３２８の選択個数、ノズル３２８の配置及び姿勢等のうち、少なくとも１つを制御することである。
【０１２１】
例えば、ボールネジ機構、ラックアンドピニオン機構、その他ギア機構等、ノズル３２８の配置及び姿勢を変えることが可能な駆動機構が設けられることにより、その配置及び姿勢が制御可能となる。
【０１２２】
例えば除粉装置３００は、造形物の複雑な形状部分（第１の表面積を持つ部分）の除粉処理について、それより単純な形状部分（第１の表面積より小さい第２の表面積を持つ部分）の除粉処理に比べ、長い時間となるようにまたは流量を多くするように、その除粉処理を制御することもできる。
【０１２３】
あるいは、除粉装置３００は、造形装置１００からの３次元形状データを取得する方法に代えて、または、それに加えて、ボックス２１ごとにそのボックスを個別に識別する識別子が、ボックス２１に設けられていてもよい。識別子としては、例えばＩＣタグまたは情報コード（バーコードや２次元情報コードなど）を含む。これにより、除粉装置３００は、そのボックス２１ごと、あるいはそのボックス２１内に収容されている造形物ごとに、除粉処理を制御することができる。
【０１２４】
除粉装置３００の上記の説明では、ボックス２１内に複数の造形物が収容されている例を説明した。しかし、ボックス２１内に１つの造形物が収容されている場合であっても、昇降アーム３５２がステージ２２を段階的（断続的）に上昇させながら、ノズル３２８からの連続的または断続的なガスの噴出によって、その造形物４’の周囲の未結合の粉体４が除去されればよい。あるいは、昇降アーム３５２がステージ２２を連続的に上昇させながら、未結合の粉体４が除去されてもよい。このように、ステージ２２が連続的に上昇される場合でも、除粉装置３００は、上述のように３次元形状データに応じて、そのステージ２２の上昇速度を可変に制御することもできる。
【０１２５】
[その他の実施形態]
【０１２６】
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１２７】
上記実施形態に係るクランプ機構５６として電磁クランプが用いられた。しかし、クランプ機構として、静電容量によりクランプ力を発生する機構、あるいは機械的な係合によりクランプ力を発生する機構が用いられてもよい。
【０１２８】
上記ボックス保持機構４０、３４０における主要部分の機構として流体圧シリンダが用いられたが、これに代えて、ボールネジ、ラックアンドピニオン、あるいはベルト等の機構が用いられてもよい。
【０１２９】
昇降機構５０、７０等の昇降部材として、上記実施形態ではＬ字形状の昇降アームを例に挙げたが、このような形態に限られず、昇降部材はロッド状等、どのような形態を有していてもよい。
【０１３０】
ボックスの形状は、上記実施形態のような四角筒状に限られず、三角筒、五角形以上の筒、あるいは、円筒、楕円筒、これらのうち少なくとも２つの組み合わせ、あるいは、その他の任意の形状でもよい。
【０１３１】
上記ボックス保持機構４０、３４０に設けられたストッパー８３の配置の代わりとして、ボックス２１の上端側の上昇を規制する位置に設けられストッパー８３が配置されていてもよい。あるいは、ストッパー８３がなく、昇降シリンダ２８の上死点に対応するボックス２１の位置が、ボックス保持機構４０、３４０によるボックス２１の保持位置（装着位置）とされてもよい。
【０１３２】
上記実施形態では、造形装置１００及び除粉装置３００は別体であるとしたが、これらは一体となって設けられていてもよい。
【０１３３】
あるいは、造形装置１００及び除粉装置３００が一体及び別体に関わらずインラインで配置され、自動の搬送装置が、造形装置１００及び除粉装置３００の間で、ボックス２１を搬送するような造形システムにも本技術を適用可能である。自動の搬送装置としては、例えばＲＧＶ（Rail Guided Vehicle）、あるいはＰＧＶ（Personal Guided Vehicle）のようなＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）がある。
【０１３４】
自動の搬送装置としては、例えばアームアンドハンドのような、車輪を持たない搬送装置であってもよい。この場合、造形装置１００及び除粉装置３００は、このような車輪を持たない搬送装置とともに一体的な装置として構成されてもよい。
【０１３５】
造形物の３次元形状データのうち少なくとも造形物のサイズに応じて、複数の異なるサイズの容積を持つボックスが用意されてもよい。例えば、造形装置１００の制御ユニット６０は、小さい造形物を形成する場合、それに対応した小さいボックスを選択し、そのボックスを用いて造形処理を行うことで、すべて同じ容積を持つボックスを用いる場合に比べ、粉体の使用量を節約することができる。この場合、ボックスの外形及びその外形のサイズは、複数のボックスで実質的に同じでよく、それらの容積が異なるように、各ボックスが形成されていればよい。
【０１３６】
粉体として、上記した材料の他、金属や樹脂であってもよい。金属粉が用いられる場合、焼結により金属粉を結合（硬化）させることができる。造形可能領域にある金属粉を選択的に焼結させるためには、レーザーが用いられる。
【０１３７】
また、磁性を持つ金属粉が用いられる場合であって、クランプ機構５６として上記実施形態のような電磁クランプが用いられる場合、ステージ２２の上面と下面（裏面）との間で磁界を遮断する磁気シールドが設けられていればよい。
【０１３８】
上記昇降機構５０は、ステージ２２を本体２３に対して昇降移動させたが、本体２３をステージ２２に対して昇降移動させてもよい。除粉装置３００のステージ移動機構３５０も、ステージ２２を本体２３に対して昇降移動させたが、本体２３をステージ２２に対して昇降移動させてもよい。この場合、ステージ移動機構３５０は、ボックス２１の下端部が区画部材３２４付近の高さ位置するように設置され、その状態から、本体２３を徐々に下降させていけばよい。
【０１３９】
上記実施形態では、造形装置１００の制御ユニット６０と、除粉装置３００（の制御ユニット）とが通信可能に接続されていたが、例えばサーバーとなるコンピュータが、造形装置１００及び除粉装置３００に通信可能に接続され、このコンピュータが造形装置１００及び除粉装置３００を管理してもよい。
【０１４０】
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
【０１４１】
本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構と
を具備する造形装置。
（２）（１）に記載の造形装置であって、
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有する
造形装置。
（３）（２）に記載の造形装置であって、
前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行う
造形装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有し、
前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する
造形装置。
（５）（４）に記載の造形装置であって、
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有する
造形装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有する
造形装置。
（７）ボックス保持機構と、
開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能なボックスと、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する除粉処理機構と
を具備する除粉装置。
（８）造形装置であって、
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構とを含む造形装置と、
除粉装置であって、
前記ボックスを着脱可能に保持するボックス保持機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記ボックスの前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する除粉処理機構とを含む除粉装置と、
搬送装置であって、
前記造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置と
を具備する造形システム。
（９）本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容し、
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物を形成し、
前記ボックスを前記造形装置から取り外し、
前記取り外されたボックスを除粉装置に装着し、
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する
造形物の製造方法。
【符号の説明】
【０１４２】
４’…造形物
４…（未結合の）粉体
２０…造形部
２１…ボックス
２２…ステージ
２３…本体
２３ａ…開口
２３ｃ…側面
２４…被支持部材
２７…支持部材
２８…昇降シリンダ
２９…シール部材
４０…ボックス保持機構
４１…プリントヘッド
４６…プリントヘッド移動機構
５０…昇降機構
５２…昇降アーム
５６…クランプ機構
８３…ストッパー
１５０…搬送台車
３００…除粉装置
３２０…除粉室
３４０…ボックス保持機構
３５０…ステージ移動機構
３６０…機構室
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ラピッドプロトタイピング技術のうち、粉体材料を用いて造形物を形成する造形装置、造形物の周囲の粉体を除去する除粉装置、これらの装置を含む造形システム及び造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の造形装置は、積層造形ユニット（２０）及び粉末除去ユニット（３０）等を備える。積層造形ユニット（２０）では、トレイ（９）上で造形物（９１）の積層造形作業が行われる。このトレイ（９）は、トレイ搬送部（５０）により下降移動するように構成されている。積層造形ユニット（２０）において造形物（９１）が形成された後、トレイ（９）が下降し、粉末除去ユニット（３０）において粉末除去処理が行われる（例えば、特許文献１の明細書段落[００６０]、[００７０]、図１、４，７参照）。
【０００３】
このように、この造形装置では、造形処理から除粉処理までが自動化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４８６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形処理から除粉処理までが自動化されていない一般的な造形装置では、その造形ユニットにおいて造形物が形成された後、作業者が、造形装置に搭載された造形ユニットから造形物を取り出す必要がある。これでは作業効率が悪くなる。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、作業効率を高めることができる造形装置、また、この造形に用いられる除粉装置（デパウダー装置）、造形システム及び造形物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術に係る造形装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、供給機構と、昇降機構とを具備する。
前記ボックスは、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられる。
前記供給機構は、前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する。
前記昇降機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる。
【０００８】
ボックス保持機構によりボックスが着脱可能に保持されるので、作業者またはロボットが、ボックス保持機構からそのボックスを取り外すことができる。作業者またはロボットは、取り外されたボックスから造形物を取り出したり、造形物を収容したボックスを除粉装置に装着したりすることができる。これにより、作業効率を高めることができる。
【０００９】
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有してもよい。
【００１０】
例えば、前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行ってもよい。ボックスがボックス保持機構に着脱可能であること、あるいは、ステージがボックスの本体に相対的に移動可能に設けられることにより、ボックス及びステージの製造誤差（サイズ誤差等）が発生することも想定される。しかし、本技術のクランプ機構によれば、その製造誤差範囲を吸収してクランプを行うことができる。
【００１１】
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有してもよい。その場合、前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する。これにより、ボックス保持機構は、支持部材を上昇させて被支持部材を押し上げることにより、ボックスを簡単に持ち上げることができる。
【００１２】
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有してもよい。このストッパーを、ボックスの位置決め機構の一部または全部として用いることができ、簡易な構成でボックスの位置決めを実現することができる。
【００１３】
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有してもよい。これにより、ボックスから粉体が漏れ落ちることを防ぐことができる。
【００１４】
本技術に係る除粉装置は、ボックス保持機構と、ボックスと、ステージ移動聞くと、除粉処理機構とを具備する。
前記ボックスは、開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有する。また、ボックスは、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能である。
前記ステージ移動機構は、前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能である。
前記除粉処理機構は、前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する。
【００１５】
本技術に係る造形システムは、前記造形装置と、前記除粉装置と、造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置とを具備する。
【００１６】
本技術に係る造形物の製造方法は、本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容することを含む。
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物が形成される。
前記ボックスが前記造形装置から取り外される。
前記取り外されたボックスが除粉装置に装着される。
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体が除去される。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本技術によれば、作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す造形装置の側面図である。
【図３】図３は、図１に示す造形装置の平面図である。
【図４】図４Ａは、造形部に設けられたボックスを示す斜視図である。図４Ｂは、このボックスを示す断面図である。
【図５】図５は、供給部及び造形部のそれぞれの要部を示し、これらを斜め下方から見た図である。
【図６】図６は、供給部及び造形部を、供給部から見た側面図である。
【図７】図７は、主にボックスが造形装置に装着される時の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、搬送台車がボックスを保持している状態を示す図である。
【図９】図９は、作業者が造形装置に搬送台車のフォークを挿入する前の、搬送台車及び造形装置を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、作業者が造形装置に搬送台車のフォークされた状態の、搬送台車及び造形装置を示す斜視図である。
【図１１】図１１Ａ〜Ｅは、その時のボックス保持機構の動きを説明するための図である。
【図１２】図１２Ａ〜Ｄは、造形装置の造形動作を順に示す図であり、側面から見た模式図である。
【図１３】図１３は、造形装置による造形処理後、主に、ボックスが造形装置から取り外される時の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、除粉装置の外観を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す除粉装置の模式的な断面図である。
【図１６】図１６は、この除粉装置の動作を説明するための図である。
【図１７】図１７は、この除粉装置から造形物が取り出される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
【００２０】
[造形装置]
【００２１】
（造形装置の構成）
図１は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す図である。図２は、図１に示す造形装置の側面図であり、図３は、その平面図である。
【００２２】
この造形装置１００は、ラピッドプロトタイピング技術により、粉体を材料とした造形物を形成する装置である。
【００２３】
造形装置１００は、造形ユニット３０と、これに隣接して配置された制御ユニット６０とを備える。造形ユニット３０は、フレーム１と、このフレーム１上に固定されたプレート２とを備える。プレート２の概ね中央部には、プレート２の長手方向であるＹ方向に沿って造形作業用の開口部２ａが設けられている。その開口部２ａの下部には、粉体の供給部１０、粉体による造形物が形成される造形部２０、及び、粉体の排出路部材３１（図１ではこれを省略）が配置されている。これら供給部１０、造形部２０及び排出路部材３１は、図２及び図３に示すように、それらの図中左側からＹ方向に沿って順に並ぶように配置されている。
【００２４】
なお、プレート２上にも図示しないフレームが設けられ、図１に示すように、フレームにカバー３３が取り付けられている。カバー３３はアクリル等により形成され、ユーザーが、造形ユニット３０の外部からその内部を見ることができるようになっている。また、このカバー３３には、静電気を帯びた粉体が取り付いたりして視認性を妨げないように、静電防止処理が施されている。
【００２５】
供給部１０は、粉体４（図１２参照）を貯留することが可能な、供給ステージ１２を含む供給ボックス１１、供給ステージ１２を供給ボックス１１内で昇降させる昇降機構７０を有する。供給ステージ１２は、昇降機構７０の駆動により、供給ボックス１１内で供給ボックス１１に貯留された粉体４を下から押し上げることで、開口部２ａを介してプレート２上に粉体４を供給する。昇降機構７０としては、ボールネジ機構またはラックアンドピニオン機構等が用いられる。
【００２６】
図１及び２に示すように、この供給部１０上には、作業者またはロボットにより粉体が供給されて一時的に貯溜されるタンクシューター１５が設けられている。タンクシューター１５の底部には、例えば電気的な制御で開閉する図示しないカバーが設けられている。このカバーが開くと、貯溜されている粉体が自重で落下し、供給部１０に供給される。
【００２７】
粉体４としては、水溶性の材料が用いられ、例えば、食塩、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの無機物が用いられる。塩化ナトリウムとにがり成分（硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウムなど）が混合されたものが用いられてもよい。すなわち、これは塩化ナトリウムを主成分とするものである。あるいは、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸アンモニウム、メタアクリル酸ナトリウムやその共重合体などの有機物を用いることもできる。
【００２８】
粉体４の平均粒子径は、典型的には10μm以上100μm以下である。食塩が用いられることにより、例えば金属またはプラスチック等の粉体材料を用いる場合に比べ、粉体材料の抽出や加工等に要するエネルギーが低いので環境に良い。
【００２９】
供給部１０に隣接して配置された造形部２０は、粉体４を収容することが可能なボックス２１と、このボックス２１に設けられたステージ２２を昇降させる昇降機構５０とを有する。ボックス２１は、ボックス保持機構４０に着脱可能に設けられている。ボックス保持機構４０及び昇降機構５０の詳細は後述する。
【００３０】
図３で見て、ボックス２１のＸ方向の長さは20〜50cm、そのＹ方向の長さは10〜30cmに設定されるが、この範囲に限られない。このボックス２１（の本体２３）内に収容された粉体が配置される領域が、造形可能領域となる。
【００３１】
各ボックス１１、１２及び排出路部材３１の上端部には開口が設けられ、それらの開口面は、プレート２の開口部２ａ（図３参照）にそれぞれ対面するように配置されている。
【００３２】
プレート２の開口部２ａの供給部１０側の端部付近には、供給部１０から供給された粉体４を造形部２０に搬送するローラ１６が配置されている。ローラ１６は、各ボックス１１、１２及び排出路部材３１の配列方向とは水平面内で直交する方向、すなわちＸ方向に沿って設けられた回転軸１７（図２参照）を有する。回転軸１７を回転させる図示しないモータも設けられている。プレート２上にはローラ１６をＹ方向に移動させる図示しない機構が設けられている。
【００３３】
排出路部材３１は、図２に示すように、ボックス保持機構４０をよけるために折れるように設けられている。排出路部材３１の下部には、回収ボックス３４が配置されている。排出路部材３１を自重により落下する余剰の粉体が、この回収ボックス３４に回収されるようになっている。
【００３４】
プレート２上には、プリントヘッド４１、及びこのプリントヘッド４１をＸ−Ｙ方向に移動させるプリントヘッド移動機構４６が設けられている。プリントヘッド４１は、造形部２０においてステージ２２上の粉体４にインクを吐出することが可能になっている。プリントヘッド４１及びプリントヘッド移動機構４６は、液体を供給する供給機構として機能する。
【００３５】
プリントヘッド移動機構４６は、開口部２ａのＸ方向での両側でＹ方向に沿って延設されたガイドレール４５、これらのガイドレール４５の端部に設けられたＹ軸駆動機構４８、これらのガイドレール４５の間に架け渡されたＸ軸駆動機構４７を有する。Ｘ軸駆動機構４７にプリントヘッド４１がＸ方向に移動可能に接続されている。また、Ｘ軸駆動機構４７は、ガイドレール４５に沿って、Ｙ軸駆動機構４８によりＹ方向に移動可能となっている。Ｘ軸駆動機構４７及びＹ軸駆動機構４８は、ボールネジ機構、ベルト機構、またはラックアンドピニオン機構等により構成されている。
【００３６】
プリントヘッド４１は、公知のインクジェットプリントヘッドの構造を備えるものが用いられればよい。例えば、プリントヘッド４１内には、図示しない複数のインクタンクが設けられている。各インクタンクは、シアン、マゼンダ及びイエローの各色（以下ＣＭＹという。）のインクをそれぞれ貯溜している。
【００３７】
プリントヘッド４１内には、図示しないが例えば透明インクを貯溜するタンクも設けられている。この透明インクは、粉体を結合して硬化させるためのバインダーの成分を含む。粉体がバインダー成分を含む場合には、インクはバインダー成分を含んでいなくてもよい。
【００３８】
インクとしては、例えば水性インクが用いられ、市販のインクジェットプリンタ用のインクを用いることも可能である。インクは、粉体４の材料に応じて油性であってもよい。
【００３９】
プリントヘッド４１の方式として、インクジェット方式とは異なる方式が採用されてもよい。
【００４０】
制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを有するコンピュータの機能を備える。また、制御ユニット６０は、前面の上部に配置された表示部６１、及びその下部に配置された入力操作機器６２を有している。入力操作機器６２は、典型的にはキーボードにより構成される。表示部６１は、タッチパネルによる入力デバイスを有していてもよい。
【００４１】
この制御ユニット６０には、３次元データとして機能するＣＴ（Computed Tomography）データが入力される。制御ユニット６０は、入力されたＣＴデータに基づいて、造形物を形成するために、造形ユニット３０の各部の動き及びそのタイミングを制御する。
【００４２】
図４Ａは、造形部２０に設けられたボックス２１を示す斜視図である。図４Ｂは、このボックス２１を示す断面図である。
【００４３】
ボックス２１は、上記したように、上端に開口２３ａを有する本体２３と、この本体２３に移動可能に設けられ、この本体２３の底板を構成するステージ２２とを有する。本体２３の形状は、四角の筒状であり、ステージ２２は、この本体２３の内面の形状に沿うように、四角形の板状を有する。図４Ｂに示すように、本体２３の下部にはフランジ部２３ｂが設けられており、ステージ２２の周縁部がこのフランジ部２３ｂ上に載置された状態で、本体２３の容積が最も大きくなる。
【００４４】
ステージ２２の周縁部には、シール部材２９が装着されており、シール部材２９は、本体２３とステージ２２との間の隙間をシールする。シール部材２９は、例えばウレタン等、スポンジ状の素材で構成される。ステージ２２の裏面には、後述するクランプ機構５６の一部を構成する部材として、例えば強磁性材料でなる鉄プレート５５が取り付けられている。なお、図２、１１Ａ〜Ｅ等では、シール部材２９の図示を省略している。
【００４５】
このボックス２１の本体２３の側面２３ｃには、ボックス保持機構４０の後述する支持部材２７に支持される被支持部材２４が設けられている。被支持部材２４は、例えば板状に形成されるが、この形状に限られない。ボックス保持機構４０の支持部材２７がボックス２１を支持できるように、被支持部材２４は連続的または断続的に本体２３の周囲の少なくとも一部に設けられていればよい。本実施形態では、被支持部材２４は、本体２３の対向する一対の側面２３ｃにそれぞれ設けられている。
【００４６】
図５は、供給部１０及び造形部２０のそれぞれの要部を示し、これらを斜め下方から見た図である。図６は、これら供給部１０及び造形部２０を、供給部１０から見た側面図である。以下の供給部１０及び造形部２０の説明は、図５及び６だけでなく、図２も参照すると理解しやすい。
【００４７】
供給部１０及び造形部２０は、上記したプレート２の開口２ａに取り付けられる取付フレーム８０を有する。供給ボックス１１は、この取付フレーム８０の所定位置に固定されている。
【００４８】
取付フレーム８０の、供給ボックス１１が固定された位置に隣接する部分には、ガイドフレーム８１が取り付けられている。ガイドフレーム８１は、例えば本体２３の外形に沿った四角形に形成されている。ガイドフレーム８１は、ボックス２１がボックス保持機構４０に装着される時に、ボックス２１の本体２３の上部を案内し、この本体２３を位置決めする機能を有する。
【００４９】
ガイドフレーム８１の内側は、図６に示すように、テーパー形状に形成されている。具体的には、そのガイドフレーム８１の下方から上方に向かうにしたがって、そのガイドフレーム８１の内側の幅（ガイドフレーム８１の内部空間の幅）が狭くなるように形成されている。これにより、後述するように上昇移動されるボックス２１の上部がガイドされやすくなり、つまり、ボックス２１の上部がガイドフレーム８１に嵌りやすくなり、ボックス２１の位置決めが容易となる。
【００５０】
造形部２０の昇降機構５０は、駆動部５４と、この駆動部５４によって昇降移動する昇降アーム（昇降部材）５２と、昇降アーム５２がステージ２２をクランプするためのクランプ機構５６（図５参照）とを含む。昇降アーム５２は例えばＬ字形状を有する。
【００５１】
クランプ機構５６は、例えば、昇降アーム５２の上端部に取り付けられた、磁界発生デバイス５３と、上述のように、ステージ２２の裏面に設けられた鉄プレート５５とを有する。磁界発生デバイス５３が、図示しないコイルの通電により磁力を発生し、この磁力が鉄プレート５５と作用することで、磁界発生デバイス５３と鉄プレート５５とが接続され、ステージ２２がクランプされる。
【００５２】
供給部１０の昇降機構７０も、基本的に昇降機構５０と同様の構造を有しており、Ｌ字形状の昇降アーム７２の端部に供給ステージ１２が直接取り付けられている点で、昇降機構５０と異なる。
【００５３】
また、造形部２０に設けられたボックス保持機構４０は、一対の昇降シリンダ２８を有する。昇降シリンダ２８は、駆動部２５と、駆動部２５により昇降移動するロッド２６とをそれぞれ有し、ロッド２６の先端には上記支持部材２７がそれぞれ取り付けられている。すなわち、支持部材２７が、ボックス２１に設けられた被支持部材２４を下方から支持するようになっている。昇降シリンダ２８としては、例えば流体圧シリンダ（典型的にはエアシリンダ）が用いられる。
【００５４】
昇降シリンダ２８は、ボックス２１及び昇降アーム５２を挟むような位置で、取付フレーム８０に接続された２枚の垂直板フレーム８２にそれぞれ固定されている。これら昇降シリンダ２８は同期して駆動するように、造形ユニット３０の図示しないコントローラにより、あるいは制御ユニット６０によりその駆動が制御される。
【００５５】
垂直板フレーム８２には、ボックス保持機構４０の一部として機能する一対のストッパー８３が設けられている。これらのストッパー８３は、昇降シリンダ２８が支持部材２７を上昇移動させる時に、その上昇移動を規制する機能を有する。後述するように、このストッパー８３に被支持部材２４が当接した時点で、ボックス２１がガイドフレーム８１により位置決めされた状態となる。ガイドフレーム８１が、ボックス保持機構４０の一部として機能してもよい。
【００５６】
このように、ガイドフレーム８１及びストッパー８３が設けられることにより、簡易な構成で、造形部２０におけるボックス２１の位置決めを実現することができる。
【００５７】
（造形装置における造形処理前の動作）
次に、主に、ボックス２１が造形装置１００に装着される時の動作を説明する。図７は、その動作を示すフローチャートである。図１１は、その時のボックス保持機構の動きを説明するための図である。
【００５８】
最初、造形装置１００の各部の機構は、原点位置（初期位置）にある（ステップ１００）。ボックス保持機構４０の原点位置は、図１１Ａに示すような位置である。すなわち原点位置では、昇降シリンダ２８の支持部材２７が、図２で示した位置より下降した状態にある。
【００５９】
作業者は、図８に示すように、ボックス２１を搬送台車１５０に乗せる（ステップ１０１）。搬送台車１５０は、搬送対象物であるボックス２１を保持するフォーク１５３を有する。フォーク１５３は手動または電動により上下動できるように構成されている。フォーク１５３は図示するようにボックス２１の底部を下方から支持するようにして、ボックス２１を保持する。後述するように、作業者が搬送台車１５０のフォーク１５３を造形装置１００内に挿入した時に、造形装置１００の昇降シリンダ２８上にボックス２１が配置されるように、フォーク１５３の高さが予め調整されている。
【００６０】
なお、フォーク１５３の上面に図示しない凸部（または凹部）が設けられ、この凸部（または凹部）に、ボックス２１の裏面側に設けられた凹部（または凸部）が係合するようになっていてもよい。あるいは、搬送台車１５０は、フォーク１５３の代わりに、ボックス２１の本体２３の側面を両側から挟むようにしてボックス２１を保持する保持機構を有していてもよい。
【００６１】
図９及び１０に示すように、作業者は、造形装置１００内に搬送台車１５０のフォーク１５３を挿入するように、搬送台車１５０を移動させる（ステップ１０２）。そうすると、図１１Ｂに示すように、ボックス保持機構４０が配置される所定の高さ位置にボックス２１が配置される。図１１Ｂに示す状態で、作業者が造形装置１００の入力操作機器６２を介して操作することにより、ボックス保持機構４０は、ボックス２１の保持動作を開始する。
【００６２】
なお、作業者によるフォーク１５３の造形装置１００への挿入時、ボックス２１のＸ軸方向での位置決めは、次のようにして行われればよい。例えば、フォーク１５３の長さや、搬送台車１５０のサイズが、造形装置１００のサイズに対応するように予め設計され、フォーク１５３の所定位置にボックス２１が載せられることにより、その位置決めが行われるようにすればよい。この場合におけるボックスの２１のＹ軸方向での位置決めについては、例えば搬送台車１５０用の移動のためのガイドレールが、造形装置１００の設置位置に対応するように設けられている等により行われればよい。
【００６３】
あるいは、例えばフォーク１５３の端部にカメラが設けられ、そのカメラにより撮影された映像を作業者が見ながら搬送台車１５０をＸ及びＹ軸方向で移動させて、ボックス２１を位置決めしてもよい。あるいは、作業者の搬送台車１５０を移動させる技量により、ボックス２１が位置決めされてもよい。
【００６４】
図１１Ｂに示した状態の後、図１１Ｃに示すように、ボックス保持機構４０では、昇降シリンダ２８の駆動により、支持部材２７が上昇する。支持部材２７が被支持部材２４に当接しながら上昇することにより、ボックス２１が持ち上げられ、ボックス２１がフォーク１５３から離れる（ステップ１０３）。昇降シリンダ２８は、被支持部材２４がストッパー８３に当接するまで支持部材２７を上昇させる。被支持部材２４がストッパー８３に当接することにより、その上昇が終了する。
【００６５】
図１０は、ボックス２１がフォーク１５３から離れ、ボックス２１の上昇が終了した時の状態を示している。この時、ボックス２１の上部がガイドフレーム８１（図６参照）内に挿入され、ボックス２１はガイドフレーム８１に案内されながら上昇し、位置決めされる。このようにしてボックス保持機構４０は、ボックス２１を保持する。
【００６６】
ボックス２１の下部には昇降機構５０が配置されるため、ボックス２１を保持するボックス保持機構４０は、このように動きが少ない、極力簡易な構成とされる。
【００６７】
作業者は搬送台車１５０をバックさせることによりそのフォーク１５３を造形装置１００から引き抜く（ステップ１０４）。作業者は、安全を考慮してフォーク１５３を少し下降させてから引き抜いてもよい。
【００６８】
次に、図１１Ｄに示すように、昇降機構５０が作動を開始する。昇降アーム５２が上昇し、クランプ機構５６によりステージ２２がクランプされる（ステップ１０５）。ステージ２２がクランプされると、図１１Ｅに示すように、昇降機構５０は、ステージ２２をボックス２１の本体２３の最上位置、すなわち開口付近まで上昇させる（ステップ１０６）。その後、後述する造形処理（図１２参照）が開始される（ステップ１０７）。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、ボックス保持機構４０によりボックス２１が着脱可能に保持されるので、作業者は、ボックス保持機構４０からそのボックス２１を取り外すことができる。作業者は、取り外されたボックス２１から造形物を取り出したり、造形物を収容したボックス２１を後述するように除粉装置３００に装着したりすることができる。これにより、作業効率を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態に係るクランプ機構５６は、電磁クランプ力を利用している。本実施形態では、ボックス２１がボックス保持機構４０に着脱可能であること、あるいは、ステージ２２がボックス２１の本体２３に移動可能に設けられることにより、ボックス２１及びステージ２２の製造誤差（サイズ誤差等）が発生することも想定される。しかし、本技術のような電磁クランプ力が利用されることにより、部材同士が係合してクランプ力を発生するメカニカルなクランプ力が利用される場合に比べ、その製造誤差を吸収してクランプを行うことができる。
【００７１】
本実施形態に係るボックス２１は、上述のようにステージ２２の周縁部に設けられたシール部材２９を有する。これにより、ボックス２１から粉体が漏れ落ちることを防ぐことができる。特に、シール部材２９として、本実施形態のようにスポンジ状の柔らかい素材が用いられる場合、上記のようにボックス２１の本体２３とステージ２２とのＸ−Ｙ平面内における相対位置は、厳密に固定されるわけではなく、多少の自由度がある。したがって、上記のような製造誤差だけでなく、クランプ機構５６は、このようなステージ２２の多少の自由度によるステージ２２の位置誤差も吸収することができる。
【００７２】
（造形装置の造形処理）
図１２は、造形装置１００の造形動作を順に示す図であり、側面から見た模式図である。
【００７３】
造形装置１００が造形物を形成する前の段階で、造形の対象となる対象物のＣＴデータが制御ユニット６０に入力される。
【００７４】
図１２Ａ〜Ｄでは、後述するように、プリントヘッド４１からインクが吐出されることで粉体４が硬化（結合）される層が１層分（所定の層厚分）形成される工程が示されている。粉体４及び未硬化（未結合）の粉体４がドットのハッチングで示され、硬化層が黒塗りで示されている。
【００７５】
図１２Ａに示すように、供給ボックス１１には既に上記のタンクシューター１５から粉体４が供給されて貯溜さている。造形部２０のステージ２２には、硬化層及び未硬化の粉体層が積層された状態となっており、この状態から、硬化層を１層形成する工程が開始される。図１２Ａにおいて、ローラ１６及びプリントヘッド４１が示されている位置が、ぞれぞれの待機位置とされる。
【００７６】
まず、図１２Ｂに示すように、供給部１０の供給ステージ１２に堆積している粉体４が昇降機構７０（図２等参照）により押し上げられ、１層分の粉体層よりも少し過剰な量の粉体４が、プレート２の上面２ｂより高い位置まで供給される。また、造形部２０において、昇降機構５０によりステージ２２が降下することで、硬化層及び未硬化の粉体層の上面とプレート２の上面２ｂとの間に、粉体層の１層分の厚みの間隔が設けられる。
【００７７】
図１２Ｂにおいて粉体層の１層分の厚みｕは、典型的には、0.1mm〜0.2mm程度であるが、この範囲より大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００７８】
図１２Ｃに示すように、図１２Ｃにおいてローラ１６が反時計回りに回転しつつ、白抜きの矢印の方向に移動することにより、供給部１０から供給された粉体４が搬送される。ここで、ローラ１６の回転方向は、ローラ１６を回転自在にして（ローラ１６の回転軸にかかる回転力をフリーにして）白抜きの矢印の方向に移動させたとしたときに、ローラ１６と造形部２０との摩擦によりローラ１６が回転するであろう方向に対して逆の方向である。このようなローラ１６の回転により粉体４が搬送されることで、造形部２０の硬化層及び未硬化の粉体層の上面に設けられた間隔に粉体４が充填されて、均一に均された粉体層が形成される。
【００７９】
図１２Ｄに示すように、ローラ１６が造形部２０を通過して、過剰な量の粉体４を排出路部材３１から排出する。そしてローラ１６が待機位置まで戻る動作と連動するように、プリントヘッド４１がプリントヘッド移動機構４６の駆動により移動しながら、着色された画像を描くようにインクを吐出する。この場合、粉体層に水性インク（カラーインク及び透明インク）が浸透し、インクが吐出された部分の粉体４が互いに接着され、硬化層（結合層）が形成される。
【００８０】
粉体を硬化させる（結合させる）ためには、プリントヘッド４１は、上記のようにバインダーを含む透明インクを吐出する。つまり、着色されたインク（ＣＭＹインク）が吐出された領域と同じ領域に、透明インクが吐出されることにより、着色された粉体の硬化層が形成される。
【００８１】
なお、着色しない硬化層を形成する場合、プリントヘッド４１は、透明インクのみを造形可能領域に選択的に吐出すればよい。
【００８２】
なお、ローラ１６が粉体４を搬送し終えて待機位置に戻った後に、プリントヘッド４１は移動を開始し、インクの吐出を開始させてもよい。しかし、上記のように、ローラ１６の戻り動作の時間帯とヘッドの移動動作の時間帯とが重なることにより、処理時間を短縮することができる。
【００８３】
プリントヘッド４１が待機位置まで戻ると、図１２Ａに示す状態に戻り、１層分の着色された硬化物が形成される。造形装置１００は、以上のような動作を繰り返すことにより、硬化層が積層されて造形物が形成されていく。
【００８４】
このように造形装置１００による造形処理後、造形装置１００とは別の、図示しない加熱装置により造形物が加熱されることで、さらに硬度の高い造形物を得るようにしてもよい。
【００８５】
（造形装置における造形処理後の動作）
次に、造形装置１００による造形処理後、主に、ボックス２１が造形装置１００から取り外される時の動作を説明する。図１３は、その動作を示すフローチャートである。
【００８６】
造形処理の終了後、作業者が搬送台車１５０を移動させて、フォーク１５３を造形装置１００の所定の位置まで挿入する（ステップ２００）。フォーク１５３の挿入前に、作業者はフォーク１５３の位置を下げておいてもよい。フォーク１５３が挿入されると、昇降シリンダ２８が作動して、ボックス２１の本体２３が下降することで、ボックス２１が搬送台車１５０のフォーク１５３上に載置される（ステップ２０１）。この場合、本体２３がステージ２２に対して下降する。そして、昇降機構５０が、ステージ２２が本体２３の最下部に位置するまで昇降アーム５２を下降させる（ステップ２０２）。
【００８７】
クランプ機構５６が、クランプ力を解除し、昇降アーム５２を最下部まで下降させる（ステップ２０３）。
【００８８】
作業者は、運搬台車のフォーク１５３を造形装置１００から引き抜き（ステップ２０４）、ボックス２１を保持した搬送台車１５０をそのまま後述の除粉装置３００へ運搬する（ステップ２０５）。
【００８９】
[除粉装置]
【００９０】
次に、除粉装置について説明する。
【００９１】
（除粉装置の構成）
図１４は、除粉装置の外観を示す斜視図である。図１５は、この除粉装置の模式的な断面図である。
【００９２】
除粉装置３００は、支持フレーム３０１と、支持フレーム３０１上に設けられた除粉室３２０と、除粉室３２０の下部に設けられ支持フレーム３０１内に配置された機構室３６０とを備えている。例えば、図１４に示すように、除粉装置３００の前方には、除粉処理後に造形物を除粉装置３００から取り出すロボット１６０が配置されている。ロボット１６０の形態は、図１４に示すような人型に限られず、あらゆる形態に置き換え可能である。
【００９３】
除粉室３２０は、例えば透明なアクリル等を有するカバー３２５を有する。カバー３２５の前方側は、上下方向に開閉可能なドア３２６として形成されている。カバー３２５には、静電気を帯びた粉体が取り付いたりして視認性を妨げないように、静電防止処理が施されている。
除粉室３２０には、図１５に示すようにガスブロー用のノズル３２８が設けられている。ノズル３２８は、図１５に示すように複数設けられていてもよい。ガスとしては典型的には空気が用いられるが、窒素等の不活性ガスが用いられてもよい。ノズル３２８は、ガスを収容したタンクに、ポンプ及びバルブ等（図示せず）を介して接続されている。少なくともノズル３２８が、除粉処理機構として機能する。
【００９４】
機構室３６０には、ボックス２１、これを着脱可能に保持するボックス保持機構３４０、及び、ステージ２２を昇降移動させるステージ移動機構３５０が配置されている。ボックス２１は、造形装置１００に装着されていたボックス２１である。上記のように、造形装置１００から搬送台車１５０により運搬されて来たボックス２１が、この除粉装置３００に装着される。
【００９５】
機構室３６０の背面には、除粉室３２０内に飛散する主に未結合の粉体４を排出する排出ダクト３６１が接続されている。排出ダクト３６１には、図示しないが、真空ポンプ及び、粉体４を回収して収容する回収容器等が接続されている。排出ダクト３６１は、除粉室３２０にも、あるいは、除粉室３２０のみに接続されていてもよい。ノズル３２８の他、排出ダクト３６１も除粉処理機構の一部として機能する。
【００９６】
ボックス保持機構３４０は、造形装置１００におけるボックス保持機構４０と実質的に同様の構造及び機能を有するので、その説明を省略する。
【００９７】
ステージ移動機構３５０は、造形装置１００における造形部２０の昇降機構５０と実質的に同様の構造及び機能を有する。しかしながら、ステージ移動機構３５０は、ステージ２２を支持して昇降できる構造であれば、昇降機構５０と同様の構造を有していなくても、どのような構造であってもよい。
【００９８】
除粉室３２０と機構室３６０とは、パンチメタルのような多数の穴３２４ａを有する区画部材３２４により区画されている。区画部材３２４には、ボックス２１の外形または内径に対応する形状の開口部３２４ｂが設けられている。ボックス２１は、ボックス保持機構３４０に支持された状態で、ボックス２１の本体２３の上部がその開口部３２４ｂに挿入されるか、または、開口部３２４ｂの周囲に当接するようになっている。
【００９９】
区画部材３２４の開口部３２４ｂの周囲に、図５に示したようなガイドフレームが設けられ、このガイドフレームがボックス保持機構３４０の一部として機能してもよい。
【０１００】
支持フレーム３０１には、この機構室３６０を覆うような壁を形成する部材が取り付けられ、支持フレーム３０１内の領域をほぼ密閉できるようになっている。この部材には、ボックス２１を保持した搬送台車１５０のフォーク１５３が挿入可能な窓が設けられている。
【０１０１】
（除粉装置の動作）
作業者が、造形物を収容したボックス２１を保持した搬送台車１５０を、除粉装置３００の、ボックス保持機構３４０に装着する。この装着方法は、造形装置１００でのボックス２１の装着方法と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０２】
図１６に示すように、ステージ移動機構３５０の昇降アーム３５２が、所定の高さ分上昇する。所定の高さとは、例えば、ボックス２１内に上下方向に複数段で複数の造形物４’が配置されている場合に、実質的にその１つ分の造形物４’の高さである。図１６では、その１段ごとの高さを、破線で区切って図示している。このような昇降アーム３５２によるステージ２２の上昇により、本体２３の開口２３ａ（図４Ａ、Ｂ参照）を介して最上段にある造形物４’がボックス２１外に押し出される。
【０１０３】
そして、ノズル３２８からガスが噴出し、造形物４’の周囲にある主に未結合（未硬化）の粉体４が、造形物４’から離れて飛散する。つまり、未結合の粉体４が造形物４’から除去される。このような除粉処理中は、真空ポンプによる排気が連続的に行われている。これにより、粉体４は、排出ダクト３６１を介して回収容器に収容される。
【０１０４】
ボックス２１内の最上段の造形物４’の除粉処理が終了すると、図１７に示すように、除粉室３２０のドア３２６が開き、ロボット１６０がその造形物を除粉室３２０から取り出して、それらを図示しない収容ボックスに収容する。このロボット１６０による造形物４’の取り出し時に、排出ダクト３６１を介しての排気動作は停止されてもよいし、あるいはそのまま連続的に作動されてもよい。
【０１０５】
ロボット１６０による最上段の造形物４’の取り出し作業が終了すると、除粉室３２０のドア３２６が閉まり、また、ステージ移動機構３５０の昇降アーム３５２が、さらに所定の高さ分上昇する。そして、最上段の造形物４’と同様に、ボックス２１内の２段目の造形物４’の周囲の粉体が除去される。
【０１０６】
除粉装置３００は、このような動作を、ボックス２１内に収容された造形物４’の段数分、繰り返し行う。
【０１０７】
ロボット１６０によって造形物４’が取り出されると、ボックス２１が除粉装置３００から取り外される。ボックス２１の、除粉装置３００からの取り外し方法は、造形装置１００でのボックス２１の取り外し方法と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０８】
作業者は、空のボックス２１を保持した搬送台車１５０から、その空のボックス２１を取り出すか、または、空のボックス２１を保持した搬送台車１５０を所定の位置に運搬する。
【０１０９】
以上のように、本実施形態では、造形装置１００により形成された造形物を収容するボックス２１ごとに、除粉装置３００により未結合の粉体が除去されるので、造形装置１００の内部が粉体４で汚れる、といった問題を解決することができる。つまり、本技術のような着脱可能なボックス２１を用いない、一般的な粉体ラピッドプロトタイピング装置においては、作業者が、ボックスから粉体に埋もれた造形物を取り出す際に、粉体が周りに拡散し、未結合の粉体でその造形部（プリントヘッドやそれを動かす移動機構等）を汚す、といった問題があった。しかし、本技術ではこのような問題を解決することができる。
【０１１０】
本実施形態では、ステージ移動機構３５０がボックス２１に設けられたステージ２２を上昇させることで、本体２３の開口２３ａから造形物４’がボックス２１外に押し出される。これにより、ボックス２１の上部で未結合の粉体４を除去することができる新たな除粉装置３００を提供することができる。
【０１１１】
本技術と対比される参考例に係る造形装置では、ボックスの下方側から未結合の粉体を自重で落とすようにして排出していた。このような装置では、そのボックスから作業者が造形物を取り出し、除粉作業を手作業で行う必要があり、非常に手間がかかっていた。
【０１１２】
また、ボックス内に複数の造形物が形成される場合であって粉体が一度に排出されるような造形装置（本技術と対比される参考例に係る造形装置）では、複数の造形物が順序や配列がばらばらになっていた。このような状況の下では、例えば複数の造形物の形状が似通ってはいるが、多少異なる場合、作業者にとってそれら造形物の識別が困難となる。
【０１１３】
また、そのように粉体が一度に排出される場合、それら造形物が転がったり、造形物同士がぶつかったりするため、造形物の破損（割れ、欠け、崩れ）するおそれがある。
【０１１４】
本技術によれば、複数段で収容された造形物４’が、一段ずつ押し出されて除粉が行われることにより、例えば、ボックス内の未結合の粉体が一度に除去される場合に比べ、複数の造形物４’を個別に識別可能にしつつ、これら造形物４’を上から順に取り出すことが可能となる。したがって、参考例に係る造形装置が含んでいる上記のような問題をすべて解決することができる。
【０１１５】
本実施形態では、複数のボックス２１を用意することにより、除粉装置３００による、それらボックスのうち第１のボックス内の造形物についての除粉処理の間に、造形装置１００により第２のボックス内の造形物についての造形処理を行うことができる。このような造形システムは、例えば造形処理部と除粉処理部とが一体となった装置とは異なり、造形処理を中断する時間を短くすることができ、造形物の生産性を高めることができる。その結果、造形処理のコストも抑えることができるようになる。
【０１１６】
また、造形装置１００及び除粉装置３００が別体の装置であることにより、それぞれの装置のメンテナンスを独立して行うことができる。
【０１１７】
[除粉処理の制御方法]
【０１１８】
上記したように、除粉装置３００は、造形物のサイズに応じてステージ２２を１段ごとに上昇させて除粉を行う。このような技術を実現するために、造形システムは次のように構成されればよい。
【０１１９】
例えば、造形装置１００の制御ユニット６０と除粉装置３００（の図示しない制御ユニット）とが無線または有線で通信可能に接続される。除粉装置３００は、制御ユニット６０から、造形の対象物のＣＴデータ、またはそのＣＴデータに基づく造形物の３次元形状データを取得する。３次元形状データには、その造形物のサイズ及び形状のデータが含まれるので、除粉装置３００の制御ユニットは、それらのデータに基づいて、除粉処理を制御することができる。
【０１２０】
除粉処理の制御とは、例えば、ノズル３２８からのガスの噴出流量、噴出時間、ステージ２２の上昇速度（または上昇の仕方）、ノズル３２８の選択個数、ノズル３２８の配置及び姿勢等のうち、少なくとも１つを制御することである。
【０１２１】
例えば、ボールネジ機構、ラックアンドピニオン機構、その他ギア機構等、ノズル３２８の配置及び姿勢を変えることが可能な駆動機構が設けられることにより、その配置及び姿勢が制御可能となる。
【０１２２】
例えば除粉装置３００は、造形物の複雑な形状部分（第１の表面積を持つ部分）の除粉処理について、それより単純な形状部分（第１の表面積より小さい第２の表面積を持つ部分）の除粉処理に比べ、長い時間となるようにまたは流量を多くするように、その除粉処理を制御することもできる。
【０１２３】
あるいは、除粉装置３００は、造形装置１００からの３次元形状データを取得する方法に代えて、または、それに加えて、ボックス２１ごとにそのボックスを個別に識別する識別子が、ボックス２１に設けられていてもよい。識別子としては、例えばＩＣタグまたは情報コード（バーコードや２次元情報コードなど）を含む。これにより、除粉装置３００は、そのボックス２１ごと、あるいはそのボックス２１内に収容されている造形物ごとに、除粉処理を制御することができる。
【０１２４】
除粉装置３００の上記の説明では、ボックス２１内に複数の造形物が収容されている例を説明した。しかし、ボックス２１内に１つの造形物が収容されている場合であっても、昇降アーム３５２がステージ２２を段階的（断続的）に上昇させながら、ノズル３２８からの連続的または断続的なガスの噴出によって、その造形物４’の周囲の未結合の粉体４が除去されればよい。あるいは、昇降アーム３５２がステージ２２を連続的に上昇させながら、未結合の粉体４が除去されてもよい。このように、ステージ２２が連続的に上昇される場合でも、除粉装置３００は、上述のように３次元形状データに応じて、そのステージ２２の上昇速度を可変に制御することもできる。
【０１２５】
[その他の実施形態]
【０１２６】
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１２７】
上記実施形態に係るクランプ機構５６として電磁クランプが用いられた。しかし、クランプ機構として、静電容量によりクランプ力を発生する機構、あるいは機械的な係合によりクランプ力を発生する機構が用いられてもよい。
【０１２８】
上記ボックス保持機構４０、３４０における主要部分の機構として流体圧シリンダが用いられたが、これに代えて、ボールネジ、ラックアンドピニオン、あるいはベルト等の機構が用いられてもよい。
【０１２９】
昇降機構５０、７０等の昇降部材として、上記実施形態ではＬ字形状の昇降アームを例に挙げたが、このような形態に限られず、昇降部材はロッド状等、どのような形態を有していてもよい。
【０１３０】
ボックスの形状は、上記実施形態のような四角筒状に限られず、三角筒、五角形以上の筒、あるいは、円筒、楕円筒、これらのうち少なくとも２つの組み合わせ、あるいは、その他の任意の形状でもよい。
【０１３１】
上記ボックス保持機構４０、３４０に設けられたストッパー８３の配置の代わりとして、ボックス２１の上端側の上昇を規制する位置に設けられストッパー８３が配置されていてもよい。あるいは、ストッパー８３がなく、昇降シリンダ２８の上死点に対応するボックス２１の位置が、ボックス保持機構４０、３４０によるボックス２１の保持位置（装着位置）とされてもよい。
【０１３２】
上記実施形態では、造形装置１００及び除粉装置３００は別体であるとしたが、これらは一体となって設けられていてもよい。
【０１３３】
あるいは、造形装置１００及び除粉装置３００が一体及び別体に関わらずインラインで配置され、自動の搬送装置が、造形装置１００及び除粉装置３００の間で、ボックス２１を搬送するような造形システムにも本技術を適用可能である。自動の搬送装置としては、例えばＲＧＶ（Rail Guided Vehicle）、あるいはＰＧＶ（Personal Guided Vehicle）のようなＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）がある。
【０１３４】
自動の搬送装置としては、例えばアームアンドハンドのような、車輪を持たない搬送装置であってもよい。この場合、造形装置１００及び除粉装置３００は、このような車輪を持たない搬送装置とともに一体的な装置として構成されてもよい。
【０１３５】
造形物の３次元形状データのうち少なくとも造形物のサイズに応じて、複数の異なるサイズの容積を持つボックスが用意されてもよい。例えば、造形装置１００の制御ユニット６０は、小さい造形物を形成する場合、それに対応した小さいボックスを選択し、そのボックスを用いて造形処理を行うことで、すべて同じ容積を持つボックスを用いる場合に比べ、粉体の使用量を節約することができる。この場合、ボックスの外形及びその外形のサイズは、複数のボックスで実質的に同じでよく、それらの容積が異なるように、各ボックスが形成されていればよい。
【０１３６】
粉体として、上記した材料の他、金属や樹脂であってもよい。金属粉が用いられる場合、焼結により金属粉を結合（硬化）させることができる。造形可能領域にある金属粉を選択的に焼結させるためには、レーザーが用いられる。
【０１３７】
また、磁性を持つ金属粉が用いられる場合であって、クランプ機構５６として上記実施形態のような電磁クランプが用いられる場合、ステージ２２の上面と下面（裏面）との間で磁界を遮断する磁気シールドが設けられていればよい。
【０１３８】
上記昇降機構５０は、ステージ２２を本体２３に対して昇降移動させたが、本体２３をステージ２２に対して昇降移動させてもよい。除粉装置３００のステージ移動機構３５０も、ステージ２２を本体２３に対して昇降移動させたが、本体２３をステージ２２に対して昇降移動させてもよい。この場合、ステージ移動機構３５０は、ボックス２１の下端部が区画部材３２４付近の高さ位置するように設置され、その状態から、本体２３を徐々に下降させていけばよい。
【０１３９】
上記実施形態では、造形装置１００の制御ユニット６０と、除粉装置３００（の制御ユニット）とが通信可能に接続されていたが、例えばサーバーとなるコンピュータが、造形装置１００及び除粉装置３００に通信可能に接続され、このコンピュータが造形装置１００及び除粉装置３００を管理してもよい。
【０１４０】
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
【０１４１】
本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構と
を具備する造形装置。
（２）（１）に記載の造形装置であって、
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有する
造形装置。
（３）（２）に記載の造形装置であって、
前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行う
造形装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有し、
前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する
造形装置。
（５）（４）に記載の造形装置であって、
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有する
造形装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有する
造形装置。
（７）ボックス保持機構と、
開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能なボックスと、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する除粉処理機構と
を具備する除粉装置。
（８）造形装置であって、
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構とを含む造形装置と、
除粉装置であって、
前記ボックスを着脱可能に保持するボックス保持機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記ボックスの前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する除粉処理機構とを含む除粉装置と、
搬送装置であって、
前記造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置と
を具備する造形システム。
（９）本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容し、
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物を形成し、
前記ボックスを前記造形装置から取り外し、
前記取り外されたボックスを除粉装置に装着し、
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する
造形物の製造方法。
【符号の説明】
【０１４２】
４’…造形物
４…（未結合の）粉体
２０…造形部
２１…ボックス
２２…ステージ
２３…本体
２３ａ…開口
２３ｃ…側面
２４…被支持部材
２７…支持部材
２８…昇降シリンダ
２９…シール部材
４０…ボックス保持機構
４１…プリントヘッド
４６…プリントヘッド移動機構
５０…昇降機構
５２…昇降アーム
５６…クランプ機構
８３…ストッパー
１５０…搬送台車
３００…除粉装置
３２０…除粉室
３４０…ボックス保持機構
３５０…ステージ移動機構
３６０…機構室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構と
を具備する造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有する
造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の造形装置であって、
前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行う
造形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有し、
前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する
造形装置。
【請求項５】
請求項４に記載の造形装置であって、
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有する
造形装置。
【請求項６】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有する
造形装置。
【請求項７】
ボックス保持機構と、
開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能なボックスと、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する除粉処理機構と
を具備する除粉装置。
【請求項８】
造形装置であって、
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構とを含む造形装置と、
除粉装置であって、
前記ボックスを着脱可能に保持するボックス保持機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記ボックスの前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する除粉処理機構とを含む除粉装置と、
搬送装置であって、
前記造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置と
を具備する造形システム。
【請求項９】
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容し、
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物を形成し、
前記ボックスを前記造形装置から取り外し、
前記取り外されたボックスを除粉装置に装着し、
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する
造形物の製造方法。
【請求項１】
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構と
を具備する造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記昇降機構は、昇降駆動される昇降部材と、前記昇降部材が前記ステージをクランプするためのクランプ機構とを有する
造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の造形装置であって、
前記クランプ機構は、電磁石を利用してクランプを行う
造形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記本体の側面に設けられた被支持部材を有し、
前記ボックス保持機構は、昇降可能に設けられた、前記被支持部材を下方から支持する支持部材を有する
造形装置。
【請求項５】
請求項４に記載の造形装置であって、
前記ボックス保持機構は、前記支持部材により支持された前記被支持部材が当接するストッパーを有する
造形装置。
【請求項６】
請求項１に記載の造形装置であって、
前記ボックスは、前記ステージの周囲に装着されたシール部材を有する
造形装置。
【請求項７】
ボックス保持機構と、
開口を有する本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられ、ラピッドプロトタイピング技術により粉体を用いて形成された造形物を、未結合の粉体とともに前記ステージ上に配置させるように、前記造形物及び未結合の粉体を収容可能なボックスと、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の前記未結合の粉体を除去する除粉処理機構と
を具備する除粉装置。
【請求項８】
造形装置であって、
ボックス保持機構と、
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有し、粉体を収容可能であり、前記ボックス保持機構に着脱可能に設けられたボックスと、
前記粉体を結合させるための液体を、前記ボックス内の造形可能領域に選択的に供給する供給機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に昇降させる昇降機構とを含む造形装置と、
除粉装置であって、
前記ボックスを着脱可能に保持するボックス保持機構と、
前記ステージを、前記本体内で、前記本体に相対的に上昇移動させることが可能なステージ移動機構と、
前記ステージ移動機構の駆動により前記ボックスの前記開口を介して押し出された前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する除粉処理機構とを含む除粉装置と、
搬送装置であって、
前記造形装置と前記除粉装置との間で、前記ボックスを搬送する搬送装置と
を具備する造形システム。
【請求項９】
本体と、前記本体に移動可能に設けられたステージとを有するボックス内に、粉体を収容し、
造形装置において、前記ボックス内で、ラピッドプロトタイピング技術により前記粉体を材料とした造形物を形成し、
前記ボックスを前記造形装置から取り外し、
前記取り外されたボックスを除粉装置に装着し、
前記除粉装置により、前記造形物の周囲の未結合の粉体を除去する
造形物の製造方法。
【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１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−５６４６６（Ｐ２０１３−５６４６６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５８８２（Ｐ２０１１−１９５８８２）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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