３次元造形装置
【課題】 造形精度の低下を抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させた３次元造形装置を提供する。
【解決手段】 水平なプレート載置面を有するプレート取付台４１と、造形ステージ１１２となる水平面を有し、プレート載置面上に載置される可搬プレート４１と、プレート取付台４２に設けられ、可搬プレート４１を磁力によって固定するための電磁コイル４２１と、外部空間から造形ステージ１１２上の作業空間１１０へのアクセスを遮断する上部扉１１と、上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３と、上部扉１１の閉状態を示す扉センサ４０３の出力に基づいて、電磁コイル４２１に駆動電流を供給し、プレート取付台４２に対し可搬プレート４１を固定させるコイル駆動手段により構成される。
【解決手段】 水平なプレート載置面を有するプレート取付台４１と、造形ステージ１１２となる水平面を有し、プレート載置面上に載置される可搬プレート４１と、プレート取付台４２に設けられ、可搬プレート４１を磁力によって固定するための電磁コイル４２１と、外部空間から造形ステージ１１２上の作業空間１１０へのアクセスを遮断する上部扉１１と、上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３と、上部扉１１の閉状態を示す扉センサ４０３の出力に基づいて、電磁コイル４２１に駆動電流を供給し、プレート取付台４２に対し可搬プレート４１を固定させるコイル駆動手段により構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に係り、さらに詳しくは、造形ステージ上に造形材層を順に積層形成する３次元造形装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層造形法を用いて、立体造形物を簡易的に作製することが行われている。積層造形法は、造形対象物を多数の薄い層に分割した際の各層と同じ２次元形状の薄板を形成し、この薄板を積層して立体造形物を作製する造形方法であり、ラピッドプロトタイピングに用いられている。この様な積層造形法には、光造形法、粉末結合法、シート堆積法、樹脂押し出し法、インクジェット方式などがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
インクジェット方式の造形法は、インクジェットプリンタの技術を利用した造形法であり、インクの代わりに紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などの光硬化性の造形材を用い、造形材をノズルから吐出させ、造形ステージ上に堆積させた造形材に光を照射して固化させる。この造形法では、造形材を吐出するための多数の吐出口が略直線状に配列された造形材ノズルを造形ステージと平行に２次元走査することによって、造形材からなるスライス層が形成され、スライス層を順に積層形成することによって立体造形物が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
３次元造形装置には、造形ステージ上に作製された造形物をステージごと取り出すことができるものがある。例えば、造形ステージとなる水平面を有する可搬プレートを取付台に着脱可能に取り付けた造形装置が知られている。この様な造形装置では、造形ステージが着脱不可であるものに比べ、造形面が損傷した場合などに造形ステージを交換することができる。また、交換用の可搬プレートを別個に用意しておけば、可搬プレートから造形物を撤去しなくても良いので、造形処理が終了してから次の造形処理を開始させるまでの間の待ち時間を短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、従来の３次元造形装置では、メカニカルな着脱機構によって可搬プレートが取付台に取り付けられている。例えば、取付台に形成され、水平方向に延びるほぞに、可搬プレートに形成されたあり溝を略水平方向から滑り込ませることにより、可搬プレートが取付台に固定される。この様な造形装置では、可搬プレートの位置決め精度を上げようと着脱機構の遊びを小さくすると、可搬プレートが取付台に強固に固定されることから、着脱し難くなる。一方、着脱し易くするために、着脱機構の遊びを大きくすると、造形処理の実行時の振動などによって可搬プレートが移動し、造形精度が低下してしまうという問題があった。また、可搬プレートの取付台に対する固定作業が、水平方向から、取付台のほぞに対して、可搬プレートを差し込む動作となるため、差込動作完了まで可搬プレートを水平に維持することがオペレータに要求されるという煩わしさがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、造形精度の低下を抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させた３次元造形装置を提供することを目的とする。特に、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、着脱し易さを損なうことなく、造形精度の低下を抑制することができるとともに、可搬プレートが未装着のまま電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる３次元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】
【０００９】
第１の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成する３次元造形装置であって、水平なプレート載置面を有するプレート取付台と、上記造形ステージとなる水平面を有し、上記プレート載置面上に載置される可搬プレートと、上記プレート取付台に設けられ、上記可搬プレートを磁力によって固定するための電磁コイルと、外部空間から上記造形ステージ上の作業空間へのアクセスを遮断する遮断扉と、上記遮断扉の開閉を検出する扉センサと、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力に基づいて、上記電磁コイルに駆動電流を供給し、上記プレート取付台に対し上記可搬プレートを固定させるコイル駆動手段とを備えて構成される。
【００１０】
この様な構成によれば、造形ステージとなる水平面を有する可搬プレートは、プレート取付台のプレート載置面上に載置され、遮断扉の開閉状態に応じて電磁コイルの磁力によりプレート取付台に固定される。このため、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる。従って、造形中に可搬プレートが移動して造形精度が低下するのを抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させることができる。
【００１１】
第２の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを検出する可搬プレート着座検出センサを備え、上記コイル駆動手段が、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力と、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを示す上記可搬プレート着座検出センサの出力とに基づいて、上記電磁コイルへの電流供給を行うように構成される。この様な構成によれば、可搬プレートがプレート取付台のプレート載置面上に載置されていないにも関わらず、電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。
【００１２】
第３の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記可搬プレート着座検出センサの出力に基づいて、造形処理が終了した後に、上記可搬プレートが搬出されたか否かを判定するプレート搬出判定手段と、上記プレート搬出判定手段の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する報知手段とを備えて構成される。
【００１３】
この様な構成によれば、造形処理の終了後、可搬プレートが装着状態から非装着状態へ移行したか否かにより、可搬プレートが搬出されたか否かを判定することができる。また、その様な判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知することにより、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる。
【００１４】
第４の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記プレート載置面に形成され、鉛直上方へ突出するテーパー面を有するプレート係合部と、上記可搬プレートに形成され、上記テーパー面を収容する取付台係合部とを備え、上記可搬プレート着座検出センサが、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されたか否かを検出し、上記コイル駆動手段が、上記遮断扉が閉まっており、かつ、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されている場合に、上記電磁コイルへの電流供給を行うように構成される。
【００１５】
この様な構成によれば、プレート係合部のテーパー面を可搬プレートの取付台係合部内に収容させることにより、可搬プレートをプレート取付台に対して高精度に位置決めすることができる。また、遮断扉が閉まっていてプレート係合部のテーパー面が可搬プレートの取付台係合部内に収容されている場合に、電磁コイルへの電流供給が行われるので、遮断扉が開いているか、或いは、可搬プレートが未装着のまま、電磁コイルへ駆動電流が供給されるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による３次元造形装置では、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる。従って、造形精度の低下を抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させることができる。
【００１７】
また、可搬プレートがプレート取付台のプレート載置面上に載置されていないにも関わらず、電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。従って、着脱し易さを損なうことなく、造形精度の低下を抑制することができるとともに、可搬プレートが未装着のまま電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。さらに、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。
【図３】図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、ヘッドユニット１１１をｘ，ｙ，ｚ方向から見た様子が示されている。
【図４】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。
【図５】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、ｘ方向の主走査往路及び主走査復路の様子が示されている。
【図６】図１の３次元造形装置１０におけるｚ移動ユニット４０の構成例を示した斜視図であり、可搬プレート４１をプレート取付台４２に装着する前の状態が示されている。
【図７】図６のプレート係合部材５０の構成例を示した斜視図である。
【図８】図６の可搬プレート４１の構成例を示した図であり、可搬プレート４１の上面及び下面が示されている。
【図９】図６のプレート取付台４２の構成例を示した図であり、プレート取付台４２を上方から見た様子が示されている。
【図１０】図６のｚ移動ユニット４０におけるプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面を示した断面図である。
【図１１】図６のｚ移動ユニット４０における着座検出センサ６０の構成例を示した図であり、着座検出センサ６０付近を鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【図１２】図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１３】図１２の３次元造形装置１０における造形準備時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１４】図６のプレート係合部材５０の他の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明による３次元造形装置が前提とするインクジェット方式の造形装置の概略構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２０】
＜造形システム１００＞
図１は、本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。この造形システム１００は、３次元造形装置１０と、ＬＡＮ（Local Area Network）１を介して３次元造形装置１０に接続された複数の造形依頼者端末２０により構成される。
【００２１】
３次元造形装置１０は、インクジェット方式の積層型造形機であり、所定のＵＶ硬化樹脂を造形材として用い、後述する造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成することによって所望の立体造形物を形成する。造形依頼者端末２０は、３次元造形用のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、所望の立体造形物を作製するための造形データを生成する造形データ作成装置として機能する。
【００２２】
造形データは、造形対象物の３次元形状を示す形状情報と、形状情報以外の造形条件とからなる。造形データは、例えば、ＣＡＤデータに基づいて作成され、必要に応じて、３次元造形装置１０で用いられる積層データとして、各層単位でのデータに加工される。但し、層単位でのデータ加工は、３次元造形装置１０側で行われても良い。形状情報以外の造形条件とは、造形対象物に関わらず指定することが可能な造形情報のことであり、造形材の種類、造形材層の厚さ、走査速度などの造形パラメータと、造形ステージ上における造形対象物の配置態様を示す配置情報とからなる。
【００２３】
造形依頼者端末２０において作成された造形データは、３次元造形装置１０へ送信される。３次元造形装置１０では、ＬＡＮ１を介して造形依頼者端末２０から受信した複数の造形データが造形ジョブとして管理される。すなわち、造形ジョブは、造形データと、造形データに関連付けて保持される属性情報とからなる。この属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。造形依頼者端末２０は、この様な造形処理の依頼者が使用する端末装置である。
【００２４】
この３次元造形装置１０には、上部扉１１、操作表示部１２及び前面扉１３が設けられている。上部扉１１は、外部から後述する作業空間１１０へアクセスするのを規制し、また、造形材などが外部空間へ飛散するのを防止するための開閉可能な遮断扉であり、手前側を持ち上げることにより、作業空間１１０へアクセスすることができる。操作表示部１２は、例えば、タッチパネルからなり、ユーザによる操作を受け付け、また、動作状態や各種のエラーメッセージを画面表示する。前面扉１３は、造形材カートリッジなどを収容するカートリッジ収容部１３０用の開閉扉であり、上部を手前側へ移動させることにより、後述するカートリッジ収容部１３０へアクセスすることができる。
【００２５】
＜３次元造形装置１０＞
図２は、図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。図中には、上部扉１１及び前面扉１３を開扉した状態の３次元造形装置１０が示されている。
【００２６】
作業空間１１０は、造形材を吐出するヘッドユニット１１１を２次元走査させ、また、ヘッドユニット１１１から吐出した造形材を造形ステージ１１２上に堆積させるための空間であり、作業台としての天板１１６上に形成されている。この天板１１６には、ヘッドユニット１１１を主走査方向であるｘ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドする一対のｘ走査用係合溝１１３ａと、ヘッドユニット１１１を副走査方向であるｙ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドするｙ走査用ガイド機構１１３ｂと、パージトレイ１１４及び受光孔１１５が配置されている。なお、ヘッドユニット１１１は、一方のｘ走査用係合溝１１３ａに沿って作業台近傍に設けられる図示しない駆動手段によってｘ走査方向に往復動されるようになっている。
【００２７】
造形ステージ１１２は、水平で平坦な造形面を有し、造形面上に造形材を堆積させ、立体造形物を形成するための可動ステージであり、鉛直方向に移動させることができる。この造形ステージ１１２は、天板１１６の中央に配置されている。ヘッドユニット１１１は、図示しない駆動装置によって、造形ステージ１１２と平行に２次元走査される可動ユニットである。
【００２８】
この３次元造形装置１０では、鉛直方向をｚ方向とし、互いに直交する水平方向をｘｙ方向とすれば、ユーザから見て左右方向となるｘ方向を主走査方向とし、ユーザから見て前後方向となるｙ方向を副走査方向として、２次元走査が行われる。造形材は、主走査方向の走査時に吐出される。また、ヘッドユニット１１１は、上記２次元走査により、矩形エリア内の任意の位置に移動させることができ、当該矩形エリアが可動エリアとなる。
【００２９】
また、言い換えれば、ここでのｙ方向とは、後述するモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１の各々が有する複数のオリフィス（後述する吐出口２）が配列した並び方向であり、ｘ方向は水平面内においてこのｙ方向と直交する方向である。
【００３０】
ｘ走査用係合溝１１３ａは、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ走査する駆動装置と係合させるための溝であり、天板１１６の前端部及び後端部に形成されている。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１から排出された造形材を使用済み造形材として一時的に収容する容部であり、その様な使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。このパージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１の可動エリア内であって、造形ステージ１１２よりも左側に配置されている。
【００３１】
３次元造形装置１０では、造形処理中において、定期的にパージ処理が行われる。パージ処理は、ヘッドユニット１１１を造形エリアとしての造形ステージ１１２上からパージトレイ１１４上に移動させ、ヘッドユニット１１１に搭載されている造形材ノズル３１２，３２２から造形材を強制的に吐出させることにより、造形材を吐出するための吐出口２や、吐出口２に造形材を供給するための造形材供給経路内に残留する残留物を除去するとともに、造形材ノズル３１２，３２２の表面に、図示しないゴム部材を当接させ、摺動させることにより、造形材ノズル表面を清掃する処理である。ここで、ノズルから吐出された造形材は、後述する廃液タンク１３Ｈに回収されるようになっている。
【００３２】
受光孔１１５は、造形材を硬化させるためのＵＶ光の照度を検出する照度センサ用の受光窓であり、天板１１６に形成された貫通孔からなる。この受光孔１１５は、上述したパージ用の廃液トレイ（パージトレイ１１４）の近傍を避け、造形ステージ１１２を挟んでパージトレイ１１４とは反対側に配置されている。また、具体的な動作としては、操作表示部１２に設けられるランプユニット３５の照度検査スイッチを押下し、ヘッドユニット１１１を駆動させることにより、自動的に受光孔１１５の真上に位置させ、ランプユニット３５を点灯させ、ＵＶ光の照度を、受光孔１１５の内部に設けられる照度センサにより検出させる。
【００３３】
カートリッジ収容部１３０内には、２つのモデル材カートリッジ１３Ｍと、２つのサポート材カートリッジ１３Ｓと、廃液タンク１３Ｈが収容されている。ヘッドユニット１１１から吐出される造形材には、造形対象物自体を構成するモデル材Ｍと、造形対象物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には除去されるサポート材Ｓとがある。
【００３４】
本実施例では、サポート材Ｓは、モデル材Ｍに比べ、サポート材Ｓを除去するための水に対する溶解性の高い材料が含まれている。なお、ここでのオーバーハング部分とは、造形物がｚ方向（つまり高さ方向）において下方に位置する造形部分よりｘ−ｙ平面で張り出した部分を意味し、言い換えれば、オーバーハング形状を有する造形物とは、既に成形されたモデル材のスライスが存在しない部分の上表面に新たなモデル材のスライスが成形される部分（オーバーハング部）を有する造形物である。
【００３５】
モデル材カートリッジ１３Ｍは、使用前のモデル材Ｍを収容する着脱式の造形材タンクである。サポート材カートリッジ１３Ｓは、使用前のサポート材Ｓを収容する着脱式の造形材タンクである。つまり、モデル材カートリッジ１３Ｍやサポート材カートリッジ１３Ｓには、ヘッドユニット１１１の造形材ノズル３１２，３２２から吐出させる前の造形材が収容される。
【００３６】
廃液タンク１３Ｈは、パージトレイ１１４や後述するヘッドユニット１１１内のローラードレイントレイ（図示せず）から回収された廃液を蓄積するための貯留容器であり、取り外して交換することができる。なお、廃液タンク１３Ｈには、内部に液面検出用のセンサや、廃液タンク１３Ｈ自体の重量を検出する重量センサなどを設けることにより、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の程度を検出し、オペレータに通知する機能を搭載している。
【００３７】
カートリッジ収容部１３０内には、２個のモデル材カートリッジ１３Ｍと、２個のサポート材カートリッジ１３Ｓとが収容可能であり、両カートリッジを交互に使用することにより、造形処理を中断させることなく空になったカートリッジを交換することができる。
【００３８】
＜ヘッドユニット１１１＞
図３は、図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、図中の（ａ）には、ヘッドユニット１１１をｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）から見た様子が示され、（ｂ）には、ｘ方向（ヘッドユニット１１１の主走査方向）から見た様子が示され、（ｃ）には、ｚ方向から見た様子が示されている。
【００３９】
このヘッドユニット１１１は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ｙ走査用ホルダユニット３３、ローラーユニット３４及びランプユニット３５により構成され、これらのユニット３１〜３５を一体的に保持している。ユニット３１〜３５は、この順に、ｘ方向に配列されている。
【００４０】
なお、ｘ軸方向に沿うサポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ローラーユニット３４及びランプユニット３５の配列の基本的な考え方は、以下の通りである。ヘッドユニット１１１の主走査方向の往路方向をベースに考えると、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２は、いずれか一方が他方の前方に位置すればよい。このようなノズルユニットのレイアウトに対して、ローラーユニット３４ならびにランプユニット３５は、ローラーの作用を往路で行いたい場合は、往路進行方向において、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置し、ローラーの作用を復路で行いたい場合は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の復路の進行方向において後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置すればよい。
【００４１】
また、上記実施例においては、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行った後、ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法を採用した。
【００４２】
しかし、これ以外にも、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、余剰樹脂層を含む最上層に対して、ランプユニット３５によって一旦光を照射した後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行い、その後再度ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法もある。
【００４３】
この場合、ランプユニット３５は、ヘッドユニット１１１において、ｘ方向、つまりヘッドユニット１１１の主走査方向で、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２を挟む前後方向に一対のランプユニット３５を設けることにより、上述のような二度の照射を行うことができる。また、この場合、一度目の照射と二度目の照射を合わせて、最終的に所望する樹脂の硬化の程度を達成するようになるため、一度目の照射後の樹脂は硬化状態ではなく、まだその後のローラーユニット３４による掻き取り動作のために、流動可能な、半硬化状態である。このため、この場合においても、ローラーユニット３４による樹脂の掻き取り前の最上層の状態は、未硬化または流動可能な状態と表現することとする。
【００４４】
モデル材用ノズルユニット３２は、モデル材カートリッジ１３Ｍから供給されるモデル材Ｍを吐出するためのノズルユニットであり、モデル材Ｍを一時的に収容するリザーブタンク３２１と、造形ステージ１１２に対しモデル材Ｍを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３２２からなる。
【００４５】
サポート材用ノズルユニット３１は、サポート材カートリッジ１３Ｓから供給されるサポート材Ｓを吐出するためのノズルユニットであり、サポート材Ｓを一時的に収容するリザーブタンク３１１と、サポート材Ｓを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３１２からなる。
【００４６】
モデル材Ｍやサポート材Ｓは、造形材ノズル３２２ならびに３１２の各々に設けられる吐出口２ごとにノズルユニット内に設けられる圧電素子の振動を利用することにより、吐出口２から液滴となって射出される。吐出口２は一定ピッチでｙ方向において直線上に配置されている。
【００４７】
ヘッドユニット１１１は、造形材ノズル３１２，３２２から造形材を吐出させながらｘ方向に走査することにより、造形材ノズル３１２，３２２の各々に設けられる全ての吐出口２の配列長さに対応する所定幅の造形材層を１回の主走査によって造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００４８】
ｙ走査用ホルダユニット３３は、ヘッドユニット１１１を副走査方向へ走査するために、ｘ走査用係合溝１１３間を結ぶ橋梁体に支持されている。このｙ走査用ホルダユニット３３が上記橋梁体に支持されるとともに、橋梁体上に設けられる図示しない駆動部により、橋梁体に設けられる図示しないｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）に延びる軸に沿ってヘッドユニット１１１を駆動する構造となっている。なお、ヘッドユニット１１１のｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）の駆動方式としては、ヘッドユニット１１１自体に駆動部を内蔵させ、上述した軸上を移動させるようにしてもよい。
【００４９】
ローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１と、このローラー３４１を回転させる駆動部（図示せず）と、膜厚調整用ローラー３４１によって造形ステージ１１２上に形成される造形材層の最表面から掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するローラードレイントレイ（図示せず）からなる。
【００５０】
膜厚調整用ローラー３４１は、造形スージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜の厚さを調整する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材ノズル３１２，３２２から吐出された造形材にて形成された最表面層の一部を、ランプユニット３５にて硬化させる前に所定の厚みを掻き取ることにより、最表面層の厚みの最適化を図っている。また、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材膜の表面を平坦化するためのローラーでもあり、ｙ方向の回転軸を中心として回転する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１が作用する際のヘッドユニット１１１の進行方向に対して、膜厚調整用ローラー３４１は、順方向に回転する。膜厚調整用ローラー３４１にて掻き取られ、上記ローラードレイントレイ内に収容された造形材は、使用済み造形材からなる廃液として廃液タンク１３Ｈへ送られる。
【００５１】
ランプユニット３５は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜にＵＶ光を照射するためのＵＶランプ３５１からなり、吐出口２の配列長さよりも幅が広い照射エリアを造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５２】
図３に示すランプユニット３５のレイアウトを採用した場合は、図の左から右にヘッドユニット１１１を移動させる、いわゆる主走査の往路においては、ランプユニット３５は、造形材ノズル３１２，３２２よりも先行した位置に配置されるため、往路に吐出した造形物の表面にＵＶ光を照射することがない。従って、点灯制御を容易化するため、常時点灯していてもよい。実際のＵＶ光の照射は、復路において、膜厚調整用ローラー３４１が造形物の最表面の厚みを適正化した後の最表面に対して行われることとなる。
【００５３】
なお、ここでのランプユニット３５は、ＵＶ光を照射する光源であれば、ＵＶ光照射用ランプに限る必要はなく、ＵＶ光を照射するＬＥＤ光源も含むものである。つまり、ＵＶ光などの樹脂硬化に必要な特定波長の光を照射する樹脂硬化用の光照射手段である。更に、光硬化型の樹脂に代えて、造形用樹脂として所定の温度によって硬化するような熱可塑性樹脂を採用するのであれば、本発明のランプユニット３５に代えて、樹脂硬化手段として、冷却または加熱手段を採用したり、場合によっては、不要な場合もある。
【００５４】
＜造形処理＞
図４は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。図中には、立体造形物を造形中の３次元造形装置１０におけるヘッドユニット１１１及び造形ステージ１１２をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面の様子が示されている。
【００５５】
モデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、造形ステージ１１２に対し、主走査方向（ｘ方向）の走査中にヘッドユニット１１１から下方へ液滴３となって吐出される。主走査往路時に造形ステージ１１２上に吐出し堆積させたこれらの造形材からなる造形材層は、主走査復路において、膜厚調整用ローラー３４１により膜厚が調整され、ＵＶランプ３５１によるＵＶ光の照射によって硬化する。なお、上記の説明では、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、主走査の往路方向にて行うと共に、ヘッドユニット１１１の主走査の復路において行っても良い。また、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、ヘッドユニット１１１の主走査の復路単独で行ってもよい。
【００５６】
本実施の形態におけるモデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、共にＵＶ硬化性の樹脂であり、同一のＵＶランプ３５１によりＵＶ光が照射されることにより硬化する。なお、３次元造形装置１０に使用可能な樹脂としては、光硬化性の樹脂の他に、熱を与えて硬化させる熱硬化性の樹脂や、自然冷却により硬化する熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００５７】
ヘッドユニット１１１のｙ方向の長さ（ヘッド幅）に対応する一定幅の帯状領域は、フィールドと呼ばれ、あるフィールドについて、造形材層の形成が完了すれば、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させ、隣接するフィールドに対する造形材層の形成が開始される。どの程度ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させるかは、造形ステージ１１２上にて形成する造形物をどのような位置に配置させるかによって決定され、その決定は、造形依頼者端末２０における依頼者の入力に基づいて行われる。
【００５８】
ヘッドユニット１１１は、ｘ走査用係合溝１１３間をｙ方向に跨ぐ門型の橋梁体に支持され、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿って主走査方向に走査される。なお、本実施の形態では、門型の橋梁体にヘッドユニット１１１を支持させ、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿ってヘッドユニット１１１を主走査方向に移動させる構成としたが、ｘ走査用係合溝１１３を１本とし、ヘッドユニット１１１を片持ちで支持した状態で主走査方向に移動させる構成としても良い。
【００５９】
ヘッドユニット１１１に配設されたモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１により造形可能なｙ方向の幅は造形ステージ１１２上の造形エリアに対して短いため、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ往復移動させて１フィールド分の造形が完了すると、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）に移動させて隣接するフィールドの造形が行われる。ユーザが設定した立体造形物が１フィールド内に収まる場合には、ヘッドユニット１１１の副走査方向への移動は行われない。なお、ヘッドユニット１１１による造形可能なｙ方向の幅が造形ステージ１１２上の造形エリアのｙ方向の幅よりも同一又は大きい場合には、ヘッドユニット１１１は副走査方向へ移動させながら造形する必要はなく、副走査方向への移動機構は不要となる。
【００６０】
造形ステージ１１２上には、上述したヘッドユニット１１１の主走査及び副走査によって造形材層がフィールドごとに形成され、立体造形物を構成する１つの樹脂層が形成される。この樹脂層は、スライス層と呼ばれ、あるｚ方向の位置でスライス層の形成が完了すれば、造形ステージ１１２をスライス層の厚さに相当する距離だけ下方向（ｚ方向）へ移動させ、次のスライス層の形成が開始される。
【００６１】
この３次元造形装置１０では、着脱可能な可搬プレート４１の上面が造形ステージ１１２であり、可搬プレート４１と、可搬プレート４１が載置されるプレート取付台４２とから、ｚ方向に移動可能なｚ移動ユニット４０が構成される。ｚ移動ユニット４０は、ｚ駆動装置４３によりｚ方向の位置が調整される。ｚ駆動装置４３は、ヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の高さ方向の相対位置を変化させる垂直駆動手段である。可搬プレート４１は、矩形状の金属板からなり、造形依頼者端末２０から指示した全ての造形が完了した時点で、立体造形物を載せたままの状態で、プレート取付台４２から取り外すことができる。プレート取付台４２には、可搬プレート４１を固定するための固定機構（後述）が設けられる。
【００６２】
立体造形物は、モデル材Ｍによって構成され、サポート材Ｓは、立体造形物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には所定の方法によって除去される。例えば、モデル材Ｍとして、水に対し不溶性又は難溶性の樹脂を用い、サポート材Ｓとして、易溶性の樹脂を用いれば、可搬プレート４１上に形成された造形物を取り出して水に浸すことにより、サポート材Ｓからなる造形材層だけを容易に除去することができる。また、言うまでもなく、造形物としてのモデル材Ｍからサポート材Ｓの除去は、従来通り、手を用いてモデル材Ｍからサポート材Ｓを外すようにしても良い。
【００６３】
この例では、可搬プレート４１上に形成された下地層ＳＳ上にモデル材Ｍ及びサポート材Ｓからなるスライス層を積層形成することによって所望の立体造形物が形成される。下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収し、また、造形物を剥離し易くするサポート材Ｓからなる。さらに、この下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収できるのであれば、造形依頼者端末２０における造形条件において、中実の構造以外に格子状などの中空構造を採用することにより、材料の使用量の低減を図ることもできる。
【００６４】
＜主走査＞
図５は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）には、ｘ方向の主走査往路の様子が示され、（ｂ）には、主走査復路の様子が示されている。主走査往路では、ｚ方向に関して造形ステージ１１２の位置がヘッドユニット１１１から離間した位置に固定され、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出される。造形ステージ１１２上には、これらの造形材からなる造形材層４が形成される。
【００６５】
なお、図５（ａ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離と、図５（ｂ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離とは明らかに異なるように示しているが、これは動作の内容をわかりやすく説明するためであり、実際は、図５（ａ）の状態でのヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離は２ｍｍ以下であり、図５（ｂ）におけるその距離は、図５（ａ）の状態から造形ステージ１１２をｚ方向で且つヘッドユニット１１１に近づくように１ｍｍ以下の距離を移動させるようになっている。
【００６６】
造形材層４の厚みはユーザが造形精度や造形速度の観点から決定することができる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、造形材層４の厚みは設定可能な最小の厚み又はその近傍の厚みに設定し、造形速度を優先することを選択すれば、最低限の造形精度を維持した厚みに設定すればよい。このような選択は、造形依頼者端末２０において形状情報以外の造形条件として選択、設定することができるようになっている。
【００６７】
主走査復路の走査は、膜厚調整用ローラー３４１が造形材層４と接触する位置まで造形ステージ１１２を上方へ移動させた状態で行われる。この主走査復路では、主走査往路での造形材の吐出に加え、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出させることも可能であり、主走査往路や復路で吐出し堆積させた造形材層４の上層部が膜厚調整用ローラー３４１によって掻き取られる。
【００６８】
造形材ノズル３１２，３２２に配設された各吐出口２からの造形材の吐出量には個体差があり、また、予め設定された厚みの造形材層４が正確に得られるように、造形材ノズル３１２，３２２からの造形材の吐出量を制御するのは困難であるため、少なくとも各造形層を形成する単位で、造形材ノズル３１２，３２２からは設定された厚み以上の造形材を吐出し、余分な造形材を膜厚調整用ローラー３４１により掻き取って回収することで、予め設定された厚みの造形材層４を維持し、均一な厚みの造形材層４を積層することができる。但し、膜厚調整用ローラー３４１を、その時点での造形層の最表面に当接させるタイミングは、造形データとしての各スライス層データ単位での最表面で行う必要はなく、造形の種々の狙い、例えば、造形精度と造形速度の両立の観点から、必要なタイミングにて行うことができる。
【００６９】
膜厚調整用ローラー３４１は、主走査の往路及び復路に関わらず、一定の回転数で同じ向きに回転する。ＵＶランプ３５１は、造形材の種類や造形材層４の厚さ、ｘ方向の走査速度に応じた所定の光度で点灯し、主として、膜厚調整用ローラー３４１による膜厚調整後の造形材層４をＵＶ光の照射によって硬化させる。
【００７０】
次に、上面が造形ステージ１１２となる可搬プレート４１の着脱機構について、図６〜図１４を用いて説明する。
【００７１】
＜ｚ移動ユニット４０＞
図６は、図１の３次元造形装置１０におけるｚ移動ユニット４０の構成例を示した斜視図であり、可搬プレート４１をプレート取付台４２に装着する前の状態が示されている。ｚ移動ユニット４０は、上面が造形ステージ１１２となる可搬プレート４１と、可搬プレート４１が着脱可能に載置されるプレート取付台４２からなる。
【００７２】
可搬プレート４１は、概ね矩形の薄い板状体からなり、その短辺には、把持用の取っ手４１１が取り付けられている。取っ手４１１は、板状体の端面から突出する形状からなり、互いに対向する２つの短辺のそれぞれに設けられている。つまり、各取っ手４１１を両手でそれぞれ把持することにより、可搬プレート４１をバランス良くプレート取付台４２に対して、取り付けたり、取り外すことができる。
【００７３】
また、可搬プレート４１には、複数の係合孔４１２が形成されている。係合孔４１２は、プレート取付台４２に対して水平面内で位置決めするための取付台係合部である。各係合孔４１２は、可搬プレート４１の周縁部に配置されている。より詳細には、可搬プレート４１がプレート取付台４２上に取り付けられ、可搬プレート４１上に形成させる造形物を造形する造形エリアの外側に位置する四隅に各々係合孔４１２を設けている。また、実施例では、これらの係合孔４１２を各コーナ部に一つずつ、計４つ設けているが、可搬プレート４１のプレート取付台４２への取付性を考慮して、いずれの三つのコーナに一つずつの係合孔４１２を設けるようにしても良い。更に、この係合孔４１２は、本実施例では、可搬プレート４１の上面から下面まで貫通するような孔として形成しているが、可搬プレート４１の下面からｚ方向に内部方向に延びる凹部としての係合部として形成しても良いし、可搬プレート４１の下面からｚ方向に外部方向に突出する凸部としての係合部として形成しても良い。但し、係合部を凸部として成形する場合は、後述するプレート取付台４２のプレート係合部材５０の形状を凹部として形成することが必要となる。
【００７４】
プレート取付台４２は、直方体形状の取付台筐体４２０からなり、取付台筐体４２０の上面に可搬プレート４１が載置される。つまり、プレート取付台４２の上面は、可搬プレート４１が着脱可能に載置される水平なプレート載置面である。このプレート載置面には、複数のプレート係合部材５０が固着され、また、２つの電磁コイル４２１と２つの可搬プレート着座検出センサ６０とが配置されている。
【００７５】
プレート係合部材５０は、可搬プレート４１の係合孔４１２に係合させるための部品であり、水平な座面を有し、座面から鉛直上方に突出するテーパー形状からなる。各プレート係合部材５０は、取付台筐体４２０上面の周縁部で、上述した可搬プレート４１に設けられる係合孔４１２に対応する位置に配置されている。
【００７６】
電磁コイル４２１は、可搬プレート４１を磁力によって固定するためのプレートロック用の電磁石であり、駆動電流を供給することにより、磁力による吸引力が発生し、可搬プレート４１がプレート取付台４２に固定される。各電磁コイル４２１は、ｘ方向、すなわち、取付台筐体４２０上面の長辺に平行な方向に関し、取付台筐体４２０上面の中央を挟んで両側に配置されている。
【００７７】
可搬プレート着座検出センサ６０は、可搬プレート４１がプレート取付台４２の上面上に載置されたことを検出するためのセンサであり、可搬プレート４１がプレート係合部材５０の座面へ着座したことが検出される。各可搬プレート着座検出センサ６０は、電磁コイル４２１よりも取付台筐体４２０上面の短辺側に配置されている。
【００７８】
図７は、図６のプレート係合部材５０の構成例を示した斜視図である。このプレート係合部材５０は、上面が水平な座面となる板状の台座部５１と、座面から鉛直上方へ突出する突出部５２により構成される。台座部５１には、突出部５２を挟んで２つのねじ孔５３が形成されている。プレート係合部材５０は、ねじ孔５３を介して係止用ねじを取付台筐体４２０に螺合させることにより、プレート取付台４２に固着される。
【００７９】
突出部５２は、テーパー面を有する柱状体からなる。すなわち、突出部５２は、先端ほど径が小さくなっている。このため、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際に、突出部５２を可搬プレート４１の係合孔４１２内に挿入し易くなっている。また、突出部５２を係合孔４１２内に収容させることにより、可搬プレート４１をプレート取付台４２に対して高精度に位置決めすることができる。
【００８０】
可搬プレート４１は、下面を取付台筐体４２０の上面に対向させた状態でプレート取付台４２に載置される。その際、プレート係合部材５０の突出部５２が、可搬プレート４１の係合孔４１２内に挿入され、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接する。この状態では、可搬プレート４１の水平面内における移動が規制される。
【００８１】
＜可搬プレート４１＞
図８は、図６の可搬プレート４１の構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、可搬プレート４１の上面が示され、（ｂ）には、可搬プレート４１の下面が示されている。可搬プレート４１の下面には、磁力によって吸引させるための２つの吸引プレート４１３が固着されている。
【００８２】
吸引プレート４１３は、鉄などの磁性材料を含む金属からなる矩形の薄い平板からなり、プレート取付台４２の電磁コイル４２１と対向する位置に配置されている。つまり、各吸引プレート４１３は、ｘ方向、すなわち、可搬プレート４１の長辺に平行な方向に関し、可搬プレート４１下面の中央を挟んで両側に配置されている。各吸引プレート４１３は、係止用ねじを可搬プレート４１に螺合させることにより、可搬プレート４１に固着される。
【００８３】
この様な吸引プレート４１３が設けられていることから、可搬プレート４１自体は、非磁性材料によって構成することができる。すなわち、可搬プレート４１は、磁性材料を含まない金属や樹脂によって構成することができる。例えば、可搬プレート４１は、表面がアルマイト加工されたアルミニウムからなる。
【００８４】
可搬プレート４１をアルミニウムによって構成することにより、鉄などによって構成する場合に比べて、熱伝導度が大きいので、放熱性と可搬プレート４１全体の熱の均一化を良くすることができ、可搬プレート４１上に形成される造形物自体の熱による反りの抑制などの効果をもたらすことができる。また、可搬プレート４１の表面をアルマイト加工することにより、耐食性及び耐摩耗性が向上するとともに、例えば、造形面（上面）をつや消しの黒色に発色させることにより、ＵＶ光の照射時の反射を抑制することができる。
【００８５】
係合孔４１２は、可搬プレート４１の下面における開口のサイズが上面側よりも大きな貫通孔からなり、可搬プレート４１の４つの角部にそれぞれ形成されている。係合孔４１２が貫通孔からなるので、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際の位置合わせが容易である。
【００８６】
＜プレート取付台４２＞
図９は、図６のプレート取付台４２の構成例を示した図であり、プレート取付台４２を上方から見た様子が示されている。プレート取付台４２の４つの角部には、プレート係合部材５０ａ〜５０ｄがそれぞれ固着されている。
【００８７】
プレート係合部材５０ｂは、台座部５１のねじ孔５３が台座部５１の長手方向に長い長孔からなり、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｙ方向の位置を微調整することができる。また、プレート係合部材５０ｃは、台座部５１のねじ孔５３が台座部５１の短手方向に長い長孔からなり、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｘ方向の位置を微調整することができる。また、プレート係合部材５０ｄは、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｘ方向及びｙ方向の位置を微調整することができる。
【００８８】
この様なプレート係合部材５０ａ〜５０ｄを用いることにより、プレート係合部材５０ａを基準として、可搬プレート４１の水平面内における位置を微調整し、高精度な位置決めを行うことができる。
【００８９】
各可搬プレート着座検出センサ６０は、ｘ方向に関し、取付台筐体４２０上面の中央を挟んで両側に配置され、これらの可搬プレート着座検出センサ６０の検出結果を見れば、可搬プレート４１の片浮きを検知することができる。可搬プレート４１の片浮きとは、一部のプレート係合部材５０について、突出部５２が可搬プレート４１の係合孔４１２内に収容されているが、他のプレート係合部材５０について、突出部５２が係合孔４１２内に収容されていない状態のことである。
【００９０】
図１０は、図６のｚ移動ユニット４０におけるプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面を示した断面図である。可搬プレート４１の係合孔４１２は、板状体を貫通する貫通孔であり、直径が上面４１ａから下面にかけて広くなっており、内壁面が傾斜しているテーパー形状の断面を有している。一方、プレート係合部材５０は、取付台筐体４２０の上面４２ａに固着されている。
【００９１】
プレート係合部材５０の突出部５２を可搬プレート４１の係合孔４１２内に収容させた際に、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接することにより、可搬プレート４１がｚ方向に位置決めされる。従って、台座部５１の厚さを調整することにより、可搬プレート４１の傾きを矯正し、或いは、がたつきを解消することができる。
【００９２】
＜可搬プレート着座検出センサ６０＞
図１１は、図６のｚ移動ユニット４０における可搬プレート着座検出センサ６０の構成例を示した図であり、可搬プレート着座検出センサ６０付近を鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。この図では、可搬プレート着座検出センサ６０の押し子６２及びセンサ本体６３のみ破断せずに描画されている。この可搬プレート着座検出センサ６０は、操作体６１、押し子６２及びセンサ本体６３により構成され、操作体６１を介して押し子６２を押し込むことにより、オン又はオフする。
【００９３】
操作体６１は、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際の可搬プレート４１の動きを押し子６２に伝達するための可動部材であり、一端に抜け落ち防止用の唾部が形成され、他端が貫通孔４２２を介して取付台筐体４２０の上面４２ａから鉛直上方へ突出する柱状体からなる。
【００９４】
操作体６１の下端面には、押し子６２の先端が当接しており、操作体６１を押し下げることにより、押し子６２がセンサ本体６３側へ押し込まれる。センサ本体６３は、押し子６２が押し込まれることにより、オン又はオフする電気接点からなる。この様なセンサ本体６３には、市販のリミットスイッチを用いることができる。
【００９５】
また、可搬プレート着座検出センサ６０は、上述したような可搬プレート４１の下面に対して接触することにより、可搬プレート４１の着座を検出する接触式のセンサ以外にも、可搬プレート４１の下面に対して、非接触にて可搬プレート４１の着座を検出する近接スイッチ、光電スイッチまたは非接触の距離検出センサを用いてもよい。
【００９６】
図１２は、図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この３次元造形装置１０は、操作部１２１、表示部１２２、ネットワーク通信部４００、造形ジョブ記憶部４０１、造形処理部４０２、扉センサ４０３、上部扉ロック部４０４、可搬プレート着座検出センサ６０、可搬プレートロック部４０５、プレート搬出判定部４０６及び報知部４０７により構成される。
【００９７】
ネットワーク通信部４００は、ＬＡＮ１経由で造形依頼者端末２０から受信した造形データを造形ジョブ記憶部４０１内に格納する。造形ジョブ記憶部４０１には、造形依頼者端末２０から取得した複数の造形ジョブが保持される。
【００９８】
造形ジョブは、造形データとその属性情報とからなり、造形ジョブの識別情報に関連付けて保持される。造形データの属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。
【００９９】
造形処理部４０２は、造形ジョブ記憶部４０１内の造形データに基づいて、造形ステージ１１２上に造形対象物を形成するための造形処理を行う。この造形処理は、例えば、造形操作者による造形指示に基づいて開始され、ヘッドユニット１１１のｘｙ駆動制御、造形ステージ１１２のｚ駆動制御、造形材ノズル３１２，３２２内の圧電素子の駆動制御が行われる。
【０１００】
操作部１２１は、３次元造形装置１０の操作者を造形操作者と呼ぶことにすれば、造形操作者による操作を受け付けると、その操作内容に応じた操作信号を造形処理部４０２へ出力する。
【０１０１】
扉センサ４０３は、上部扉１１の開閉を検出するための開閉センサであり、検出結果を上部扉ロック部４０４へ出力する。扉センサ４０３には、上部扉１１が開閉する際の操作体の移動によって電気接点がオン又はオフするリミットスイッチを用いることができる。なお、扉センサ４０３としては、上述した電気接点による検出方式以外に、光電センサ等を用いることにより扉の位置を非接触状態にて検出する方式を採用しても良い。また、扉センサ４０３からの検出信号は、後述するように、図示しないＣＰＵでの制御を用いた場合、直接上部扉ロック部４０４に出力する場合と、それ以外に、その他のセンサからの信号も含め、ＣＰＵにて信号を受け取り、ＣＰＵの判断に基づいて間接的に上部扉ロック部４０４に制御信号が出力される構成とを含む。
【０１０２】
上部扉ロック部４０４は、コイル駆動部４３１及び電磁コイル４３２からなり、少なくとも造形処理の実行中、上部扉１１を電磁的に施錠する電磁施錠手段である。電磁コイル４３２は、上部扉１１を磁力によってロックするための扉ロック用の電磁石であり、磁力による吸引力又は斥力を利用して、閉扉状態の上部扉１１をロック状態へ移行させ、開けられなくする。なお、上部扉ロック部４０４としては、上述した電磁式ロック機構の他に、単純な機械的なロック機構のロック部を扉センサ４０３からの信号に基づいて開閉させるアクチュエータにて駆動するようなロック手段であってもよい。
【０１０３】
コイル駆動部４３１は、造形処理の実行中、電磁コイル４３２に駆動電流を供給し、上部扉１１をロックさせる。このコイル駆動部４３１は、上部扉１１が閉状態であることを示す扉センサ４０３からの信号と、可搬プレート４１がプレート取付台４２上への着座状態であることを示す可搬プレート着座検出センサ６０からの信号とに基づいて、電磁コイル４３２への電流供給を行う。具体的には、まず、造形処理部４０２が、造形操作者による造形指示を検知した場合に、扉ロック要求をコイル駆動部４３１へ出力するとともに、プレートロック要求をコイル駆動部４３３へ出力する。コイル駆動部４３１は、造形処理部４０２からの扉ロック要求に基づいて、上部扉１１の開閉状態と、可搬プレート４１の装着状態とを確認する。
【０１０４】
このとき、コイル駆動部４３１は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されていれば、電磁コイル４３２への電流供給を開始し、扉ロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。一方、上部扉１１が開扉状態であるか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、電磁コイル４３２への電流供給を行わず、エラー信号が出力される。
【０１０５】
上部扉１１のロック状態は、造形処理が終了した後、自動的に解除される。例えば、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、電磁コイル４３２への電流供給が終了され、上部扉１１のロック状態が解除される。
【０１０６】
可搬プレート着座検出センサ６０は、押し子６２がセンサ本体６３側へ押し込まれることにより、可搬プレート４１がプレート係合部材５０の座面に着座したことを検出し、その検出結果を可搬プレートロック部４０５へ出力する。
【０１０７】
可搬プレートロック部４０５は、コイル駆動部４３３及び電磁コイル４２１からなり、少なくとも造形処理の実行中、可搬プレート４１を電磁的に固定する電磁固定手段である。電磁コイル４２１は、可搬プレート４１を磁力による吸引力を利用して固定し、取り外せなくする。
【０１０８】
コイル駆動部４３３は、造形処理の実行中、電磁コイル４２１に駆動電流を供給し、プレート取付台４２に対し可搬プレート４１を固定させる。このコイル駆動部４３３は、扉センサ４０３及び可搬プレート着座検出センサ６０の出力に基づいて、電磁コイル４２１への電流供給を行う。具体的には、コイル駆動部４３３が、造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、上部扉１１の開閉状態と、可搬プレート４１の装着状態とを確認する。
【０１０９】
このとき、コイル駆動部４３３は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されていれば、電磁コイル４２１への電流供給を開始し、プレートロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。一方、上部扉１１が開扉状態であるか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、電磁コイル４２１への電流供給を行わず、エラー信号が出力される。この様に構成すれば、上部扉１１が開いているか、或いは、可搬プレート４１が未装着のまま電磁コイル４３２，４２１へ駆動電流が供給されるのを防止することができる。
【０１１０】
可搬プレート４１の固定状態は、造形処理が終了した後、自動的に解除される。例えば、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、電磁コイル４２１への電流供給が終了され、可搬プレート４１の固定状態が解除される。
【０１１１】
造形処理部４０２は、コイル駆動部４３１からの扉ロック完了応答と、コイル駆動部４３３からのプレートロック完了応答とに基づいて、造形処理を開始する。つまり、上部扉１１がロックされていないか、或いは、可搬プレート４１が固定されていなければ、造形処理は実行されない。この様に構成すれば、上部扉１１がロックされないまま、造形処理が開始されたり、可搬プレート４１が固定されないまま、造形処理が開始されるのを防止することができる。
【０１１２】
プレート搬出判定部４０６は、可搬プレート着座検出センサ６０の出力に基づいて、造形処理が終了した後に、可搬プレート４１が搬出されたか否かを判定し、その判定結果を報知部４０７へ出力する。可搬プレート４１が搬出されたか否かは、可搬プレート着座検出センサ６０の検出履歴に基づいて、判定することができる。すなわち、造形処理が終了した後に、可搬プレート４１の着座状態から非着座状態へ移行したか否かにより、判定することができる。
【０１１３】
報知部４０７は、プレート搬出判定部４０６の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する。例えば、可搬プレート４１が未搬出であることを示すメッセージが表示部１２２に表示される。
【０１１４】
図１３のステップＳ１０１〜Ｓ１１２は、図１２の３次元造形装置１０における造形準備時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、上部扉ロック部４０４は、上部扉１１のロック状態を解除し、また、可搬プレートロック部４０５は、可搬プレート４１の固定状態を解除する（ステップＳ１０１）。
【０１１５】
次に、造形処理部４０２は、造形操作者による造形指示があれば、扉ロック要求を上部扉ロック部４０４へ出力し、また、プレートロック要求を可搬プレートロック部４０５へ出力する（ステップＳ１０２）。上部扉ロック部４０４は、造形処理部４０２からの扉ロック要求に基づいて、上部扉１１の閉扉を確認し、上部扉１１が閉まっていれば、ステップＳ１０５へ移行する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【０１１６】
次に、可搬プレートロック部４０５は、造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、可搬プレート４１の装着を確認し、可搬プレート４１が装着されていれば、ステップＳ１０７へ移行する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。
【０１１７】
上部扉１１が閉まっていないか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、エラー信号が出力され、ステップＳ１０２の処理手順が繰り返される（ステップＳ１１１）。
【０１１８】
次に、プレート搬出判定部４０６は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されている場合に、可搬プレート着座検出センサ６０の検出履歴を参照し、造形処理が終了してから次の造形処理が開始されるまでの間に、可搬プレート４１が搬出されたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、報知部４０７は、可搬プレート４１が搬出されていなければ、造形物の取り出し忘れを報知し、ステップＳ１０２の処理手順が繰り返される（ステップＳ１１２）。
【０１１９】
一方、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着され、しかも、可搬プレート４１が搬出されていれば、上部扉ロック部４０４は、上部扉１１をロックし、扉ロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。また、可搬プレートロック部４０５は、可搬プレート４１を固定し、プレートロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する（ステップＳ１０８）。
【０１２０】
造形処理部４０２は、扉ロック完了応答及びプレートロック完了応答に基づいて、ｚ移動ユニット４０を基準位置へ移動させ、ＵＶランプ３５１を点灯させて、この造形準備を終了する（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）。
【０１２１】
以上、可搬プレート４１のロック、アンロック状態にかかる種々のセンサとの関係について一例を説明したが、可搬プレート４１のロック、アンロックについては、以下の条件を満たせば、詳細には種々の方法が考えられる。
【０１２２】
つまり、可搬プレート４１を、プレート取付台４２上にロックする前提条件は、"少なくとも上部扉１１が閉じられている"ことである。このため、上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３にて扉の閉状態が検出されるとともに、可搬プレート４１がプレート取付台４２に着座している状態を検出すれば、基本的に可搬プレート４１をロック状態とすることができる。しかし、この状態が成立していても直ぐにロックを行わず、更に造形開始信号の入力に基づいて、可搬プレート４１のロックを行ってもよい。
【０１２３】
更に、直接的に上部扉１１の閉状態を可搬プレート４１のロック前提条件とせず、例えば、ＰＣ側や装置からの造形開始信号または造形予約信号をＣＰＵ等の制御部が受け付けた際、その指令を正式に受け付ける条件に、"少なくとも上部扉１１が閉じられている"こととし、その指令の受付を正式にＣＰＵが受け付けた場合、既に"上部扉１１が閉じられている"ことは確認済みのため、その指令に基づいて、可搬プレート４１のロックを行う場合がある。つまり、間接的に"少なくとも上部扉１１が閉じられている"が前提となっていることも上記ロック条件を意味することとする。
【０１２４】
また、可搬プレート４１を、プレート取付台４２上にアンロックする前提条件は、"少なくとも上部扉１１が開いている"または、"造形完了信号を入力している"ことである。このため、造形完了信号が入力されたことを検出するか、または上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３にて扉の開状態が検出すれば、基本的に可搬プレート４１をアンロック状態とすることができる。しかし、造形完了信号が入力されたことを検出した状態でも、３次元造形装置１０の機能として、特定のパスワードを受け付けない限り扉を開けないなどの機能が搭載されている場合は、造形完了信号が入力されたことを検出することに加え、適切なパスワードの入力が行われたことを受けて、可搬プレート４１をアンロック状態としてもよい。
【０１２５】
更に、コイル駆動部４３１ならびに４３３が各々の電磁コイル４３２ならび４２１を制御しているが、これらのコイル駆動部４３１ならびに４３３は、図示しない３次元造形装置１０内に設けられるＣＰＵの特定の機能を示しているものも意図しており、上述した造形完了信号などはこのＣＰＵにて造形用データに基づいた造形動作が全て完了したことを認識することにより、出力されるものである。
【０１２６】
本実施の形態によれば、可搬プレート４１は、プレート取付台４２に対して取り付ける場合、プレート取付台４２の上方から下方に向けて可搬プレート４１を移動させるだけで、プレート取付台４２の上面４２ａ上に載置できるとともに、プレート取付台４２から取り外す場合、プレート取付台４２の上面から上方に向けて可搬プレート４１を移動させるだけで、プレート取付台４２の上面４２ａ上から取り外すことができ、更に、可搬プレート４１は、上部扉１１の開閉状態に応じて電磁コイル４２１の磁力によりプレート取付台４２に固定される。このため、上部扉１１の開閉状態に応じて可搬プレート４１をプレート取付台４２に強固に固定することができる。従って、造形処理の実行中に可搬プレート４１が移動して造形精度が低下するのを抑制しつつ、可搬プレート４１を着脱する際の作業性を向上させることができる。
【０１２７】
また、可搬プレート４１がプレート取付台４２上に載置されていないにも関わらず、電磁コイル４２１に駆動電流が供給されるのを防止することができ、可搬プレート４１が未装着のまま造形処理が実行されるのを抑制することができる。さらに、造形物の取り出し忘れを報知することにより、可搬プレート４１から造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを防止することができる。
【０１２８】
なお、本実施の形態では、プレート取付台４２に対し突出部５２の水平面内の位置を微調整することができるプレート係合部材５０の例について説明したが、本発明はプレート係合部材５０の構成をこれに限定するものではない。例えば、プレート係合部材５０は、可搬プレート４１を水平面内で位置決めするとともに、鉛直方向の位置を調整することができるようなものであっても良い。
【０１２９】
図１４は、図６のプレート係合部材５０の他の構成例を示した図である。図中の（ａ）には、プレート係合部材５０を水平方向から見た様子が示され、（ｂ）には、ｚ移動ユニット４０内のプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【０１３０】
このプレート係合部材５０は、上面が水平な座面となる台座部５１と、台座部５１の座面から上方へ突出する突出部５２と、台座部５１から下方へ突出する雄ねじ部５４により構成される。プレート係合部材５０は、雄ねじ部５４を取付台筐体４２０に螺合させることにより、プレート取付台４２に固着される。
【０１３１】
つまり、プレート係合部材５０を回転させれば、台座部５１の鉛直方向の高さを調整することができる。可搬プレート４１は、プレート係合部材５０の突出部５２を係合孔４１２内に収容させた際に、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接することにより、ｚ方向に位置決めされる。従って、台座部５１の高さを調整することにより、可搬プレート４１の傾きを矯正し、或いは、がたつきを解消することができる。
【０１３２】
また、本実施の形態では、コイル駆動部４３３が造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、電磁コイル４２１への電流供給を開始する場合の例について説明したが、本発明は電磁コイル４２１への電流供給を開始させるためのトリガをこれに限定するものではない。例えば、コイル駆動部４３３が、扉センサ４０３の出力に基づいて、上部扉１１の閉扉状態への移行を検知して電磁コイル４２１への電流供給を開始するような構成であっても良い。
【０１３３】
また、本実施の形態では、２つの電磁コイル４２１がプレート取付台４２に設けられる場合の例について説明したが、本発明は電磁コイル４２１の個数をこれに限定するものではない。例えば、１つの電磁コイル４２１をプレート取付台４２に設けたものであっても良い。
【０１３４】
また、本実施の形態では、可搬プレート４１とプレート取付台４２とからｚ移動ユニット４０が構成される場合の例について説明したが、本発明は、可搬プレート４１及びプレート取付台４２からなるユニットが可動式のものに限定するものではなく、固定式のものであっても良い。すなわち、ヘッドユニット１１１を鉛直方向へ移動させることにより、可搬プレート４１上に造形材層を積層形成するようなものも本発明には含まれる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、３次元造形装置１０がインクジェット方式の積層型造形機である場合の例について説明したが、本発明は造形対象物の造形方法をこれに限定するものではなく、造形ステージ１１２上に造形材層を順に積層形成するものであれば他の方式のものであっても良い。例えば、ＵＶ硬化樹脂にレーザー光を照射して固化させる光造形法を採用した造形装置にも本発明は適用することができる。光造形法は、ＵＶ硬化樹脂からなる液体を入れた容器の上方から樹脂液面にレーザー光を照射し、レーザー光を２次元走査することによって樹脂液面を選択的に露光し固化させる。或いは、本発明は、粉末結合法、シート積層法、樹脂押し出し法を採用した造形装置にも適用することができる。粉末結合法は、熱可塑性の粉末からなる粉末層にレーザー光を照射することによって粉末層を選択的に溶融固化させ、或いは、砂などの粉末にバインダー液を塗布することによって粉末層を選択的に固化させる造形法である。シート積層法は、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）方式とも呼ばれ、紙などのシート材同士を接着し、ナイフなどを用いて上側のシート材を切断することにより所定形状に切れ目を入れる造形法である。樹脂押し出し法は、ＦＤＭ（Fused Deposition Molding）方式とも呼ばれ、熱可塑性樹脂を溶融させた状態でノズルから押し出しながらノズルを走査して樹脂層を形成する造形法である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００ 造形システム
１０ ３次元造形装置
１１ 上部扉
１１０ 作業空間
１１１ ヘッドユニット
１１２ 造形ステージ
１１３ａ ｘ走査用係合溝
１１３ｂ ｙ走査用ガイド機構
１１４ パージトレイ
１１６ 天板
１２ 操作表示部
１２１ 操作部
１２２ 表示部
１３ 前面扉
１３０ カートリッジ収容部
１３Ｍ モデル材カートリッジ
１３Ｓ サポート材カートリッジ
１３Ｈ 廃液タンク
２０ 造形依頼者端末
３１ サポート材用ノズルユニット
３１１ サポート材用のリザーブタンク
３１２ サポート材用の造形材ノズル
３２ モデル材用ノズルユニット
３２１ モデル材用のリザーブタンク
３２２ モデル材用の造形材ノズル
３３ ｙ走査用ホルダユニット
３４ ローラーユニット
３４１ 膜厚調整用ローラー
３５ ランプユニット
３５１ ＵＶランプ
４０ ｚ移動ユニット
４１ 可搬プレート
４１１ 取っ手
４１２ 係合孔
４１３ 吸引プレート
４２ プレート取付台
４２０ 取付台筐体
４２１ プレートロック用の電磁コイル
４３ ｚ駆動装置
５０，５０ａ〜５０ｄ プレート係合部材
５１ 台座部
５２ 突出部
５３ ねじ孔
５４ 雄ねじ部
６０ 可搬プレート着座検出センサ
４００ ネットワーク通信部
４０１ 造形ジョブ記憶部
４０２ 造形処理部
４０３ 扉センサ
４０４ 上部扉ロック部
４０５ 可搬プレートロック部
４０６ プレート搬出判定部
４０７ 報知部
４３１，４３３ コイル駆動部
４３２ 扉ロック用の電磁コイル
１ ＬＡＮ
２ 吐出口
３ 液滴
４ 造形材層
Ｍ モデル材
Ｓ サポート材
ＳＳ 下地層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に係り、さらに詳しくは、造形ステージ上に造形材層を順に積層形成する３次元造形装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層造形法を用いて、立体造形物を簡易的に作製することが行われている。積層造形法は、造形対象物を多数の薄い層に分割した際の各層と同じ２次元形状の薄板を形成し、この薄板を積層して立体造形物を作製する造形方法であり、ラピッドプロトタイピングに用いられている。この様な積層造形法には、光造形法、粉末結合法、シート堆積法、樹脂押し出し法、インクジェット方式などがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
インクジェット方式の造形法は、インクジェットプリンタの技術を利用した造形法であり、インクの代わりに紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などの光硬化性の造形材を用い、造形材をノズルから吐出させ、造形ステージ上に堆積させた造形材に光を照射して固化させる。この造形法では、造形材を吐出するための多数の吐出口が略直線状に配列された造形材ノズルを造形ステージと平行に２次元走査することによって、造形材からなるスライス層が形成され、スライス層を順に積層形成することによって立体造形物が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
３次元造形装置には、造形ステージ上に作製された造形物をステージごと取り出すことができるものがある。例えば、造形ステージとなる水平面を有する可搬プレートを取付台に着脱可能に取り付けた造形装置が知られている。この様な造形装置では、造形ステージが着脱不可であるものに比べ、造形面が損傷した場合などに造形ステージを交換することができる。また、交換用の可搬プレートを別個に用意しておけば、可搬プレートから造形物を撤去しなくても良いので、造形処理が終了してから次の造形処理を開始させるまでの間の待ち時間を短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、従来の３次元造形装置では、メカニカルな着脱機構によって可搬プレートが取付台に取り付けられている。例えば、取付台に形成され、水平方向に延びるほぞに、可搬プレートに形成されたあり溝を略水平方向から滑り込ませることにより、可搬プレートが取付台に固定される。この様な造形装置では、可搬プレートの位置決め精度を上げようと着脱機構の遊びを小さくすると、可搬プレートが取付台に強固に固定されることから、着脱し難くなる。一方、着脱し易くするために、着脱機構の遊びを大きくすると、造形処理の実行時の振動などによって可搬プレートが移動し、造形精度が低下してしまうという問題があった。また、可搬プレートの取付台に対する固定作業が、水平方向から、取付台のほぞに対して、可搬プレートを差し込む動作となるため、差込動作完了まで可搬プレートを水平に維持することがオペレータに要求されるという煩わしさがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、造形精度の低下を抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させた３次元造形装置を提供することを目的とする。特に、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、着脱し易さを損なうことなく、造形精度の低下を抑制することができるとともに、可搬プレートが未装着のまま電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる３次元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】
【０００９】
第１の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成する３次元造形装置であって、水平なプレート載置面を有するプレート取付台と、上記造形ステージとなる水平面を有し、上記プレート載置面上に載置される可搬プレートと、上記プレート取付台に設けられ、上記可搬プレートを磁力によって固定するための電磁コイルと、外部空間から上記造形ステージ上の作業空間へのアクセスを遮断する遮断扉と、上記遮断扉の開閉を検出する扉センサと、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力に基づいて、上記電磁コイルに駆動電流を供給し、上記プレート取付台に対し上記可搬プレートを固定させるコイル駆動手段とを備えて構成される。
【００１０】
この様な構成によれば、造形ステージとなる水平面を有する可搬プレートは、プレート取付台のプレート載置面上に載置され、遮断扉の開閉状態に応じて電磁コイルの磁力によりプレート取付台に固定される。このため、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる。従って、造形中に可搬プレートが移動して造形精度が低下するのを抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させることができる。
【００１１】
第２の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを検出する可搬プレート着座検出センサを備え、上記コイル駆動手段が、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力と、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを示す上記可搬プレート着座検出センサの出力とに基づいて、上記電磁コイルへの電流供給を行うように構成される。この様な構成によれば、可搬プレートがプレート取付台のプレート載置面上に載置されていないにも関わらず、電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。
【００１２】
第３の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記可搬プレート着座検出センサの出力に基づいて、造形処理が終了した後に、上記可搬プレートが搬出されたか否かを判定するプレート搬出判定手段と、上記プレート搬出判定手段の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する報知手段とを備えて構成される。
【００１３】
この様な構成によれば、造形処理の終了後、可搬プレートが装着状態から非装着状態へ移行したか否かにより、可搬プレートが搬出されたか否かを判定することができる。また、その様な判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知することにより、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる。
【００１４】
第４の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記プレート載置面に形成され、鉛直上方へ突出するテーパー面を有するプレート係合部と、上記可搬プレートに形成され、上記テーパー面を収容する取付台係合部とを備え、上記可搬プレート着座検出センサが、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されたか否かを検出し、上記コイル駆動手段が、上記遮断扉が閉まっており、かつ、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されている場合に、上記電磁コイルへの電流供給を行うように構成される。
【００１５】
この様な構成によれば、プレート係合部のテーパー面を可搬プレートの取付台係合部内に収容させることにより、可搬プレートをプレート取付台に対して高精度に位置決めすることができる。また、遮断扉が閉まっていてプレート係合部のテーパー面が可搬プレートの取付台係合部内に収容されている場合に、電磁コイルへの電流供給が行われるので、遮断扉が開いているか、或いは、可搬プレートが未装着のまま、電磁コイルへ駆動電流が供給されるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による３次元造形装置では、遮断扉の開閉状態に応じて可搬プレートをプレート取付台に強固に固定することができるとともに、可搬プレートを簡単に着脱することができる。従って、造形精度の低下を抑制しつつ、可搬プレートを着脱する際の作業性を向上させることができる。
【００１７】
また、可搬プレートがプレート取付台のプレート載置面上に載置されていないにも関わらず、電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。従って、着脱し易さを損なうことなく、造形精度の低下を抑制することができるとともに、可搬プレートが未装着のまま電磁コイルに駆動電流が供給されるのを抑制することができる。さらに、可搬プレートから造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。
【図３】図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、ヘッドユニット１１１をｘ，ｙ，ｚ方向から見た様子が示されている。
【図４】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。
【図５】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、ｘ方向の主走査往路及び主走査復路の様子が示されている。
【図６】図１の３次元造形装置１０におけるｚ移動ユニット４０の構成例を示した斜視図であり、可搬プレート４１をプレート取付台４２に装着する前の状態が示されている。
【図７】図６のプレート係合部材５０の構成例を示した斜視図である。
【図８】図６の可搬プレート４１の構成例を示した図であり、可搬プレート４１の上面及び下面が示されている。
【図９】図６のプレート取付台４２の構成例を示した図であり、プレート取付台４２を上方から見た様子が示されている。
【図１０】図６のｚ移動ユニット４０におけるプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面を示した断面図である。
【図１１】図６のｚ移動ユニット４０における着座検出センサ６０の構成例を示した図であり、着座検出センサ６０付近を鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【図１２】図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１３】図１２の３次元造形装置１０における造形準備時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１４】図６のプレート係合部材５０の他の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明による３次元造形装置が前提とするインクジェット方式の造形装置の概略構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２０】
＜造形システム１００＞
図１は、本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。この造形システム１００は、３次元造形装置１０と、ＬＡＮ（Local Area Network）１を介して３次元造形装置１０に接続された複数の造形依頼者端末２０により構成される。
【００２１】
３次元造形装置１０は、インクジェット方式の積層型造形機であり、所定のＵＶ硬化樹脂を造形材として用い、後述する造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成することによって所望の立体造形物を形成する。造形依頼者端末２０は、３次元造形用のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、所望の立体造形物を作製するための造形データを生成する造形データ作成装置として機能する。
【００２２】
造形データは、造形対象物の３次元形状を示す形状情報と、形状情報以外の造形条件とからなる。造形データは、例えば、ＣＡＤデータに基づいて作成され、必要に応じて、３次元造形装置１０で用いられる積層データとして、各層単位でのデータに加工される。但し、層単位でのデータ加工は、３次元造形装置１０側で行われても良い。形状情報以外の造形条件とは、造形対象物に関わらず指定することが可能な造形情報のことであり、造形材の種類、造形材層の厚さ、走査速度などの造形パラメータと、造形ステージ上における造形対象物の配置態様を示す配置情報とからなる。
【００２３】
造形依頼者端末２０において作成された造形データは、３次元造形装置１０へ送信される。３次元造形装置１０では、ＬＡＮ１を介して造形依頼者端末２０から受信した複数の造形データが造形ジョブとして管理される。すなわち、造形ジョブは、造形データと、造形データに関連付けて保持される属性情報とからなる。この属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。造形依頼者端末２０は、この様な造形処理の依頼者が使用する端末装置である。
【００２４】
この３次元造形装置１０には、上部扉１１、操作表示部１２及び前面扉１３が設けられている。上部扉１１は、外部から後述する作業空間１１０へアクセスするのを規制し、また、造形材などが外部空間へ飛散するのを防止するための開閉可能な遮断扉であり、手前側を持ち上げることにより、作業空間１１０へアクセスすることができる。操作表示部１２は、例えば、タッチパネルからなり、ユーザによる操作を受け付け、また、動作状態や各種のエラーメッセージを画面表示する。前面扉１３は、造形材カートリッジなどを収容するカートリッジ収容部１３０用の開閉扉であり、上部を手前側へ移動させることにより、後述するカートリッジ収容部１３０へアクセスすることができる。
【００２５】
＜３次元造形装置１０＞
図２は、図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。図中には、上部扉１１及び前面扉１３を開扉した状態の３次元造形装置１０が示されている。
【００２６】
作業空間１１０は、造形材を吐出するヘッドユニット１１１を２次元走査させ、また、ヘッドユニット１１１から吐出した造形材を造形ステージ１１２上に堆積させるための空間であり、作業台としての天板１１６上に形成されている。この天板１１６には、ヘッドユニット１１１を主走査方向であるｘ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドする一対のｘ走査用係合溝１１３ａと、ヘッドユニット１１１を副走査方向であるｙ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドするｙ走査用ガイド機構１１３ｂと、パージトレイ１１４及び受光孔１１５が配置されている。なお、ヘッドユニット１１１は、一方のｘ走査用係合溝１１３ａに沿って作業台近傍に設けられる図示しない駆動手段によってｘ走査方向に往復動されるようになっている。
【００２７】
造形ステージ１１２は、水平で平坦な造形面を有し、造形面上に造形材を堆積させ、立体造形物を形成するための可動ステージであり、鉛直方向に移動させることができる。この造形ステージ１１２は、天板１１６の中央に配置されている。ヘッドユニット１１１は、図示しない駆動装置によって、造形ステージ１１２と平行に２次元走査される可動ユニットである。
【００２８】
この３次元造形装置１０では、鉛直方向をｚ方向とし、互いに直交する水平方向をｘｙ方向とすれば、ユーザから見て左右方向となるｘ方向を主走査方向とし、ユーザから見て前後方向となるｙ方向を副走査方向として、２次元走査が行われる。造形材は、主走査方向の走査時に吐出される。また、ヘッドユニット１１１は、上記２次元走査により、矩形エリア内の任意の位置に移動させることができ、当該矩形エリアが可動エリアとなる。
【００２９】
また、言い換えれば、ここでのｙ方向とは、後述するモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１の各々が有する複数のオリフィス（後述する吐出口２）が配列した並び方向であり、ｘ方向は水平面内においてこのｙ方向と直交する方向である。
【００３０】
ｘ走査用係合溝１１３ａは、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ走査する駆動装置と係合させるための溝であり、天板１１６の前端部及び後端部に形成されている。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１から排出された造形材を使用済み造形材として一時的に収容する容部であり、その様な使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。このパージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１の可動エリア内であって、造形ステージ１１２よりも左側に配置されている。
【００３１】
３次元造形装置１０では、造形処理中において、定期的にパージ処理が行われる。パージ処理は、ヘッドユニット１１１を造形エリアとしての造形ステージ１１２上からパージトレイ１１４上に移動させ、ヘッドユニット１１１に搭載されている造形材ノズル３１２，３２２から造形材を強制的に吐出させることにより、造形材を吐出するための吐出口２や、吐出口２に造形材を供給するための造形材供給経路内に残留する残留物を除去するとともに、造形材ノズル３１２，３２２の表面に、図示しないゴム部材を当接させ、摺動させることにより、造形材ノズル表面を清掃する処理である。ここで、ノズルから吐出された造形材は、後述する廃液タンク１３Ｈに回収されるようになっている。
【００３２】
受光孔１１５は、造形材を硬化させるためのＵＶ光の照度を検出する照度センサ用の受光窓であり、天板１１６に形成された貫通孔からなる。この受光孔１１５は、上述したパージ用の廃液トレイ（パージトレイ１１４）の近傍を避け、造形ステージ１１２を挟んでパージトレイ１１４とは反対側に配置されている。また、具体的な動作としては、操作表示部１２に設けられるランプユニット３５の照度検査スイッチを押下し、ヘッドユニット１１１を駆動させることにより、自動的に受光孔１１５の真上に位置させ、ランプユニット３５を点灯させ、ＵＶ光の照度を、受光孔１１５の内部に設けられる照度センサにより検出させる。
【００３３】
カートリッジ収容部１３０内には、２つのモデル材カートリッジ１３Ｍと、２つのサポート材カートリッジ１３Ｓと、廃液タンク１３Ｈが収容されている。ヘッドユニット１１１から吐出される造形材には、造形対象物自体を構成するモデル材Ｍと、造形対象物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には除去されるサポート材Ｓとがある。
【００３４】
本実施例では、サポート材Ｓは、モデル材Ｍに比べ、サポート材Ｓを除去するための水に対する溶解性の高い材料が含まれている。なお、ここでのオーバーハング部分とは、造形物がｚ方向（つまり高さ方向）において下方に位置する造形部分よりｘ−ｙ平面で張り出した部分を意味し、言い換えれば、オーバーハング形状を有する造形物とは、既に成形されたモデル材のスライスが存在しない部分の上表面に新たなモデル材のスライスが成形される部分（オーバーハング部）を有する造形物である。
【００３５】
モデル材カートリッジ１３Ｍは、使用前のモデル材Ｍを収容する着脱式の造形材タンクである。サポート材カートリッジ１３Ｓは、使用前のサポート材Ｓを収容する着脱式の造形材タンクである。つまり、モデル材カートリッジ１３Ｍやサポート材カートリッジ１３Ｓには、ヘッドユニット１１１の造形材ノズル３１２，３２２から吐出させる前の造形材が収容される。
【００３６】
廃液タンク１３Ｈは、パージトレイ１１４や後述するヘッドユニット１１１内のローラードレイントレイ（図示せず）から回収された廃液を蓄積するための貯留容器であり、取り外して交換することができる。なお、廃液タンク１３Ｈには、内部に液面検出用のセンサや、廃液タンク１３Ｈ自体の重量を検出する重量センサなどを設けることにより、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の程度を検出し、オペレータに通知する機能を搭載している。
【００３７】
カートリッジ収容部１３０内には、２個のモデル材カートリッジ１３Ｍと、２個のサポート材カートリッジ１３Ｓとが収容可能であり、両カートリッジを交互に使用することにより、造形処理を中断させることなく空になったカートリッジを交換することができる。
【００３８】
＜ヘッドユニット１１１＞
図３は、図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、図中の（ａ）には、ヘッドユニット１１１をｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）から見た様子が示され、（ｂ）には、ｘ方向（ヘッドユニット１１１の主走査方向）から見た様子が示され、（ｃ）には、ｚ方向から見た様子が示されている。
【００３９】
このヘッドユニット１１１は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ｙ走査用ホルダユニット３３、ローラーユニット３４及びランプユニット３５により構成され、これらのユニット３１〜３５を一体的に保持している。ユニット３１〜３５は、この順に、ｘ方向に配列されている。
【００４０】
なお、ｘ軸方向に沿うサポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ローラーユニット３４及びランプユニット３５の配列の基本的な考え方は、以下の通りである。ヘッドユニット１１１の主走査方向の往路方向をベースに考えると、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２は、いずれか一方が他方の前方に位置すればよい。このようなノズルユニットのレイアウトに対して、ローラーユニット３４ならびにランプユニット３５は、ローラーの作用を往路で行いたい場合は、往路進行方向において、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置し、ローラーの作用を復路で行いたい場合は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の復路の進行方向において後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置すればよい。
【００４１】
また、上記実施例においては、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行った後、ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法を採用した。
【００４２】
しかし、これ以外にも、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、余剰樹脂層を含む最上層に対して、ランプユニット３５によって一旦光を照射した後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行い、その後再度ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法もある。
【００４３】
この場合、ランプユニット３５は、ヘッドユニット１１１において、ｘ方向、つまりヘッドユニット１１１の主走査方向で、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２を挟む前後方向に一対のランプユニット３５を設けることにより、上述のような二度の照射を行うことができる。また、この場合、一度目の照射と二度目の照射を合わせて、最終的に所望する樹脂の硬化の程度を達成するようになるため、一度目の照射後の樹脂は硬化状態ではなく、まだその後のローラーユニット３４による掻き取り動作のために、流動可能な、半硬化状態である。このため、この場合においても、ローラーユニット３４による樹脂の掻き取り前の最上層の状態は、未硬化または流動可能な状態と表現することとする。
【００４４】
モデル材用ノズルユニット３２は、モデル材カートリッジ１３Ｍから供給されるモデル材Ｍを吐出するためのノズルユニットであり、モデル材Ｍを一時的に収容するリザーブタンク３２１と、造形ステージ１１２に対しモデル材Ｍを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３２２からなる。
【００４５】
サポート材用ノズルユニット３１は、サポート材カートリッジ１３Ｓから供給されるサポート材Ｓを吐出するためのノズルユニットであり、サポート材Ｓを一時的に収容するリザーブタンク３１１と、サポート材Ｓを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３１２からなる。
【００４６】
モデル材Ｍやサポート材Ｓは、造形材ノズル３２２ならびに３１２の各々に設けられる吐出口２ごとにノズルユニット内に設けられる圧電素子の振動を利用することにより、吐出口２から液滴となって射出される。吐出口２は一定ピッチでｙ方向において直線上に配置されている。
【００４７】
ヘッドユニット１１１は、造形材ノズル３１２，３２２から造形材を吐出させながらｘ方向に走査することにより、造形材ノズル３１２，３２２の各々に設けられる全ての吐出口２の配列長さに対応する所定幅の造形材層を１回の主走査によって造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００４８】
ｙ走査用ホルダユニット３３は、ヘッドユニット１１１を副走査方向へ走査するために、ｘ走査用係合溝１１３間を結ぶ橋梁体に支持されている。このｙ走査用ホルダユニット３３が上記橋梁体に支持されるとともに、橋梁体上に設けられる図示しない駆動部により、橋梁体に設けられる図示しないｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）に延びる軸に沿ってヘッドユニット１１１を駆動する構造となっている。なお、ヘッドユニット１１１のｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）の駆動方式としては、ヘッドユニット１１１自体に駆動部を内蔵させ、上述した軸上を移動させるようにしてもよい。
【００４９】
ローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１と、このローラー３４１を回転させる駆動部（図示せず）と、膜厚調整用ローラー３４１によって造形ステージ１１２上に形成される造形材層の最表面から掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するローラードレイントレイ（図示せず）からなる。
【００５０】
膜厚調整用ローラー３４１は、造形スージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜の厚さを調整する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材ノズル３１２，３２２から吐出された造形材にて形成された最表面層の一部を、ランプユニット３５にて硬化させる前に所定の厚みを掻き取ることにより、最表面層の厚みの最適化を図っている。また、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材膜の表面を平坦化するためのローラーでもあり、ｙ方向の回転軸を中心として回転する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１が作用する際のヘッドユニット１１１の進行方向に対して、膜厚調整用ローラー３４１は、順方向に回転する。膜厚調整用ローラー３４１にて掻き取られ、上記ローラードレイントレイ内に収容された造形材は、使用済み造形材からなる廃液として廃液タンク１３Ｈへ送られる。
【００５１】
ランプユニット３５は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜にＵＶ光を照射するためのＵＶランプ３５１からなり、吐出口２の配列長さよりも幅が広い照射エリアを造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５２】
図３に示すランプユニット３５のレイアウトを採用した場合は、図の左から右にヘッドユニット１１１を移動させる、いわゆる主走査の往路においては、ランプユニット３５は、造形材ノズル３１２，３２２よりも先行した位置に配置されるため、往路に吐出した造形物の表面にＵＶ光を照射することがない。従って、点灯制御を容易化するため、常時点灯していてもよい。実際のＵＶ光の照射は、復路において、膜厚調整用ローラー３４１が造形物の最表面の厚みを適正化した後の最表面に対して行われることとなる。
【００５３】
なお、ここでのランプユニット３５は、ＵＶ光を照射する光源であれば、ＵＶ光照射用ランプに限る必要はなく、ＵＶ光を照射するＬＥＤ光源も含むものである。つまり、ＵＶ光などの樹脂硬化に必要な特定波長の光を照射する樹脂硬化用の光照射手段である。更に、光硬化型の樹脂に代えて、造形用樹脂として所定の温度によって硬化するような熱可塑性樹脂を採用するのであれば、本発明のランプユニット３５に代えて、樹脂硬化手段として、冷却または加熱手段を採用したり、場合によっては、不要な場合もある。
【００５４】
＜造形処理＞
図４は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。図中には、立体造形物を造形中の３次元造形装置１０におけるヘッドユニット１１１及び造形ステージ１１２をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面の様子が示されている。
【００５５】
モデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、造形ステージ１１２に対し、主走査方向（ｘ方向）の走査中にヘッドユニット１１１から下方へ液滴３となって吐出される。主走査往路時に造形ステージ１１２上に吐出し堆積させたこれらの造形材からなる造形材層は、主走査復路において、膜厚調整用ローラー３４１により膜厚が調整され、ＵＶランプ３５１によるＵＶ光の照射によって硬化する。なお、上記の説明では、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、主走査の往路方向にて行うと共に、ヘッドユニット１１１の主走査の復路において行っても良い。また、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、ヘッドユニット１１１の主走査の復路単独で行ってもよい。
【００５６】
本実施の形態におけるモデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、共にＵＶ硬化性の樹脂であり、同一のＵＶランプ３５１によりＵＶ光が照射されることにより硬化する。なお、３次元造形装置１０に使用可能な樹脂としては、光硬化性の樹脂の他に、熱を与えて硬化させる熱硬化性の樹脂や、自然冷却により硬化する熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００５７】
ヘッドユニット１１１のｙ方向の長さ（ヘッド幅）に対応する一定幅の帯状領域は、フィールドと呼ばれ、あるフィールドについて、造形材層の形成が完了すれば、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させ、隣接するフィールドに対する造形材層の形成が開始される。どの程度ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させるかは、造形ステージ１１２上にて形成する造形物をどのような位置に配置させるかによって決定され、その決定は、造形依頼者端末２０における依頼者の入力に基づいて行われる。
【００５８】
ヘッドユニット１１１は、ｘ走査用係合溝１１３間をｙ方向に跨ぐ門型の橋梁体に支持され、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿って主走査方向に走査される。なお、本実施の形態では、門型の橋梁体にヘッドユニット１１１を支持させ、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿ってヘッドユニット１１１を主走査方向に移動させる構成としたが、ｘ走査用係合溝１１３を１本とし、ヘッドユニット１１１を片持ちで支持した状態で主走査方向に移動させる構成としても良い。
【００５９】
ヘッドユニット１１１に配設されたモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１により造形可能なｙ方向の幅は造形ステージ１１２上の造形エリアに対して短いため、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ往復移動させて１フィールド分の造形が完了すると、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）に移動させて隣接するフィールドの造形が行われる。ユーザが設定した立体造形物が１フィールド内に収まる場合には、ヘッドユニット１１１の副走査方向への移動は行われない。なお、ヘッドユニット１１１による造形可能なｙ方向の幅が造形ステージ１１２上の造形エリアのｙ方向の幅よりも同一又は大きい場合には、ヘッドユニット１１１は副走査方向へ移動させながら造形する必要はなく、副走査方向への移動機構は不要となる。
【００６０】
造形ステージ１１２上には、上述したヘッドユニット１１１の主走査及び副走査によって造形材層がフィールドごとに形成され、立体造形物を構成する１つの樹脂層が形成される。この樹脂層は、スライス層と呼ばれ、あるｚ方向の位置でスライス層の形成が完了すれば、造形ステージ１１２をスライス層の厚さに相当する距離だけ下方向（ｚ方向）へ移動させ、次のスライス層の形成が開始される。
【００６１】
この３次元造形装置１０では、着脱可能な可搬プレート４１の上面が造形ステージ１１２であり、可搬プレート４１と、可搬プレート４１が載置されるプレート取付台４２とから、ｚ方向に移動可能なｚ移動ユニット４０が構成される。ｚ移動ユニット４０は、ｚ駆動装置４３によりｚ方向の位置が調整される。ｚ駆動装置４３は、ヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の高さ方向の相対位置を変化させる垂直駆動手段である。可搬プレート４１は、矩形状の金属板からなり、造形依頼者端末２０から指示した全ての造形が完了した時点で、立体造形物を載せたままの状態で、プレート取付台４２から取り外すことができる。プレート取付台４２には、可搬プレート４１を固定するための固定機構（後述）が設けられる。
【００６２】
立体造形物は、モデル材Ｍによって構成され、サポート材Ｓは、立体造形物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には所定の方法によって除去される。例えば、モデル材Ｍとして、水に対し不溶性又は難溶性の樹脂を用い、サポート材Ｓとして、易溶性の樹脂を用いれば、可搬プレート４１上に形成された造形物を取り出して水に浸すことにより、サポート材Ｓからなる造形材層だけを容易に除去することができる。また、言うまでもなく、造形物としてのモデル材Ｍからサポート材Ｓの除去は、従来通り、手を用いてモデル材Ｍからサポート材Ｓを外すようにしても良い。
【００６３】
この例では、可搬プレート４１上に形成された下地層ＳＳ上にモデル材Ｍ及びサポート材Ｓからなるスライス層を積層形成することによって所望の立体造形物が形成される。下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収し、また、造形物を剥離し易くするサポート材Ｓからなる。さらに、この下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収できるのであれば、造形依頼者端末２０における造形条件において、中実の構造以外に格子状などの中空構造を採用することにより、材料の使用量の低減を図ることもできる。
【００６４】
＜主走査＞
図５は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）には、ｘ方向の主走査往路の様子が示され、（ｂ）には、主走査復路の様子が示されている。主走査往路では、ｚ方向に関して造形ステージ１１２の位置がヘッドユニット１１１から離間した位置に固定され、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出される。造形ステージ１１２上には、これらの造形材からなる造形材層４が形成される。
【００６５】
なお、図５（ａ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離と、図５（ｂ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離とは明らかに異なるように示しているが、これは動作の内容をわかりやすく説明するためであり、実際は、図５（ａ）の状態でのヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離は２ｍｍ以下であり、図５（ｂ）におけるその距離は、図５（ａ）の状態から造形ステージ１１２をｚ方向で且つヘッドユニット１１１に近づくように１ｍｍ以下の距離を移動させるようになっている。
【００６６】
造形材層４の厚みはユーザが造形精度や造形速度の観点から決定することができる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、造形材層４の厚みは設定可能な最小の厚み又はその近傍の厚みに設定し、造形速度を優先することを選択すれば、最低限の造形精度を維持した厚みに設定すればよい。このような選択は、造形依頼者端末２０において形状情報以外の造形条件として選択、設定することができるようになっている。
【００６７】
主走査復路の走査は、膜厚調整用ローラー３４１が造形材層４と接触する位置まで造形ステージ１１２を上方へ移動させた状態で行われる。この主走査復路では、主走査往路での造形材の吐出に加え、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出させることも可能であり、主走査往路や復路で吐出し堆積させた造形材層４の上層部が膜厚調整用ローラー３４１によって掻き取られる。
【００６８】
造形材ノズル３１２，３２２に配設された各吐出口２からの造形材の吐出量には個体差があり、また、予め設定された厚みの造形材層４が正確に得られるように、造形材ノズル３１２，３２２からの造形材の吐出量を制御するのは困難であるため、少なくとも各造形層を形成する単位で、造形材ノズル３１２，３２２からは設定された厚み以上の造形材を吐出し、余分な造形材を膜厚調整用ローラー３４１により掻き取って回収することで、予め設定された厚みの造形材層４を維持し、均一な厚みの造形材層４を積層することができる。但し、膜厚調整用ローラー３４１を、その時点での造形層の最表面に当接させるタイミングは、造形データとしての各スライス層データ単位での最表面で行う必要はなく、造形の種々の狙い、例えば、造形精度と造形速度の両立の観点から、必要なタイミングにて行うことができる。
【００６９】
膜厚調整用ローラー３４１は、主走査の往路及び復路に関わらず、一定の回転数で同じ向きに回転する。ＵＶランプ３５１は、造形材の種類や造形材層４の厚さ、ｘ方向の走査速度に応じた所定の光度で点灯し、主として、膜厚調整用ローラー３４１による膜厚調整後の造形材層４をＵＶ光の照射によって硬化させる。
【００７０】
次に、上面が造形ステージ１１２となる可搬プレート４１の着脱機構について、図６〜図１４を用いて説明する。
【００７１】
＜ｚ移動ユニット４０＞
図６は、図１の３次元造形装置１０におけるｚ移動ユニット４０の構成例を示した斜視図であり、可搬プレート４１をプレート取付台４２に装着する前の状態が示されている。ｚ移動ユニット４０は、上面が造形ステージ１１２となる可搬プレート４１と、可搬プレート４１が着脱可能に載置されるプレート取付台４２からなる。
【００７２】
可搬プレート４１は、概ね矩形の薄い板状体からなり、その短辺には、把持用の取っ手４１１が取り付けられている。取っ手４１１は、板状体の端面から突出する形状からなり、互いに対向する２つの短辺のそれぞれに設けられている。つまり、各取っ手４１１を両手でそれぞれ把持することにより、可搬プレート４１をバランス良くプレート取付台４２に対して、取り付けたり、取り外すことができる。
【００７３】
また、可搬プレート４１には、複数の係合孔４１２が形成されている。係合孔４１２は、プレート取付台４２に対して水平面内で位置決めするための取付台係合部である。各係合孔４１２は、可搬プレート４１の周縁部に配置されている。より詳細には、可搬プレート４１がプレート取付台４２上に取り付けられ、可搬プレート４１上に形成させる造形物を造形する造形エリアの外側に位置する四隅に各々係合孔４１２を設けている。また、実施例では、これらの係合孔４１２を各コーナ部に一つずつ、計４つ設けているが、可搬プレート４１のプレート取付台４２への取付性を考慮して、いずれの三つのコーナに一つずつの係合孔４１２を設けるようにしても良い。更に、この係合孔４１２は、本実施例では、可搬プレート４１の上面から下面まで貫通するような孔として形成しているが、可搬プレート４１の下面からｚ方向に内部方向に延びる凹部としての係合部として形成しても良いし、可搬プレート４１の下面からｚ方向に外部方向に突出する凸部としての係合部として形成しても良い。但し、係合部を凸部として成形する場合は、後述するプレート取付台４２のプレート係合部材５０の形状を凹部として形成することが必要となる。
【００７４】
プレート取付台４２は、直方体形状の取付台筐体４２０からなり、取付台筐体４２０の上面に可搬プレート４１が載置される。つまり、プレート取付台４２の上面は、可搬プレート４１が着脱可能に載置される水平なプレート載置面である。このプレート載置面には、複数のプレート係合部材５０が固着され、また、２つの電磁コイル４２１と２つの可搬プレート着座検出センサ６０とが配置されている。
【００７５】
プレート係合部材５０は、可搬プレート４１の係合孔４１２に係合させるための部品であり、水平な座面を有し、座面から鉛直上方に突出するテーパー形状からなる。各プレート係合部材５０は、取付台筐体４２０上面の周縁部で、上述した可搬プレート４１に設けられる係合孔４１２に対応する位置に配置されている。
【００７６】
電磁コイル４２１は、可搬プレート４１を磁力によって固定するためのプレートロック用の電磁石であり、駆動電流を供給することにより、磁力による吸引力が発生し、可搬プレート４１がプレート取付台４２に固定される。各電磁コイル４２１は、ｘ方向、すなわち、取付台筐体４２０上面の長辺に平行な方向に関し、取付台筐体４２０上面の中央を挟んで両側に配置されている。
【００７７】
可搬プレート着座検出センサ６０は、可搬プレート４１がプレート取付台４２の上面上に載置されたことを検出するためのセンサであり、可搬プレート４１がプレート係合部材５０の座面へ着座したことが検出される。各可搬プレート着座検出センサ６０は、電磁コイル４２１よりも取付台筐体４２０上面の短辺側に配置されている。
【００７８】
図７は、図６のプレート係合部材５０の構成例を示した斜視図である。このプレート係合部材５０は、上面が水平な座面となる板状の台座部５１と、座面から鉛直上方へ突出する突出部５２により構成される。台座部５１には、突出部５２を挟んで２つのねじ孔５３が形成されている。プレート係合部材５０は、ねじ孔５３を介して係止用ねじを取付台筐体４２０に螺合させることにより、プレート取付台４２に固着される。
【００７９】
突出部５２は、テーパー面を有する柱状体からなる。すなわち、突出部５２は、先端ほど径が小さくなっている。このため、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際に、突出部５２を可搬プレート４１の係合孔４１２内に挿入し易くなっている。また、突出部５２を係合孔４１２内に収容させることにより、可搬プレート４１をプレート取付台４２に対して高精度に位置決めすることができる。
【００８０】
可搬プレート４１は、下面を取付台筐体４２０の上面に対向させた状態でプレート取付台４２に載置される。その際、プレート係合部材５０の突出部５２が、可搬プレート４１の係合孔４１２内に挿入され、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接する。この状態では、可搬プレート４１の水平面内における移動が規制される。
【００８１】
＜可搬プレート４１＞
図８は、図６の可搬プレート４１の構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、可搬プレート４１の上面が示され、（ｂ）には、可搬プレート４１の下面が示されている。可搬プレート４１の下面には、磁力によって吸引させるための２つの吸引プレート４１３が固着されている。
【００８２】
吸引プレート４１３は、鉄などの磁性材料を含む金属からなる矩形の薄い平板からなり、プレート取付台４２の電磁コイル４２１と対向する位置に配置されている。つまり、各吸引プレート４１３は、ｘ方向、すなわち、可搬プレート４１の長辺に平行な方向に関し、可搬プレート４１下面の中央を挟んで両側に配置されている。各吸引プレート４１３は、係止用ねじを可搬プレート４１に螺合させることにより、可搬プレート４１に固着される。
【００８３】
この様な吸引プレート４１３が設けられていることから、可搬プレート４１自体は、非磁性材料によって構成することができる。すなわち、可搬プレート４１は、磁性材料を含まない金属や樹脂によって構成することができる。例えば、可搬プレート４１は、表面がアルマイト加工されたアルミニウムからなる。
【００８４】
可搬プレート４１をアルミニウムによって構成することにより、鉄などによって構成する場合に比べて、熱伝導度が大きいので、放熱性と可搬プレート４１全体の熱の均一化を良くすることができ、可搬プレート４１上に形成される造形物自体の熱による反りの抑制などの効果をもたらすことができる。また、可搬プレート４１の表面をアルマイト加工することにより、耐食性及び耐摩耗性が向上するとともに、例えば、造形面（上面）をつや消しの黒色に発色させることにより、ＵＶ光の照射時の反射を抑制することができる。
【００８５】
係合孔４１２は、可搬プレート４１の下面における開口のサイズが上面側よりも大きな貫通孔からなり、可搬プレート４１の４つの角部にそれぞれ形成されている。係合孔４１２が貫通孔からなるので、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際の位置合わせが容易である。
【００８６】
＜プレート取付台４２＞
図９は、図６のプレート取付台４２の構成例を示した図であり、プレート取付台４２を上方から見た様子が示されている。プレート取付台４２の４つの角部には、プレート係合部材５０ａ〜５０ｄがそれぞれ固着されている。
【００８７】
プレート係合部材５０ｂは、台座部５１のねじ孔５３が台座部５１の長手方向に長い長孔からなり、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｙ方向の位置を微調整することができる。また、プレート係合部材５０ｃは、台座部５１のねじ孔５３が台座部５１の短手方向に長い長孔からなり、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｘ方向の位置を微調整することができる。また、プレート係合部材５０ｄは、取付台筐体４２０に対する突出部５２のｘ方向及びｙ方向の位置を微調整することができる。
【００８８】
この様なプレート係合部材５０ａ〜５０ｄを用いることにより、プレート係合部材５０ａを基準として、可搬プレート４１の水平面内における位置を微調整し、高精度な位置決めを行うことができる。
【００８９】
各可搬プレート着座検出センサ６０は、ｘ方向に関し、取付台筐体４２０上面の中央を挟んで両側に配置され、これらの可搬プレート着座検出センサ６０の検出結果を見れば、可搬プレート４１の片浮きを検知することができる。可搬プレート４１の片浮きとは、一部のプレート係合部材５０について、突出部５２が可搬プレート４１の係合孔４１２内に収容されているが、他のプレート係合部材５０について、突出部５２が係合孔４１２内に収容されていない状態のことである。
【００９０】
図１０は、図６のｚ移動ユニット４０におけるプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面を示した断面図である。可搬プレート４１の係合孔４１２は、板状体を貫通する貫通孔であり、直径が上面４１ａから下面にかけて広くなっており、内壁面が傾斜しているテーパー形状の断面を有している。一方、プレート係合部材５０は、取付台筐体４２０の上面４２ａに固着されている。
【００９１】
プレート係合部材５０の突出部５２を可搬プレート４１の係合孔４１２内に収容させた際に、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接することにより、可搬プレート４１がｚ方向に位置決めされる。従って、台座部５１の厚さを調整することにより、可搬プレート４１の傾きを矯正し、或いは、がたつきを解消することができる。
【００９２】
＜可搬プレート着座検出センサ６０＞
図１１は、図６のｚ移動ユニット４０における可搬プレート着座検出センサ６０の構成例を示した図であり、可搬プレート着座検出センサ６０付近を鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。この図では、可搬プレート着座検出センサ６０の押し子６２及びセンサ本体６３のみ破断せずに描画されている。この可搬プレート着座検出センサ６０は、操作体６１、押し子６２及びセンサ本体６３により構成され、操作体６１を介して押し子６２を押し込むことにより、オン又はオフする。
【００９３】
操作体６１は、可搬プレート４１をプレート取付台４２上に載置する際の可搬プレート４１の動きを押し子６２に伝達するための可動部材であり、一端に抜け落ち防止用の唾部が形成され、他端が貫通孔４２２を介して取付台筐体４２０の上面４２ａから鉛直上方へ突出する柱状体からなる。
【００９４】
操作体６１の下端面には、押し子６２の先端が当接しており、操作体６１を押し下げることにより、押し子６２がセンサ本体６３側へ押し込まれる。センサ本体６３は、押し子６２が押し込まれることにより、オン又はオフする電気接点からなる。この様なセンサ本体６３には、市販のリミットスイッチを用いることができる。
【００９５】
また、可搬プレート着座検出センサ６０は、上述したような可搬プレート４１の下面に対して接触することにより、可搬プレート４１の着座を検出する接触式のセンサ以外にも、可搬プレート４１の下面に対して、非接触にて可搬プレート４１の着座を検出する近接スイッチ、光電スイッチまたは非接触の距離検出センサを用いてもよい。
【００９６】
図１２は、図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この３次元造形装置１０は、操作部１２１、表示部１２２、ネットワーク通信部４００、造形ジョブ記憶部４０１、造形処理部４０２、扉センサ４０３、上部扉ロック部４０４、可搬プレート着座検出センサ６０、可搬プレートロック部４０５、プレート搬出判定部４０６及び報知部４０７により構成される。
【００９７】
ネットワーク通信部４００は、ＬＡＮ１経由で造形依頼者端末２０から受信した造形データを造形ジョブ記憶部４０１内に格納する。造形ジョブ記憶部４０１には、造形依頼者端末２０から取得した複数の造形ジョブが保持される。
【００９８】
造形ジョブは、造形データとその属性情報とからなり、造形ジョブの識別情報に関連付けて保持される。造形データの属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。
【００９９】
造形処理部４０２は、造形ジョブ記憶部４０１内の造形データに基づいて、造形ステージ１１２上に造形対象物を形成するための造形処理を行う。この造形処理は、例えば、造形操作者による造形指示に基づいて開始され、ヘッドユニット１１１のｘｙ駆動制御、造形ステージ１１２のｚ駆動制御、造形材ノズル３１２，３２２内の圧電素子の駆動制御が行われる。
【０１００】
操作部１２１は、３次元造形装置１０の操作者を造形操作者と呼ぶことにすれば、造形操作者による操作を受け付けると、その操作内容に応じた操作信号を造形処理部４０２へ出力する。
【０１０１】
扉センサ４０３は、上部扉１１の開閉を検出するための開閉センサであり、検出結果を上部扉ロック部４０４へ出力する。扉センサ４０３には、上部扉１１が開閉する際の操作体の移動によって電気接点がオン又はオフするリミットスイッチを用いることができる。なお、扉センサ４０３としては、上述した電気接点による検出方式以外に、光電センサ等を用いることにより扉の位置を非接触状態にて検出する方式を採用しても良い。また、扉センサ４０３からの検出信号は、後述するように、図示しないＣＰＵでの制御を用いた場合、直接上部扉ロック部４０４に出力する場合と、それ以外に、その他のセンサからの信号も含め、ＣＰＵにて信号を受け取り、ＣＰＵの判断に基づいて間接的に上部扉ロック部４０４に制御信号が出力される構成とを含む。
【０１０２】
上部扉ロック部４０４は、コイル駆動部４３１及び電磁コイル４３２からなり、少なくとも造形処理の実行中、上部扉１１を電磁的に施錠する電磁施錠手段である。電磁コイル４３２は、上部扉１１を磁力によってロックするための扉ロック用の電磁石であり、磁力による吸引力又は斥力を利用して、閉扉状態の上部扉１１をロック状態へ移行させ、開けられなくする。なお、上部扉ロック部４０４としては、上述した電磁式ロック機構の他に、単純な機械的なロック機構のロック部を扉センサ４０３からの信号に基づいて開閉させるアクチュエータにて駆動するようなロック手段であってもよい。
【０１０３】
コイル駆動部４３１は、造形処理の実行中、電磁コイル４３２に駆動電流を供給し、上部扉１１をロックさせる。このコイル駆動部４３１は、上部扉１１が閉状態であることを示す扉センサ４０３からの信号と、可搬プレート４１がプレート取付台４２上への着座状態であることを示す可搬プレート着座検出センサ６０からの信号とに基づいて、電磁コイル４３２への電流供給を行う。具体的には、まず、造形処理部４０２が、造形操作者による造形指示を検知した場合に、扉ロック要求をコイル駆動部４３１へ出力するとともに、プレートロック要求をコイル駆動部４３３へ出力する。コイル駆動部４３１は、造形処理部４０２からの扉ロック要求に基づいて、上部扉１１の開閉状態と、可搬プレート４１の装着状態とを確認する。
【０１０４】
このとき、コイル駆動部４３１は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されていれば、電磁コイル４３２への電流供給を開始し、扉ロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。一方、上部扉１１が開扉状態であるか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、電磁コイル４３２への電流供給を行わず、エラー信号が出力される。
【０１０５】
上部扉１１のロック状態は、造形処理が終了した後、自動的に解除される。例えば、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、電磁コイル４３２への電流供給が終了され、上部扉１１のロック状態が解除される。
【０１０６】
可搬プレート着座検出センサ６０は、押し子６２がセンサ本体６３側へ押し込まれることにより、可搬プレート４１がプレート係合部材５０の座面に着座したことを検出し、その検出結果を可搬プレートロック部４０５へ出力する。
【０１０７】
可搬プレートロック部４０５は、コイル駆動部４３３及び電磁コイル４２１からなり、少なくとも造形処理の実行中、可搬プレート４１を電磁的に固定する電磁固定手段である。電磁コイル４２１は、可搬プレート４１を磁力による吸引力を利用して固定し、取り外せなくする。
【０１０８】
コイル駆動部４３３は、造形処理の実行中、電磁コイル４２１に駆動電流を供給し、プレート取付台４２に対し可搬プレート４１を固定させる。このコイル駆動部４３３は、扉センサ４０３及び可搬プレート着座検出センサ６０の出力に基づいて、電磁コイル４２１への電流供給を行う。具体的には、コイル駆動部４３３が、造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、上部扉１１の開閉状態と、可搬プレート４１の装着状態とを確認する。
【０１０９】
このとき、コイル駆動部４３３は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されていれば、電磁コイル４２１への電流供給を開始し、プレートロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。一方、上部扉１１が開扉状態であるか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、電磁コイル４２１への電流供給を行わず、エラー信号が出力される。この様に構成すれば、上部扉１１が開いているか、或いは、可搬プレート４１が未装着のまま電磁コイル４３２，４２１へ駆動電流が供給されるのを防止することができる。
【０１１０】
可搬プレート４１の固定状態は、造形処理が終了した後、自動的に解除される。例えば、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、電磁コイル４２１への電流供給が終了され、可搬プレート４１の固定状態が解除される。
【０１１１】
造形処理部４０２は、コイル駆動部４３１からの扉ロック完了応答と、コイル駆動部４３３からのプレートロック完了応答とに基づいて、造形処理を開始する。つまり、上部扉１１がロックされていないか、或いは、可搬プレート４１が固定されていなければ、造形処理は実行されない。この様に構成すれば、上部扉１１がロックされないまま、造形処理が開始されたり、可搬プレート４１が固定されないまま、造形処理が開始されるのを防止することができる。
【０１１２】
プレート搬出判定部４０６は、可搬プレート着座検出センサ６０の出力に基づいて、造形処理が終了した後に、可搬プレート４１が搬出されたか否かを判定し、その判定結果を報知部４０７へ出力する。可搬プレート４１が搬出されたか否かは、可搬プレート着座検出センサ６０の検出履歴に基づいて、判定することができる。すなわち、造形処理が終了した後に、可搬プレート４１の着座状態から非着座状態へ移行したか否かにより、判定することができる。
【０１１３】
報知部４０７は、プレート搬出判定部４０６の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する。例えば、可搬プレート４１が未搬出であることを示すメッセージが表示部１２２に表示される。
【０１１４】
図１３のステップＳ１０１〜Ｓ１１２は、図１２の３次元造形装置１０における造形準備時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、造形処理が終了してから一定時間が経過すれば、上部扉ロック部４０４は、上部扉１１のロック状態を解除し、また、可搬プレートロック部４０５は、可搬プレート４１の固定状態を解除する（ステップＳ１０１）。
【０１１５】
次に、造形処理部４０２は、造形操作者による造形指示があれば、扉ロック要求を上部扉ロック部４０４へ出力し、また、プレートロック要求を可搬プレートロック部４０５へ出力する（ステップＳ１０２）。上部扉ロック部４０４は、造形処理部４０２からの扉ロック要求に基づいて、上部扉１１の閉扉を確認し、上部扉１１が閉まっていれば、ステップＳ１０５へ移行する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【０１１６】
次に、可搬プレートロック部４０５は、造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、可搬プレート４１の装着を確認し、可搬プレート４１が装着されていれば、ステップＳ１０７へ移行する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。
【０１１７】
上部扉１１が閉まっていないか、或いは、可搬プレート４１が未装着である場合には、エラー信号が出力され、ステップＳ１０２の処理手順が繰り返される（ステップＳ１１１）。
【０１１８】
次に、プレート搬出判定部４０６は、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着されている場合に、可搬プレート着座検出センサ６０の検出履歴を参照し、造形処理が終了してから次の造形処理が開始されるまでの間に、可搬プレート４１が搬出されたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、報知部４０７は、可搬プレート４１が搬出されていなければ、造形物の取り出し忘れを報知し、ステップＳ１０２の処理手順が繰り返される（ステップＳ１１２）。
【０１１９】
一方、上部扉１１が閉扉状態であり、かつ、可搬プレート４１が装着され、しかも、可搬プレート４１が搬出されていれば、上部扉ロック部４０４は、上部扉１１をロックし、扉ロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する。また、可搬プレートロック部４０５は、可搬プレート４１を固定し、プレートロック完了応答を造形処理部４０２へ出力する（ステップＳ１０８）。
【０１２０】
造形処理部４０２は、扉ロック完了応答及びプレートロック完了応答に基づいて、ｚ移動ユニット４０を基準位置へ移動させ、ＵＶランプ３５１を点灯させて、この造形準備を終了する（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）。
【０１２１】
以上、可搬プレート４１のロック、アンロック状態にかかる種々のセンサとの関係について一例を説明したが、可搬プレート４１のロック、アンロックについては、以下の条件を満たせば、詳細には種々の方法が考えられる。
【０１２２】
つまり、可搬プレート４１を、プレート取付台４２上にロックする前提条件は、"少なくとも上部扉１１が閉じられている"ことである。このため、上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３にて扉の閉状態が検出されるとともに、可搬プレート４１がプレート取付台４２に着座している状態を検出すれば、基本的に可搬プレート４１をロック状態とすることができる。しかし、この状態が成立していても直ぐにロックを行わず、更に造形開始信号の入力に基づいて、可搬プレート４１のロックを行ってもよい。
【０１２３】
更に、直接的に上部扉１１の閉状態を可搬プレート４１のロック前提条件とせず、例えば、ＰＣ側や装置からの造形開始信号または造形予約信号をＣＰＵ等の制御部が受け付けた際、その指令を正式に受け付ける条件に、"少なくとも上部扉１１が閉じられている"こととし、その指令の受付を正式にＣＰＵが受け付けた場合、既に"上部扉１１が閉じられている"ことは確認済みのため、その指令に基づいて、可搬プレート４１のロックを行う場合がある。つまり、間接的に"少なくとも上部扉１１が閉じられている"が前提となっていることも上記ロック条件を意味することとする。
【０１２４】
また、可搬プレート４１を、プレート取付台４２上にアンロックする前提条件は、"少なくとも上部扉１１が開いている"または、"造形完了信号を入力している"ことである。このため、造形完了信号が入力されたことを検出するか、または上部扉１１の開閉を検出する扉センサ４０３にて扉の開状態が検出すれば、基本的に可搬プレート４１をアンロック状態とすることができる。しかし、造形完了信号が入力されたことを検出した状態でも、３次元造形装置１０の機能として、特定のパスワードを受け付けない限り扉を開けないなどの機能が搭載されている場合は、造形完了信号が入力されたことを検出することに加え、適切なパスワードの入力が行われたことを受けて、可搬プレート４１をアンロック状態としてもよい。
【０１２５】
更に、コイル駆動部４３１ならびに４３３が各々の電磁コイル４３２ならび４２１を制御しているが、これらのコイル駆動部４３１ならびに４３３は、図示しない３次元造形装置１０内に設けられるＣＰＵの特定の機能を示しているものも意図しており、上述した造形完了信号などはこのＣＰＵにて造形用データに基づいた造形動作が全て完了したことを認識することにより、出力されるものである。
【０１２６】
本実施の形態によれば、可搬プレート４１は、プレート取付台４２に対して取り付ける場合、プレート取付台４２の上方から下方に向けて可搬プレート４１を移動させるだけで、プレート取付台４２の上面４２ａ上に載置できるとともに、プレート取付台４２から取り外す場合、プレート取付台４２の上面から上方に向けて可搬プレート４１を移動させるだけで、プレート取付台４２の上面４２ａ上から取り外すことができ、更に、可搬プレート４１は、上部扉１１の開閉状態に応じて電磁コイル４２１の磁力によりプレート取付台４２に固定される。このため、上部扉１１の開閉状態に応じて可搬プレート４１をプレート取付台４２に強固に固定することができる。従って、造形処理の実行中に可搬プレート４１が移動して造形精度が低下するのを抑制しつつ、可搬プレート４１を着脱する際の作業性を向上させることができる。
【０１２７】
また、可搬プレート４１がプレート取付台４２上に載置されていないにも関わらず、電磁コイル４２１に駆動電流が供給されるのを防止することができ、可搬プレート４１が未装着のまま造形処理が実行されるのを抑制することができる。さらに、造形物の取り出し忘れを報知することにより、可搬プレート４１から造形物が撤去されないまま次の造形処理が開始されるのを防止することができる。
【０１２８】
なお、本実施の形態では、プレート取付台４２に対し突出部５２の水平面内の位置を微調整することができるプレート係合部材５０の例について説明したが、本発明はプレート係合部材５０の構成をこれに限定するものではない。例えば、プレート係合部材５０は、可搬プレート４１を水平面内で位置決めするとともに、鉛直方向の位置を調整することができるようなものであっても良い。
【０１２９】
図１４は、図６のプレート係合部材５０の他の構成例を示した図である。図中の（ａ）には、プレート係合部材５０を水平方向から見た様子が示され、（ｂ）には、ｚ移動ユニット４０内のプレート係合部材５０付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【０１３０】
このプレート係合部材５０は、上面が水平な座面となる台座部５１と、台座部５１の座面から上方へ突出する突出部５２と、台座部５１から下方へ突出する雄ねじ部５４により構成される。プレート係合部材５０は、雄ねじ部５４を取付台筐体４２０に螺合させることにより、プレート取付台４２に固着される。
【０１３１】
つまり、プレート係合部材５０を回転させれば、台座部５１の鉛直方向の高さを調整することができる。可搬プレート４１は、プレート係合部材５０の突出部５２を係合孔４１２内に収容させた際に、可搬プレート４１の下面が台座部５１の座面に当接することにより、ｚ方向に位置決めされる。従って、台座部５１の高さを調整することにより、可搬プレート４１の傾きを矯正し、或いは、がたつきを解消することができる。
【０１３２】
また、本実施の形態では、コイル駆動部４３３が造形処理部４０２からのプレートロック要求に基づいて、電磁コイル４２１への電流供給を開始する場合の例について説明したが、本発明は電磁コイル４２１への電流供給を開始させるためのトリガをこれに限定するものではない。例えば、コイル駆動部４３３が、扉センサ４０３の出力に基づいて、上部扉１１の閉扉状態への移行を検知して電磁コイル４２１への電流供給を開始するような構成であっても良い。
【０１３３】
また、本実施の形態では、２つの電磁コイル４２１がプレート取付台４２に設けられる場合の例について説明したが、本発明は電磁コイル４２１の個数をこれに限定するものではない。例えば、１つの電磁コイル４２１をプレート取付台４２に設けたものであっても良い。
【０１３４】
また、本実施の形態では、可搬プレート４１とプレート取付台４２とからｚ移動ユニット４０が構成される場合の例について説明したが、本発明は、可搬プレート４１及びプレート取付台４２からなるユニットが可動式のものに限定するものではなく、固定式のものであっても良い。すなわち、ヘッドユニット１１１を鉛直方向へ移動させることにより、可搬プレート４１上に造形材層を積層形成するようなものも本発明には含まれる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、３次元造形装置１０がインクジェット方式の積層型造形機である場合の例について説明したが、本発明は造形対象物の造形方法をこれに限定するものではなく、造形ステージ１１２上に造形材層を順に積層形成するものであれば他の方式のものであっても良い。例えば、ＵＶ硬化樹脂にレーザー光を照射して固化させる光造形法を採用した造形装置にも本発明は適用することができる。光造形法は、ＵＶ硬化樹脂からなる液体を入れた容器の上方から樹脂液面にレーザー光を照射し、レーザー光を２次元走査することによって樹脂液面を選択的に露光し固化させる。或いは、本発明は、粉末結合法、シート積層法、樹脂押し出し法を採用した造形装置にも適用することができる。粉末結合法は、熱可塑性の粉末からなる粉末層にレーザー光を照射することによって粉末層を選択的に溶融固化させ、或いは、砂などの粉末にバインダー液を塗布することによって粉末層を選択的に固化させる造形法である。シート積層法は、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）方式とも呼ばれ、紙などのシート材同士を接着し、ナイフなどを用いて上側のシート材を切断することにより所定形状に切れ目を入れる造形法である。樹脂押し出し法は、ＦＤＭ（Fused Deposition Molding）方式とも呼ばれ、熱可塑性樹脂を溶融させた状態でノズルから押し出しながらノズルを走査して樹脂層を形成する造形法である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００ 造形システム
１０ ３次元造形装置
１１ 上部扉
１１０ 作業空間
１１１ ヘッドユニット
１１２ 造形ステージ
１１３ａ ｘ走査用係合溝
１１３ｂ ｙ走査用ガイド機構
１１４ パージトレイ
１１６ 天板
１２ 操作表示部
１２１ 操作部
１２２ 表示部
１３ 前面扉
１３０ カートリッジ収容部
１３Ｍ モデル材カートリッジ
１３Ｓ サポート材カートリッジ
１３Ｈ 廃液タンク
２０ 造形依頼者端末
３１ サポート材用ノズルユニット
３１１ サポート材用のリザーブタンク
３１２ サポート材用の造形材ノズル
３２ モデル材用ノズルユニット
３２１ モデル材用のリザーブタンク
３２２ モデル材用の造形材ノズル
３３ ｙ走査用ホルダユニット
３４ ローラーユニット
３４１ 膜厚調整用ローラー
３５ ランプユニット
３５１ ＵＶランプ
４０ ｚ移動ユニット
４１ 可搬プレート
４１１ 取っ手
４１２ 係合孔
４１３ 吸引プレート
４２ プレート取付台
４２０ 取付台筐体
４２１ プレートロック用の電磁コイル
４３ ｚ駆動装置
５０，５０ａ〜５０ｄ プレート係合部材
５１ 台座部
５２ 突出部
５３ ねじ孔
５４ 雄ねじ部
６０ 可搬プレート着座検出センサ
４００ ネットワーク通信部
４０１ 造形ジョブ記憶部
４０２ 造形処理部
４０３ 扉センサ
４０４ 上部扉ロック部
４０５ 可搬プレートロック部
４０６ プレート搬出判定部
４０７ 報知部
４３１，４３３ コイル駆動部
４３２ 扉ロック用の電磁コイル
１ ＬＡＮ
２ 吐出口
３ 液滴
４ 造形材層
Ｍ モデル材
Ｓ サポート材
ＳＳ 下地層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成する３次元造形装置において、
水平なプレート載置面を有するプレート取付台と、
上記造形ステージとなる水平面を有し、上記プレート載置面上に載置される可搬プレートと、
上記プレート取付台に設けられ、上記可搬プレートを磁力によって固定するための電磁コイルと、
外部空間から上記造形ステージ上の作業空間へのアクセスを遮断する遮断扉と、
上記遮断扉の開閉を検出する扉センサと、
上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力に基づいて、上記電磁コイルに駆動電流を供給し、上記プレート取付台に対し上記可搬プレートを固定させるコイル駆動手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを検出する可搬プレート着座検出センサを備え、
上記コイル駆動手段は、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力と、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを示す上記可搬プレート着座検出センサの出力とに基づいて、上記電磁コイルへの電流供給を行うことを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
上記可搬プレート着座検出センサの出力に基づいて、造形処理が終了した後に、上記可搬プレートが搬出されたか否かを判定するプレート搬出判定手段と、
上記プレート搬出判定手段の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する報知手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
上記プレート載置面に形成され、鉛直上方へ突出するテーパー面を有するプレート係合部と、
上記可搬プレートに形成され、上記テーパー面を収容する取付台係合部とを備え、
上記可搬プレート着座検出センサは、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されたか否かを検出し、
上記コイル駆動手段は、上記遮断扉が閉まっており、かつ、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されている場合に、上記電磁コイルへの電流供給を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の３次元造形装置。
【請求項１】
造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成する３次元造形装置において、
水平なプレート載置面を有するプレート取付台と、
上記造形ステージとなる水平面を有し、上記プレート載置面上に載置される可搬プレートと、
上記プレート取付台に設けられ、上記可搬プレートを磁力によって固定するための電磁コイルと、
外部空間から上記造形ステージ上の作業空間へのアクセスを遮断する遮断扉と、
上記遮断扉の開閉を検出する扉センサと、
上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力に基づいて、上記電磁コイルに駆動電流を供給し、上記プレート取付台に対し上記可搬プレートを固定させるコイル駆動手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを検出する可搬プレート着座検出センサを備え、
上記コイル駆動手段は、上記遮断扉の閉状態を示す上記扉センサの出力と、上記可搬プレートが上記プレート載置面上に載置されたことを示す上記可搬プレート着座検出センサの出力とに基づいて、上記電磁コイルへの電流供給を行うことを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
上記可搬プレート着座検出センサの出力に基づいて、造形処理が終了した後に、上記可搬プレートが搬出されたか否かを判定するプレート搬出判定手段と、
上記プレート搬出判定手段の判定結果に基づいて、造形物の取り出し忘れを報知する報知手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
上記プレート載置面に形成され、鉛直上方へ突出するテーパー面を有するプレート係合部と、
上記可搬プレートに形成され、上記テーパー面を収容する取付台係合部とを備え、
上記可搬プレート着座検出センサは、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されたか否かを検出し、
上記コイル駆動手段は、上記遮断扉が閉まっており、かつ、上記プレート係合部の上記テーパー面が上記可搬プレートの上記取付台係合部内に収容されている場合に、上記電磁コイルへの電流供給を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の３次元造形装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−６７０３６（Ｐ２０１３−６７０３６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５５８０（Ｐ２０１１−２０５５８０）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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