JP2017039230A - 三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末材料に埋もれている三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を自動で除去することにより造形物を容易に取り出すことができる三次元造形装置の提供。【解決手段】造形槽６１に収容された粉末材料にバインダを吐出する造形ヘッドと、造形槽６１に収容された粉末材料を除去する粉末除去部材４１と、造形ヘッドおよび粉末除去部材４１を制御する制御装置と、を備えている三次元造形装置１０。制御装置は、断面画像データに基づいて、造形槽６１に収容された粉末材料にバインダを吐出するように造形ヘッドを制御する第１制御部と、三次元造形物５の造形が完了した後に、断面画像データから把握される造形された三次元造形物５の位置情報に基づいて、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料を除去するように粉末除去部材４１を制御する第２制御部とを備えている三次元造形装置１０。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。

従来から、槽内に収容された粉末材料にバインダを吐出し、粉末材料を硬化させることによって三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。

特許文献１に示すように、この種の三次元造形装置は、例えば、粉末材料が収容される造形槽と、造形槽に供給される粉末材料が収容される粉末材料収容槽と、粉末材料収容槽から造形槽に粉末材料を供給する供給部材とを備えている。造形槽の上方には、バインダを吐出する造形ヘッドが配置されている。造形ヘッドは、造形槽に収容された粉末材料のうち三次元造形物の断面形状に対応する部分にバインダを吐出する。粉末材料のうちバインダが吐出された部分は硬化し、断面形状に対応した粉末硬化層が形成される。

特開２００６−１３７１７３号公報 特許第５４５６３７９号

ところで、粉末材料にバインダを吐出することによって三次元造形物を造形する装置では、造形が完了した三次元造形物は粉末材料に埋もれている。このため、三次元造形物を堆積した粉末材料の中から掘り出す必要がある。作業者は、特定の工具を用いて粉末材料に空気を吹き付けたり、粉末材料を吸引したりすることによって三次元造形物を粉末材料の中から掘り出す。しかしながら、作業者は、堆積した粉末材料のどの位置に三次元造形物が埋まっているのかを正確に把握することができないため、作業者の不注意によって工具を三次元造形物に接触させてしまうことがある。造形されて粉末材料に埋もれている三次元造形物の硬度は十分に高くないため、造形された三次元造形物が破損してしまう虞がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉末材料に埋もれている三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を自動で除去することによって、三次元造形物を容易に取り出すことができる三次元造形装置を提供することである。

本発明に係る三次元造形装置は、粉末材料を硬化させて所定の断面形状の粉末硬化層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、粉末材料が収容される造形槽と、前記造形槽に供給される粉末材料が収容される粉末材料収容槽と、前記粉末材料収容槽に収容された粉末材料を前記造形槽に供給する供給部材と、前記造形槽に収容された粉末材料にバインダを吐出する造形ヘッドと、前記造形槽に収容された粉末材料を除去する粉末除去部材と、前記造形ヘッドおよび前記粉末除去部材を制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、造形する三次元造形物を、所定の方向に連続する複数の層にスライスした断面画像データを記憶する記憶部と、前記断面画像データに基づいて、前記造形槽に収容された粉末材料に前記バインダを吐出するように前記造形ヘッドを制御する第１制御部と、前記三次元造形物の造形が完了した後に、前記断面画像データから把握される前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するように前記粉末除去部材を制御する第２制御部と、を備えている。

本発明の三次元造形装置によれば、第１制御部は、断面画像データに基づいて造形ヘッドを制御し、造形槽に収容された粉末材料にバインダを吐出する。これにより、断面画像データに対応する所定の断面形状の粉末硬化層が順次積層され、三次元造形物が造形される。さらに、第２制御部は、三次元造形物の造形が完了した後に、粉末除去部材を制御し、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去する。ここで、三次元造形物の造形が完了した後、三次元造形物は粉末材料に埋もれているが、三次元造形物を造形する際に用いた断面画像データによって、三次元造形物の位置情報は把握することができる。即ち、堆積した粉末材料のどの位置に三次元造形物が埋もれているのかを把握することができる。このため、第２制御部は、三次元造形物の位置情報に基づいて、粉末除去部材を三次元造形物に接触させることなく、造形された三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するように粉末除去部材を制御することができる。このように、本発明の三次元造形装置によれば、造形された三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を粉末除去部材によって自動で除去することができ、作業者は、粉末材料に埋もれた三次元造形物を容易に取り出すことができる。なお、特許文献２には、造形された硬化層が所定の数になったときに、切削が必要な部分の周囲に位置する粉末材料のみを取り除く技術が開示されている。すなわち、特許文献２に開示された技術は、切削作業の加工経路の情報に基づいて、切削が必要な部分に位置する粉末材料のみを取り除くものであって、三次元造形物を堆積した粉末材料から取り出すことを容易にするために、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を排除するものではない。

本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記造形された三次元造形物に対する前記粉末除去部材の移動経路を示す第１パスデータを作成する第１パスデータ作成部を更に備え、前記第２制御部は、前記第１パスデータを用いて、前記粉末除去部材による前記粉末材料の除去および前記粉末除去部材の移動を制御する。

上記態様によれば、造形された三次元造形物の周囲に位置する粉末材料をより確実に除去することができる。

本発明の一態様によれば、所定方向に移動可能な第１キャリッジと、前記第１キャリッジを移動させる駆動機構と、前記第１キャリッジと連結可能に構成され、前記所定方向に移動可能な第２キャリッジとを備え、前記粉末除去部材は、前記第１キャリッジに設けられ、前記造形ヘッドは、前記第２キャリッジに設けられ、前記造形ヘッドから前記バインダを吐出するとき、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとは連結され、かつ、前記粉末除去部材が前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するとき、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとの連結は解除されるように構成されている。

上記態様によれば、造形ヘッドからバインダを吐出するときには、第１キャリッジと第２キャリッジとは連結されているため、造形ヘッドのみを動かす駆動機構が不要となる。また、第１キャリッジと第２キャリッジとの連結を解除することができる。このため、粉末除去部材が粉末材料を除去しているときに、粉末材料が造形ヘッドに飛散しないように造形ヘッドのみを所定の位置に配置させることができる。

本発明の一態様によれば、粉末材料が配置される造形テーブルと、前記造形テーブルを上下方向に移動させる昇降装置と、を更に備え、前記造形ヘッドの下端の上下方向の位置と前記粉末除去部材の下端の上下方向の位置とは同じである。

上記態様によれば、三次元造形物を造形するときのテーブルの上下方向の移動量と、粉末材料を除去するときのテーブルの上下方向の移動量とを共通化することができる。このため、粉末除去部材を上下方向に移動させる機構が不要となる。

本発明の一態様によれば、前記粉末除去部材は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吸引する吸引部を備えている。

上記態様によれば、吸引部によって、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吸引し、粉末材料を除去することができる。

本発明の一態様によれば、前記粉末除去部材は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吹き飛ばす空気を送出する開口部を備えたブロア部を備えている。

上記態様によれば、ブロア部の開口部から送出された空気によって、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吹き飛ばし、粉末材料を除去することができる。

本発明の一態様によれば、前記ブロア部には、ヒータが設けられ、前記開口部から送出される空気は、前記ヒータによって暖められる。

上記態様によれば、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去しながら、三次元造形物を乾燥させることができる。三次元造形物を乾燥させることによって三次元造形物自体の硬度が高くなる。また、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料が水分を多く含んでいる場合、粉末材料の除去に時間を要するが、粉末材料も同時に乾燥されるため、粉末材料の除去が容易となる。さらに、例えば、三次元造形物に含浸剤を吐出するときには含浸剤がよりよく含浸するため、三次元造形物の硬度がより高くなる。

本発明の一態様によれば、前記粉末材料の種類は前記記憶部に記憶され、前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記粉末材料の種類に基づいて、前記ブロア部から送出される空気の量を調整する調整部を更に備えている。

上記態様によれば、粉末材料の種類に基づいて、ブロア部から送出される空気の量が調整されるため、空気の量が多すぎることによる三次元造形物の破損等を防止することができる。また、造形された三次元造形物の硬度が比較的高いときには、空気の量を多くすることによって粉末材料の除去をより速く行うことができる。

本発明の一態様によれば、前記開口部は、その開口方向を変更可能に構成されている。

上記態様によれば、開口部の開口方向を変更することによって、空気を当てることが困難な部分にも空気を送出することができる。この結果、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料をより確実に除去することができる。

本発明の一態様によれば、前記開口部は、その開口面積を変更可能に構成されている。

上記態様によれば、例えば、三次元造形物の形状が単純な部分では、開口部の開口面積を大きくすることで広範囲に空気を送出して粉末材料を除去すると共に、三次元造形物の形状が複雑な部分では、開口部の開口面積を小さくすることで狭い範囲に空気を送出して細かい部分に位置する粉末材料をより確実に除去することができる。

本発明の一態様によれば、前記三次元造形物に含浸剤を供給する含浸剤供給部材を備え、前記制御装置は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料が除去された後に、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記三次元造形物に含浸剤を吐出するように前記含浸剤供給部材を制御する第３制御部を更に備えている。

上記態様によれば、第３制御部は、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料が除去された後に、含浸剤供給部材を制御し、三次元造形物に含浸剤を吐出する。含浸剤を三次元造形物に吐出することによって、三次元造形物の硬度は高くなる。ここで、三次元造形物を造形する際に用いた断面画像データによって、粉末材料が除去された三次元造形物の位置情報は把握することができる。このため、第３制御部は、三次元造形物の位置情報に基づいて、含浸剤供給部材を三次元造形物に接触させることなく、三次元造形物に含浸剤を吐出するように含浸剤供給部材を制御することができる。このように、本態様の三次元造形装置によれば、含浸剤供給部材によって、三次元造形物に自動で含浸剤を吐出することができる。

本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記造形された三次元造形物に対する前記含浸剤供給部材の移動経路を示す第２パスデータを作成する第２パスデータ作成部を更に備え、前記第３制御部は、前記第２パスデータを用いて、前記含浸剤供給部材による前記含浸剤の吐出および前記含浸剤供給部材の移動を制御する。

上記態様によれば、三次元造形物に含浸剤をより確実に供給することができる。

本発明によれば、粉末材料に埋もれている三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を自動で除去することによって、三次元造形物を容易に取り出すことができる。

一実施形態に係る三次元造形装置の斜視図である。 一実施形態に係る三次元造形装置の正面図である。 図１中のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面図である。 一実施形態に係る制御装置のブロック図である。 三次元造形物を造形する手順を示したフローチャートである。 造形が完了した三次元造形物が粉末材料に埋もれている状態を示す断面図である。 三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吸引している途中の状態を示す断面図である。 三次元造形物の周囲に位置する粉末材料の吸引を完了した状態を示す断面図である。 三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を全て除去した状態を示す断面図である。 三次元造形物に含浸剤を吐出している途中の状態を示す断面図である。 第１の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。 第１の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。 第１の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。 第１の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。 第２の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。 図１５中のＸＶＩ‐ＸＶＩ線に沿う断面図である。 第３の変形例に係る粉末除去部材の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る三次元造形装置について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１０の斜視図である。図２は、三次元造形装置１０の正面図である。図３は、図１中のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、図面中の符号Ｆ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｄｎは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。

三次元造形装置１０は、フルカラーの三次元造形物を造形する装置である。三次元造形装置１０は、三次元造形物の断面形状を表すフルカラーの断面画像データに基づいて、粉末材料にバインダを吐出し、粉末材料を硬化させて、断面画像データに沿った断面形状の粉末材料の粉末硬化層を順次積層することによって、フルカラーの三次元造形物を造形する装置である。ここで、「断面形状」とは、造形する三次元造形物を所定の方向（例えば上下方向）に所定の厚み（例えば０．１ｍｍ。なお、所定の厚みは必ずしも一定の厚みに限られない。）ごとにスライスしたときの断面の形状である。「粉末材料」としては、例えば、石膏、セラミックス、金属、プラスチック等が挙げられる。「バインダ」は、上記粉末材料同士を固着することが可能な材料であれば特に限定されない。バインダとして、例えば、水性顔料インク等の水を主成分とした液体が挙げられる。

図１に示すように、三次元造形装置１０は、筐体１２と、蓋部材１４（図２参照）と、移動部２０と、プリントキャリッジ３０と、デパウダキャリッジ４０と、含浸キャリッジ５０と、造形部６０と、粉末材料供給部７０と、制御装置８０とを備えている。

図１に示すように、筐体１２は、直方体形状に形成されている。筐体１２は、移動部２０と造形部６０と粉末材料供給部７０とが設けられた第１筐体１２Ａと、カートリッジ収容部２４が設けられた第２筐体１２Ｂとを有している。図２に示すように、第１筐体１２Ａには、移動部２０と造形部６０（図１参照）と粉末材料供給部７０（図１参照）とを覆う蓋部材１４が着脱自在に設けられている。蓋部材１４を第１筐体１２Ａに取り付けることによって、移動部２０と造形部６０と粉末材料供給部７０とは、外部空間と遮断されて閉状態となる。即ち、第１筐体１２Ａと蓋部材１４とによって、内部空間１５が形成される。蓋部材１４を第１筐体１２Ａから取り外すことによって、移動部２０と造形部６０と粉末材料供給部７０とは、外部空間と連通して開状態となる。なお、蓋部材１４は、第１筐体１２Ａに対して開閉自在に設けてもよい。図１および３において、便宜上、蓋部材１４の図示を省略している。

図１に示すように、筐体１２は、一対のガイドレール２５Ｌ、２５Ｒを備えている。ガイドレール２５Ｌ、２５Ｒは、第１筐体１２Ａに設けられている。ガイドレール２５Ｌ、２５Ｒは、前後方向に延びる。筐体１２は、カートリッジ収容部２４を備えている。カートリッジ収容部２４は、第２筐体１２Ｂに設けられている。カートリッジ収容部２４には、含浸剤カートリッジ２４Ｋ、バインダカートリッジ２４Ｂおよびインクカートリッジ２４Ｉが収容される。

図１に示すように、移動部２０は、第１筐体１２Ａに設けられている。移動部２０は、第１筐体１２Ａに設けられたガイドレール２５Ｌ、２５Ｒにスライド自在に配置されている。移動部２０は、前後方向に移動する。移動部２０は、駆動機構２０Ａ（図２参照）によって、前後方向に移動する。駆動機構２０Ａは、移動部２０を移動させる。駆動機構２０Ａは、第１筐体１２Ａに設けられている。移動部２０は、左壁２１Ｌと右壁２１Ｒと中央壁２１Ｃとを備えている。左壁２１Ｌは、前後方向に延びる。右壁２１Ｒは、前後方向に延びる。左壁２１Ｌは、ガイドレール２５Ｌにスライド自在に配置されている。右壁２１Ｒは、ガイドレール２５Ｒにスライド自在に配置されている。中央壁２１Ｃは、左右方向に延びる。中央壁２１Ｃは、左壁２１Ｌと右壁２１Ｒとを連結する。中央壁２１Ｃには、左右方向に延びるガイドレール２３が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、移動部２０がガイドレール２５Ｌ、２５Ｒの後端に位置している状態を、「移動部２０が原点位置に位置する」とする。

図２に示すように、移動部２０は、右壁２１Ｒの左方に設けられたヘッド待機部２２Ｒと、左壁２１Ｌの右方に設けられたヘッド待機部２２Ｌとを備えている。プリントキャリッジ３０およびデパウダキャリッジ４０がヘッド待機部２２Ｌの上方に位置するとき、プリントキャリッジ３０およびデパウダキャリッジ４０は、ヘッド待機部２２Ｌに設けられたヘッドクリーニング機構（図示せず）と対向する。ヘッドクリーニング機構は、キャップ機構（図示せず）およびワイパー機構（図示せず）を備えている。後述の造形ヘッド３２、インクヘッド３４および粉末除去部材４１がヘッド待機部２２Ｌの上方に位置するとき、造形ヘッド３２の下端部３２Ｂ、インクヘッド３４の下端３４Ｂおよび粉末除去部材４１の下端４１Ｂは、必要に応じてクリーニング機構によってクリーニングされる。また、後述の含浸キャリッジ５０がヘッド待機部２２Ｒの上方に位置するとき、含浸キャリッジ５０は、ヘッド待機部２２Ｒに設けられたヘッドクリーニング機構（図示せず）と対向する。ヘッドクリーニング機構は、キャップ機構（図示せず）およびワイパー機構（図示せず）を備えている。後述の含浸剤供給部５１がヘッド待機部２２Ｒの上方に位置するとき、含浸剤供給部５１の下端部５１Ｂは、必要に応じてクリーニング機構によってクリーニングされる。

図１に示すように、造形部６０は、筐体１２の第１筐体１２Ａに設けられている。造形部６０は、ガイドレール２５Ｌとガイドレール２５Ｒとの間に配置されている。造形部６０では、三次元造形物５が造形される。図３に示すように、造形部６０は、造形槽６１と、造形テーブル６２と、テーブル昇降装置６３とを備えている。造形槽６１内には、粉末材料８が収容される。粉末材料８は、粉末材料供給部７０から供給される。造形槽６１において、造形テーブル６２上に粉末硬化層５Ａが積層され、三次元造形物５が造形される。造形テーブル６２は、造形槽６１内を上下方向に移動する。造形テーブル６２は、テーブル昇降装置６３と連結している。テーブル昇降装置６３は、造形テーブル６２を上下方向に移動させる。造形テーブル６２上に、１層の粉末硬化層５Ａが形成されると、テーブル昇降装置６３は、造形テーブル６２を下方に移動させる。テーブル昇降装置６３は、粉末硬化層５Ａの一層分の厚みだけ造形テーブル６２を下方に移動させる。なお、図１では、便宜上、粉末材料８の図示を省略している。

図１に示すように、粉末材料供給部７０は、筐体１２の第１筐体１２Ａに設けられている。粉末材料供給部７０は、ガイドレール２５Ｌとガイドレール２５Ｒとの間に配置されている。粉末材料供給部７０は、造形部６０に粉末材料８（図３参照）を供給する。図３に示すように、粉末材料供給部７０は、粉末材料収容槽７１と、供給テーブル７２と、テーブル昇降装置７３と、供給ローラ７５と、を備えている。粉末材料収容槽７１は、造形槽６１より後方に配置されている。粉末材料収容槽７１は、造形槽６１に隣接している。粉末材料収容槽７１には、粉末材料８が収容される。粉末材料収容槽７１に収容された粉末材料８は、造形槽６１に供給される。供給テーブル７２は、粉末材料収容槽７１内を上下方向に移動する。供給テーブル７２は、テーブル昇降装置７３と連結している。テーブル昇降装置７３は、供給テーブル７２を上下方向に移動させる。粉末材料収容槽７１から造形槽６１に粉末材料８が供給されると、テーブル昇降装置７３は、供給テーブル７２を上方に移動させる。このとき、供給テーブル７２を上方に移動させるときの移動量は、造形テーブル６２を下方に移動させるときの移動量と同じである。テーブル昇降装置７３は、粉末硬化層５Ａの一層分の厚みだけ供給テーブル７２を上方に移動させる。

図１に示すように、供給ローラ７５は、粉末材料収容槽７１に収容された粉末材料８（図３参照）を、造形槽６１に供給する供給部材である。供給ローラ７５の右端は、移動部２０の右壁２１Ｒに接続している。供給ローラ７５の左端は、移動部２０の左壁２１Ｌに接続している。供給ローラ７５は、移動部２０の移動に伴って粉末材料収容槽７１および造形槽６１上を前後方向に移動する。図３に示すように、供給ローラ７５が粉末材料８を造形槽６１に供給するとき、供給ローラ７５は、粉末材料収容槽７１より後方に位置する。供給ローラ７５は、粉末材料収容槽７１に対して造形槽６１と反対側に配置される。このとき、テーブル昇降装置７３は、粉末硬化層５Ａの一層分の厚みだけ供給テーブル７２を上方に移動させる。そして、供給ローラ７５が、前方に移動することによって、粉末材料収容槽７１内の粉末材料８が造形槽６１内に供給される。造形槽６１内に収容しきれなかった粉末材料８は、筐体１２に設けられた余剰粉収容槽７８に収容される。余剰粉収容槽７８は、造形槽６１より前方に配置されている。余剰粉収容槽７８は、造形槽６１に隣接している。なお、本実施形態の供給ローラ７５は、移動部２０の移動に伴って前後方向に移動するが、駆動機構２０Ａとは別途に設けた駆動機構によって移動部２０の移動に連動せずに単独で前後方向に移動するように構成されていてもよい。

図１に示すように、プリントキャリッジ３０は、移動部２０に設けられている。プリントキャリッジ３０は、移動部２０に設けられたガイドレール２３にスライド自在に配置されている。プリントキャリッジ３０は、左右方向に移動する。プリントキャリッジ３０は、デパウダキャリッジ４０と連結可能に構成されている。図２に示すように、プリントキャリッジ３０は、造形ヘッド３２とインクヘッド３４とを備えている。造形ヘッド３２およびインクヘッド３４は、プリントキャリッジ３０を介してガイドレール２３にスライド自在に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド３２とインクヘッド３４とはプリントキャリッジ３０に設けられているが、それぞれ別体のプリントキャリッジに設けてもよい。

造形ヘッド３２は、造形槽６１に収容された粉末材料８にバインダを吐出する。造形ヘッド３２は、造形槽６１に収容された粉末材料８のうち、フルカラーの断面画像データに沿った断面形状に対応する領域にバインダを吐出する。造形ヘッド３２は、バインダを吐出するノズル（図示せず）を備えている。ノズルは、カートリッジ収容部２４に収容されたバインダカートリッジ２４Ｂ（図２参照）に接続されている。造形ヘッド３２の下端３２Ｂの上下方向の位置と粉末除去部材４１の下端４１Ｂの上下方向の位置とは同じである。

インクヘッド３４は、バインダが吐出されて硬化した粉末硬化層５Ａ（図３参照）上にインクを吐出する。インクヘッド３４は、フルカラーの断面画像データに基づいた色のインクを粉末硬化層５Ａに吐出する。インクヘッド３４は、インクを吐出するノズル（図示せず）を備えている。ノズルは、カートリッジ収容部２４に収容されたインクカートリッジ２４Ｉ（図２参照）に接続されている。

図１に示すように、デパウダキャリッジ４０は、移動部２０に設けられている。デパウダキャリッジ４０は、プリントキャリッジ３０より右方に配置されている。デパウダキャリッジ４０は、移動部２０に設けられたガイドレール２３にスライド自在に配置されている。デパウダキャリッジ４０は、左右方向に移動する。デパウダキャリッジ４０は、駆動機構４０Ａ（図２参照）によって、左右方向に移動する。駆動機構４０Ａは、デパウダキャリッジ４０を移動させる。駆動機構４０Ａは、移動部２０に設けられている。デパウダキャリッジ４０は、粉末除去部材４１を備えている。粉末除去部材４１は、造形槽６１に収容された粉末材料８（図３参照）を除去する。粉末材料８の除去は、蓋部材１４（図２参照）を第１筐体１２Ａに取り付けた閉状態で行われる。

図１に示すように、粉末除去部材４１は、バキューム／ブロア部４２を備えている。バキューム／ブロア部４２は、円筒状に形成されている。バキューム／ブロア部４２は、後述の集塵装置２６に設けられた図示しないファンまたはコンプレッサ（以下、これらを総称して単に「ファン」とする。）によって空気が送り込まれたり吸引された粉末材料８を排出したりする第１開口部４２Ｈを備えている。バキューム／ブロア部４２は、粉末材料８を吸引したり、バキューム／ブロア部４２に送り込まれた空気を外部に送出したりする第２開口部４２Ａを備えている。第２開口部４２Ａは、下方に向けて開口している。粉末除去部材４１は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を第２開口部４２Ａから吸引する。粉末除去部材４１は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を吸引することによって、粉末材料８を除去する。粉末除去部材４１は、第２開口部４２Ａから送出された空気によって、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を吹き飛ばす。粉末除去部材４１は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を吹き飛ばすことによって、粉末材料８を除去する。なお、第２開口部４２Ａが斜めや横方向を向くように、バキューム／ブロア部４２を傾斜可能に構成してもよい。また、上下方向に延びるバキューム／ブロア部４２の中心軸４２Ｚ（図２参照）を中心にしてバキューム／ブロア部４２を回転可能に構成させてもよい。また、開口部４２Ａの開口面積を変更可能に構成してもよい。

三次元造形物５の造形終了後、三次元造形物５は、造形に使われずに造形槽６１内に残った粉末材料８に埋もれている。粉末除去部材４１は、三次元造形物５の造形終了後、造形に使われずに造形層６１内に残った粉末材料８を取り除く。これにより、三次元造形物５を容易に取り出すことができる。粉末除去部材４１は、空気を吸引することによって、三次元造形物５の周囲の粉末材料８を吸い取る。粉末除去部材４１は、空気を吹き出すことによって、三次元造形物５の周囲の粉末材料８を吹き飛ばす。集塵装置２６のファンの回転方向を切替えることによって、バキューム／ブロア部４２から空気を吹き出したり、バキューム／ブロア部４２に空気を吸い込んだりする。通常は、粉末除去部材４１は、まず三次元造形物５の周囲の粉末材料８をおおよそ吸い取り、次に、三次元造形物５に付着して残った粉末材料８を吹き飛ばす。これにより、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が除去される。粉末除去部材４１は、三次元造形物５の造形データを使い、造形層６１の外郭部から造形データに向かって、粉末材料８を除去するために最適な位置、すなわち、粉末除去部材４１の下端４１Ｂが三次元造形物５の表面から適度なオフセット位置になるように、粉末除去部材４１を移動して粉末材料８の除去を行う。粉末除去部材４１のオフセット位置は、三次元造形物５の造形データに基づいて設定されるため、粉末材料８の除去時に粉末除去部材４１が三次元造形物５に当たって、三次元造形物５の表面に傷をつけたりすることはない。本実施形態では、粉末除去部材４１は、粉末材料８の吸引と、粉末材料８の吹き飛ばしを行っているが、いずれか一方のみであってもよい。

図１に示すようにバキューム／ブロア部４２には、ヒータ４３が設けられている。バキューム／ブロア部４２から送出される空気は、ヒータ４３によって暖められる。暖められた空気は、三次元造形物５の乾燥を促進する。ヒータ４３は、バキューム／ブロア部４２に設けられているため、デパウダキャリッジ４０および移動部２０を三次元造形物５の表面付近に移動させることによって、三次元造形物５の所望の位置を乾燥させることができる。ヒータ４３としては、例えば、ニクロム線が挙げられる。

プリントキャリッジ３０およびデパウダキャリッジ４０は、互いに連結可能に構成されている。造形ヘッド３２からバインダを吐出するときおよびインクヘッド３４からインクを吐出するとき、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０とは連結されるように構成されている。造形ヘッド３２からバインダを吐出するときおよびインクヘッド３４からインクを吐出するとき、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０とは一体となって移動する。一方、粉末除去部材４１が三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去するとき、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０との連結は解除されるように構成されている。粉末除去部材４１が三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去するとき、デパウダキャリッジ４０は単独で移動し、プリントキャリッジ３０はヘッド待機部２２Ｌ上に待機している。なお、プリントキャリッジ３０に、プリントキャリッジ３０を移動させる駆動機構を設けることによって、造形ヘッド３２からバインダを吐出するときおよびインクヘッド３４からインクを吐出するとき、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０との連結を解除し、プリントキャリッジ３０を単独で移動させるようにしてもよい。

図１に示すように、含浸キャリッジ５０は、移動部２０に設けられている。含浸キャリッジ５０は、デパウダキャリッジ４０より右方に配置されている。含浸キャリッジ５０は、移動部２０に設けられたガイドレール２３にスライド自在に配置されている。含浸キャリッジ５０は、左右方向に移動する。含浸キャリッジ５０は、駆動機構５０Ａ（図２参照）によって、左右方向に移動する。駆動機構５０Ａは、含浸キャリッジ５０を移動させる。駆動機構５０Ａは、移動部２０に設けられている。含浸キャリッジ５０は、含浸剤供給部材５１を備えている。含浸剤供給部材５１は、造形テーブル６２上に造形された三次元造形物５に含浸剤を吐出する。含浸剤供給部材５１は、カートリッジ収容部２４に収容された含浸剤カートリッジ２４Ｋ（図２参照）に接続されている。含浸キャリッジ５０は、造形ヘッド３２がバインダを吐出するとき、インクヘッド３４がインクを吐出するときおよび粉末除去部材４１が粉末材料８を除去するときには、ヘッド待機部２２Ｒ上に待機している。「含浸剤」は、粉末材料８にバインダが吐出されて硬化した粉末硬化層５Ａをより硬化させることが可能な材料である。含浸剤としては、例えば、シアノアクリレート等の接着剤、蝋、食塩水等が挙げられる。なお、含浸キャリッジ５０は、デパウダキャリッジ４０と連結可能に構成されていてもよい。

図１に示すように、三次元造形装置１０は、集塵装置２６を備えている。集塵装置２６は、バキューム／ブロア部４２によって第２開口部４２Ａから吸引された粉末材料８を蓄積する。集塵装置２６は、三次元造形装置１０の内部空間１５（図２参照）内を浮遊する粉末材料８（図３参照）を吸引する。粉末材料８は、バキューム／ブロア部４２の開口部４２Ａから送出された空気によって吹き飛ばされて内部空間１５内を浮遊する。集塵装置２６は、第２筐体１２Ｂの内部に配置されている。集塵装置２６には、第１パイプ２７Ａが連結されている。第１パイプ２７Ａは、第１筐体１２Ａに設けられた開口１２Ｇに連結されている。内部空間１５内を浮遊する粉末材料８は、開口１２Ｇおよび第１パイプ２７Ａを介して集塵装置２６に吸引される。集塵装置２６には、第２パイプ２７Ｂが連結されている。第２パイプ２７Ｂは、バキューム／ブロア部４２の第１開口部４２Ｈに連結されている。粉末材料８は、第１開口部４２Ｈおよび第２パイプ２７Ｂを介して集塵装置２６に吸引される。吸引された粉末材料８は、集塵装置２６に隣接する余剰粉収容槽２８に送られる。なお、集塵装置２６は、ファンの回転方向を変更することによって、バキューム／ブロア部４２に空気を送り込んだり、バキューム／ブロア部４２から空気を吸引したりする。集塵装置２６は、図示しない他のファンによって、内部空間１５内を浮遊する粉末材料８を吸引する。

図４に示すように、制御装置８０は、記憶部８０Ａと、第１制御部８１と、第２制御部８２と、第３制御部８３と、第４制御部８４と、第５制御部８５と、第６制御部８６と、第７制御部８７と、第１パスデータ作成部９１と、第２パスデータ作成部９２と、調整部９３とを備えている。制御装置８０の構成は特に限定されない。例えば、制御装置８０は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという。）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。

記憶部８０Ａは、造形槽６１および粉末材料収容槽７１に収容される粉末材料８の種類を記憶する。記憶部８０Ａは、造形する三次元造形物５を、所定の方向に連続する複数の層にスライスした断面画像データを記憶する。記憶部８０Ａは、断面画像データから把握される造形された三次元造形物５の位置情報を記憶する。本実施形態では、断面画像データは、フルカラーの断面画像データである。記憶部８０Ａは、後述の第１パスデータおよび第２パスデータの作成を実行するためのプログラム並びにこれらの処理に用いる各種データを予め記憶している。ここで、三次元造形物５の位置情報とは、例えば、三次元造形物５の原点情報と、その原点情報を基準にした三次元造形物５の表面形状を表す外形情報との両方を含む。三次元造形物５の位置情報とは、例えば、三次元造形物５の表面形状に基づいた三次元座標データである。

第１制御部８１は、造形ヘッド３２からのバインダの吐出を制御する。第１制御部８１は、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０とを連結させる。第１制御部８１は、駆動機構４０Ａ（図２参照）を制御することによって、デパウダキャリッジ４０の移動を制御する。第１制御部８１は、デパウダキャリッジ４０の移動を制御することによって、デパウダキャリッジ４０に連結されたプリントキャリッジ３０の移動を制御する。即ち、第１制御部８１は、造形ヘッド３２の移動を制御する。第１制御部８１は、記憶部８０Ａに記憶された断面画像データに基づいて、造形槽６１に収容された粉末材料８にバインダを吐出するように造形ヘッド３２を制御する。

第２制御部８２は、粉末除去部材４１による粉末材料８の除去を制御する。第２制御部８２は、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０との連結を解除する。第２制御部８２は、駆動機構４０Ａ（図２参照）を制御することによって、デパウダキャリッジ４０の移動を制御する。即ち、第２制御部８２は、粉末除去部材４１の移動を制御する。第２制御部８２は、三次元造形物５の造形が完了した後に、断面画像データから把握される造形された三次元造形物５の位置情報に基づいて、三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するように粉末除去部材４１を制御する。第２制御部８２は、後述の第１パスデータを用いて、粉末除去部材４１による粉末材料８の除去および粉末除去部材４１の移動を制御する。

第３制御部８３は、含浸剤供給部材５１からの含浸剤の吐出を制御する。第３制御部８３は、駆動機構５０Ａ（図２参照）を制御することによって、含浸キャリッジ５０の移動を制御する。即ち、第３制御部８３は、含浸剤供給部材５１の移動を制御する。第３制御部８３は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が除去された後に、造形された三次元造形物５の位置情報に基づいて、三次元造形物５に含浸剤を供給するように含浸剤供給部材５１を制御する。第３制御部８３は、後述の第２パスデータを用いて、含浸剤供給部材５１による含浸剤の吐出および含浸剤供給部材５１の移動を制御する。

第４制御部８４は、記憶部８０Ａに記憶された断面画像データに基づいて、造形テーブル６２上に形成された粉末硬化層５Ａに所定のインクを吐出するようにインクヘッド３４を制御する。第４制御部８４は、インクヘッド３４からのインクの吐出を制御する。第４制御部８４は、駆動機構４０Ａ（図２参照）を制御することによって、デパウダキャリッジ４０の移動を制御する。第４制御部８４は、デパウダキャリッジ４０の移動を制御することによって、デパウダキャリッジ４０に連結されたプリントキャリッジ３０の移動を制御する。即ち、第４制御部８４は、インクヘッド３４の移動を制御する。

第５制御部８５は、記憶部８０Ａに記憶された断面画像データに基づいて、駆動機構２０Ａ（図２参照）を駆動することによって、移動部２０および供給ローラ７５を前後方向に移動させる。

第６制御部８６は、テーブル昇降装置６３を駆動することによって、造形テーブル６２を上方または下方に移動させる。

第７制御部８７は、テーブル昇降装置７３を駆動することによって、供給テーブル７２を上方または下方に移動させる。

第１パスデータ作成部９１は、造形された三次元造形物５の位置情報に基づいて、造形された三次元造形物５に対する粉末除去部材４１の移動経路を示す第１パスデータを作成する。作成された第１パスデータは、記憶部８０Ａに記憶される。本実施形態では、第１パスデータ作成部９１は、粉末材料８を吸引するときの三次元造形物５に対する粉末除去部材４１の移動経路を示す第１パスデータＡと、粉末材料８を吹き飛ばすときの三次元造形物５に対する粉末除去部材４１の移動経路を示す第１パスデータＢとを作成する。

第２パスデータ作成部９２は、造形された三次元造形物５の位置情報に基づいて、造形された三次元造形物５に対する含浸剤供給部材５１の移動経路を示す第２パスデータを作成する。作成された第２パスデータは、記憶部８０Ａに記憶される。

調整部９３は、記憶部８０Ａに記憶された粉末材料８の種類に基づいて、バキューム／ブロア部４２から送出される空気の量やバキューム／ブロア部４２に吸引される空気の量を調整する。「粉末材料８の種類に基づく」とは、粉末材料８の性状（例えば、比重、水分含有量）に基づくことを意味する。調整部９３は、集塵装置２６の図示しないファンの回転速度を調整する。「空気の量」は、例えば、単位時間当たりの空気流量（ｌ／ｓ）である。調整部９３は、粉末材料８の比重が高い場合には空気の量を増やす。調整部９３は、粉末材料８の比重が第１比重の場合は、空気の量を第１の量とする。調整部９３は、粉末材料８の比重が第１比重よりも高い第２比重の場合には、空気の量を第１の量よりも多い第２の量とする。調整部９３は、粉末材料８の水分含有量が多いほど空気の量を増やす。調整部９３は、粉末材料８の水分含有量が第１含有量の場合は、空気の量を第３の量とする。調整部９３は、粉末材料８の水分含有量が第１含有量よりも多い第２含有量の場合は、空気の量を第３の量よりも多い第４の量とする。

図５は、三次元造形物５を造形する手順を示したフローチャートである。以下、三次元造形物５を造形する手順について説明する。

まず、ステップＳ１０では、粉末材料収容槽７１から造形槽６１に粉末材料８が供給される。即ち、図１に示すように、移動部２０が原点位置に位置し、プリントキャリッジ３０およびデパウダキャリッジ４０がヘッド待機部２２Ｌの上方に位置し、かつ、含浸キャリッジ５０がヘッド待機部２２Ｒの上方に位置した状態で、第７制御部８７がテーブル昇降装置７３を駆動し、粉末硬化層５Ａの一層分の厚みだけ供給テーブル７２を上方に移動させる。その後、第５制御部８５が駆動機構２０Ａを駆動することによって、移動部２０および供給ローラ７５を前後方向に移動させる。これにより、供給テーブル７２上の粉末材料８は、造形槽６１に供給される。

次に、ステップＳ２０では、造形ヘッド３２は、造形槽６１に収容された粉末材料８にバインダを吐出する。即ち、まず、第１制御部８１がプリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０とを連結させる。そして、記憶部８０Ａに記憶された断面画像データに基づいて、第１制御部８１がデパウダキャリッジ４０の移動を制御すると共に第５制御部８５が移動部２０の移動を制御することによって、造形ヘッド３２の移動が制御され、造形ヘッド３２から粉末材料８の所定の位置にバインダが吐出される。これにより、粉末硬化層５Ａが造形テーブル６２上または先に造形された粉末硬化層５Ａ上に積層される。

次に、ステップＳ３０では、インクヘッド３４は、造形された粉末硬化層５Ａ上にインクを吐出する。即ち、記憶部８０Ａに記憶された断面画像データに基づいて、第４制御部８４がデパウダキャリッジ４０の移動を制御すると共に第５制御部８５が移動部２０の移動を制御することによって、インクヘッド３４の移動が制御され、インクヘッド３４から粉末硬化層５Ａの所定の位置にインクが吐出される。

次に、ステップＳ４０では、第６制御部８６がテーブル昇降装置６３を駆動し、粉末硬化層５Ａの一層分の厚みだけ造形テーブル６２を下方に移動させる。第５制御部８５が移動部２０の移動を制御し、移動部２０を原点位置に位置させる。

ステップＳ５０では、制御装置８０は、三次元造形物５の造形が終了したか否かを判定する。ステップＳ５０において、三次元造形物５の造形が完了したと判定された場合、ステップＳ６０に進む。一方、三次元造形物５の造形が完了していないと判定された場合、ステップＳ１０に戻る。図６に示すように、造形が完了した三次元造形物５は、粉末材料８に埋もれている。

ステップＳ６０では、粉末除去部材４１は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去する。即ち、まず、第２制御部８２がプリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０との連結を解除する。そして、記憶部８０Ａに記憶された第１パスデータＡに基づいて、第２制御部８２がデパウダキャリッジ４０の移動を制御すると共に第５制御部８５が移動部２０の移動を制御することによって、粉末除去部材４１の移動が制御される。さらに、第１パスデータＡに基づいて、第６制御部８６は、テーブル昇降装置６３を駆動させて、造形テーブル６２を上方に移動させる。記憶部８０Ａに記憶された粉末材料８の種類に基づいて、調整部９３がバキューム／ブロア部４２の第２開口部４２Ａに吸引される空気の量を調整する。図７の矢印Ｕに示すように、造形槽６１に残った粉末材料８は、第２開口部４２Ａから吸引される。第２開口部４２Ａに吸引された粉末材料８は、集塵装置２６（図１参照）に送られる。

図８に示すように、第１パスデータＡに基づいて、バキューム／ブロア部４２が三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去しても、部分的に粉末材料８が残る場合がある。そこで、次に、記憶部８０Ａに記憶された第１パスデータＢに基づいて、第２制御部８２がデパウダキャリッジ４０の移動を制御すると共に第５制御部８５が移動部２０の移動を制御することによって、粉末除去部材４１の移動が制御される。さらに、第１パスデータＢに基づいて、第６制御部８６は、テーブル昇降装置６３を駆動させて、造形テーブル６２を下方に移動させる。記憶部８０Ａに記憶された粉末材料８の種類に基づいて、調整部９３がバキューム／ブロア部４２の第２開口部４２Ａから送出される空気の量を調整する。図９の矢印Ｄに示すように、第２開口部４２Ａから送出される空気によって粉末材料８が吹き飛ばされ、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が除去される。吹き飛ばされた粉末材料８は、開口部１２Ｇ（図１参照）から集塵装置２６に吸引される。このとき、第２開口部４２Ａから送出される空気は、ヒータ４３によって暖められているため、三次元造形物５の乾燥が促進される。図９に示すように、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が全て除去される。

ステップＳ７０では、含浸剤供給部材５１は、造形テーブル６２上に造形された三次元造形物５に含浸剤を吐出する。即ち、記憶部８０Ａに記憶された第２パスデータに基づいて、第３制御部８３が含浸キャリッジ５０の移動を制御すると共に第５制御部８５が移動部２０の移動を制御することによって、含浸剤供給部材５１の移動が制御され、含浸剤供給部材５１から三次元造形物５に含浸剤９が吐出される（図１０参照）。さらに、第２パスデータに基づいて、第６制御部８６は、テーブル昇降装置６３を駆動させて、造形テーブル６２を下方に移動させる。このようにして、強度が高められた三次元造形物５を得ることができる。

以上のように、本実施形態では、第１制御部８１は、断面画像データに基づいて造形ヘッド３２を制御し、造形槽６１に収容された粉末材料８にバインダを吐出する。これにより、断面画像データに対応する所定の断面形状の粉末硬化層５Ａが順次積層され、三次元造形物５が造形される。さらに、第２制御部８２は、三次元造形物５の造形が完了した後に、粉末除去部材４１を制御し、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去する。ここで、三次元造形物５の造形が完了した後、三次元造形物５は粉末材料８に埋もれているが、三次元造形物５を造形する際に用いた断面画像データによって、三次元造形物５の位置情報は把握することができる。即ち、堆積した粉末材料８のどの位置に三次元造形物５が埋もれているのかを把握することができる。このため、第２制御部８２は、三次元造形物５の位置情報に基づいて、粉末除去部材４１を三次元造形物５に接触させることなく、造形された三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去するように粉末除去部材４１を制御することができる。このように、三次元造形装置１０によれば、造形された三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を粉末除去部材４１によって自動で除去することができ、作業者は、粉末材料８に埋もれた三次元造形物５を容易に取り出すことができる。

本実施形態では、第２制御部８２は、第１パスデータ作成部９１によって作成された第１パスデータを用いて、粉末除去部材４１による粉末材料８の除去および粉末除去部材４１の移動を制御する。これにより、造形された三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８をより確実に除去することができる。

本実施形態では、造形ヘッド３２からバインダを吐出するときには、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０とは連結されているため、造形ヘッド３２のみを動かす駆動機構が不要となり三次元造形装置１０の構造が簡素化する。また、プリントキャリッジ３０とデパウダキャリッジ４０との連結を解除することができる。このため、粉末除去部材４１が粉末材料８を除去しているときに、粉末材料８が造形ヘッド３２のノズルに付着しないように造形ヘッド３２をヘッド待機部２２Ｌ上に配置させることができる。

本実施形態では、造形ヘッド３２の下端３２Ｂの上下方向の位置と粉末除去部材４１の下端４１Ｂの上下方向の位置とは同じである。このため、三次元造形物５を造形するときの造形テーブル６２の上下方向の移動量と、粉末材料８を除去するときの造形テーブル６２の上下方向の移動量とを共通化することができる。これにより、粉末除去部材４１を上下方向に移動させる機構が不要となり、三次元造形装置１０の構造が簡素化する。

本実施形態では、バキューム／ブロア部４２の第２開口部４２Ａから、先ず三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を吸引し、さらに、第２開口部４２Ａから送出された空気によって、三次元造形物５の周囲に付着して残った粉末材料８を吹き飛ばし、粉末材料８を除去することができる。

本実施形態では、第２開口部４２Ａから送出される空気は、ヒータ４３によって暖められる。このため、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８を除去しながら、三次元造形物５を乾燥させることができる。三次元造形物５を乾燥させることによって三次元造形物５自体の硬度が高くなる。また、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が水分を多く含んでいる場合、粉末材料８の除去に時間を要するが、粉末材料８も同時に乾燥されるため、粉末材料８の除去が容易となる。さらに、三次元造形物５に含浸剤を吐出するときには含浸剤がよりよく含浸するため、三次元造形物５の硬度がより高くなる。

本実施形態では、粉末材料８の種類に基づいて、バキューム／ブロア部４２から送出される空気の量が調整されるため、空気の量が多すぎることによる三次元造形物５の破損等を防止することができる。また、造形された三次元造形物５の硬度が比較的高いときには、空気の量を多くすることによって粉末材料８の除去をより速く行うことができる。

本実施形態では、第３制御部８３は、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８が除去された後に、含浸剤供給部材５１を制御し、三次元造形物５に含浸剤９を吐出する。含浸剤９を三次元造形物５に吐出することによって、三次元造形物５の硬度は高くなる。ここで、三次元造形物５を造形する際に用いた断面画像データによって、粉末材料８が除去された三次元造形物５の位置情報は把握することができる。このため、第３制御部８３は、三次元造形物５の位置情報に基づいて、含浸剤供給部材５１を三次元造形物５に接触させることなく、三次元造形物５に含浸剤９を吐出するように含浸剤供給部材５１を制御することができる。このように、三次元造形装置１０によれば、含浸剤供給部材５１によって、三次元造形物５に自動で含浸剤９を吐出することができる。

本実施形態では、第３制御部８３は、第２パスデータ作成部９２によって作成された第２パスデータを用いて、含浸剤供給部材５１による含浸剤９の吐出および含浸剤供給部材５１の移動を制御する。これにより、三次元造形物５に含浸剤９をより確実に供給することができる。

図１１は、第１の変形例に係る粉末除去部材１４１の断面図である。粉末除去部材１４１は、バキューム／ブロア部１４２を備えている。バキューム／ブロア部１４２は、円筒状に形成されている。バキューム／ブロア部１４２は、集塵装置（図１参照）に設けられた図示しないファンから空気が送り込まれる第１開口部１４２Ｈと、空気が流通する空気流通路１４３と、バキューム／ブロア部１４２に送り込まれた空気を外部（図１１の矢印Ｘの方向）に送出する第２開口部１４２Ａとを備えている。第１開口部１４２Ｈには、第２パイプ２７Ｂが取り付けられており、第２パイプ２７Ｂを介してファンからバキューム／ブロア部１４２に空気が送り込まれる。バキューム／ブロア部１４２は、一対の板状部材１４５Ａ、１４５Ｂを備えている。板状部材１４５Ａ、１４５Ｂは、第２開口部１４２Ａの開口面積および開口方向を変更可能に構成されている。即ち、板状部材１４５Ａ、１４５Ｂは、第２開口部１４２Ａから送出される空気の流れる量および空気の流れる方向を変更可能に構成されている。板状部材１４５Ａは、バキューム／ブロア部１４２に設けられた支持軸１４６Ａに回動自在に取り付けられている。板状部材１４５Ａは、支持軸１４６Ａを中心にして図１１の矢印Ａ１および矢印Ａ２の方向に回動する。板状部材１４５Ｂは、バキューム／ブロア部１４２に設けられた支持軸１４６Ｂに回動自在に取り付けられている。板状部材１４５Ｂは、支持軸１４６Ｂを中心にして図１１の矢印Ｂ１および矢印Ｂ２の方向に回動する。第２開口部１４２Ａは、板状部材１４５Ａと板状部材１４５Ｂとの間に位置する。調整部９３（図４参照）は、板状部材１４５Ａおよび１４５Ｂの回動を制御し、板状部材１４５Ａおよび１４５Ｂの角度を調整する。なお、バキューム／ブロア部１４２における吸引については、上述した実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、例えば、調整部９３（図４参照）が板状部材１４５Ａを図１２の矢印Ａ２の方向に回動させ、かつ、板状部材１４５Ｂを図１２の矢印Ｂ２の方向に回動させることによって、第２開口部１４２Ａの開口方向を下向きとすると共に、第２開口部１４２Ａの開口面積を小さくすることができる。また、図１３に示すように、例えば、調整部９３が板状部材１４５Ａを図１３の矢印Ａ１の方向に回動させ、かつ、板状部材１４５Ｂを図１３の矢印Ｂ１の方向に回動させることによって、第２開口部１４２Ａの開口方向を下向きとすると共に、第２開口部１４２Ａの開口面積を大きくすることができる。また、図１４に示すように、例えば、調整部９３が板状部材１４５Ａを図１４の矢印Ａ１の方向に回動させ、かつ、板状部材１４５Ｂを図１４の矢印Ｂ２の方向に回動させることによって、第２開口部１４２Ａの開口方向を斜め下向きとすることができる。

本実施形態では、第２開口部１４２Ａは、その開口方向を変更可能に構成されている。このため、空気を当てることが困難な部分にも空気を送出することができる。この結果、三次元造形物５の周囲に位置する粉末材料８をより確実に除去することができる。

本実施形態では、第２開口部１４２Ａは、その開口面積を変更可能に構成されている。このため、例えば、三次元造形物５の形状が単純な部分では、第２開口部１４２Ａの開口面積を大きくすることで広範囲に空気を送出して粉末材料８を除去すると共に、三次元造形物５の形状が複雑な部分では、第２開口部１４２Ａの開口面積を小さくすることで狭い範囲に空気を送出して細かい部分に位置する粉末材料８をより確実に除去することができる。

図１５は、第２の変形例に係る粉末除去部材２４１の断面図である。粉末除去部材２４１は、バキューム／ブロア部２４２を備えている。バキューム／ブロア部２４２は、外壁２４２Ｘと、内壁２４２Ｙと、底壁２４２Ｚとを備えている。外壁２４２Ｘは、有底円筒状に形成されている。内壁２４２Ｙは、外壁２４２Ｘの内部に位置する。内壁２４２Ｙは、円柱状に形成されている。底壁２４２Ｚは、内壁２４２Ｙの下端に接続されている。底壁２４２Ｚは、円錐台状に形成されている。外壁２４２Ｘと内壁２４２Ｙとの間には、空気が流通する空気流通路２４３が形成されている。バキューム／ブロア部２４２は、集塵装置２６（図１参照）に設けられた図示しないファンから空気が送り込まれる第１開口部２４２Ｈと、バキューム／ブロア部２４２に送り込まれた空気を外部（図１５の矢印Ｙの方向）に送出する第２開口部２４２Ａとを備えている。第１開口部２４２Ｈは、外壁２４２Ｘに設けられている。第１開口部２４２Ｈは、空気流通路２４３と連通している。第２開口部２４２Ａは、外壁２４２Ｘと底壁２４２Ｚとの間に設けられている。図１６に示すように、第２開口部２４２Ａは、放射状に空気が送出されるように形成されている。第２開口部２４２Ａは斜め下方に向けて開口しているが、第２開口部２４２Ａは真横に向けて開口していてもよいし、第２開口部２４２Ａは斜め上方に向けて開口していてもよい。また、粉末除去部材２４１は、８つの第２開口部２４２Ａを備えているが、第２開口部２４２Ａの数はこれに限定されない。なお、バキューム／ブロア部２４２における吸引については、上述した実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

図１７は、第３の変形例に係る粉末除去部材３４１の断面図である。粉末除去部材３４１は、同時吸引部３４２を備えている。同時吸引部３４２は、三次元造形物５（図３参照）の周囲に位置する粉末材料８（図３参照）を吸引する。同時吸引部３４２は、外壁２４２Ｘ、内壁２４２Ｙおよび底壁２４２Ｚに設けられている。底壁２４２Ｚには、図１７の矢印Ｚの方向に粉末材料８を吸引する第１開口部３４２Ｈが形成されている。第１開口部３４２Ｈは、下方に向けて開口している。外壁２４２Ｘ、内壁２４２Ｙおよび底壁２４２Ｚには、吸引された粉末材料８が通過する吸引通路３４３が形成されている。外壁２４２Ｘには、図示しない他の集塵装置に粉末材料８を送出する第２開口部３４２Ａが形成されている。第２開口部３４２Ａには、第３パイプ３４４が取り付けられており、第３パイプ３４４を介して他の集塵装置に粉末材料８が吸引される。第２開口部２４２Ａは、斜め下方に向けて開口しているが、下方に向けて開口してもよい。粉末除去部材３４１は、第２開口部２４２Ａから空気を送出するのと同時に第１開口部３４２Ｈから粉末材料８を吸引するように構成されていてもよい。粉末除去部材３４１は、第２開口部２４２Ａから空気を送出するのと第１開口部３４２Ｈから粉末材料８を吸引するのとを別々に実施するように構成されていてもよい。例えば、粉末材料８が多い部分では第１開口部３４２Ｈから粉末材料８を吸引し、三次元造形物５に近い部分では第２開口部２４２Ａから空気を送出してもよい。なお、第２開口部３４２Ａは、チューブ３４４を介して集塵装置２６に連結されていてもよい。

上述した実施形態に係る三次元造形装置１０では、バキューム／ブロア部４２にヒータ４３を設けることによって、三次元造形物５を乾燥させていたがこれに限定されない。例えば、赤外線照射装置を別途設けることによって、三次元造形物５に含浸剤を吐出する前に、三次元造形物５を乾燥させてもよい。

上述した実施形態に係る三次元造形装置１０は、フルカラーの三次元造形物を造形する装置であるが、これに限定されない。三次元造形装置１０は、インクヘッド３４を備えていなくてもよい。記憶部８０Ａに記憶される断面画像データはフルカラーでなくてもよい。この場合、三次元造形装置１０によって造形された三次元造形物５は粉末材料の色しか有していないが、作業者は別途色を塗布することができる。

上述した実施形態では、インクヘッド３４は、バインダが吐出されて硬化した粉末硬化層５Ａ（図３参照）上にインクを吐出するが、これに限定されない。例えば、インクヘッド３４が造形槽６１に収容された粉末材料８にインクを吐出し、その後に、インクが吐出されて着色された粉末材料８に造形ヘッドからバインダを吐出して、粉末材料８を硬化してもよい。また、例えば、インクヘッド３４からバインダ成分を含んだインクを造形槽６１に収容された粉末材料８に吐出し、粉末材料８の着色と硬化を同時に行ってもよい。

５ 三次元造形物
８ 粉末材料
１０ 三次元造形装置
３０ プリントキャリッジ
３２ 造形ヘッド
４０ デパウダキャリッジ
４１ 粉末除去部材
４２ ブロア部
６１ 造形槽
７１ 粉末材料収容槽
８０ 制御装置
８０Ａ 記憶部
８１ 第１制御部
８２ 第２制御部

Claims (12)

1. 粉末材料を硬化させて所定の断面形状の粉末硬化層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
   粉末材料が収容される造形槽と、
   前記造形槽に供給される粉末材料が収容される粉末材料収容槽と、
   前記粉末材料収容槽に収容された粉末材料を前記造形槽に供給する供給部材と、
   前記造形槽に収容された粉末材料にバインダを吐出する造形ヘッドと、
   前記造形槽に収容された粉末材料を除去する粉末除去部材と、
   前記造形ヘッドおよび前記粉末除去部材を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   造形する三次元造形物を、所定の方向に連続する複数の層にスライスした断面画像データを記憶する記憶部と、
   前記断面画像データに基づいて、前記造形槽に収容された粉末材料に前記バインダを吐出するように前記造形ヘッドを制御する第１制御部と、
   前記三次元造形物の造形が完了した後に、前記断面画像データから把握される前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するように前記粉末除去部材を制御する第２制御部と、を備えている、三次元造形装置。
2. 前記制御装置は、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記造形された三次元造形物に対する前記粉末除去部材の移動経路を示す第１パスデータを作成する第１パスデータ作成部を更に備え、
   前記第２制御部は、前記第１パスデータを用いて、前記粉末除去部材による前記粉末材料の除去および前記粉末除去部材の移動を制御する、請求項１に記載の三次元造形装置。
3. 所定方向に移動可能な第１キャリッジと、前記第１キャリッジを移動させる駆動機構と、前記第１キャリッジと連結可能に構成され、前記所定方向に移動可能な第２キャリッジとを備え、
   前記粉末除去部材は、前記第１キャリッジに設けられ、
   前記造形ヘッドは、前記第２キャリッジに設けられ、
   前記造形ヘッドから前記バインダを吐出するとき、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとは連結され、かつ、前記粉末除去部材が前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を除去するとき、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとの連結は解除されるように構成されている、請求項２に記載の三次元造形装置。
4. 粉末材料が配置される造形テーブルと、
   前記造形テーブルを上下方向に移動させる昇降装置と、を更に備え、
   前記造形ヘッドの下端の上下方向の位置と前記粉末除去部材の下端の上下方向の位置とは同じである、請求項２または３に記載の三次元造形装置。
5. 前記粉末除去部材は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吸引する吸引部を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
6. 前記粉末除去部材は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料を吹き飛ばす空気を送出する開口部を備えたブロア部を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
7. 前記ブロア部には、ヒータが設けられ、
   前記開口部から送出される空気は、前記ヒータによって暖められる、請求項６に記載の三次元造形装置。
8. 前記粉末材料の種類は前記記憶部に記憶され、
   前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記粉末材料の種類に基づいて、前記ブロア部から送出される空気の量を調整する調整部を更に備えている、請求項６または７に記載の三次元造形装置。
9. 前記開口部は、その開口方向を変更可能に構成されている、請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
10. 前記開口部は、その開口面積を変更可能に構成されている、請求項６から９のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
11. 前記三次元造形物に含浸剤を吐出する含浸剤供給部材を備え、
    前記制御装置は、前記三次元造形物の周囲に位置する粉末材料が除去された後に、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記三次元造形物に含浸剤を吐出するように前記含浸剤供給部材を制御する第３制御部を更に備えている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
12. 前記制御装置は、前記造形された三次元造形物の位置情報に基づいて、前記造形された三次元造形物に対する前記含浸剤供給部材の移動経路を示す第２パスデータを作成する第２パスデータ作成部を更に備え、
    前記第３制御部は、前記第２パスデータを用いて、前記含浸剤供給部材による前記含浸剤の吐出および前記含浸剤供給部材の移動を制御する、請求項１１に記載の三次元造形装置。

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