特許 6571380 三次元造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6571380

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】三次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/30 20170101AFI20190826BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20190826BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/30

   B29C64/165

   B33Y30/00

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-94588(P2015-94588)

(22)【出願日】2015年5月7日

(65)【公開番号】特開2016-210061(P2016-210061A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116057

【氏名又は名称】ローランドディー．ジー．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087000

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 淳一

(72)【発明者】

【氏名】岩瀬 文良

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５０３３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１３２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３４５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１９６３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形槽に形成された粉末材料よりなる粉末層に吐出ヘッドからバインダーを吐出することにより前記粉末材料を硬化して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、
前記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、
前記吐出ヘッドから前記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成し、
前記造形槽は所定の方向に移動自在に配置されており、
前記テストパターン形成部は前記造形槽と一体的に移動する
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項2】

造形槽に形成された粉末材料よりなる粉末層に吐出ヘッドからバインダーを吐出することにより前記粉末材料を硬化して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、
前記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、
前記吐出ヘッドから前記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成し、
前記造形槽と前記テストパターン形成部とは固定系部材に配設された
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記テストパターン形成部は、
上面が平坦状に形成された台部と、
前記台部と所定の間隙を開けて前記台部上に配置される板状体よりなるメディアガイドと
を有して構成され、
前記メディアガイドは前記台部の前記上面の縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部を有し、
前記間隙にテストパターンを形成するメディアを配置した
ことを特徴とする三次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形装置に関し、さらに詳細には、粉体を原料として三次元造形物を作製する三次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、三次元造形物を作製する手法として、石膏パウダー(石膏粉末）や樹脂パウダー(樹脂粉末）などの粉体を原料として三次元造形物を作製する粉末固着積層方式（バインダージェッティング方式）が知られている。

【0003】

この粉末固着積層方式による三次元造形装置とは、インクジェットヘッドから液体結合剤であるバインダーを各種の粉末に噴射し、当該粉末を一層ずつ固めて三次元造形物を作製するというものである。

【0004】

より詳細には、粉末固着積層方式による三次元造形装置では、まず、三次元造形物を造形する造形槽に粉末材料を敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成する。

【0005】

次に、この粉末層に対して、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から粉末材料を硬化するバインダーを吐出して、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。

【0006】

その後、断面形状が形成された粉末層上に所定の厚さの新たな粉末層を形成し、この粉末層に、形成した断面形状の次の断面形状を表す画像データに基づいて、吐出ヘッドからバインダーを吐出し、当該新たな粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。

【0007】

そして、こうした処理を繰り返し行い、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製することとなる。

【0008】

ここで、上記した粉末固着積層方式による三次元造形装置としては、従来より以下に示すような二つのタイプの三次元造形装置が知られている。

【0009】

即ち、第１のタイプの三次元造形装置１００は、例えば、図１に示すように、固定系部材である基台部１０１にＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設された固定系のＹレール１０２上をＹ軸方向に往復移動可能な吐出ヘッド１０４と、基台部１０１にＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向に沿って延長して配設されたＸレール１０６上をＸ軸方向に往復移動可能であるとともに底面がＺ軸方向に昇降可能な造形槽１０８と、Ｘレール１０６上をＸ軸方向に往復移動可能に造形槽１０８に隣接して配置されるとともに底面がＺ軸方向に昇降可能であって造形槽１０８へ供給する粉末材料を貯留した貯留槽１１０と、基台部１０１上に立ち上がり形成された一対のローラー支持部１１１により支持されて貯留槽１１０から造形槽１０８へ粉末材料を供給するとともに造形槽１０８へ供給された粉末材料を造形槽１０８内で敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成するためのローラー１１２とを有して構成されている。

【0010】

なお、造形槽１０８と貯留槽１１０との位置関係は、貯留槽１１０に対してＸ軸方向後方側に造形槽１０８が配置されている。

【0011】

以上の構成において、この三次元造形装置１００においては、図１に示す初期状態から、貯留槽１１０の内部に粉末材料を貯留した状態で底面を上昇させることにより、貯留槽１１０の内部に貯留された粉末材料を所定量だけ上昇させる。

【0012】

次に、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とを一体的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が貯留槽１１０上を相対的にＸ軸方向の前方側から後方側に移動することになり、これにより貯留槽１１０より上昇された所定量の粉末材料は、造形槽１０８に供給される。

【0013】

さらに、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とを一体的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上を相対的にＸ軸方向の前方側から後方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。

【0014】

上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、Ｘレール１０６上に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動して、吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に配置する。

【0015】

それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、Ｘレール１０６上に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、Ｘレール１０６上に配置された貯留槽１１０と造形槽１０８とをＸ軸方向の後方側から前方側へ移動して、図１に示す初期状態に復帰させる。

【0016】

これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。

【0017】

なお、上記した第１のタイプの三次元造形装置のように、造形槽がＸ軸方向へ移動し、かつ、吐出ヘッドがＹ軸方向に移動する三次元造形装置は、一般に、造形ステージ前後移動式と称される。

【0018】

次に、図２を参照しながら第２のタイプの三次元造形装置について説明するが、本明細書および図面においては、それぞれ同一または相当する構成についてはそれぞれ同一の符号で示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略する。

【0019】

第２のタイプの三次元造形装置２００は、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設されるとともに基台部１０１にＸ軸方向に沿って延長して配設されたＸレール２０２上をＸ軸方向に往復移動可能とされたＹレール２０４を備え、このＹレール２０４上にＹ軸方向に往復移動可能に吐出ヘッド１０４が設けられ、かつ、Ｙレール２０４におけるＺ軸方向で吐出ヘッド１０４と重ならない位置にローラー１１２が配設されている点において、第１のタイプの三次元造形装置１００と異なる。

【0020】

また、造形槽１０８と貯留槽１１０とは隣接して固定系部材である基台部１０１に固定されていて、造形槽１０８と貯留槽１１０とが基台部１０１上をＸ軸方向には移動できないように配設されているとともに、両者の位置関係が貯留槽１１０に対してＸ軸方向前方側に造形槽１０８を配置した点においても、第１のタイプの三次元造形装置１００と異なる。

【0021】

以上の構成において、この三次元造形装置２００においては、図２に示す初期状態から、貯留槽１１０の内部に粉末材料を貯留した状態で底面を上昇させることにより、貯留槽１１０の内部に貯留された粉末材料を所定量だけ上昇させる。

【0022】

次に、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が貯留槽１１０上をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、これにより貯留槽１１０より上昇された所定量の粉末材料は、造形槽１０８に供給される。

【0023】

さらに、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上をＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。

【0024】

上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、Ｘレール２０２上に配置されたＹレール２０４をＸ軸方向に移動して、吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に造形槽１０８が配置されるようにする。

【0025】

それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、Ｙレール２０４をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、Ｙレール２０４をＸ軸方向の後方側へ移動して、図２に示す初期状態に復帰させる。

【0026】

これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。

【0027】

なお、上記した第２のタイプの三次元造形装置のように、造形槽を移動させることなく、造形槽に対して吐出ヘッドがＸＹ軸方向へ相対的に移動する三次元造形装置は、一般に、ガントリー式と称される。

【0028】

ところで、従来の上記したいずれのタイプの三次元造形装置においても、吐出ヘッドのノズルの目詰まりの有無の確認や吐出ヘッドの位置合わせを行うためには、造形槽内に形成された粉末層に対して吐出ヘッドから粉末材料を硬化するバインダーを吐出してテストパターンを形成していた。このため、以下に説明するような種々の問題点が指摘されていた。

【0029】

問題点１：テストパターンを形成するために造形槽内に粉末層を形成する必要があるため、当該粉末層を形成するための余分な作業時間を要する。

【0030】

問題点２：テストパターンを形成した粉末層は除去する必要があるため、テストパターン形成のための粉末材料が無駄になる。

【0031】

問題点３：複数のテストパターンを形成したい場合には、上記した問題点１と問題点２とが繰り返されるため、作業時間と粉末材料の無駄が著しいものとなる。

【0032】

上記した種々の問題点に鑑みて、造形槽に粉末層を形成するのではなく、造形槽に別途にテストパターン形成用の用紙（本明細書においては、「テストパターン形成用の用紙」を「テストパターン形成用紙」と適宜に称する。）を配置してテストパターンを形成する手法も提案されているが、造形槽から粉末材料を除去してテストパターン形成用紙を固定するのに作業時間を要するという新たな問題点を招来するものであった。

【0033】

なお、平らな粉末層の上にテストパターン形成用紙をそのまま配置すると、当該テストパターン形成用紙が浮いてしまって当該テストパターン形成用紙がジャムするリスクが高くなるとともに、粉末層の上から当該テストパターン形成用紙を取り除く際に粉末層の平坦性が損なわれるリスクが高くなるという問題点があった。

【0034】

また、従来の上記したいずれのタイプの三次元造形装置においても、三次元造形物の作製中においては、吐出ヘッドのノズルの目詰まりを解消するためにノズルのクリーニングを行ったときにノズルの目詰まりが解消されたか否かを確認する手立てがなく、ノズルの目詰まりが解消されたか否かを確認を行うことなしに実際の造形を続けざるを得ないという問題点があった。

【0035】

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0036】

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業時間や粉末材料を無駄にすることなく、かつ、三次元造形物の作製中においても容易にテストパターンを形成することのできる三次元造形装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0037】

上記目的を達成するために、本発明による三次元造形装置は、造形槽とは別に、造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部を設けるようにしたものである。

【0038】

即ち、本発明による三次元造形装置は、造形槽に形成された粉末材料よりなる粉末層に吐出ヘッドからバインダーを吐出することにより上記粉末材料を硬化して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、上記造形槽の領域以外の位置にテストパターンを形成するためのテストパターン形成部を設け、上記吐出ヘッドから上記テストパターン形成部へバインダーを吐出してテストパターンを形成するようにしたものである。

【0039】

また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記造形槽は所定の方向に移動自在に配置されており、上記テストパターン形成部は上記造形槽と一体的に移動するようにしたものである。

【0040】

また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記造形槽と上記テストパターン形成部とは固定系部材に配設されたものである。

【0041】

また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記テストパターン形成部は、上面が平坦状に形成された台部と、上記台部と所定の間隙を開けて上記台部上に配置される板状体よりなるメディアガイドとを有して構成され、上記メディアガイドは上記台部の上記上面の縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部を有し、上記間隙にテストパターンを形成するメディアを配置したものである。

【発明の効果】

【0042】

本発明は、以上説明したように構成されているので、作業時間や粉末材料を無駄にすることなく、かつ、三次元造形物の作製中においても容易にテストパターンを形成することができるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】図１は、従来の三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。

【図2】図２は、従来の三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。

【図4】図４（ａ）は、テストパターン用ステージにおけるテストパターン形成部の詳細な構成を示す斜視説明図であり、図４（ｂ）は、テストパターン形成用紙の一例を示す説明図であり、図４（ｃ）は、テストパターン形成用紙の他の例を示す説明図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。

【図6】図６は、本発明の第３の実施の形態による三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。

【図7】図７は、テストパターン形成部へテストパターン形成用紙を供給する方法の変形例の構成を示す断面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。

【0045】

図３には、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。

【0046】

この図３に示す三次元造形装置１０は、造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置１００と異なる。

【0047】

このテストパターン用ステージ１２は、断面Ｌ字形状の板状体よりなる取り付け部１４と、吐出ヘッド１０４によりバインダーを吐出してテストパターンを形成するテストパターン形成部１６とを備えている。

【0048】

取り付け部１４は、そのＬ字形状を構成する板状体の一方の壁面１４ａがＸＹ平面と平行となるように、そのＬ字形状を構成する板状体の他方の壁面１４ｂが造形槽１０８の右方側面１０８ａにボルトや接着剤などの結合手段により固定されている。

【0049】

そして、テストパターン形成部１６は、取り付け部１４の壁面１４ａ上に固定されており、テストパターン形成部１６の上端部は、造形槽１０８の上端部１０８ｂと一致または概ね一致するように設計されて寸法設定されており、吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動してバインダーを吐出する際に、その移動の妨げとならないように設計されている。

【0050】

取り付け部１４は、テストパターン形成部１６の上端部が造形槽１０８の上端部１０８ｂと一致または概ね一致するように、造形槽１０８にテストパターン形成部１６を支持できる構造であればよく、図３に示すようなＬ字形状を構成する板状体を用いる構造に限定されるものではない。

【0051】

上記したように、三次元造形装置１０においては、造形槽１０８とは別に、造形槽１０８の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６が設けられている。

【0052】

ここで、図４（ａ）には、テストパターン用ステージ１２におけるテストパターン形成部１６の詳細な構成をあらわす斜視説明図が示されている。

【0053】

テストパターン形成部１６は、上面１６ａａが平坦状に形成された台部１６ａと、台部１６ａと所定の間隙ｇを開けて台部１６ａ上に配置される断面コ字形状の板状体よりなるメディアガイド１６ｂとより構成されている。

【0054】

また、メディアガイド１６ｂは、断面コ字形状に折り曲げられた両方の端部１６ｂｂと端部１６ｂｃと繋ぐ上部１６ｂａに、台部１６ａの上面１６ａａの縁部に対応する領域を除く領域を切り欠いて形成した窓部１６ｂｄを備えている。

【0055】

なお、メディアガイド１６ｂは、台部１６ａの上面１６ａａと上部１６ｂａとが所定の間隙ｇを開けて配置されるように、断面コ字形状に折り曲げられた両方の端部１６ｂｂと端部１６ｂｃとが、台部１６ａの両方の側壁部１６ａｂと側壁部１６ａｃとにそれぞれ固定されている。

【0056】

そして、テストパターン形成部１６においては、上記した間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙として各種のメディア(媒体)を挿入して配置するものである。

【0057】

ここで、上記したテストパターン形成用紙の大きさは、台部１６ａの上面１６ａａと一致あるいは概ね一致するものでもよいし（図４（ｂ）を参照する。）、長尺状のものでもよい（図４（ｃ）を参照する。）。

【0058】

図４（ｂ）に示す台部１６ａの上面１６ａａと一致あるいは概ね一致する大きさのテストパターン形成用紙を用いた場合には、後述するテストパターン形成用紙へのテストパターンの形成毎にテストパターン形成用紙を取り替える処理が必要となるが、図４（ｃ）に示す長尺状のテストパターン形成用紙を用いた場合には、テストパターン形成用紙へのテストパターンの形成毎にテストパターン形成用紙を取り替える必要はなく、テストパターンの形成毎にテストパターンが重ならないようにテストパターン形成用紙をずらしながら使用すればよい。

【0059】

なお、本明細書において「メディア」とは、普通紙などの紙類よりなる各種の記録媒体は勿論のこと、ＰＶＣ、ポリエステルなどの樹脂材料やアルミ、鉄、木材のような材料などの各種の材料が含まれるものとする。

【0060】

また、Ｙ軸方向に往復移動可能な吐出ヘッド１０４は、テストパターン形成部１６と対向する上方位置に移動可能な構成とされている。

【0061】

以上の構成において、三次元造形装置１０においてテストパターンを形成する際には、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４をテストパターン形成部１６の窓部１６ｂ上に移動する。

【0062】

そして、テストパターンの画像データに基づいて、造形槽１０８をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。

【0063】

次に、図５には、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。

【0064】

この図５に示す三次元造形装置２０は、貯留槽１１０の右方側における固定系の基台部１０１上にテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置２００と異なる。

【0065】

また、三次元造形装置２０は、三次元造形装置１０では造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されているのに対して、貯留槽１１０の右方側における固定系の基台部１０１上にテストパターン用ステージ１２が固定されている点において、三次元造形装置１０と異なる。

【0066】

なお、三次元造形装置２０のテストパターン用ステージ１２においては、テストパターン形成部１６を支持する取り付け部２４の構成が上記した取り付け部１４の構成と異なっている。

【0067】

取り付け部２４は、テストパターン形成部１６の上端部が貯留槽１１０の上端部１１０ａと一致または概ね一致するように、基台部上にテストパターン形成部１６を支持できる構造であればよく、図５に示すような支持棒２４ａを用いてテストパターン形成部１６を支持する構造に限定されるものではない。

【0068】

この三次元造形装置２０においても、造形槽１０８とは別に、造形槽１０８の領域以外の位置にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６が設けられている。

【0069】

この三次元造形装置２０においてテストパターンを形成する際にも、三次元造形装置１０の場合と同様に、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４を窓部１６ｂ上に移動する。

【0070】

そして、テストパターンの画像データに基づいて、Ｙレール２０４をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。

【0071】

次に、図６には、本発明の第３の実施の形態による三次元造形装置の概略構成説明図が示されている。

【0072】

この図６に示す三次元造形装置３０は、造形ステージ前後移動式の三次元造形装置であって、基台部１０１にＸ軸方向に延長する溝部３２が形成されており、この溝部３２内に造形槽１０８および造形槽１０８と一体的に連接された収容槽３４がＸ軸方向に移動自在に配置されている。

【0073】

造形槽１０８と収容槽３４との位置関係は、造形槽１０８に対してＸ軸方向前方側に収容槽３４が配置されている。

【0074】

また、三次元造形装置３０は、基台部１０１上に立ち上がり形成された一対の支持部３６により支持されて、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って延長して配設された貯留槽支持レール３８を備えている。

【0075】

この貯留槽支持レールのＹ軸方向の中央部位には、下方に開閉自在の開口部３９ａを備えた貯留槽３９が配設されている。

【0076】

そして、この三次元造形装置３０においても、三次元造形装置１０と同様に、造形槽１０８の右方側面１０８ａにテストパターン用ステージ１２が固定されている。

【0077】

造形槽１０８の右方側面１０８ａへのテストパターン用ステージ１２の取り付け方法は、三次元造形装置１０と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

【0078】

以上の構成において、この三次元造形装置３０においては、内部に粉末材料を貯留した貯留槽３９の開口部３９ａと造形槽１０８とが対向した図６に示す初期状態から、貯留槽３９の開口部３９ａを開いて、造形槽１０８へ粉末材料を供給する。

【0079】

次に、溝部３２内において造形槽１０８および収容槽３４をＸ軸方向の前方側から後方側に移動することにより、ローラー１１２が造形槽１０８上を相対的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することになり、造形槽１０８へ供給された粉末材料は造形槽１０８内に敷き詰められて所定の厚さの粉末層が形成される。

【0080】

なお、この際に、造形槽１０８の底面は、予め設定された位置まで上昇するように制御される。

【0081】

また、造形槽１０８内において粉末層の形成に用いられなかった余分な粉末材料は、ローラー１１２が造形槽１０８から収容槽３４へと相対的にＸ軸方向の後方側から前方側に移動することにより、溝部３２内において造形槽１０８とともにＸ軸方向の前方側から後方側に移動する収容槽３４に収容される。

【0082】

上記のようにして造形槽１０８内に粉末層を形成した後に、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向に移動して、造形槽１０８を吐出ヘッド１０４の下方の所定の位置に配置する。

【0083】

それから、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向の前方側から後方側に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、造形槽１０８に形成された粉末層に対して吐出ヘッド１０４から粉末材料を硬化するバインダーを吐出する。このバインダーの吐出が終了すると、溝部３２内に配置された造形槽１０８をＸ軸方向の後方側から前方側へ移動して、図６に示す初期状態に復帰させる。

【0084】

これにより、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成し、この処理を繰り返し行って、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製する。

【0085】

そして、三次元造形装置３０においてテストパターンを形成する際には、テストパターン形成部１６における間隙ｇから上面１６ａａと上部１６ｂａとの間にテストパターン形成用紙を挿入して配置した後に、吐出ヘッド１０４をテストパターン形成部１６の窓部１６ｂ上に移動する。

【0086】

そして、テストパターンの画像データに基づいて、溝部３２内において造形槽１０８をＸ軸方向に移動するとともに吐出ヘッド１０４をＹ軸方向に移動しながら、テストパターン形成部１６の窓部１６ｂを介してテストパターン形成用紙に対して吐出ヘッド１０４からバインダーを吐出すると、吐出されたバインダーは窓部１６ｂを通過してテストパターン形成用紙に付着することになり、これによりテストパターンが形成される。

【0087】

次に、図７には、テストパターン形成部へテストパターン形成用紙を供給する方法の変形例の構成を示す断面説明図が示されている。

【0088】

この図７に示すように、ロール状のテストパターン形成用紙を用いて、テストパターン形成部１６へテストパターン形成用紙を供給するようにしてもよく、このようにするとテストパターン形成用紙の交換の頻度を著しく低減できるようになる。

【0089】

以上において説明したように、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０は、造形槽１０８以外の領域にテストパターンを形成するための専用のテストパターン形成部１６を設けるようにした。

【0090】

これにより、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０においては、粉末層上にテストパターンなどを形成する必要がなくなり、テストパターンの形成のために粉末層を形成したり、その粉末層を除去する手間や粉末材料の無駄を省くことができる。

【0091】

また、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０においては、三次元造形中であっても、造形を一旦休止してテストパターンを形成することができ、吐出ヘッドのノズルの確認や各種の調整が可能になり、非常に使い安く便利である。

【0092】

即ち、本発明による三次元造形装置１０、２０、３０におけるテストパターン形成部は、上記したようなテストパターンを形成する場合に用いることができるのは勿論であるが、吐出ヘッドの傾きや前後調整、ホリゾンタル調整やバイディレクション調整などのサービス時や製造時のメンテナンスパターンなどを形成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0093】

本発明は、粉末固着積層方式の三次元造形装置として用いて好適である。

【符号の説明】

【0094】

１０，２０，３０，１００，２００ 三次元造形装置、１２ テストパターン用ステージ、１４，２４ 取り付け部、１６ テストパターン形成部、１６ａ 台部、１６ｂ メディアガイド、２０４ Ｙレール、１０４ 吐出ヘッド、１０６，２０２ Ｘレール、１０８ 造形槽、１１０ 貯留槽、１１２ ローラー、ｇ 間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】