JP2001334582A

JP2001334582A - 三次元造形装置および三次元造形方法

Info

Publication number: JP2001334582A
Application number: JP2000153275A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kubo; 直樹久保; Shigeaki Tochimoto; 茂昭栃本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルから粉末にバインダを付与することに
より三次元造形物を生成する三次元造形において、ノズ
ルの異常を検出し、適切な造形を行う。【解決手段】粉末層８０を形成するごとにノズル集合
体２２０からバインダを吐出することにより粉末の結合
体８１を順次形成して三次元造形物を生成する三次元造
形装置において、粉末層上の所定の検査用領域８３に向
けて複数のノズル２２１からバインダを吐出し、スキャ
ナ２５を用いて検査用領域８３の画像を取得する。そし
て、画像を解析することにより、ノズル詰まりが生じた
異常ノズルを特定する。異常ノズルが存在する場合、洗
浄液用のタンク２１２からノズル２２１へ洗浄液を供給
して洗浄が行われる。これにより、異常ノズルの存在に
よる不適切な三次元造形物の生成が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元造形技術に
関するものであって、特に、結合材料を付与して粉末を
結合させることにより、三次元造形物を生成する三次元
造形技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、立体的な造形対象物を平行な
複数の面で切断した各断面に対応する粉末の薄層を結合
材料により順次結合させることによって、造形対象物の
三次元モデルとなる造形物を生成する技術が知られてい
る。

【０００３】このような技術は、ラピッドプロトタイピ
ングと呼ばれる部品試作に利用することができ、例えば
特許２７２９１１０号公報に開示されたものがある。こ
の立体造形の具体的な手順を以下で説明する。

【０００４】まず、ブレード機構により粉末の薄層を平
らな表面上に均一に拡げる。次に、この粉末の薄層にお
ける所定の領域に対して、ノズルヘッドを走査させてバ
インダ（結合材料）を吐出する。バインダが吐出された
領域の粉末材料は、接合状態となるとともに、既に形成
済の下層とも結合する。そして、造形物全体が完成する
まで、粉末層を上部に順次沈積させて、バインダを吐出
する工程を繰り返す。最終的に、バインダが付着されな
かった領域は、粉末が個々に独立した状態、すなわち、
互いに非結合な状態であるため、造形物を装置から取り
出す際に落下させることで分離する。以上により、所望
の三次元造形物が得られることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズルを使
用して造形を行っているとバインダが凝固してノズルに
詰まってしまうという問題が生じることがある。ノズル
詰まりが発生した場合、粉末層にバインダが塗布されな
い領域が発生し、三次元造形物の強度が低下して壊れや
すくなってしまう。

【０００６】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
ものであり、不適切な三次元造形物の生成を防止するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、粉末
材料に結合材料を付与して結合させることにより造形対
象物に対応する三次元造形物を生成する三次元造形装置
であって、粉末材料の層を順次積層して形成する層形成
手段と、前記層形成手段が粉末材料の層を形成するごと
に前記層に対して結合材料を付与することにより、前記
造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対応す
る粉末材料の結合体を順次形成する付与手段と、前記付
与手段による結合材料の付与に対する異常を検出する検
出手段とを備える。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の三次
元造形装置であって、前記検出手段が、前記付与手段に
より所定の領域に付与された結合材料を観察して観察結
果を得る手段と、前記観察結果に基づいて前記付与手段
の状態を判定する手段とを有する。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２に記載の三次
元造形装置であって、前記付与手段が、結合材料を吐出
する複数のノズルを有し、前記判定する手段が、前記観
察結果から前記複数のノズルに含まれる異常ノズルを特
定する。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３に記載の三次
元造形装置であって、特定された前記異常ノズルが結合
材料を吐出すべき位置に正常な他のノズルから結合材料
を吐出させる吐出制御手段をさらに備える。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１または２に記
載の三次元造形装置であって、前記検出手段により前記
異常が検出された場合に、前記付与手段の復旧を行う復
旧手段をさらに備える。

【００１２】請求項６の発明は、請求項５に記載の三次
元造形装置であって、前記復旧手段が、洗浄液を用いて
前記付与手段を洗浄する。

【００１３】請求項７の発明は、請求項６に記載の三次
元造形装置であって、前記付与手段が、結合材料を吐出
するノズルを有し、前記復旧手段が、前記ノズルへと洗
浄液を供給して吐出させる。

【００１４】請求項８の発明は、請求項６または７に記
載の三次元造形装置であって、前記復旧手段による前記
付与手段の洗浄が定期的に行われる。

【００１５】請求項９の発明は、粉末材料に結合材料を
付与して結合させることにより造形対象物に対応する三
次元造形物を生成する三次元造形方法であって、(a) 粉
末材料の層を形成する工程と、(b) 付与手段を用いて前
記層に結合材料を付与することにより、前記造形対象物
を一の面で切断した切断面に対応する粉末材料の結合体
を形成する工程と、(c) 前記工程(a)および(b)を繰り返
すことにより、前記造形対象物を平行な複数の面で切断
した切断面に対応する粉末材料の結合体を順次積層形成
して前記三次元造形物を生成する工程と、(d) 前記付与
手段による結合材料の付与に対する異常を検出手段によ
り検出する工程とを有する。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項９に記載の三
次元造形方法であって、前記付与手段が、結合材料を吐
出する複数のノズルを有し、前記工程(d)が、(d-1) 前
記複数のノズルから所定の領域に向けて結合材料を吐出
させる工程と、(d-2) 前記所定の領域に吐出された結合
材料を観察することにより、前記複数のノズルに含まれ
る異常ノズルを特定する工程とを有する。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項１０に記載の
三次元造形方法であって、前記工程(d-2)において異常
ノズルが特定された場合に、前記工程(a)において前記
異常ノズルが結合材料を吐出すべき位置に正常な他のノ
ズルから結合材料を吐出する。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜１．三次元造形装置の要部構
成＞図１は、本発明の一の実施の形態に係る三次元造形
装置１００を示す概略図である。なお、図１では説明の
便宜上定めたＸＹＺ方向も矢印にて示している。また、
平行斜線を付すことなく細部の断面を図示している。

【００１９】三次元造形装置１００は、制御部１０、並
びに、制御部１０にそれぞれ電気的に接続されたバイン
ダ付与部２０、造形部３０、粉末供給部４０、粉末拡散
部５０および赤外線ランプ６０を備える。

【００２０】制御部１０は、コンピュータ１１と、コン
ピュータ１１に電気的に接続された駆動制御部１２とを
備える。

【００２１】コンピュータ１１は、内部にＣＰＵやメモ
リ等を備えて構成される一般的な卓上型コンピュータ等
である。このコンピュータ１１は、三次元の造形物の形
状をモデルデータとしてデータ化し、それを平行な幾層
もの薄い断面体にスライスして得られる断面データを駆
動制御部１２に対して出力する。

【００２２】駆動制御部１２は、バインダ付与部２０、
造形部３０、粉末供給部４０、粉末拡散部５０およびラ
ンプ６０のそれぞれを駆動する制御手段である。駆動制
御部１２は、コンピュータ１１から断面データを取得す
ると、断面データに基づいて上記の各部に対して駆動指
令を与えることにより造形部３０において粉末材料の一
層ごとの粉末の結合体を順次形成する動作を統括制御す
る。

【００２３】バインダ付与部２０は、液状のバインダ
（結合材料であり、通常の接着剤が用いられてもよ
い。）を収容するタンク部２１、タンク部２１内のバイ
ンダを吐出したり、吐出状態をスキャナにて読み取るノ
ズルヘッド２２、および、ノズルヘッド２２を水平ＸＹ
平面で移動させるＸＹ方向移動部２３を備える。

【００２４】ＸＹ方向移動部２３は、Ｘ方向に伸びるガ
イドレール２３１およびＹ方向に伸びるガイドレール２
３２を有し、ガイドレール２３２はガイドレール２３１
によりＸ方向に移動可能とされる。ノズルヘッド２２は
ガイドレール２３２に取り付けられ、Ｙ方向に移動可能
とされる。各ガイドレール２３１，２３２にはモータが
取り付けられており、タイミングベルトあるいはボール
ネジ等を介してノズルへッド２２をＸ軸およびＹ軸によ
って規定される平面内で移動する。すなわち、ノズルヘ
ッド２２は駆動制御部１２の制御により造形部３０上の
ＸＹ平面内の任意の位置へと移動可能とされている。

【００２５】造形部３０は、中央に凹状部を有する造形
部本体３１、造形部本体３１の凹状部の内部に設けられ
ている造形ステージ３２、および、造形ステージ３２を
支持棒３３を介してＺ方向に移動させる駆動部３４を備
える。

【００２６】造形部本体３１は、三次元造形物９１を生
成するための作業領域を提供する役目を果たす。また、
造形部本体３１は、その上部に、粉末供給部４０から供
給される粉末を一時的に保持する粉末仮置部３１ｂを有
する。

【００２７】造形ステージ３２は、ＸＹ断面において矩
形の形状を有し、その側面が造形部本体３１における凹
状部の垂直内壁３１ａと接している。そして、造形ステ
ージ３２と造形部本体３１の垂直内壁３１ａとで形成さ
れる直方体状の三次元空間が、三次元造形物９１の生成
が行われる造形空間３００となる。すなわち、ノズルヘ
ッド２２から吐出されたバインダにより、造形ステージ
３２上にて粉末を接合させて造形物が作成される。

【００２８】粉末供給部４０は、タンク部４１とタンク
部４１の出口に設けられている締切板４２と、駆動制御
部１２の指令により締切板４２をスライドさせる駆動部
４３とを備える。

【００２９】タンク部４１には白色の粉末が収容され
る。この粉末は、三次元造形物の形成における材料とな
るもので、例えば、（セルロース−）デンプン粉末、石
膏粉末、樹脂粉末等が使用される。

【００３０】締切板４２は、水平方向（Ｘ方向）にスラ
イドできるようになっており、造形部３０の粉末仮置部
３１ｂに対して、タンク部４１に収容される粉末の供給
および停止を行う。

【００３１】粉末拡散部５０は、ブレード５１、ブレー
ド５１の動作を規制するガイドレール５２、および、ブ
レード５１を移動させる駆動部５３を備える。

【００３２】ブレード５１は、Ｙ方向に長く、下部先端
が尖った刃状の形状を有し、ブレード５１のＹ方向の長
さは、造形空間３００におけるＹ方向の幅をカバーでき
る長さとなっている。なお、ブレード５１による粉末の
拡散が円滑に行えるように、ブレードに微小振動を与え
るバイブレーション機構を付加してもよい。

【００３３】駆動部５３は、ブレード５１を垂直方向
（Ｚ方向）に昇降移動させる垂直駆動部５３ａ、およ
び、ブレード５１を水平方向（Ｘ方向）に往復移動させ
る水平駆動部５３ｂを有する。そして、駆動制御部１２
からの指令に基づいて垂直駆動部５３ａおよび水平駆動
部５３ｂが駆動されることにより、ブレード５１のＸ方
向およびＺ方向の移動が行われる。

【００３４】赤外線ランプ６０は、バインダに含まれる
水分もしくは溶剤を蒸発させてバインダが付与された粉
末の結合を促進するためのものである。駆動制御部１２
の指令により、赤外線ランプ６０の点消灯が行なわれ
る。また、熱硬化性バインダを使用するように構成した
場合には、赤外線ランプ６０は、バインダを硬化させる
手段として機能する。ランプ６０に代えてマイクロ波発
生装置を設けてもよい。

【００３５】造形部３０の側方には排出容器７０が配置
され、後述するようにノズルヘッド２２のノズルを洗浄
する際に吐出される洗浄液が排出容器７０にて受けられ
る。排出容器７０は装置外へと使用済み洗浄液を排出す
るドレンに接続される。

【００３６】図２はタンク部２１およびノズルヘッド２
２の内部構成、並びに、これらの構成に関係する駆動制
御部１２の機能構成を示す図である。

【００３７】タンク部２１は、それぞれ異なる色のバイ
ンダを収容する複数のタンク（この例では４つのタン
ク）２１１、および、ノズルを洗浄するための洗浄液を
収容するタンク２１２備える。バインダ用のタンク２１
１のそれぞれには、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マジェン
タ）、Ｃ（シアン）の色料の３原色およびＷ（ホワイ
ト）に着色されたバインダ（以下では、「着色バイン
ダ」と呼ぶ）が収容される。ここで、着色バインダは、
粉末と結合しても変色しないものであり、長時間経過し
ても変色・退色しないものを使用するのが望ましい。

【００３８】ＸＹ方向移動部２３によりＸＹ方向に移動
可能とされたノズルヘッド２２は、バインダを吐出する
複数のノズル２２１を備えたノズル集合体２２０、およ
び、ノズル２２１から吐出されたバインダ（着弾ドッ
ト）の様子を画像として取り込むスキャナ２５を有す
る。

【００３９】ノズル集合体２２０は４本のチューブ２４
１によりバインダ用のタンク２１１と接続されており、
各ノズル２２１にはいずれかのタンク２１１からバイン
ダが供給される。ノズル２２１は、例えばインクジェッ
ト方式等で微小な液滴として各バインダを吐出（噴出）
するノズルとなっており、バインダの吐出は駆動制御部
１２によって個別に制御される。各ノズル２２１から吐
出されるバインダはノズルヘッド２２に対向する位置に
設けられた造形部本体３１内の粉末層８０に付着する。
これにより、粉末層８０の一部が粉末の結合体８１とな
る。

【００４０】チューブ２４１の途中には複数の弁を有す
る流路切替部２４２が設けられる。流路切替部２４２に
はチューブ２４３を介して洗浄液用のタンク２１２が接
続され、流路切替部２４２によりタンク２１２からの洗
浄液がノズル集合体２２０へと供給可能とされる。

【００４１】駆動制御部１２には、ノズルヘッド２２に
対するインターフェイスとして、移動制御回路１２１、
吐出制御回路１２２、弁制御回路１２３および受信回路
１２４が設けられる。

【００４２】移動制御回路１２１はＸＹ方向移動部２３
を制御することによりノズルヘッド２２の位置の制御
し、吐出制御回路１２２はノズルヘッド２２（ノズル集
合体２２０）からの各色のバインダの吐出を制御する。
弁制御回路１２３は流路切替部２４２の弁の動作を制御
し、受信回路１２４はスキャナ２５からの画像信号を受
信する。

【００４３】また、駆動制御部１２は、各制御回路に信
号を与えることによりノズルヘッド２２に一連の動作を
行わせるバインダ吐出制御部１２５、検査制御部１２６
および洗浄制御部１２７を有する。これらの制御部は駆
動制御部１２内のＣＰＵがＲＯＭ内のプログラムに従っ
て演算処理を実行することにより実現される機能であ
る。なお、これらの機能構成はコンピュータ１１にて実
現されてもよく、機能の全部または一部が駆動制御部１
２内にて専用の電気的回路により実現されてもよい。

【００４４】バインダ吐出制御部１２５は、移動制御回
路１２１および吐出制御回路１２２に信号を与えて、ノ
ズルヘッド２２に三次元造形物９１を生成するための一
連の動作を実行させる。検査制御部１２６は、移動制御
回路１２１および吐出制御回路１２２に信号を与えて所
定の検査用領域８３にバインダのパターンを形成させ、
検査用領域８３をスキャナ２５によりスキャンさせるこ
とにより検査用領域８３の画像を示す信号を受信回路１
２４を介して取得する。洗浄制御部１２７は、移動制御
回路１２１、吐出制御回路１２２および弁制御回路１２
３に信号を与えることにより、ノズルヘッド２２を図１
に示す排出容器７０の上方へと移動させた上でノズル２
２１に洗浄液を供給する。

【００４５】図３はスキャナ２５の内部構成を示す図で
ある。スキャナ２５には光軸２５Ｊに沿って順に、検査
用領域８３からの光が入射する第１レンズ２５１、第１
レンズ２５１からの光を反射するミラー２５２、ミラー
２５２からの光を集光する第２レンズ２５３、および、
第２レンズ２５３からの光を受光する受光部２５４を有
する。受光部２５４は（紙面に垂直な方向に長い）１次
元受光素子配列となっており、スキャナ２５がノズルヘ
ッド２２とともに検査用領域８３上を移動することによ
り、検査用領域８３の画像の取得が行われる。

【００４６】図４は制御部１０のコンピュータ１１の構
成を周辺機器とともに示すブロック図である。コンピュ
ータ１１は汎用のコンピュータと同様の構成となってお
り、周辺機器として各種情報を表示するためのディスプ
レイ１１１、並びに、使用者の操作を受け付けるキーボ
ードやマウス等の入力部１１２が接続される。

【００４７】コンピュータ１１には予め光ディスク、磁
気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の記録媒
体８を介して三次元造形に係る各種動作をコンピュータ
１１に実行させるプログラムがインストールされる。

【００４８】図４に示すようにコンピュータ１１は、各
種演算処理を行うＣＰＵ１０１、基本プログラムを記憶
するＲＯＭ１０２、動作プログラム１４１、後述する断
面データ１３１、スキャナ２５からの画像データ１３
２、ノズルの検査結果である検査データ１３３等を記憶
したり、演算処理の作業領域となるＲＡＭ１０３等をバ
スラインに接続した構成となっている。また、バスライ
ンには、ディスプレイ１１１、入力部１１２、プログラ
ム１４１を含む各種プログラムや造形対象物の形状を示
すモデルデータ１４２等を記憶する固定ディスク１０
４、記録媒体８からプログラム等を読み出す読出部１０
５、および、駆動制御部１２との間で情報の受け渡しを
行う通信部１０６が適宜インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を
介して接続される。

【００４９】プログラム１４１は、読出部１０５から固
定ディスク１０４に取り込まれ、このプログラム１４１
がＲＡＭ１０３にコピーされる。そして、ＣＰＵ１０１
がプログラム１４１に従って演算処理を行うことにより
コンピュータ１１を中心とする構成が制御部１０の一部
として機能する。

【００５０】図５はコンピュータ１１の主要な機能構成
を示すブロック図である。図５において断面データ生成
部１８１、制御信号生成部１８２および検査部１８３が
図４中のＣＰＵ１０１がプログラム１４１に従って演算
処理を行うことにより実現される機能を示す。これらの
機能構成の一部または全部が専用の電気的回路として構
築され、コンピュータ１１が三次元造形用の専用のコン
ピュータとなっていてもよい。各機能構成の詳細につい
ては三次元造形装置１００の動作説明とととも後述す
る。

【００５１】＜２．三次元造形装置の動作＞図６およ
び図７は、三次元造形装置１００の動作の概要を説明す
るフローチャートである。以下、図１および図２並びに
図５ないし図７を参照して、三次元造形装置１００の動
作を説明する。

【００５２】ステップＳ１１では、コンピュータ１１
が、表面にカラー模様等が施された三次元の造形対象物
を表現したモデルデータ１４２を作成する。造形するた
めの基になるモデルデータ１４２には、一般の三次元Ｃ
ＡＤモデリングソフトウェアで作成されるカラー三次元
モデルデータを使用することができる。また、三次元形
状入力装置で計測された３次元形状のデータおよびテク
スチャを利用することも可能である。生成されたモデル
データ１４２は、適宜、固定ディスク１０４に保存され
る。

【００５３】モデルデータ１４２においては、色情報が
三次元モデルの表面にのみ付与されているもの、または
色情報がモデル内部まで付与されているものがある。後
者の場合でも造形に際してモデル表面の色情報のみを使
用することが可能であるし、モデル内部の色情報も使用
することが可能である。例えば、人体モデル等の三次元
造形物を生成する際、各内臓ごとに異なる色で彩色を施
したい場合もあり、その場合にはモデル内部の色情報を
使用する。

【００５４】モデルデータ１４２が準備されると、造形
対象物を造形する際の粉末の積層厚さ（断面データ作成
の際のスライスピッチ）および積層数（断面データセッ
トの数）に関する情報が設定データとして入力部１１２
を介して入力され、ＲＡＭ１０３に記憶される（ステッ
プＳ１２）。なお、スライスするピッチは、所定範囲内
（粉末を結合可能な厚みの範囲）で変更可能とされてい
る。

【００５５】次に、図５に示すように断面データ生成部
１８１が、設定データおよびモデルデータ１４２に基づ
いてモデルデータ１４２から造形対象物を水平方向にス
ライスした各断面ごとの断面データ１３１を生成し、Ｒ
ＡＭ１０３に記憶する（ステップＳ１３）。断面データ
１３１は、モデルデータから積層する粉末の一層分の厚
みに相当するピッチでスライスされた断面体を切り出
し、断面の存在する領域を示す形状データおよび彩色デ
ータとして生成される。

【００５６】図８は、ステップＳ１３における断面デー
タの生成の様子の一例を示す図である。まず、図８
（ａ）に示すモデルデータから色情報を含めて図８
（ｂ）に示す断面体を切り出し、格子状に細分化する。
それを、２次元画像のビットマップと同様に扱い、図８
（ｃ）に示すように各色毎のビットマップ情報に変換す
る。このビットマップ情報は階調等を考慮した情報とな
っている。図８（ｃ）において、形状データは断面の存
在する領域を示すデータであり、Ｙデータ、Ｃデータ、
ＭデータおよびＷデータが彩色データに相当する。

【００５７】なお、本実施の形態では、粉末の色が白色
なので、白部分には彩色は不要である。しかし、造形の
ためにはバインダが必要であり、この部分には白色のバ
インダを塗布することとし、Ｗデータを付与した。ま
た、３次元モデル内部に色情報がない場合、その内部に
対応する部分にもＷデータを付与するようにした。した
がって、ＹＣＭＷのデータのＯＲをとると、断面の形状
全面が埋まるようになっている。また、黒色を鮮明に発
色させるために、黒色のバインダを準備するとともに黒
色に相当する彩色データが利用されてもよい。

【００５８】図９（ａ）ないし（ｃ）は、図８と同様に
ステップＳ１３における断面データの生成の様子の一例
を示す図である。なお、図９（ｃ）では彩色データの図
示を省略していおり、形状データは断面が存在する領域
のみを図示している。図９（ｃ）では、モデルデータに
おいて、三次元造形に寄与しない部分、つまり外形に現
れない内部領域に該当する部分を、造形不要部分として
形状データから削除している。これにより、造形不要部
分ではバインダにより粉末を結合する動作が行われず、
バインダが節約できる。

【００５９】断面データ１３１の準備が完了すると、設
定データがコンピュータ１１の通信部１０６から駆動制
御部１２に転送される（ステップＳ１４）。これによ
り、粉末供給部４０からの１回当たりの粉末供給量や造
形ステージ３２の１回の移動量等が設定される。

【００６０】次のステップＳ２１以降は、駆動制御部１
２が各部を制御することによって行われる造形動作であ
る。図１０は、これらの動作を説明する概念図である。

【００６１】ステップＳ２１では、造形ステージ３２に
おいて粉末の第Ｎ層目（Ｎ＝1,2,・・）の結合体を形成
するために、造形ステージ３２が支持棒３３により図１
０（ａ）に示す矢印ＤＮの方向に、所定距離だけ下降さ
れて保持される。下降する距離は、コンピュータ１１か
ら入力された上記積層厚さに相当する距離である。これ
により、造形ステージ３２上に堆積されて必要な結合が
完了した粉末層の上方に、新たな粉末の層を１層分形成
するためのスペースＳＰが形成される。ただし、Ｎ＝１
の場合は、最初の層の形成に相当するため、造形ステー
ジ３２の上面自身の上にスペースＳＰが形成されるよう
にする。

【００６２】ステップＳ２２では、三次元造形物の造形
において材料となる粉末の供給を行う。ここでは、図１
０（ａ）のように、粉末供給部４０の締切板４２が閉止
位置からスライドしてタンク部４１内の粉末を所定量だ
け造形部本体３１の粉末仮置部３１ｂに落下させる。こ
の所定量として上記のスペースＳＰの体積（造形におけ
る粉末の必要量）より若干多めの量が設定されている。
所定量の粉末の供給完了後、締切板４２が閉止位置に戻
り粉末供給を停止する。

【００６３】ステップＳ２３では、ステップＳ２２で供
給された粉末を用いて薄層が形成される。ここでは、図
１０（ａ）および（ｂ）に示すように、粉末仮置部３１
ｂ上に堆積された粉末をブレード５１がＸ方向に移動す
ることで造形ステージ３２上のスペースＳＰに粉末が入
り込み、薄い均一な粉末層が形成される。このとき、ブ
レード５１の下部先端を造形部本体３１の最上面３１ｃ
に沿って移動させる。これにより、所定の厚さの粉末の
薄層が正確に形成される。そして、粉末層が形成された
後、ブレード５１は、垂直駆動部５３ａ（図１参照）に
よって最上面３１ｃから離され、水平駆動部５３ｂによ
って粉末層の上方を通過して初期位置に復帰する。

【００６４】ステップＳ２４では、ステップＳ１３で作
成された形状データおよび彩色データに従ってバインダ
吐出制御部１２５（図２参照）が移動制御回路１２１を
介してＸＹ方向移動部２３を駆動することにより、図１
０（ｃ）に示すように、ノズルヘッド２２（ノズル集合
体２２０）をＸＹ平面内にて移動させる。そして、移動
中にバインダ吐出制御部１２５が彩色データに基づいて
吐出制御回路１２２に信号を送り、各ノズル２２１から
着色バインダの吐出を適宜に行わせる。これにより、粉
末の結合体８１が生成される。なお、バインダが塗布さ
れない粉末８２は個々に独立した状態を保つこととな
る。

【００６５】ステップＳ２４では、三次元造形物の表面
部分に相当する部分について、バインダの吐出を行う際
に、造形対象物から導かれた彩色データに基づいてＹ、
Ｍ、ＣおよびＷの着色バインダを選択的に吐出するよう
に制御が行われる。これにより、三次元造形物のカラー
造形が行える。一方、三次元造形物において彩色を施す
必要のない部分（彩色不要領域）では、彩色された部分
の着色状態を妨げることのないＷの着色バインダを吐出
することにより、造形を行う。

【００６６】図１１はノズル集合体２２０の移動の様子
を示す図である。図１１中、符号２２１１は各ノズル２
２１の吐出口の位置を示す。ノズル集合体２２０はＹＭ
ＣＷ各色のノズル２２１の列を有し、各列は６個のノズ
ル２２１が並び、合計２４個のノズル２２１の集合体と
なっている。そして、ＹＭＣＷの各色のノズル２２１の
組合せが符号Ｌ１〜Ｌ６にて示すように６つの行をなし
ている。

【００６７】図１１中に示すＹ方向はノズルヘッド２２
の主走査方向であり、Ｘ方向は副走査方向である。これ
らの方向は図１中に示すＸおよびＹ方向に対応してい
る。ノズル集合体２２０は主走査方向に移動しながら、
ノズル間ピッチＰ１だけ移動するごとに各ノズル２２１
から選択的かつ間欠的にバインダの吐出を行う。これに
より、粉末層の各領域には、ＹＭＣＷの各色のバインダ
が順次付与され、粉末の着色および結合が行われる。

【００６８】１回の主走査方向の移動が完了すると、ノ
ズル集合体２２０は副走査方向にＰ２（行Ｌ１から行Ｌ
６の間の距離と行方向に隣接するノズル間距離の和）だ
け移動するとともにＹ方向に関する主走査開始位置へと
戻り、主走査方向の移動が再度開始される。このような
動作を繰り返すことにより、ノズルヘッド２２の主走査
および副走査が行われ、粉末層の各領域に各色のバイン
ダが順次付与される。

【００６９】なお、形状データの存在する領域のみを走
査することによりバインダ付与に要する時間を短縮する
ことができる。

【００７０】また、粉末層に付着したバインダの拡がり
を均一化して造形物の強度を確保するため、造形部分に
対して単位面積当たり同量のバインダを均一に付与する
ことが好ましい。例えば、ＸＹ方向移動部２３による各
ノズル２２１の移動速度に、単位時間当たりに各ノズル
２２１から吐出されるバインダの量（例えば、バインダ
液滴の数）を乗じたものを一定にすれば、単位面積当た
り同量のバインダが均一に付与できることとなる。

【００７１】ここで、異常ノズルが存在するかどうかが
予め生成されている検査データ１３３を参照して確認さ
れるが（ステップＳ２５）、検査データ１３３の生成、
および、異常ノズルが存在する場合の動作（ステップＳ
２８）については後述する。

【００７２】バインダの吐出完了後、バインダ吐出動作
を停止し、ＸＹ方向移動部２３を駆動することにより、
ノズルヘッド２２は初期位置に復帰する。

【００７３】ステップＳ２６では、バインタが付着した
粉末を乾燥させて接合させる。薄く引き延ばされた粉末
の層の上方から、赤外線ランプ６０の照射を行うことに
より乾燥が行われる。これにより、粉末に付着したバイ
ンダが迅速に乾燥する。なお、自然乾燥により迅速に硬
化する種類のバインダでは、赤外線ランプ等での照射は
不要となる。ステップＳ２６により三次元造形物の一層
分の断面体の造形が完了する。

【００７４】一層分の造形が終了するとステップＳ２７
に進んで、駆動制御部１２が、設定データが示す積層数
に基づき、その積層数分の処理が完了したかどうかを判
断し（つまり、三次元造形物の造形が完了したかどうか
を判断し）、「ＮＯ」と判断された場合はステップＳ２
１からの処理を繰り返し、「ＹＥＳ」と判断された場合
は造形動作は終了する。そして、三次元造形物の造形が
完了すると、バインダが付与されていない粉末を分離し
て、バインダにより結合された粉末の結合体（三次元造
形物）を取り出す。なお、結合されなかった粉末は回収
して、再度材料として利用してもよい。

【００７５】ステップＳ２１に戻った場合には、第Ｎ層
目の上側に第Ｎ＋１層目の新たな粉末の結合体を形成す
る動作が行われる。このような動作を積層数だけ繰り返
すことにより、ステージ３２上に一層ごとのカラー化さ
れた結合体が順次積層されていき最終的に造形対象物の
三次元造形物が造形ステージ３２上に造形される。

【００７６】＜３．ノズル検査および検査後の動作＞
図１２は三次元造形装置１００においてノズル詰まりの
有無を検査する際の三次元造形装置１００の動作の流れ
を示すフローチャートである。なお、図１２に示す動作
は、図６および図７に示す造形動作の前に行われても後
に行われてもよい。さらには、造形動作の途中にて行わ
れてもよい。すなわち、ノズル検査に係る動作は造形動
作から独立した動作となっている。ノズル検査が行われ
るタイミングは操作者により予めコンピュータ１１に入
力される。

【００７７】ノズル２２１の検査では、まず、検査制御
部１２６（図２参照）が移動制御回路１２１に信号を送
り、ノズルヘッド２２を予め定められた検査用領域８３
（図２参照）の上方である検査位置へと移動する（ステ
ップＳ３１）。検査用領域８３としては、粉末層上の造
形対象とはならない領域が適宜設定される。その後、検
査用領域８３に向けてノズル集合体２２０の各ノズル２
２１からバインダが吐出される（ステップＳ３２）。

【００７８】図１３は全てのノズル２２１が正常な場合
の検査用領域８３に付与されたバインダの様子を示す図
である。なお、図１３では、図１１と同様に、符号Ｌ１
〜Ｌ６およびＹ，Ｍ，Ｃ，Ｗの文字を付して各色のバイ
ンダの吐出位置を示している。また、実際に造形が行わ
れる場合には、複数のノズル２２１から吐出されたバイ
ンダ間には隙間が生じないが、図１３では吐出された各
バインダの様子を円にて示している。

【００７９】図１３に示すように、全てのノズル２２１
が正常な場合には、各バインダが６行４列にて整然と付
与される。これに対し、図１４は列Ｙの行Ｌ３、列Ｍの
行Ｌ５、列Ｃの行Ｌ６、および、列Ｗの行Ｌ２に対応す
るノズル２２１に異常（ノズル詰まり）が生じ、吐出が
行われなかった場合の検査用領域８３の様子を示してい
る。

【００８０】各ノズル２２１からバインダの吐出が行わ
れると、図１３や図１４に例示する検査用領域８３の様
子が、スキャナ２５を走査させながら読み取られる（ス
テップＳ３３）。読み取られた検査用領域８３の画像
は、図２に示す受信回路１２４から検査制御部１２６を
介してコンピュータ１１へと転送される。すなわち、検
査用領域８３に吐出されたバインダをスキャナ２５を用
いて観察し、観察結果が画像のデータとして取得され
る。

【００８１】コンピュータ１１に転送された画像データ
１３２は、図５に示すように通信部１０６を介してＲＡ
Ｍ１０３に記録され、検査部１８３にて解析される（ス
テップＳ３４）。具体的には、検査用領域８３の画像の
各吐出位置に対応する領域が抽出され、抽出された領域
の色がバインダの色であるか否かが確認される。そし
て、各ノズル２２１が正常に機能しているか否かが判定
され、異常ノズルが特定される。これにより、バインダ
を付与する機構であるノズル集合体２２０の状態が判定
され、ノズル集合体２２０の異常検出が実現される。

【００８２】なお、粉末として白色の粉末が用いられる
と説明したが、白色バインダの色は鮮明な白色であるこ
とから、白色バインダが付与された粉末とバインダが付
与されていない粉末とでは画像中の色が若干異なる。白
色バインダの吐出に関してはこの微妙な色の差により検
査が行われる。もちろん、粉末として、各バインダの色
と異なる色を有する粉末が用いられてもよい。

【００８３】検査の結果、全てのノズル２２１が正常で
あると確認された場合、検査結果を検査データ１３３と
してＲＡＭ１０３に記憶し、検査動作を終了する（ステ
ップＳ３５，Ｓ３６）。

【００８４】いずれかのノズル２２１にバインダが詰ま
り、異常ノズルが存在するという検査結果が得られた場
合、原則として、ノズル２２１の洗浄動作が行われる
（ステップＳ３８）。

【００８５】洗浄動作では、まず、図２に示す洗浄制御
部１２７が移動制御回路１２１へと信号を送り、ノズル
ヘッド２２を排出容器７０（図１参照）の上方へと移動
する。そして、弁制御回路１２３により流路切替部２４
２の弁を作動させ、各ノズル２２１と洗浄液用のタンク
２２２とをチューブ２４３により接続する。タンク２１
２は洗浄液を強制的に送り出す機能を有しており、これ
により、洗浄液がノズル２２１へと強制的に供給され、
ノズル詰まりが解消される。ノズル２２１から吐出され
る洗浄液は排出容器７０にて受け止められ、ドレンを介
して装置外部へと排出される。

【００８６】このように、三次元造形装置１００ではノ
ズル２２１から洗浄液を吐出させるという簡単な動作で
洗浄が実現される。

【００８７】洗浄が行われると、再度、ノズル２２１の
検査が行われる（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。検査の結
果、全てのノズル２２１が正常であるという結果が得ら
れた場合には、その旨が検査データ１３３としてＲＡＭ
１０３に記憶される（ステップＳ３５，Ｓ３６）。

【００８８】洗浄によってもノズル集合体２２０の不具
合が解消されない場合には、繰り返し洗浄が行われる
（ステップＳ３５，Ｓ３７，Ｓ３８）。ただし、所定回
数洗浄を行ってもノズル詰まりが解消されない場合に
は、洗浄を行うべきではないとして異常対応処理へと移
行する（ステップＳ３７，Ｓ３９）。

【００８９】図１５はステップＳ３９の動作の流れを示
すフローチャートである。異常対応処理では、まず、ノ
ズル集合体２２０の異常状態が所定の警告条件を満たす
か否かが確認される（ステップＳ４１）。警告条件とし
て、例えば、同一色の２つ以上のノズル２２１が詰まっ
ている、といった条件が用いられる。警告条件の詳細に
ついては後述する。

【００９０】異常状態が警告条件を満たす場合には、三
次元造形装置１００から操作者に向けて警告が発せられ
る（ステップＳ４２）。例えば、スピーカから音を発し
たり、警告ランプを点灯させたり、コンピュータ１１の
ディスプレイ１１１に警告表示を行う等して警告が発せ
られる。

【００９１】一方、ノズル集合体２２０の異常が警告条
件を満たさない場合には、異常状態の下でのノズル集合
体２２０（ノズルヘッド２２）の走査および吐出の制御
データが生成される（ステップＳ４３）。制御データは
異常対応処理終了後、異常ノズルを示す検査データ１３
３に含まれる形態で（または、検査データ１３３ととも
に）ＲＡＭ１０３に記憶される（ステップＳ３６）。

【００９２】図１６ないし図１８は、図１４に例示した
異常がノズル集合体２２０に存在する場合に、検査部１
８３が生成する制御データに基づいて三次元造形装置１
００が行うノズル集合体２２０の走査および吐出の動作
の例を説明するための図である。図１６に示すように、
列Ｙの行Ｌ３、列Ｍの行Ｌ５、列Ｃの行Ｌ６、および、
列Ｗの行Ｌ２のノズル２２１が詰まっている場合、１回
の主走査（Ｙ方向の走査）では各行において異常ノズル
に対応する色の出力が行われない。

【００９３】そこで、図１７に示すように、ノズル集合
体２２０を副走査方向（Ｘ方向）に１行分だけ移動し、
再度、主走査方向にノズル集合体２２０を走査させる。
このとき、図１８に示すように、異常ノズルの（−Ｘ）
側に隣接するノズル２２１だけを能動化させ、各行に正
常なバインダの付与を行う。

【００９４】このように、コンピュータ１１では、洗浄
によりノズル集合体２２０が正常化されなかった場合に
は、異常ノズルがバインダを吐出べき位置に他の同機能
の正常なノズル２２１を用いてバインダの吐出を行うた
めの制御データが生成される。

【００９５】図１６ないし図１８では、正常な場合に１
回の主走査にて付与すべきところを２回の主走査にてバ
インダの吐出を行うようになっている。２回の主走査に
て適正なバインダの付与を行うためには、同一色のノズ
ル列に関して、・行Ｌ１と行Ｌ６との双方に異常ノズルが存在せず、か
つ、・２つの異常ノズルが隣接しない、という条件を一般的に定めることができる。したがっ
て、２回の主走査にて正常なバインダの付与を行うこと
ができない場合にステップＳ４２の警告を行うには、ス
テップＳ４１において上記条件が警告条件として用いら
れる。

【００９６】３回の主走査にて正常なバインダの付与を
行うことができない場合にのみステップＳ４２の警告を
行うようにするには、別途、警告条件が定められる。な
お、主走査を何度繰り返したとしても同一の領域に特定
の色のバインダを付与することができない場合にのみ警
告を発するためには、警告条件として、いずれかの色に
関し、全てのノズル２２１が異常である、という条件が
用いられる。

【００９７】以上のように、警告条件は適正な造形を行
うにはどの程度の煩雑な動作が三次元造形装置１００に
要求されるかに基づいて適宜設定され、警告条件を満た
さない異常が存在する場合には、コンピュータ１１では
異常ノズルが存在する場合であっても適正なバインダの
付与を行うためのノズル集合体２２０（ノズルヘッド２
２）の制御データが求められる。

【００９８】もちろん、単に、異常ノズルの個数や存在
位置に応じて警告を発するか否かが決定されるようにな
っていてもよい。

【００９９】三次元造形装置１００の造形動作を示す図
７において、ステップＳ２５，Ｓ２８は異常ノズルが存
在する状態において三次元造形装置１００の造形が行わ
れる場合に特有の動作を示している。異常を有するノズ
ル集合体２２０を用いて粉末層にバインダの付与が行わ
れると（ステップＳ２４）、検査データ１３３を参照し
てノズル集合体２２０が正常であるか否かが確認される
（ステップＳ２５）。

【０１００】ノズル集合体２２０に異常が存在する場合
には、予めコンピュータ１１にて求められた制御データ
に従って、制御信号生成部１８２およびバインダ吐出制
御部１２５により、ノズルヘッド２２を副走査方向に僅
かにずらして再走査が行われる（ステップＳ２８）。こ
れにより、異常ノズルがバインダを吐出すべきであった
位置に正常なノズル２２１からバインダの吐出が行わ
れ、異常を有するノズル集合体２２０を用いた適正な三
次元造形物９１の生成が行われる。すなわち、ドット抜
けのない適正なバインダの付与により、通常の強度を有
する三次元造形物９１が生成される。

【０１０１】なお、図７では各粉末層にバインダが吐出
されるごとに検査データ１３３を参照するようにしてい
るが、１つの三次元造形物９１の造形が行われるごとに
検査データ１３３が参照されるようになっていてもよ
い。

【０１０２】以上に説明したように、三次元造形装置１
００では、異常ノズルの検出を行うことにより不適切な
造形が未然に防止される。そして、異常ノズル対策とし
て、洗浄液を用いたノズル２２１の洗浄が行われ、さら
に、異常ノズルが存在する場合であってもノズルヘッド
２２の主走査を繰り返すことにより適切な造形が実現さ
れる。

【０１０３】図１９は、検査動作とは別に、ノズル２２
１の詰まりを防止するために洗浄を定期的に行う際の動
作の流れを示すフローチャートである。

【０１０４】装置の電源が投入されると、コンピュータ
１１内部のタイマがスタートし（ステップＳ５１）、所
定の時間が経過するまで図１９に示す動作に関しては待
機状態となる（ステップＳ５２）。所定の時間が経過す
ると、三次元造形装置１００が造形動作を行っているか
否かが確認され（ステップＳ５３）、造形が行われてい
る場合には造形動作が終了するまで待機状態となる。

【０１０５】造形が行われていない、または、造形動作
が終了した場合には、コンピュータ１１から洗浄制御部
１２７へと信号が送られ、既述の洗浄動作が行われる
（ステップＳ５４）。その後、タイマがリセットされ
（ステップＳ５５）、ステップＳ５１へと戻る。以上の
動作が三次元造形装置１００の電源がＯＦＦとされるま
で繰り返される（ステップＳ５６）。

【０１０６】このように、三次元造形装置１００では、
ノズル２２１の異常検出動作とは別に、ほぼ定期的にノ
ズル洗浄が行われる。これにより、ノズル詰まりの予防
が行われる。なお、ノズル２２１の洗浄は、造形途上で
あるか否かに関わらず定期的に行われるようになってい
てもよい。

【０１０７】＜４．変形例＞以上、本発明の一の実施
の形態に係る三次元造形装置１００について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、様々な変形が可能である。

【０１０８】上記実施の形態では、検査用領域８３に吐
出されたバインダをスキャナ２５により観察することで
ノズル集合体２２０の異常を検出するようになっている
が、異常検出は他の手法により行われてもよい。

【０１０９】例えば、スキャナ２５に２次元のＣＣＤが
設けられ、画像データが一時に取り込まれるようになっ
ていてもよい。ノズル集合体２２０の検査の際に形成さ
れるバインダのパターンもどのようなものであってもよ
い。

【０１１０】また、バインダは粉末層上の検査用領域８
３に向けて吐出される必要はなく、予め準備されている
粉末層外の検査用領域に向けて吐出され、吐出されたバ
インダがスキャナ２５により観察されてもよい。

【０１１１】また、ノズルの数は複数である必要はな
く、彩色が行われない三次元造形物９１を生成する場合
には、ノズル２２１は１つだけ設けられてもよい。

【０１１２】また、上記実施の形態においてノズル異常
の検出は造形に無関係な検査用領域８３にて行われる必
要はなく、造形を行いつつバインダの吐出状態を監視す
ることによりノズル異常の検出が行われてもよい。

【０１１３】また、吐出されたバインダの液滴を透過型
光センサの発光素子および受光素子の間を通過させてノ
ズル２２１の検査が行われてもよく、バインダの液滴を
振動検出センサの検出面に衝突させてもよい。もちろ
ん、ノズル集合体２２０の異常検出はノズル２２１ごと
に順番に行われてもよい。

【０１１４】また、バインダの吐出は明確にノズルと把
握されるものにより行われる必要はなく、バインダを粉
末層の目的の位置に付与する三次元造形装置であるなら
ば、どのような機構が利用されてもよい。

【０１１５】また、検出される異常はノズル詰まりに限
定されるものではなく、例えば、異常に多くの、あるい
は、少ないバインダの吐出状態が検出されてもよい。す
なわち、粉末層へのバインダの付与に対する異常の検出
であれば、どのような異常の検出が行われてもよい。

【０１１６】ノズル２２１の洗浄についても、様々な処
理が行われてよい。例えば、洗浄液がノズル集合体２２
０の下方から（開口端側から）供給されるようになって
いてもよく、ノズル２２１の先端が超音波振動が付与さ
れた洗浄液に浸漬されてもよい。

【０１１７】また、洗浄液を用いる洗浄に限定されるも
のではなく、ゴム部材をノズル先端に擦り付けるクリー
ニング動作が行われてもよい。

【０１１８】さらには、洗浄として捉えられない動作が
異常検出結果に基づいて行われることによりノズル２２
１の正常化（すなわち、復旧）が図られてもよい。例え
ば、バインダの吐出動作を繰り返すことにより、ノズル
詰まりが解消されるようになっていてもよい。

【０１１９】また、上記実施の形態では、定期的に洗浄
が行われると説明したが、定期的に検査および洗浄が行
われてもよい。

【０１２０】また、本発明は、粉末を積層形成しながら
三次元造形物を生成するあらゆる手法に利用することが
できる。粉末層の形成はローラ等の他の手法により行わ
れてもよく、バインダや粉末としては様々なものが利用
されてよい。

【０１２１】例えば、バインダはいわゆる接着剤と他の
材料が合成されたもの（例えば、市販の塗料）でもよ
く、通常の接着剤がそのまま用いられてもよい。すなわ
ち、結合作用のある材料であるならば、どのような材料
が用いられてもよい。バインダの色としても無色透明の
ものが用いられてもよい。この場合であっても、検査用
領域８３における光の反射を検出することにより、バイ
ンダが付与された領域を特定することが可能である。

【０１２２】造形用粉末としては、無色透明や有彩色で
あってもよく、樹脂、金属、ゴム、生分解性材料等が粉
末の材料として用いられてもよい。

【０１２３】また、上記実施の形態と異なり、バインダ
は一種類であってもよく、インクとバインダとが別々に
粉末層に付与されるようになっていてもよい。

【０１２４】また、粉末層は水平となっている必要はな
く、層形成を行うことが可能な範囲内で傾いていてもよ
い。

【０１２５】また、三次元造形装置１００のコンピュー
タ１１にＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥのシステムを導入すれ
ば、造形の際のスピードアップ化とデザインの質的向上
をおしすすめることも可能である。

【０１２６】

【発明の効果】請求項１ないし１１の発明では、付与手
段による結合材料の付与に対する異常を検出することが
でき、不適切な造形を防止することができる。

【０１２７】また、請求項２の発明では、所定の領域に
付与された結合材料を観察することにより異常を検出す
ることができ、請求項３および１０の発明では、複数の
ノズルに含まれる異常ノズルを特定することができる。

【０１２８】また、請求項４および１１の発明では、異
常ノズルが存在する場合であっても適切な造形が実現さ
れる。

【０１２９】また、請求項５および６の発明では、付与
手段の異常が検出された場合に復旧を行うことにより適
切な造形が実現され、請求項７の発明では、洗浄液を吐
出するという簡単な動作でノズルの洗浄を行うことがで
きる。

【０１３０】また、請求項８の発明では、付与手段の異
常の発生を予防することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】三次元造形装置の全体構成を示す図である。

【図２】タンク部およびノズルヘッドの内部構成、並び
に、これらの構成に関係する駆動制御部の機能構成を示
す図である。

【図３】スキャナの内部構成を示す図である。

【図４】コンピュータの構成を示すブロック図である。

【図５】コンピュータの機能構成を示すブロック図であ
る。

【図６】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。

【図７】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。

【図８】（ａ）ないし（ｃ）は断面データの生成の様子
の一例を示す図である。

【図９】（ａ）ないし（ｃ）は他の断面データ（形状デ
ータ）の生成の様子を示す図である。

【図１０】（ａ）ないし（ｃ）は三次元造形装置の動作
を説明する概念図である。

【図１１】ノズル集合体の移動の様子を示す図である。

【図１２】検査動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図１３】正常なノズル集合体によるバインダの吐出状
態を示す図である。

【図１４】異常ノズルが存在する場合のバインダの吐出
状態を示す図である。

【図１５】異常対応処理の流れを示すフローチャートで
ある。

【図１６】異常ノズルが存在する場合の１回目の主走査
におけるバインダの吐出状態を例示する図である。

【図１７】異常ノズルが存在する場合のノズル集合体の
移動の様子を説明するための図である。

【図１８】異常ノズルが存在する場合の２回目の主走査
におけるバインダの吐出状態を例示する図である。

【図１９】定期洗浄における動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

２０バインダ付与部２５スキャナ３０造形部４０粉末供給部５０粉末拡散部９１三次元造形物１００三次元造形装置１０１ＣＰＵ１０２ＲＯＭ１０３ＲＡＭ１２５バインダ吐出制御部１２６検査制御部１２７洗浄制御部１３２画像データ１８２制御信号生成部１８３検査部２１２タンク２２０ノズル集合体２２１ノズル２４２流路切替部Ｓ２１〜Ｓ２８，Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ４３，Ｓ５１〜Ｓ
５６ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F213 AA36 AB16 AB19 AC04 WA25 WB01 WL03 WL12 WL32 WL43 WL67 WL85 WL87 WL92

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末材料に結合材料を付与して結合させ
ることにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成
する三次元造形装置であって、粉末材料の層を順次積層して形成する層形成手段と、前記層形成手段が粉末材料の層を形成するごとに前記層
に対して結合材料を付与することにより、前記造形対象
物を平行な複数の面で切断した切断面に対応する粉末材
料の結合体を順次形成する付与手段と、前記付与手段による結合材料の付与に対する異常を検出
する検出手段と、を備えることを特徴とする三次元造形
装置。
【請求項２】請求項１に記載の三次元造形装置であっ
て、前記検出手段が、前記付与手段により所定の領域に付与された結合材料を
観察して観察結果を得る手段と、前記観察結果に基づいて前記付与手段の状態を判定する
手段と、を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】請求項２に記載の三次元造形装置であっ
て、前記付与手段が、結合材料を吐出する複数のノズルを有
し、前記判定する手段が、前記観察結果から前記複数のノズ
ルに含まれる異常ノズルを特定することを特徴とする三
次元造形装置。
【請求項４】請求項３に記載の三次元造形装置であっ
て、特定された前記異常ノズルが結合材料を吐出すべき位置
に正常な他のノズルから結合材料を吐出させる吐出制御
手段、をさらに備えることを特徴とする三次元造形装
置。
【請求項５】請求項１または２に記載の三次元造形装
置であって、前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記
付与手段の復旧を行う復旧手段、をさらに備えることを
特徴とする三次元造形装置。
【請求項６】請求項５に記載の三次元造形装置であっ
て、前記復旧手段が、洗浄液を用いて前記付与手段を洗浄す
ることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】請求項６に記載の三次元造形装置であっ
て、前記付与手段が、結合材料を吐出するノズルを有し、前記復旧手段が、前記ノズルへと洗浄液を供給して吐出
させることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項８】請求項６または７に記載の三次元造形装
置であって、前記復旧手段による前記付与手段の洗浄が定期的に行わ
れることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項９】粉末材料に結合材料を付与して結合させ
ることにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成
する三次元造形方法であって、 (a) 粉末材料の層を形成する工程と、 (b) 付与手段を用いて前記層に結合材料を付与すること
により、前記造形対象物を一の面で切断した切断面に対
応する粉末材料の結合体を形成する工程と、 (c) 前記工程(a)および(b)を繰り返すことにより、前記
造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対応す
る粉末材料の結合体を順次積層形成して前記三次元造形
物を生成する工程と、 (d) 前記付与手段による結合材料の付与に対する異常を
検出手段により検出する工程と、を有することを特徴と
する三次元造形方法。
【請求項１０】請求項９に記載の三次元造形方法であ
って、前記付与手段が、結合材料を吐出する複数のノズルを有
し、前記工程(d)が、 (d-1) 前記複数のノズルから所定の領域に向けて結合材
料を吐出させる工程と、 (d-2) 前記所定の領域に吐出された結合材料を観察する
ことにより、前記複数のノズルに含まれる異常ノズルを
特定する工程と、を有することを特徴とする三次元造形
方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の三次元造形方法で
あって、前記工程(d-2)において異常ノズルが特定された場合
に、前記工程(a)において前記異常ノズルが結合材料を
吐出すべき位置に正常な他のノズルから結合材料を吐出
することを特徴とする三次元造形方法。