JP6823435B2 - Modeling equipment and modeling method - Google Patents
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Description
本発明は、造形装置及び造形方法に関する。 The present invention relates to a modeling apparatus and a modeling method.
従来、インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する造形装置(3Dプリンタ)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような造形装置においては、例えば、造形の材料となるインクをインクジェットヘッドから吐出することにより、造形物を造形する。 Conventionally, a modeling device (3D printer) for modeling a modeled object using an inkjet head is known (see, for example, Patent Document 1). In such a modeling device, for example, an ink that is a material for modeling is ejected from an inkjet head to model a modeled object.
インクジェットヘッドを用いて造形を行う場合、造形の材料として着色用の有色のインクを用いることで、着色された造形物を造形することができる。この場合、例えば、造形物における表面付近の領域(着色領域)を着色用のインクで形成することにより、造形物を着色する。また、この場合、着色用のインクジェットヘッドから吐出するインクの1滴で構成されるインクのドットについて、着色領域において色を示す造形の最小単位と考えることができる。この場合、造形の最小単位とは、例えば、造形物を構成するボクセル(立体画素)のことである。 When modeling is performed using an inkjet head, a colored model can be modeled by using a colored ink for coloring as a modeling material. In this case, for example, the modeled object is colored by forming a region (colored area) near the surface of the modeled object with coloring ink. Further, in this case, the ink dots composed of one drop of ink ejected from the coloring inkjet head can be considered as the smallest unit of modeling that indicates color in the colored region. In this case, the smallest unit of modeling is, for example, a voxel (three-dimensional pixel) constituting a modeled object.
しかし、このようにして着色された造形物を造形する場合、着色領域の各位置の色の見え方について、造形物における位置や造形物を観察する角度によって差が生じる場合がある。そして、このような色の見え方に差が生じると、例えば着色の仕方にムラ等がある印象になり、造形物の品質が低下するおそれがある。そのため、従来、より適切な方法で着色された造形物を造形することが望まれていた。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形装置及び造形方法を提供することを目的とする。 However, when the modeled object colored in this way is modeled, the appearance of the color at each position of the colored region may differ depending on the position in the modeled object and the angle at which the modeled object is observed. If such a difference in the appearance of colors occurs, for example, the impression of uneven coloring may occur, and the quality of the modeled object may deteriorate. Therefore, conventionally, it has been desired to model a colored model by a more appropriate method. Therefore, an object of the present invention is to provide a modeling apparatus and a modeling method capable of solving the above problems.
本願の発明者は、上記のような色の見え方に差が生じる現象について、着色領域において色を示す造形の最小単位となるインクのドットの形状に着目した。より具体的に、インクジェットヘッドから吐出するインクは、吐出時において、粘度の低い液体の状態である。そのため、インクジェットヘッドからの吐出後、造形物の被造形面に着弾すると、インクは、通常、着弾した面内において広がり、面内方向のサイズ(例えばドットの直径)と比べて高さが小さい形状に変化する。そして、この場合、造形物の着色領域における造形の最小単位について、面内方向のサイズと高さとの間に大きな差が生じることになる。また、その結果、着色領域の各位置の色の見え方について、造形物における位置や造形物を観察する角度によって差が生じると考えられる。 The inventor of the present application has focused on the shape of ink dots, which is the smallest unit of modeling that indicates color in a colored region, with respect to the above-mentioned phenomenon of difference in color appearance. More specifically, the ink ejected from the inkjet head is in a liquid state having a low viscosity at the time of ejection. Therefore, when the ink lands on the surface to be modeled after being ejected from the inkjet head, the ink usually spreads in the landed surface, and the height is smaller than the size in the in-plane direction (for example, the diameter of dots). Changes to. Then, in this case, there is a large difference between the size and the height in the in-plane direction for the minimum unit of modeling in the colored region of the modeled object. Further, as a result, it is considered that the appearance of the color at each position of the colored region differs depending on the position in the modeled object and the angle at which the modeled object is observed.
これに対し、本願の発明者は、少なくとも造形物の着色領域における造形の最小単位について、面内方向のサイズと高さとの差を小さくして、色の見え方の差を低減することを考えた。また、その具体的な方法として、例えば、着色領域において色を示す最小単位について、1滴のインクのみで構成するのではなく、同じ色の複数滴のインクで構成することを考えた。このように構成すれば、例えば、着色領域における造形の最小単位について、面内方向のサイズと高さとの差をより小さくすることができる。また、これにより、造形物における位置や造形物を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。 On the other hand, the inventor of the present application considered to reduce the difference in color appearance by reducing the difference between the size and the height in the in-plane direction, at least for the smallest unit of modeling in the colored region of the modeled object. It was. Further, as a specific method thereof, for example, it was considered that the minimum unit indicating a color in a colored region is not composed of only one drop of ink but is composed of a plurality of drops of ink of the same color. With this configuration, for example, the difference between the in-plane size and the height of the smallest unit of modeling in the colored region can be made smaller. Further, this makes it possible to appropriately prevent a difference in the appearance of colors depending on the position in the modeled object and the angle at which the modeled object is observed.
また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、このような効果を得るために必要な特徴を見出し、本発明に至った。上記の課題を解決するために、本発明は、立体的な造形物を造形する造形装置であって、前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドと、造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、前記インクジェットヘッドにインクを吐出させる制御部とを備え、前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを備え、着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、前記制御部は、一つの前記ボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させることを特徴とする。 In addition, the inventor of the present application has found the features necessary for obtaining such an effect through further diligent research, and has reached the present invention. In order to solve the above problems, the present invention is a modeling device for modeling a three-dimensional modeled object, depending on an inkjet head that ejects ink as a material of the modeled object by an inkjet method and a modeling resolution. A control unit for ejecting ink to the inkjet head is provided with reference to the boxel position, which is the position set in the above-mentioned position, and the inkjet head is used for coloring at least when modeling the colored modeled object. When the colored head, which is the inkjet head for ejecting ink, is provided and the colored model is modeled, the colored region formed by using the coloring ink can be visually recognized from the surface of the model. When the ink is formed at the position and the ink is ejected to the coloring head to the boxel position at least when the coloring region is formed, the control unit is preset on the coloring head with respect to one of the boxel positions. It is characterized by ejecting N drops (N is an integer of 2 or more) of ink.
このように構成すれば、例えば、着色領域の各ボクセル位置に対して形成する造形の最小単位(例えば、ボクセル)について、一つのインクのドットのみを形成する場合と比べて面内方向のサイズと高さとの差をより小さくできる。また、これにより、例えば、造形物における位置や造形物を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。 With this configuration, for example, the minimum unit of modeling (for example, voxels) formed for each voxel position in the colored region has a size in the in-plane direction as compared with the case where only one ink dot is formed. The difference from the height can be made smaller. Further, this makes it possible to appropriately prevent a difference in the appearance of colors depending on, for example, the position in the modeled object or the angle at which the modeled object is observed.
また、この構成において、一つのボクセル位置へ吐出されるN滴のインクは、造形の材料が積層される方向(積層方向)へ重なるように着弾する。また、この構成については、例えば、複数滴(N滴)のインクで造形の最小単位を構成することにより、最小単位について、例えばXYZの各方向に対して等方的な立方体により近い形状にする構成と考えることができる。この場合、X方向及びY方向とは、例えば、インクのドットが広がる面内において互いに直交する方向である。また、Z方向とは、例えば、X方向及びY方向と直交する方向である。また、造形装置において、Z方向は、例えば、造形の材料が積層される方向と平行な方向である。また、この場合、造形の最小単位が立方体であるとは、例えば、XY面内でのドットの広がりを正方形近似した場合の正方形の一辺の長さと、N滴のドットを重ねることで形成される造形の最小単位の高さ(Z方向の高さ)とが実質的に等しくなることである。また、この場合、XY面内でのドットの広がりを正方形近似した場合の正方形の一辺の長さとは、例えば、XY平面内でのドットの面積と等しい面積の正方形を考えた場合のその正方形の一辺の長さのことである。また、実質的に等しいとは、例えば、造形の精度に応じて、等しいと見なせることである。また、上記における正方形の一辺の長さや、最小単位の高さは、例えば設計上の長さや高さである。 Further, in this configuration, the N drops of ink discharged to one voxel position land so as to overlap in the direction in which the modeling materials are laminated (stacking direction). Regarding this configuration, for example, by configuring the minimum unit of modeling with a plurality of drops (N drops) of ink, the minimum unit is made into a shape closer to a cube that is isotropic with respect to each direction of, for example, XYZ. It can be thought of as a composition. In this case, the X direction and the Y direction are, for example, directions orthogonal to each other in the plane in which the ink dots spread. The Z direction is, for example, a direction orthogonal to the X direction and the Y direction. Further, in the modeling apparatus, the Z direction is, for example, a direction parallel to the direction in which the modeling materials are laminated. Further, in this case, the minimum unit of modeling is a cube, for example, it is formed by overlapping the length of one side of a square when the spread of dots in the XY plane is approximated by a square and the dots of N drops. The height of the smallest unit of modeling (height in the Z direction) is substantially equal to that of the model. Further, in this case, the length of one side of the square when the spread of the dots in the XY plane is approximated by a square is, for example, the square having an area equal to the area of the dots in the XY plane. It is the length of one side. Further, substantially equal means that they can be regarded as equal depending on, for example, the accuracy of modeling. Further, the length of one side of the square and the height of the minimum unit in the above are, for example, the design length and height.
また、造形の動作中に平坦化ローラ等を用いてインクの平坦化を行う場合、造形の最小単位の高さとは、例えば、平坦化後の高さである。また、着色領域の最小単位については、上記の正方形の一辺の長さと最小単位の高さとが等しくなるように調整することが好ましい。また、この場合、一つのボクセル位置へ着色用ヘッドに吐出させるインクの液滴数(N滴)については、例えば2〜5滴程度、好ましくは3〜4滴程度である。 When the ink is flattened by using a flattening roller or the like during the modeling operation, the height of the minimum unit of modeling is, for example, the height after flattening. Further, it is preferable to adjust the minimum unit of the colored region so that the length of one side of the square and the height of the minimum unit are equal to each other. In this case, the number of ink droplets (N droplets) to be ejected to the coloring head to one voxel position is, for example, about 2 to 5 droplets, preferably about 3 to 4 droplets.
また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する造形方法等を用いることも考えられる。この場合も、例えば、上記と同様の効果を得ることができる。 Further, as the configuration of the present invention, it is conceivable to use a modeling method or the like having the same characteristics as described above. In this case as well, for example, the same effect as described above can be obtained.
本発明によれば、例えば、より適切な方法で着色された造形物を造形することができる。 According to the present invention, for example, a colored model can be modeled by a more appropriate method.
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る造形装置10の一例を示す。図1(a)は、造形装置10の要部の構成の一例を示す。図1(b)は、造形装置10のおけるヘッド部12の構成の一例を示す。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a
尚、以下に説明をする点を除き、造形装置10は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。より具体的に、以下に説明をする点を除き、造形装置10は、例えば、インクジェットヘッドを用いて造形物50の材料となる液滴を吐出することで造形を行う公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置10は、図示した構成以外にも、例えば、造形物50の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。
The
本例において、造形装置10は、積層造形法により立体的な造形物50を造形する造形装置(3Dプリンタ)である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて造形物50を造形する方法である。造形物50とは、例えば、立体的な三次元構造物のことである。また、本例において、造形装置10は、ヘッド部12、造形台14、走査駆動部16、及び制御部20を備える。
In this example, the
ヘッド部12は、造形物50の材料を吐出する部分である。また、本例において、造形物50の材料としては、インクを用いる。この場合、インクとは、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体のことである。インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式でインクの液滴を吐出する吐出ヘッドのことである。
The
また、より具体的に、ヘッド部12は、造形物50の材料として、複数のインクジェットヘッドから、所定の条件に応じて硬化(固化)するインクを吐出する。そして、着弾後のインクを硬化させることにより、造形物50を構成する各層を重ねて形成する。また、本例では、インクとして、紫外線の照射により液体状態から硬化する紫外線硬化型インク(UVインク)を用いる。
More specifically, the
また、ヘッド部12は、造形物50の材料に加え、サポート層の材料を更に吐出する。また、これにより、造形装置10は、造形物50の周囲に、必要に応じて、サポート層を形成する。サポート層とは、例えば、造形中の造形物50の外周を囲むことで造形物50を支持する積層構造物のことである。サポート層は、造形物50の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。尚、図示の便宜上、図1(a)においては、サポート層を用いずに造形物50を造形している状態を図示している。
Further, the
造形台14は、造形中の造形物50を支持する台状部材であり、ヘッド部12におけるインクジェットヘッドと対向する位置に配設され、造形中の造形物50を上面に載置する。また、本例において、造形台14は、少なくとも上面が積層方向(図中のZ方向)へ移動可能な構成を有しており、走査駆動部16に駆動されることにより、造形物50の造形の進行に合わせて、少なくとも上面を移動させる。この場合、積層方向とは、例えば、積層造形法において造形の材料が積層される方向のことである。また、より具体的に、本例において、積層方向は、主走査方向(図中のY方向)及び副走査方向(図中のX方向)と直交する方向である。
The modeling table 14 is a trapezoidal member that supports the
走査駆動部16は、造形中の造形物50に対して相対的に移動する走査動作をヘッド部12に行わせる駆動部である。この場合、造形中の造形物50に対して相対的に移動するとは、例えば、造形台14に対して相対的に移動することである。また、ヘッド部12に走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部12が有するインクジェットヘッドに走査動作を行わせることである。また、本例において、走査駆動部16は、主走査動作(Y走査)、副走査動作(X走査)、及び積層方向走査(Z走査)をヘッド部12に行わせる。
The
主走査動作とは、例えば、主走査方向へ移動しつつインクを吐出する動作のことである。本例において、走査駆動部16は、主走査方向における造形台14の位置を固定して、ヘッド部12の側を移動させることにより、ヘッド部12に主走査動作を行わせる。また、走査駆動部16は、例えば、主走査方向におけるヘッド部12の位置を固定して、例えば造形台14を移動させることにより、造形物50の側を移動させてもよい。
The main scanning operation is, for example, an operation of ejecting ink while moving in the main scanning direction. In this example, the
副走査動作とは、例えば、主走査方向と直交する副走査方向へ造形台14に対して相対的に移動する動作のことである。また、より具体的に、副走査動作は、例えば、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台14に対して相対的に移動する動作である。本例において、走査駆動部16は、主走査動作の合間に、副走査方向におけるヘッド部12の位置を固定して、造形台14を移動させることにより、ヘッド部12に副走査動作を行わせる。また、走査駆動部16は、副走査方向における造形台14の位置を固定して、ヘッド部12を移動させることにより、ヘッド部12に副走査動作を行わせてもよい。
The sub-scanning operation is, for example, an operation of moving relative to the modeling table 14 in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. More specifically, the sub-scanning operation is, for example, an operation of moving relative to the modeling table 14 in the sub-scanning direction by a preset feed amount. In this example, the
積層方向走査とは、例えば、積層方向へヘッド部12又は造形台14の少なくとも一方を移動させることで造形物50に対して相対的に積層方向へヘッド部12を移動させる動作のことである。また、走査駆動部16は、造形の動作の進行に合わせてヘッド部12に積層方向走査を行わせることにより、積層方向において、造形中の造形物50に対するインクジェットヘッドの相対位置を調整する。また、より具体的に、本例において、走査駆動部16は、積層方向におけるヘッド部12の位置を固定して、造形台14を移動させる。走査駆動部16は、積層方向における造形台14の位置を固定して、ヘッド部12を移動させてもよい。
The stacking direction scanning is, for example, an operation of moving the
制御部20は、例えば造形装置10のCPUであり、造形装置10の各部を制御することにより、造形物50の造形の動作を制御する。より具体的に、制御部20は、例えば造形すべき造形物50の形状情報や、カラー情報等に基づき、造形装置10の各部を制御する。本例によれば、造形物50を適切に造形できる。
The
続いて、ヘッド部12のより具体的な構成について、説明をする。本例において、ヘッド部12は、複数のインクジェットヘッド、複数の紫外線光源104、及び平坦化ローラ106を有する。また、複数のインクジェットヘッドとして、図1(b)に示すように、インクジェットヘッド102s、インクジェットヘッド102w、インクジェットヘッド102a、及びインクジェットヘッド102bを有する。これらの複数のインクジェットヘッドは、例えば、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、それぞれのインクジェットヘッドは、造形台14と対向する面に、所定のノズル列方向へ複数のノズルが並ぶノズル列を有する。また、本例において、ノズル列方向は、副走査方向と平行な方向である。
Subsequently, a more specific configuration of the
また、これらのインクジェットヘッドのうち、インクジェットヘッド102sは、サポート層の材料を吐出するインクジェットヘッドである。サポート層の材料としては、例えば、サポート層用の公知の材料を好適に用いることができる。また、インクジェットヘッド102wは、白色(W色)のインクを吐出するインクジェットヘッドである。白色のインクは、光反射性のインクの一例であり、例えば造形物50において光を反射する性質の領域(光反射領域)を形成する場合に用いられる。また、本例において、白色のインクは、造形物50の内部(内部領域)の造形に用いる内部造形用のインクを兼ねている。この場合、インクジェットヘッド102wは、造形物50の内部を白色のインクで形成することにより、光反射領域の機能を兼ねた内部領域を形成する。
Further, among these inkjet heads, the
インクジェットヘッド102a及びインクジェットヘッド102bは、着色用のインクジェットヘッド(着色用ヘッド)であり、着色された造形物50の造形時において、互いに異なる色の着色用のインクをそれぞれ吐出する。着色用のインクとは、例えば、造形物50における着色領域の形成時に用いる有色のインク(例えば、有彩色のインク)である。この場合、着色領域は、例えば、造形物50において表面から色彩を視認できる位置に形成される。また、本例において、着色用のインクとしては、造形物50に着色すべき色に合わせて予め調色された色のインクを用いる。
The
複数の紫外線光源104は、インクを硬化させるための光源(UV光源)であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。また、本例において、複数の紫外線光源104のそれぞれは、間にインクジェットヘッドの並びを挟むように、ヘッド部12における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。紫外線光源104としては、例えば、UVLED(紫外LED)等を好適に用いることができる。また、紫外線光源104として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。
The plurality of ultraviolet
平坦化ローラ106は、造形物50の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための平坦化手段である。平坦化ローラ106は、例えば少なくとも一部の主走査動作時において、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。
The flattening
以上のような構成のヘッド部12を用いることにより、造形物50を構成するインクの層を適切に形成できる。また、複数のインクの層を重ねて形成することにより、造形物50を適切に造形できる。
By using the
尚、ヘッド部12の具体的な構成については、上記において説明をした構成に限らず、様々に変形することもできる。例えば、より多くの色で造形物50を着色する場合、ヘッド部12は、着色用のインクジェットヘッドとして、インクジェットヘッド102a及びインクジェットヘッド102b以外のインクジェットヘッドを更に有してもよい。この場合、例えば、造形物50に対して着色を行う色数分の着色用のインクジェットヘッドを有する。また、ヘッド部12は、造形材インク(Moインク)を吐出するインクジェットヘッド等を更に有してもよい。この場合、造形材インクとは、例えば、内部領域の形成に用いる造形専用のインクである。また、この場合、造形装置10は、例えば、内部領域と分けて、造形材インクで形成される内部領域の周囲に、白色のインクで光反射領域を形成する。また、ヘッド部12は、例えば、クリアインク用のインクジェットヘッド等を更に有してもよい。この場合、クリアインクとは、例えば、無色の透明色(T)であるクリア色のインクのことである。また、ヘッド部12における複数のインクジェットヘッドの並べ方についても、様々に変形可能である。例えば、一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらしてもよい。
The specific configuration of the
続いて、本例において造形物50を造形する動作について、更に詳しく説明をする。先ず、説明の便宜上、本例の造形装置10とは異なる動作で造形物50を造形する場合(以下、従来の造形方法という)について、説明をする。図2は、従来の造形方法について説明をする図である。図2(a)は、インクの液滴202の吐出によりインクのドット204を形成する動作を模式的に示す。
Subsequently, the operation of modeling the modeled
インクジェットヘッドを用いてインクジェット方式で造形を行う場合、造形物50の材料となるインクの液滴202(インク滴)をインクジェットヘッドのノズルから吐出することにより、造形物50の被造形面にインクのドット204を形成する。また、この場合、造形装置における制御部は、造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、インクジェットヘッドにインクを吐出させる。この場合、ボクセル位置とは、例えば、造形の解像度に対応するドット間隔で並ぶ位置のことである。また、図中に示した場合において、ボクセル位置は、複数の矢印302で示す位置である。また、ボクセル位置を基準にしてインクを吐出させるとは、被造形面におけるボクセル位置にインクのドット204が形成されるように、インクジェットヘッドにインクを吐出させることである。また、この場合、ボクセル位置にインクのドット204が形成されるとは、例えば、設計上、ボクセル位置にドット204が形成されるようにすることである。
When modeling is performed by an inkjet method using an inkjet head, ink droplets 202 (ink droplets), which are the material of the modeled
また、従来の造形方法において、インクジェットヘッドは、それぞれのボクセル位置に対し、インクの液滴202を一滴ずつ吐出する。また、吐出後において、インクの液滴202は、Y方向(主走査方向)及びX方向(副走査方向)と平行なXY平面と平行な被造形面に着弾して、広がることになる。そのため、インクの液滴202の着弾後に形成されるインクのドット204は、図中に示すように、X−Y方向に比べZ方向が潰れた形状になる。
Further, in the conventional modeling method, the inkjet head ejects
また、積層造形法で造形を行う場合、通常、着弾直後に形成されるインクのドット204に対し、更に、平坦化ローラを用いて平坦化を行う。図2(b)は、インクの層を平坦化する様子を模式的に示す。平坦化ローラによる平坦化を行うことにより、例えば、インクのドット204の表面形状が均一化される。また、この場合、図中に示すように、インクのドット204において、X方向及びY方向のサイズであるX方向の幅LxやY方向の幅Lyと比べて、Z方向のサイズである高さHがより小さくなる。
Further, when modeling is performed by the additive manufacturing method, the
ここで、上記においても説明をしたように、インクのドット204が形成されるボクセル位置は、造形の解像度に対応するドット間隔で並ぶ位置である。そのため、造形物50の被造形面において、ボクセル位置は、X方向及びY方向へ狭い間隔で隣接して並ぶことになる。そして、この場合、平坦化後のドット204のXY面内における形状(XY面内でのドットの広がり)について、正方形近似をして考えることができる。ドット204の形状の正方形近似とは、例えば、XY平面内においてインクのドット204が広がる範囲と同じ面積の正方形を考え、XY平面内でのインクのドット204の形状をこの正方形の形状と見なすことである。また、より具体的に、図中に示す場合、インクのドット204のX方向及びY方向の幅Lx、Lyについて、この正方形の1辺の長さと考えることができる。
Here, as described above, the voxel positions where the
また、上記においても説明をしたように、図中に示すインクのドット204の高さHは、平坦化後のドット204の高さである。そして、インクジェットヘッドを用いて造形物50の造形を行う場合、この高さHは、XY平面におけるドット204の幅Lx、Lyに対し、例えば1/5〜1/2程度になる。また、より具体的に、例えば、近年用いられている公知のインクジェットヘッドでインクのドット204を形成する場合、一つのドットの直径は、例えば90〜120μm程度になる。また、Z方向におけるドット204の高さは、例えば40μm程度になる。そのため、この場合、ドット204の直径と高さとの比率は、2〜3倍程度になる。そして、この場合、XY平面におけるドット204の幅Lx、Lyと、高さHとの比率についても、同程度になる。しかし、例えば造形物50の着色領域を構成するインクのドット204がこのような形状であると、例えばXY平面におけるドット204の幅Lx、Lyと高さHとの差が大きいことで、色の見え方に影響が生じる場合がある。
Further, as described above, the height H of the
図2(c)、(d)は、従来の造形方法で着色された造形物50を造形した場合の造形物50の構成の一例を示す。図2(c)は、造形物50の外観の一例を示す斜視図である。図2(d)は、造形物50の断面形状の一例を示す図であり、図2(c)に破線で示した位置を含むXZ平面による造形物50の断面の様子(積層イメージ)の一例を模式的に示す。
2 (c) and 2 (d) show an example of the configuration of the modeled
従来の造形方法で造形を行う場合も、例えば、白色のインクで内部領域62を形成して、その周囲に着色用のインクで着色領域64を形成する。この場合、着色領域64の内側に白色のインクで内部領域62を形成することで、造形物50の外部から着色領域64を介して入射する光を適切に反射することができる。また、これにより、着色領域64の色を観察者に視認させることができる。
Even when modeling is performed by the conventional modeling method, for example, an
また、この場合、図2(d)に示すように、内部領域62及び着色領域64は、複数のインクのドット204で形成される。また、より具体的に、内部領域62は、白色のインクのドット204で形成される。また、着色領域64は、着色用のインクのドット204で形成される。また、例えば複数色の着色用のインクを用いる場合、着色領域64におけるそれぞれのドット204は、いずれかの着色用のインクで形成される。
Further, in this case, as shown in FIG. 2D, the
しかし、従来の方法において、単純に内部領域62や着色領域64を形成する場合、図2(d)に示した構成等から明らかなように、造形物50の位置によって着色領域64の厚さ(カラー厚)に差が生じることになる。より具体的に、図中に示す場合、積層方向(Z方向)の上側から見た場合の着色領域64の厚さt1は、インクのドット204の厚さHに等しくなる。また、X方向の一方側(横側)から見た場合、着色領域64の厚さt2は、X方向におけるインクのドット204の幅Lxに等しくなる。そして、この場合、着色領域64の厚さについて、造形物50を見る角度によって大きな差が生じることになる。また、その結果、造形物50における位置や造形物50を観察する角度によって、色の見え方に差が生じる場合がある。しかし、このような色の見え方に差が生じると、例えば着色の仕方にムラ等がある印象になり、造形物50の品質が低下するおそれがある。
However, in the case of simply forming the
これに対し、本例においては、それぞれのボクセル位置でのインクのドット204の形成の仕方を図2に示した場合と異ならせることにより、このような問題の発生を適切に抑えている。そこで、以下、本例の造形装置10(図1参照)により行う造形の動作について、詳しく説明をする。尚、以下に説明をする点を除き、本例において行う造形の動作は、図2を用いて説明をした造形の動作と同一又は同様であってよい。
On the other hand, in this example, the occurrence of such a problem is appropriately suppressed by making the method of forming the
図3は、本例において行う造形の動作の一例を示す。図3(a)は、本例において造形する造形物50(図1参照)の断面形状の一例を模式的に示す。尚、造形物50の外観は、例えば、図2(c)に示した造形物50と同一又は同様である。また、図3(a)に示す断面図は、図2(c)に破線で示した位置を含むXZ平面による造形物50の断面の様子(積層イメージ)の一例を模式的に示す図である。
FIG. 3 shows an example of the modeling operation performed in this example. FIG. 3A schematically shows an example of the cross-sectional shape of the modeled object 50 (see FIG. 1) to be modeled in this example. The appearance of the modeled
図中に示すように、本例においては、造形物50の上面側及び下面側の着色領域64について、複数のインクのドット204を重ねることで、図2に示した場合よりも厚く形成している。また、より具体的に、積層方向の上側から見た場合の着色領域64の厚さt3について、図2に示した構成における厚さt1よりも厚くしている。
As shown in the figure, in this example, the
また、本例においても、造形装置10における制御部20(図1参照)は、ボクセル位置を基準にして、インクジェットヘッドにインクを吐出させる。そして、この場合において、それぞれのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の合計数を複数滴にすることで、それぞれのボクセル位置に複数のインクのドット204を重ねて形成する。また、これにより、造形物50の上面側及び下面側の着色領域64を厚く形成している。
Further, also in this example, the control unit 20 (see FIG. 1) in the
図3(b)は、本例において一つのボクセル位置に形成する複数のインクのドット204を示す図であり、図3(a)中の着色領域64において矢印304で示す位置で重なる複数のドット204を模式的に示す。図示した場合において、一つのボクセル位置に吐出するインクの液滴数は、3滴である。また、この場合、一つのボクセル位置に吐出するインクの液滴数とは、同じ色のインクの液滴数のことである。また、この場合、図3(b)に示すように、一つのボクセル位置において、3個のドット204が重ねて形成される。そして、この場合、例えば、一つのボクセル位置において同一色のインクで形成される造形の最小単位であるボクセル70について、同じボクセル位置で重なる3個のドット204により構成されていると考えることができる。
FIG. 3B is a
ここで、本例の構成と比較して考えた場合、図2に示した構成については、それぞれのボクセル位置において一つのドット204のみでボクセルが構成されていると考えることができる。また、本例の構成については、例えば、Z方向におけるボクセルの高さが図2に示した構成よりも大きくなっている構成と考えることもできる。
Here, when compared with the configuration of this example, it can be considered that the voxel is composed of only one
また、より具体的に、本例において、XY面内でのボクセル70のサイズは、一つのドット204と同じである。そのため、ボクセル70のX方向及びY方向のサイズは、図2に示した構成と同様に、Lx及びLyになると考えることができる。この場合、Lx及びLyは、XY面内でのドットの広がりを正方形近似した場合の正方形の一辺の長さである。すなわち、この正方形の一辺の長さをLとした場合、Lx及びLyは、Lに等しくなる。また、この場合、ボクセル70の高さHbは、3個のドット204を重ねた高さになる。そのため、本例におけるボクセル70の高さHbは、図2に示した場合のボクセルの高さHよりも大きくなる。
More specifically, in this example, the size of the
また、本例においても、ボクセル70の高さHbは、平坦化ローラ106(図1参照)により平坦化を行った後の高さである。そのため、高さHbについては、平坦化時に平坦化ローラ106により除去するインクの量(平坦化の削り量)を調整することで、所望の高さに調整することができる。そして、本例においては、ボクセル70の高さHbについて、上記の正方形の一辺の長さLに等しく設定する。そのため、本例においては、ボクセル70について、Lx、Ly、及びHbが互いに等しい立方体状になっていると考えることができる。この場合、ボクセル70が立方体であるとは、例えば、XY面内でのドット204の広がりを正方形近似した場合の正方形の一辺の長さLと、同一のボクセル位置で重なる同じ色のインクにより構成されるボクセル70の高さ(Z方向の高さ)とが実質的に等しくなることである。また、実質的に等しいとは、例えば、造形の精度に応じて、等しいと見なせることである。また、上記における正方形の一辺の長さや、ボクセル70の高さは、例えば、設計上の長さや高さである。
Further, also in this example, the height Hb of the
このように構成した場合、例えば、着色領域64の各ボクセル位置におけるボクセル70のX、Y、Zの各方向の幅について、近似的に等幅にすることができる。また、これにより、例えば、造形物50における位置や造形物50を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。
With this configuration, for example, the widths of the
また、上記においては、それぞれのボクセル位置へ吐出するインクの液滴数について、3滴の場合を説明した。しかし、液滴数については、3滴に限らず、ボクセル70が立方体により近づくように設定することが好ましい。そのため、本例の特徴について、より一般化して考えた場合、少なくとも着色領域64の形成時にボクセル位置へ着色用のインクジェットヘッドにインクを吐出させる動作において、インクジェットヘッドに対する制御部20の制御に関し、一つのボクセル位置に対し、着色用のインクジェットヘッド102に、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させる構成と考えることができる。また、この場合、一つのボクセル位置へ着色用のインクジェットヘッドに吐出させるインクの液滴数(N滴)は、例えば2以上、好ましくは3以上である。より具体的に、この液滴数(N滴)は、例えば2〜5滴程度、好ましくは3〜4滴程度である。
Further, in the above, the case of 3 drops of ink to be ejected to each voxel position has been described. However, the number of droplets is not limited to three, and it is preferable to set the
また、本例の特徴については、例えば、一つのボクセル位置へ着色用のインクジェットヘッドにN滴のインクを吐出させることにより、着色領域64の一つのボクセル位置において同一色のインクで形成されるボクセル70について、立方体により近い状態で形成する構成等と考えることもできる。この場合、立方体により近い状態とは、例えば、一つのボクセル位置へ1滴のインクのみを吐出する場合と比べてボクセル70の状態が立方体により近くなることである。また、より具体的に、立方体により近い状態とは、例えば、XY面内でのドット204の広がりを正方形近似した場合の正方形の一辺の長さLと、ボクセル70の高さHbとの差がより小さい状態のことである。
Regarding the feature of this example, for example, a voxel formed of the same color ink at one voxel position in the
また、上記においても説明をしたように、本例において、ボクセル70の高さHbは、平坦化ローラ106による平坦化を行った後の高さである。そのため、造形物50の被造形面への着弾後の状態について、平坦化を行わない状態での一つのインクのドット204の高さをhとして、XY平面内でのドット204の大きさを正方形近似した場合の一辺の長さLとhとの関係を考えた場合、一つのボクセル位置へ着色用のインクジェットヘッドに吐出させるインクの液滴数(N滴)について、N×h>Lの関係を満たすと考えることもできる。
Further, as described above, in this example, the height Hb of the
また、この場合、平坦化ローラ106による平坦化の削り量については、N個のドット204により構成されるボクセル70単位で設定することが考えられる。このように構成すれば、例えば、1個のドット204毎にある程度の削り量を設定してドット204毎に平坦化を行う場合と比べ、削り量を低減することができる。また、これにより、例えば、造形に使用するインクを適切に節約することができる。また、削り量を少なくすることにより、例えば、積層方向への積層速度を高め、造形をより高速に行うこと等も可能になる。また、この場合、紫外線光源104(図1参照)による紫外線の照射についても、ボクセル70単位で行うことが考えられる。
Further, in this case, it is conceivable that the amount of flattening scraped by the flattening
また、より具体的に、この場合、一つのボクセル70を構成するN個のドット204が全て形成されるまでの間には平坦化ローラ106による平坦化を行わず、一つのボクセル位置にN滴のインクの全てが着弾した後に、N滴のインクにより形成されるN個のドット204をまとめて平坦化することが考えられる。このように構成すれば、例えば、ボクセル単位での平坦化を適切に行うことができる。
More specifically, in this case, flattening by the flattening
また、平坦化ローラ106による平坦化については、必ずしも一つのボクセル位置にN滴のインクの全てが着弾した後のみに限らず、その途中で更に平坦化を行ってもよい。この場合、平坦化ローラ106は、例えば、一つのボクセル位置にN滴のインクの全てが着弾する前のいずれかのタイミングと、N滴のインクの全てが着弾した後とに、インクのドット204を平坦化する。また、この場合、例えば、N個のうちの所定の数(例えば、1個又は2個等)のドット204が形成される毎に平坦化を行うこと等が考えられる。このように構成した場合も、N滴のインクの全てが着弾した後に行う平坦化の高さを上記の一辺の長さLに合わせて設定することで、ボクセル単位での平坦化を適切に行うことができる。
Further, the flattening by the flattening
続いて、本例において造形物50を造形する動作について、更に詳しく説明をする。また、以下においては、立方体に近づけた形状のボクセルを形成するために一つのボクセル位置に吐出するインクの液滴数がN滴の場合について、造形装置10の動作の一例を説明する。
Subsequently, the operation of modeling the modeled
上記においても説明をしたように、本例において、造形装置10は、積層造形法で造形を行う。この場合、造形装置10は、造形しようとする造形物50の断面を示す断面データ(スライスデータ)を用いて、造形を行う。また、断面データとして、造形物50のそれぞれ異なる位置の断面を示す複数の断面データを用いる。また、より具体的に、この場合、造形装置10における制御部20は、それぞれの断面データにより指定される位置へヘッド部12(図1参照)におけるインクジェットヘッドにインクを吐出させることにより、それぞれの断面データに対応するインクの層をインクジェットヘッドに形成させる。
As described above, in this example, the
また、本例においては、更に、単に積層造形法で造形物50を造形するのではなく、一つのボクセル位置に対し、同じ色のインクの液滴を複数滴吐出することにより、立方体に近づけた形状でボクセルを形成する。この場合、制御部20は、例えば、一つの断面データに対応するインクの層の形成時に、一つのボクセル位置に対し、インクジェットヘッド1に、予め設定されたN滴のインクを吐出させる。また、この場合、インクの層における着色領域64に着目すると、制御部20は、それぞれのボクセル位置に対し、いずれかの着色用のインクジェットヘッドに、N滴のインクを吐出させる。また、より具体的に、この場合、制御部20は、例えば、一つの断面データにより指定される位置へインクジェットヘッドにインクを吐出させる動作をN回繰り返すことにより、一つのボクセル位置に対し、N滴のインクを吐出させる。
Further, in this example, instead of simply modeling the modeled
図4は、造形物50を造形する動作の一例を示すフローチャートである。本例において、着色された造形物50を造形する場合、造形装置10における制御部20は、先ず、立方体ボクセルのサイズを取得する(S102)。この場合、立方体ボクセルのサイズとは、一つのボクセル位置へN滴のインクを吐出することで立方体に近づけた形状で形成するボクセルのサイズのことである。また、より具体的に、ステップS102で取得する立方体ボクセルのサイズは、設計上のサイズである。この場合、制御部20は、例えば、積層方向(Z方向)と直交するXY方向における造形の解像度から、立方体ボクセルのサイズを取得する。また、この立方体ボクセルのサイズは、例えば、少なくとも着色領域64において形成する立方体ボクセルのサイズである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation of modeling the modeled
尚、本例において、X方向における造形の解像度と、Y方向における造形の解像度は、等しく設定される。また、上記においても説明をしたように、本例において、着色用のインクとしては、造形物50に着色すべき色に合わせて予め調色された色のインクを用いる。そして、この場合、着色領域64内のそれぞれのボクセル位置に対しては、1色のインクのみを吐出する。そのため、この場合、X方向及びY方向において、ボクセルは、隣のボクセルと接した状態で、造形の解像度に対応するドット間隔と等しい間隔で並ぶことになる。そして、この場合、立方体と見なしたボクセルの一辺の長さは、X方向及びY方向における造形の解像度に対応するドット間隔と等しくなる。
In this example, the resolution of modeling in the X direction and the resolution of modeling in the Y direction are set to be equal. Further, as described above, in this example, as the coloring ink, an ink having a color that has been toned in advance according to the color to be colored on the modeled
また、立方体ボクセルのサイズを取得した後、制御部20は、Zレイヤー数及び削り量の算出を行う(S104)。この場合、Zレイヤー数とは、着色領域64において一つのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の数(N)のことである。また、削り量とは、平坦化ローラ106(図1参照)による平坦化時に除去するインクの量(高さ)のことである。Zレイヤー数や削り量については、例えば、設計上の各種の条件に基づいて決定することができる。また、Zレイヤー数や削り量について、各種の条件の実測値に基づいて決定してもよい。
Further, after acquiring the size of the cubic voxel, the
また、より具体的に、このステップにおいて、制御部20は、例えば、インクの吐出ボリューム等に基づき、立方体と見なしたボクセルを形成するために必要なZレイヤー数を決定する。この場合、N滴のインクが重なることで達する積層方向の高さ(平坦化前の高さ)が少なくとも立方体と見なしたボクセルの一辺の長さよりも大きくなるように、Zレイヤー数を決定する。また、平坦化前の高さと、立方体と見なしたボクセルの一辺の長さとの差を削り量に設定する。このように構成すれば、例えば、立方体と見なし得るボクセルを形成するための条件を適切に設定できる。また、これにより、例えば、それぞれのボクセル位置に形成するボクセルの形状を立方体に適切に近づけることができる。
More specifically, in this step, the
尚、このように構成した場合、Z方向における造形の解像度に対応するドット間隔について、Z方向におけるボクセルの高さに等しいと考えることができる。そのため、本例においては、XYZの各方向において、造形の解像度が等しくなっているといえる。 In this configuration, the dot spacing corresponding to the modeling resolution in the Z direction can be considered to be equal to the height of the voxels in the Z direction. Therefore, in this example, it can be said that the modeling resolutions are the same in each direction of XYZ.
また、Zレイヤー数及び削り量の算出後には、断面データの生成及び造形の動作を行う。また、本例において、断面データの生成は、造形物50を示す造形データをZ方向における一定の間隔でスライスすることで行う。そして、この動作においては、先ず、造形データのスライスが完了しているか否かの判断を行い(S106)、完了していない場合(S106:No)、造形データのスライスを実行する(S108)。この場合、1回のステップS108において、一つの断面データを生成する。例えば、最初のステップS108の実行時には、Z方向の初期位置における断面データを生成する。また、2回目以降の最初のステップS108の実行時には、Z方向に位置を順次ずらした位置での断面データを生成する。また、本例においては、このZ方向へのずらし量を立方体と見なしたボクセルの一辺の長さと等しくすることにより、立方体ボクセルの一辺の長さの間隔で造形データをスライスして、断面データを生成する。
In addition, after calculating the number of Z layers and the amount of scraping, cross-section data is generated and modeling is performed. Further, in this example, the cross-sectional data is generated by slicing the modeling data indicating the modeled
また、本例においては、それぞれの断面データの生成後に、その断面データに対応する造形の動作を実行する。また、この造形の動作では、一つの断面データに基づき、一つのボクセル位置へインクを吐出する動作について、Zレイヤー数分だけ繰り返す。また、より具体的に、この場合、先ず、一つのボクセル位置に対するインクの吐出をZレイヤー数分繰り返したか否かを判断し(S110)、繰り返しが完了していない場合(S110、No)、断面データに基づくインクの吐出を行う(S112)。また、この動作において、インクの層の平坦化や紫外線の照射(UV照射)等を適宜行う。また、ステップS112の実行後、ステップS110に戻り、Zレイヤー数分の繰り返しが完了しているか否かを再度判断する。また、これにより、一つのボクセル位置に対し、Zレイヤー数分(N滴)のインクを吐出する。また、Zレイヤー数分の繰り返しが完了した場合(S110:Yes)、ステップS106に戻り、次の断面データを生成する。そして、以降の動作を繰り返す。 Further, in this example, after the generation of each cross-section data, the modeling operation corresponding to the cross-section data is executed. Further, in this modeling operation, the operation of ejecting ink to one voxel position based on one cross-sectional data is repeated for the number of Z layers. More specifically, in this case, first, it is determined whether or not the ink ejection to one voxel position is repeated for the number of Z layers (S110), and if the repetition is not completed (S110, No), the cross section Ink is ejected based on the data (S112). Further, in this operation, flattening of the ink layer, irradiation of ultraviolet rays (UV irradiation), and the like are appropriately performed. Further, after the execution of step S112, the process returns to step S110, and it is determined again whether or not the repetition for the number of Z layers is completed. Further, as a result, ink for the number of Z layers (N drops) is ejected to one voxel position. When the repetition for the number of Z layers is completed (S110: Yes), the process returns to step S106 to generate the next cross-section data. Then, the subsequent operations are repeated.
また、造形物50の造形に必要な全ての断面データが生成され、その断面データに対応する造形の動作も完了した場合、ステップS106において、造形データのスライスが完了したと判断する(S106:Yes)。そして、この判断に応じて、造形装置10は、造形物50を造形する動作を終了する。
Further, when all the cross-section data necessary for modeling the modeled
このように構成した場合、例えば、立方体ボクセルのサイズに合わせてZレイヤー数や削り量を設定して、同じ断面データに対応して行うインクの吐出をZレイヤー数分だけ繰り返して行うこと等により、Z方向におけるボクセルの間隔をXY方向における間隔と常に等しくすることができる。そのため、本例によれば、例えば、立方体に近づけた形状のボクセルを用いて、造形物50を適切に形成することができる。また、これにより、例えば、造形物50における位置や造形物50を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。また、色の見え方を均一化することにより、例えば、高い品質の造形物50をより適切に造形できる。
In this configuration, for example, the number of Z layers and the amount of scraping are set according to the size of the cubic voxel, and the ink ejection corresponding to the same cross-sectional data is repeated for the number of Z layers. , The voxel spacing in the Z direction can always be equal to the spacing in the XY direction. Therefore, according to this example, for example, a voxel having a shape close to a cube can be used to appropriately form the modeled
尚、造形装置10により行う具体的な動作については、上記に限らず、様々に変更可能である。例えば、図4においては、各位置の断面データを生成する毎に、その断面データに対応するインクの吐出をZレイヤー数分繰り返している。しかし、造形装置10の動作の変形例においては、例えば、先に全ての断面データを生成して、その後に各断面データに対応するインクの吐出等を行ってもよい。
The specific operation performed by the
また、造形装置10において使用するインクの特徴によっては、例えば、必ずしも複数滴のインクでボクセルを形成するのではなく、1滴のインクのみで立方体状のボクセルを形成すること等も考え得る。このような場合も、立方体状のボクセルを形成することにより、例えば、造形物50における位置や造形物50を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。
Further, depending on the characteristics of the ink used in the
また、上記においては、主に、造形物50に着色すべき色に合わせて予め調色された色のインクを着色用のインクとして用いる場合の構成及び動作について、説明をした。この場合、互いに異なる色のインクを混色させることなく、造形装置10の着色領域の各位置を着色する。しかし、造形物50の着色領域64に対する着色については、例えば、複数色のインクを混色させることで行うこと等も考えられる。この場合、例えば、着色領域の各位置について、プロセスカラーの各色のインクを吐出させる比率を様々に変化させることで、フルカラーでの着色を行う。
Further, in the above, the configuration and operation in the case where the ink of the color to be toned in advance according to the color to be colored in the modeled
図5は、造形装置10におけるヘッド部12の構成の変形例を示す。また、以下に説明をする点を除き、図5において、図1〜4と同じ符号を付した構成は、図1〜4における構成と同一又は同様の特徴を有してよい。
FIG. 5 shows a modified example of the configuration of the
本変形例において、ヘッド部12は、図1に示したヘッド部12と同様に、インクジェットヘッド102s、インクジェットヘッド102w、複数の紫外線光源104、及び平坦化ローラ106を有する。また、ヘッド部12は、着色用のインクジェットヘッドとして、インクジェットヘッド102y、インクジェットヘッド102m、インクジェットヘッド102c、インクジェットヘッド102k(以下、インクジェットヘッド102y〜kという)を有する。インクジェットヘッド102yは、イエロー色(Y色)のインクを吐出する。インクジェットヘッド102mは、マゼンタ色(M色)のインクを吐出する。インクジェットヘッド102cは、シアン色(C色)のインクを吐出する。また、インクジェットヘッド102kは、ブラック色(K色)のインクを吐出する。また、この場合、YMCKの各色は、減法混色法によるフルカラー表現に用いるプロセスカラーの一例である。
In this modification, the
また、本変形例において、ヘッド部12は、これらのインクジェットヘッドに加え、インクジェットヘッド102tを更に有する。インクジェットヘッド102tは、クリアインクを吐出するインクジェットヘッドである。
Further, in this modification, the
また、この場合、造形装置10は、インクジェットヘッド102y〜k及びインクジェットヘッド102tを用いて、造形装置10における着色領域を形成する。また、この場合において、着色領域の各位置へのYMCKの各色のインクの吐出量を調整することにより、様々な色を表現する。また、色の違いによって生じる着色用のインクの量(単位体積あたりの吐出量が0〜100%)の変化を一定の100%補填するために、クリアインクを用いる。このように構成すれば、例えば、着色領域の各位置を所望の色で適切に着色できる。
Further, in this case, the
また、本変形例においても、少なくとも着色用のインクで着色領域内に形成するボクセルについて、同じ色の複数滴のインクの吐出により一つのボクセルを形成することで、立方体に近づけた形状で形成する。また、この場合、図1〜4を用いて説明をした着色領域におけるボクセルの形成時と同一又は同様にして、YMCKの各色のインクのボクセルを形成する。このように構成すれば、例えば、造形物50をフルカラーで着色する場合にも、造形物50における位置や造形物50を観察する角度によって色の見え方に差が生じることを適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、高い品質の造形物50をより適切に造形できる。
Further, also in this modification, at least the voxels formed in the colored region with the coloring ink are formed in a shape close to a cube by forming one voxel by ejecting a plurality of drops of ink of the same color. .. Further, in this case, the voxels of the inks of each color of YMCK are formed in the same manner as or in the same manner as when the voxels are formed in the colored region described with reference to FIGS. With this configuration, for example, even when the modeled
尚、本変形例のように、複数色のインクを混色させて造形物50を着色する場合、例えば、造形の解像度に応じて決まる一つのボクセル位置に対し、複数色のインクのボクセルを形成することになる。そのため、この場合、一つの色のインクのボクセルを立方体と見なした場合の一辺の長さについては、造形の解像度に加え、一つのボクセル位置にボクセルを形成するインクの色数等を更に考慮して設定することが好ましい。このように構成すれば、例えば、各色のインクのボクセルについて、立方体に近づけた形状でより適切に形成できる。また、この場合、クリアインクのボクセルについても、着色用のインク(YMCKのインク等)と同一又は同様にして、立方体に近づけた形状で形成することが好ましい。
When the modeled
本発明は、例えば造形装置に好適に利用できる。 The present invention can be suitably used for, for example, a modeling apparatus.
10・・・造形装置、12・・・ヘッド部、14・・・造形台、16・・・走査駆動部、20・・・制御部、50・・・造形物、62・・・内部領域、64・・・着色領域、70・・・ボクセル、102・・・インクジェットヘッド、104・・・紫外線光源、106・・・平坦化ローラ、202・・・液滴、204・・・ドット、302・・・矢印、304・・・矢印 10 ... Modeling device, 12 ... Head unit, 14 ... Modeling table, 16 ... Scanning drive unit, 20 ... Control unit, 50 ... Modeled object, 62 ... Internal area, 64 ... Colored area, 70 ... Voxel, 102 ... Inkjet head, 104 ... Ultraviolet light source, 106 ... Flattening roller, 202 ... Droplet, 204 ... Dot, 302 ...・ ・ Arrow, 304 ・ ・ ・ Arrow
Claims (11)
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドと、
造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、前記インクジェットヘッドにインクを吐出させる制御部と、
着弾後のインクを平坦化する平坦化ローラと
を備え、
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを備え、
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、前記制御部は、一つの前記ボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させて、前記一つのボクセル位置へ吐出される前記N滴のインクについて、前記材料が積層される積層方向へ重なるように着弾させ、
前記ボクセル位置は、前記積層方向と平行なZ方向と、前記Z方向と直交するX方向と、前記X方向及び前記Z方向と直交するY方向とのそれぞれに対して平行な辺を有する立方体と見なしたボクセルである立方体ボクセルの位置であり、
前記制御部は、前記X方向及び前記Y方向における造形の解像度に基づき、設計上の前記立方体ボクセルのサイズを取得して、取得した前記立方体ボクセルのサイズに基づき、前記一つのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の数を示すZレイヤー数と、前記平坦化ローラによる平坦化時に除去するインクの量を示す削り量とを算出して、前記Zレイヤー数に基づき、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、前記削り量に基づき、前記平坦化ローラに平坦化を行わせることを特徴とする造形装置。 It is a modeling device that creates a three-dimensional modeled object.
An inkjet head that ejects ink as a material for the modeled object by an inkjet method,
A control unit that ejects ink to the inkjet head based on the voxel position, which is a position set according to the resolution of modeling .
Equipped with a flattening roller that flattens the ink after landing ,
The inkjet head includes, at least, a coloring head that is the inkjet head that ejects coloring ink used when modeling the colored modeled object.
When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
When the ink is ejected to the coloring head to the voxel position at least when the coloring region is formed, the control unit receives N droplets (N is) preset on the coloring head with respect to one voxel position. (2 or more integers) of ink is ejected, and the N droplets of ink ejected to the one voxel position are landed so as to overlap in the stacking direction in which the materials are laminated.
The boxel position is a cube having sides parallel to the Z direction parallel to the stacking direction, the X direction orthogonal to the Z direction, and the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. The position of the cubic boxel, which is the considered boxel,
The control unit acquires the size of the cubic voxel in design based on the resolution of modeling in the X direction and the Y direction, and discharges the size to the one voxel position based on the acquired size of the cube voxel. The number of Z layers indicating the number of ink droplets and the amount of scraping indicating the amount of ink removed during flattening by the flattening roller are calculated, and based on the number of Z layers, the N is applied to the coloring head. A modeling apparatus characterized in that a drop of ink is ejected and the flattening roller is flattened based on the amount of scraping .
前記造形物のそれぞれ異なる位置の断面を示す複数の断面データに基づき、前記インクジェットヘッドにそれぞれの前記断面データに対応する層を順次形成させ、
一つの前記断面データに対応する前記層を形成する動作の中での少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合に、前記一つのボクセル位置に対し、前記N滴のインクを吐出させることを特徴とする請求項1に記載の造形装置。 The control unit
Based on a plurality of cross-section data showing cross-sections at different positions of the modeled object, the inkjet head is sequentially formed with layers corresponding to the cross-section data.
When the coloring head is ejected ink to the voxel position at least during the formation of the colored region in the operation of forming the layer corresponding to the one cross-sectional data, the said one with respect to the one voxel position. The modeling apparatus according to claim 1, wherein N drops of ink are ejected.
かつ、一つの前記断面データに対応する前記層を形成する動作の中での少なくとも前記着色領域の形成時において、当該一つの前記断面データにより指定される位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる動作をN回繰り返すことにより、前記一つのボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させることを特徴とする請求項2に記載の造形装置。 The control unit causes the inkjet head to form the layer corresponding to the cross-section data by ejecting ink to the inkjet head to a position designated by the cross-section data.
In addition, at least when the colored region is formed in the operation of forming the layer corresponding to the cross-sectional data, the coloring head is ejected ink to a position specified by the cross-sectional data. The modeling apparatus according to claim 2, wherein the N drops of ink are ejected to the coloring head at the one voxel position by repeating the operation N times.
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドと、
造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、前記インクジェットヘッドにインクを吐出させる制御部と、
着弾後のインクを平坦化する平坦化ローラと
を備え、
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを備え、
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、前記制御部は、一つの前記ボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させ、
前記着色用ヘッドから吐出するインクの着弾後の状態について、インクが着弾する面内でインクが広がることで形成されるインクのドットの前記面内での大きさを正方形近似した場合の正方形の1辺の長さをLとし、前記ドットが広がる面と垂直な方向における前記ドットの高さをhとした場合、
N×h>L
の関係を満たすように、前記制御部は、前記一つのボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、
前記平坦化ローラでインクの平坦化を行うことにより、前記N滴のインクの平坦化後の高さを、前記正方形の1辺の長さLと等しくすることを特徴とする造形装置。 It is a modeling device that creates a three-dimensional modeled object.
An inkjet head that ejects ink as a material for the modeled object by an inkjet method,
A control unit that ejects ink to the inkjet head based on the voxel position, which is a position set according to the resolution of modeling.
And flattening roller for flattening the ink after landing
With
The inkjet head includes, at least, a coloring head that is the inkjet head that ejects coloring ink used when modeling the colored modeled object.
When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
When the ink is ejected to the coloring head to the voxel position at least when the coloring region is formed, the control unit receives N droplets (N is) preset on the coloring head with respect to one voxel position. , 2 or more integers)
1 of a square when the size of the ink dots formed by spreading the ink in the plane on which the ink lands is approximated by a square with respect to the state after the ink ejected from the coloring head has landed. When the length of the side is L and the height of the dots in the direction perpendicular to the plane on which the dots spread is h.
N × h> L
The control unit ejects the N drops of ink to the coloring head at the one voxel position so as to satisfy the above relationship.
A modeling apparatus characterized in that the height of the N drops of ink after flattening is made equal to the length L of one side of the square by flattening the ink with the flattening roller.
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドに、造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、インクを吐出させ、
着弾後のインクを平坦化ローラによって平坦化し、
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを用い、
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、一つの前記ボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させて、前記一つのボクセル位置へ吐出される前記N滴のインクについて、前記材料が積層される積層方向へ重なるように着弾させ、
前記ボクセル位置は、前記積層方向と平行なZ方向と、前記Z方向と直交するX方向と、前記X方向及び前記Z方向と直交するY方向とのそれぞれに対して平行な辺を有する立方体と見なしたボクセルである立方体ボクセルの位置であり、
前記X方向及び前記Y方向における造形の解像度に基づき、設計上の前記立方体ボクセルのサイズを取得して、取得した前記立方体ボクセルのサイズに基づき、前記一つのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の数を示すZレイヤー数と、前記平坦化ローラによる平坦化時に除去するインクの量を示す削り量とを算出して、前記Zレイヤー数に基づき、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、前記削り量に基づき、前記平坦化ローラに平坦化を行わせることを特徴とする造形方法。 It is a modeling method that creates a three-dimensional model.
An inkjet head that ejects ink as a material of the modeled object by an inkjet method is ejected with reference to a voxel position that is a position set according to the resolution of the model.
After landing, the ink is flattened by a flattening roller.
As the inkjet head, at least the coloring head, which is the inkjet head that ejects the coloring ink used when modeling the colored modeled object, is used.
When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
When ink is ejected to the voxel position at least during the formation of the colored region, N droplets (N is an integer of 2 or more) preset on the coloring head with respect to one voxel position. ) Is ejected, and the N drops of ink ejected to the one voxel position are landed so as to overlap in the stacking direction in which the materials are laminated.
The boxel position is a cube having sides parallel to the Z direction parallel to the stacking direction, the X direction orthogonal to the Z direction, and the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. The position of the cubic boxel, which is the considered boxel,
Based on the resolution of modeling in the X direction and the Y direction, the size of the cubic voxel in design is acquired, and based on the acquired size of the cubic voxel, the ink droplets to be ejected to the one voxel position. The number of Z layers indicating the number and the amount of scraping indicating the amount of ink to be removed during flattening by the flattening roller are calculated, and the N drops of ink are discharged to the coloring head based on the number of Z layers. A molding method, characterized in that the flattening roller is flattened based on the amount of scraping .
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドに、造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、インクを吐出させ、 An inkjet head that ejects ink as a material of the modeled object by an inkjet method is ejected with reference to a voxel position that is a position set according to the resolution of the model.
着弾後のインクを平坦化ローラによって平坦化し、 After landing, the ink is flattened by a flattening roller.
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを用い、 As the inkjet head, at least the coloring head, which is the inkjet head that ejects the coloring ink used when modeling the colored modeled object, is used.
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、 When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、一つの前記ボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを吐出させ、 When ink is ejected to the voxel position at least during the formation of the colored region, N drops (N is an integer of 2 or more) preset on the coloring head for one voxel position. ) Ink is ejected
前記着色用ヘッドから吐出するインクの着弾後の状態について、インクが着弾する面内でインクが広がることで形成されるインクのドットの前記面内での大きさを正方形近似した場合の正方形の1辺の長さをLとし、前記ドットが広がる面と垂直な方向における前記ドットの高さをhとした場合、 1 of a square when the size of the ink dots formed by spreading the ink in the plane on which the ink lands is approximated by a square with respect to the state after the ink ejected from the coloring head has landed. When the length of the side is L and the height of the dot in the direction perpendicular to the plane on which the dot spreads is h.
N×h>L N × h> L
の関係を満たすように、前記一つのボクセル位置に対し、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、The N drops of ink are ejected to the coloring head at the one voxel position so as to satisfy the above relationship.
前記平坦化ローラでインクの平坦化を行うことにより、前記N滴のインクの平坦化後の高さを、前記正方形の1辺の長さLと等しくすることを特徴とする造形方法。 A modeling method characterized in that the height of the N drops of ink after flattening is made equal to the length L of one side of the square by flattening the ink with the flattening roller.
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドと、
造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、前記インクジェットヘッドにインクを吐出させる制御部と、
着弾後のインクを平坦化する平坦化ローラと
を備え、
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを備え、
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、前記制御部は、前記一つのボクセル位置において同一色のインクで形成される造形の最小単位が立方体状になるように、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを前記着色用ヘッドにインクを吐出させて、前記一つのボクセル位置へ吐出される前記N滴のインクについて、前記材料が積層される積層方向へ重なるように着弾させ、
前記ボクセル位置は、前記積層方向と平行なZ方向と、前記Z方向と直交するX方向と、前記X方向及び前記Z方向と直交するY方向とのそれぞれに対して平行な辺を有する立方体と見なしたボクセルである立方体ボクセルの位置であり、
前記制御部は、前記X方向及び前記Y方向における造形の解像度に基づき、設計上の前記立方体ボクセルのサイズを取得して、取得した前記立方体ボクセルのサイズに基づき、前記一つのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の数を示すZレイヤー数と、前記平坦化ローラによる平坦化時に除去するインクの量を示す削り量とを算出して、前記Zレイヤー数に基づき、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、前記削り量に基づき、前記平坦化ローラに平坦化を行わせることを特徴とする造形装置。 It is a modeling device that creates a three-dimensional modeled object.
An inkjet head that ejects ink as a material for the modeled object by an inkjet method,
A control unit that ejects ink to the inkjet head based on the voxel position, which is a position set according to the resolution of modeling .
Equipped with a flattening roller that flattens the ink after landing ,
The inkjet head includes, at least, a coloring head that is the inkjet head that ejects coloring ink used when modeling the colored modeled object.
When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
When ink is ejected to the coloring head to the voxel position at least when the colored region is formed, the control unit has a cubic shape as the smallest unit of modeling formed by the ink of the same color at the one voxel position. As described above, the material for the N drops of ink, which is ejected to the coloring head with N drops of ink (N is an integer of 2 or more) set in advance and discharged to the one voxel position. Landing so that they overlap in the stacking direction
The boxel position is a cube having sides parallel to the Z direction parallel to the stacking direction, the X direction orthogonal to the Z direction, and the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. The position of the cubic boxel, which is the considered boxel,
The control unit acquires the size of the cubic voxel in design based on the resolution of modeling in the X direction and the Y direction, and discharges the size to the one voxel position based on the acquired size of the cube voxel. The number of Z layers indicating the number of ink droplets and the amount of scraping indicating the amount of ink removed during flattening by the flattening roller are calculated, and based on the number of Z layers, the N is applied to the coloring head. A modeling apparatus characterized in that a drop of ink is ejected and the flattening roller is flattened based on the amount of scraping .
前記造形物の材料となるインクをインクジェット方式で吐出するインクジェットヘッドに、造形の解像度に応じて設定される位置であるボクセル位置を基準にして、インクを吐出させ、
着弾後のインクを平坦化ローラによって平坦化し、
前記インクジェットヘッドとして、少なくとも、着色された前記造形物を造形する場合に用いる着色用のインクを吐出する前記インクジェットヘッドである着色用ヘッドを用い、
着色された前記造形物を造形する場合、前記着色用のインクを用いて形成される着色領域を前記造形物において表面から色彩を視認できる位置に形成し、
少なくとも前記着色領域の形成時に前記ボクセル位置へ前記着色用ヘッドにインクを吐出させる場合、前記一つのボクセル位置において同一色のインクで形成される造形の最小
単位が立方体状になるように、予め設定されたN滴(Nは、2以上の整数)のインクを前記着色用ヘッドにインクを吐出させて、前記一つのボクセル位置へ吐出される前記N滴のインクについて、前記材料が積層される積層方向へ重なるように着弾させ、
前記ボクセル位置は、前記積層方向と平行なZ方向と、前記Z方向と直交するX方向と、前記X方向及び前記Z方向と直交するY方向とのそれぞれに対して平行な辺を有する立方体と見なしたボクセルである立方体ボクセルの位置であり、
前記X方向及び前記Y方向における造形の解像度に基づき、設計上の前記立方体ボクセルのサイズを取得して、取得した前記立方体ボクセルのサイズに基づき、前記一つのボクセル位置へ吐出するインクの液滴の数を示すZレイヤー数と、前記平坦化ローラによる平坦化時に除去するインクの量を示す削り量とを算出して、前記Zレイヤー数に基づき、前記着色用ヘッドに前記N滴のインクを吐出させ、前記削り量に基づき、前記平坦化ローラに平坦化を行わせることを特徴とする造形方法。 It is a modeling method that creates a three-dimensional model.
An inkjet head that ejects ink as a material of the modeled object by an inkjet method is ejected with reference to a voxel position that is a position set according to the resolution of the model.
After landing, the ink is flattened by a flattening roller.
As the inkjet head, at least the coloring head, which is the inkjet head that ejects the coloring ink used when modeling the colored modeled object, is used.
When modeling the colored modeled object, a colored region formed by using the coloring ink is formed at a position where the color can be visually recognized from the surface of the modeled object.
When ink is ejected to the coloring head to the voxel position at least when the coloring region is formed, the minimum unit of modeling formed by the same color ink at the one voxel position is set in advance so as to be cubic. The material is laminated with respect to the N drops of ink (N is an integer of 2 or more) that is ejected to the coloring head and ejected to the one voxel position. Land it so that it overlaps in the direction,
The boxel position is a cube having sides parallel to the Z direction parallel to the stacking direction, the X direction orthogonal to the Z direction, and the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. The position of the cubic boxel, which is the considered boxel,
Based on the resolution of modeling in the X direction and the Y direction, the size of the cubic voxel in design is acquired, and based on the acquired size of the cubic voxel, the ink droplets to be ejected to the one voxel position. The number of Z layers indicating the number and the amount of scraping indicating the amount of ink to be removed during flattening by the flattening roller are calculated, and the N drops of ink are discharged to the coloring head based on the number of Z layers. A molding method, characterized in that the flattening roller is flattened based on the amount of scraping .
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