JP2000280355A - Apparatus and method for three-dimensional shaping - Google Patents

Apparatus and method for three-dimensional shaping

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JP2000280355A
JP2000280355A JP11086910A JP8691099A JP2000280355A JP 2000280355 A JP2000280355 A JP 2000280355A JP 11086910 A JP11086910 A JP 11086910A JP 8691099 A JP8691099 A JP 8691099A JP 2000280355 A JP2000280355 A JP 2000280355A
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JP
Japan
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resin
stage
modeling
dimensional
shape
Prior art date
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JP11086910A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Tochimoto
茂昭 栃本
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shape a three-dimensionally shaped product efficiently and at a low cost. SOLUTION: For this appratus as a projected shape forming means for forming a specific projected form onto a stage 20 becoming a base plate in case of shaping a three-dimensionally shaped product 21, for example, a shaping surface of the stage 20 is divided into a plurality of small areas, and one divided stage 20a is provided per each small area. Then, a specific projected shape is formed on the shaping surface of the stage 20 by driving individually each divided stage 20a. By executing shaping by start of discharging resin from a nozzle head 15 under this state thereafter, the projected shape part becomes unnecessary for discharging the resin, and three-dimensional shaping can be efficiently and at a low cost executed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、三次元造形装置
および三次元造形方法に関するものであって、とりわけ
樹脂を液体あるいは流体状態でインクジェット方式等に
よって噴出し、硬化させ、これを積層することによっ
て、目的とする三次元造形物を製造する三次元造形装置
および三次元造形方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method, and more particularly to a method in which a resin is ejected in a liquid or fluid state by an ink jet method, cured, and laminated. The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method for manufacturing a target three-dimensional printing object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、造形対象物を平行な複数の面
で切断した各断面ごとに樹脂を順次積層することによっ
て立体造形を行い、造形対象物の三次元モデルとなる造
形物を生成する装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, three-dimensional modeling is performed by sequentially laminating a resin for each cross-section obtained by cutting a modeling object on a plurality of parallel surfaces, and a modeling object serving as a three-dimensional model of the modeling object is generated. Devices are known.

【0003】図26は、このような従来の三次元造形装
置100を示す概略図である。この三次元造形装置10
0において、コンピュータ111は三次元形状の造形対
象物をデータ化し、それを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の送り出しを行う。駆動制御
部112はコンピュータ111からの断面データを取り
込み、そのデータに従って、インクジェットヘッド11
5、XY方向駆動部113およびZ方向駆動部114を
制御する。この駆動制御部112の制御により、XY方
向駆動部113が作動するとともにインクジェットヘッ
ド115より熱可塑性樹脂を小滴として吐出することに
より、コンピュータ111から与えられた断面データに
基づく断面形状が造形される。そしてステージ116上
にて吐出された熱可塑性樹脂は放熱・冷却されて溶融状
態から固体に変化して硬化する。このような動作によっ
て一層分の断面体すなわち層体が作り出される。
FIG. 26 is a schematic view showing such a conventional three-dimensional printing apparatus 100. As shown in FIG. This three-dimensional printing apparatus 10
In step 0, the computer 111 converts the three-dimensional object into data, and slices it into several thin sections to send out section data. The drive control unit 112 captures the cross-sectional data from the computer 111 and, in accordance with the data,
5. Control the XY-direction drive unit 113 and Z-direction drive unit 114. Under the control of the drive control unit 112, the XY-direction drive unit 113 operates and the inkjet head 115 discharges the thermoplastic resin as small droplets, thereby forming a cross-sectional shape based on the cross-sectional data given from the computer 111. . Then, the thermoplastic resin discharged on the stage 116 is radiated and cooled, changes from a molten state to a solid state, and is cured. By such an operation, a single cross section or layer is created.

【0004】その後、駆動制御部112によってZ方向
駆動部114が制御され、ステージ116は一層分の厚
さに相当する距離だけ降下する。そして上記と同様の動
作を行うことにより一層目の上側に新たな層が積層され
る。このように連続的に作り出された幾層もの薄い層体
が積層されて造形物117が造形される。
After that, the Z-direction drive unit 114 is controlled by the drive control unit 112, and the stage 116 is lowered by a distance corresponding to the thickness of one layer. By performing the same operation as described above, a new layer is stacked on the first layer. As described above, the formed object 117 is formed by laminating a number of thin layers continuously formed.

【0005】また、造形物117がオーバーハング形状
を有する場合には、コンピュータ111において造形対
象物のデータ化を行う際に必要に応じてオーバーハング
支持部形状が付加される。そして駆動制御部112は、
上記造形物の造形と同時に、そのオーバーハング支持部
形状に基づいて三次元造形物を造形するための熱可塑性
樹脂とは溶融温度の異なる熱可塑性樹脂をインクジェッ
トヘッド118から小滴として吐出させることによりオ
ーバーハング支持部119を形成する。
[0005] When the object 117 has an overhang shape, the computer 111 adds an overhang support portion shape as necessary when the computer 111 converts the object into data. Then, the drive control unit 112
Simultaneously with the modeling of the molded article, by discharging a thermoplastic resin having a different melting temperature from the thermoplastic resin for molding the three-dimensional molded article based on the shape of the overhang support portion from the inkjet head 118 as small droplets. An overhang support 119 is formed.

【0006】そして、積層完了後に造形物を上記支持部
用樹脂の融点より高く、上記造形物用樹脂の融点より低
い温度に加熱・保温することにより、オーバーハング支
持部119を形成している樹脂を溶融除去することがで
き、所望の三次元造形物を得ることができる。
After the lamination is completed, the shaped object is heated and kept at a temperature higher than the melting point of the resin for the supporting portion and lower than the melting point of the resin for the shaped portion, thereby forming the resin forming the overhang supporting portion 119. Can be removed by melting, and a desired three-dimensional structure can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
三次元造形装置ではステージ116の造形面において全
ての層体をインクジェットヘッド115から樹脂の小滴
を吐出していくことによって形成していくため、最終的
な三次元造形物を得るのに長時間を要するという問題が
あった。また、三次元造形物の全体がインクジェットヘ
ッド115から吐出される樹脂によって造形されるた
め、造形用としての材料である熱可塑性樹脂の消費量が
多く、造形に要するコストが高いという問題があった。
However, in the conventional three-dimensional printing apparatus, all layers are formed on the printing surface of the stage 116 by discharging small resin droplets from the inkjet head 115. There is a problem that it takes a long time to obtain a final three-dimensional structure. In addition, since the entire three-dimensional structure is formed by the resin discharged from the inkjet head 115, there is a problem that a large amount of the thermoplastic resin, which is a material for the formation, is consumed, and the cost required for the formation is high. .

【0008】そこで、この発明は、三次元造形物の造形
を効率よくかつ安価に行うことができる三次元造形装置
および三次元造形方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method capable of efficiently and inexpensively forming a three-dimensional printing object.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、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層体を所定の材料を吐
出することによって形成し、前記層体を順次積層してい
くことで前記造形対象物の三次元造形物を生成する三次
元造形装置であって、前記層体を順次積層していくため
の造形面を有するステージと、前記ステージの前記造形
面上に所定の突出形状を形成させる突出形状形成手段と
を備え、前記突出形状が形成された前記造形面上に三次
元造形物を生成することを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a layered body corresponding to each cross section obtained by cutting a modeling object along a plurality of parallel planes is formed of a predetermined material. A three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional object of the object by forming by discharging and sequentially stacking the layer bodies, and a forming apparatus for sequentially stacking the layer bodies. A stage having a surface, and a protruding shape forming means for forming a predetermined protruding shape on the shaping surface of the stage, wherein a three-dimensional structure is generated on the shaping surface on which the protruding shape is formed. Features.

【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の三次元造形装置において、前記突出形状形成手段は、
前記造形面が複数の小領域に分割され、それぞれの小領
域ごとに設けられた複数の分割ステージと、前記複数の
分割ステージを前記造形面に垂直な方向にそれぞれ個別
に駆動させる小領域駆動手段とを備えている。
According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect, the projecting shape forming means includes:
The modeling surface is divided into a plurality of small regions, a plurality of division stages provided for each of the small regions, and small region driving means for individually driving the plurality of division stages in a direction perpendicular to the modeling surface. And

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の三次元造形装置において、前記小領域駆動手段は、直
線方向の駆動を行う直線式駆動手段であり、前記直線方
向を前記造形面に垂直な方向とすることを特徴としてい
る。
According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional molding apparatus according to the second aspect, the small area driving means is a linear driving means for driving in a linear direction, and the linear direction is defined by the molding. It is characterized by a direction perpendicular to the plane.

【0012】請求項4に記載の発明は、請求項2に記載
の三次元造形装置において、前記小領域駆動手段は、回
転方向の駆動を行う回転式駆動手段と、前記回転方向の
駆動を前記造形面に垂直な方向となる直線方向への駆動
に変換する駆動変換手段とを備えている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect, the small area driving means includes a rotary driving means for driving in a rotating direction and a driving means for driving in the rotating direction. And a drive converting means for converting the drive into a drive in a linear direction perpendicular to the modeling surface.

【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
請求項4のいずれかに記載の三次元造形装置において、
前記突出形状形成手段は、所定形状の充填部材を前記造
形面上に搬送するとともに所定位置に配置する充填部材
搬送手段を備えている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein:
The protruding shape forming means includes a filling member conveying means for conveying a filling member having a predetermined shape onto the modeling surface and arranging the filling member at a predetermined position.

【0014】請求項6に記載の発明は、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層体を所定の
材料を吐出することによって形成し、前記層体を順次積
層していくことで前記造形対象物の三次元造形物を生成
する三次元造形方法であって、前記層体を順次積層して
いくためのステージの造形面上に所定の突出形状を形成
する工程と、前記突出形状の形成されたステージ上に前
記材料を吐出することによって前記層体を順次に積層し
ていく工程とを有している。
According to a sixth aspect of the present invention, a layered body corresponding to each cross section obtained by cutting the object to be formed at a plurality of parallel surfaces is formed by discharging a predetermined material, and the layered bodies are sequentially laminated. A three-dimensional modeling method for generating a three-dimensional molded object of the modeling object by going, a step of forming a predetermined protruding shape on a molding surface of a stage for sequentially stacking the layer bodies Discharging the material onto the stage on which the protruding shape is formed, thereby sequentially stacking the layer bodies.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】<1.第1の実施の形態>この実
施形態は、三次元造形物を造形する際の基盤となるステ
ージを複数の小領域に分割するとともに、その小領域ご
とに分割ステージを設けて各分割ステージを個別に駆動
することで、ステージの造形面上に所定の突出形状を形
成する突出形状形成手段としての機能を実現するもので
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <1. First Embodiment> In this embodiment, a stage serving as a base for forming a three-dimensional structure is divided into a plurality of small regions, and a division stage is provided for each of the small regions to separate each division stage. By driving the stage, a function as a protruding shape forming means for forming a predetermined protruding shape on the modeling surface of the stage is realized.

【0016】以下、この発明の第1の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】<1−1.三次元造形装置の全体的構成>
図1は、この実施形態における三次元造形装置10を示
す概略図である。この三次元造形装置10は、コンピュ
ータ11と駆動制御部12とXY方向駆動部13とZ方
向駆動部14とノズルヘッド15とタンク部18と溶融
部19とステージ20とを備えて構成される。
<1-1. Overall configuration of 3D modeling device>
FIG. 1 is a schematic view showing a three-dimensional printing apparatus 10 according to this embodiment. The three-dimensional printing apparatus 10 includes a computer 11, a drive control unit 12, an XY-direction drive unit 13, a Z-direction drive unit 14, a nozzle head 15, a tank unit 18, a melting unit 19, and a stage 20.

【0018】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は三次元形状の造形対象物
をデータ化し、それを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。
The computer 11 is a general desk-top computer or the like which is internally provided with a CPU, a memory and the like. The computer 11 converts the three-dimensional object into data, and slices the object into several thin sections, and outputs section data to the drive controller 12.

【0019】駆動制御部12は、XY方向駆動部13と
Z方向駆動部14と溶融部19とノズルヘッド15とス
テージ20とをそれぞれに駆動制御する制御手段として
機能する。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、その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ステージ20
上に一層ごとの断面形状を積層していく。
The drive control unit 12 functions as control means for controlling the driving of the XY direction drive unit 13, the Z direction drive unit 14, the melting unit 19, the nozzle head 15, and the stage 20, respectively. When the drive control unit 12 obtains the cross-sectional data from the computer 11, the drive control unit 12 gives a drive command to each of the above units based on the cross-sectional data, thereby
The cross-sectional shape of each layer is stacked on top.

【0020】XY方向駆動部13はノズルヘッド15を
X軸およびY軸によって規定される平面内で移動させる
べく設けられた駆動手段であり、駆動制御部12からの
駆動指令に基づいてノズルヘッド15をその平面におけ
る駆動範囲内で任意の位置に移動させることができる。
The XY-direction drive unit 13 is a drive means provided to move the nozzle head 15 within a plane defined by the X axis and the Y axis, and based on a drive command from the drive control unit 12, Can be moved to an arbitrary position within a driving range in the plane.

【0021】Z方向駆動部14はステージ20上に三次
元造形物の一層分の造形または数層分の造形が行われる
ごとにステージ20を下降させるべく設けられた駆動手
段であり、駆動制御部12からの駆動指令に基づいてス
テージ20を鉛直なZ軸に沿って移動させる。このZ方
向駆動部14が三次元造形物の造形が進むにつれてステ
ージ20を下降させていくことにより、ステージ20上
に積層生成される三次元造形物とノズルヘッド15とが
接触することを回避することができるのである。
The Z-direction drive unit 14 is a drive means provided to lower the stage 20 every time a single layer of a three-dimensional object is formed on the stage 20 or a layer of several layers is formed. The stage 20 is moved along the vertical Z axis based on the drive command from the controller 12. The Z-direction drive unit 14 lowers the stage 20 as the formation of the three-dimensional structure proceeds, thereby avoiding contact between the nozzle head 15 and the three-dimensional structure formed and stacked on the stage 20. You can do it.

【0022】タンク部18はそれぞれ異なる種類の熱可
塑性樹脂を収容する複数のタンク18a〜18eを備え
る。それぞれのタンク18a〜18eには、常温で固体
状態であり、スティックのような塊状、ペレット状、あ
るいは粉末状の熱可塑性樹脂が収容される。また、溶融
部19にはタンク部18に設けられたタンク18a〜1
8eのそれぞれに個別に温度調整が可能な溶融ヒータ1
9a〜19eが設けられている。したがって、タンク1
8a〜18eのそれぞれに収容される熱可塑性樹脂はそ
れぞれのタンク下方に設けられた溶融ヒータ19a〜1
9eによって加熱・溶融されるのである。
The tank section 18 includes a plurality of tanks 18a to 18e each containing a different type of thermoplastic resin. Each of the tanks 18a to 18e contains a stick-like bulk, pellet, or powder thermoplastic resin that is in a solid state at normal temperature. Further, in the melting part 19, the tanks 18a to 18 provided in the tank part 18 are provided.
8e, the melting heater 1 of which the temperature can be individually adjusted.
9a to 19e are provided. Therefore, tank 1
The thermoplastic resin contained in each of 8a-18e is a melting heater 19a-1 provided below each tank.
It is heated and melted by 9e.

【0023】ノズルヘッド15はXY方向駆動部13の
下部に固定されており、XY方向駆動部13とともに一
体となってXY平面内で移動自在となっている。また、
ノズルヘッド15はタンク部18のタンク数と同数の吐
出ノズル15a〜15eを備えており、各タンク18a
〜18eにおいて溶融された熱可塑性樹脂は対応して設
けられた各吐出ノズル15a〜15eに加熱保温状態で
供給される。各吐出ノズル15a〜15eは溶融された
熱可塑性樹脂を例えばインクジェット方式等で微小な液
滴として吐出(噴出)するノズルである。各吐出ノズル
15a〜15eによる熱可塑性樹脂の吐出は駆動制御部
12によって個別に制御されており、各吐出ノズル15
a〜15eから吐出される熱可塑性樹脂はノズルヘッド
15に対向する位置に設けられているステージ20上に
付着する。なお、吐出ノズル15eはオーバーハング形
状を支持する支持部用となる樹脂を吐出するノズルであ
る。
The nozzle head 15 is fixed to the lower part of the XY-direction drive unit 13 and is movable together with the XY-direction drive unit 13 in the XY plane. Also,
The nozzle head 15 has the same number of discharge nozzles 15a to 15e as the number of tanks in the tank section 18.
The thermoplastic resin melted in the steps # 18 to # 18e is supplied to the corresponding discharge nozzles 15a to 15e in a heated and insulated state. Each of the discharge nozzles 15a to 15e is a nozzle that discharges (spouts) the molten thermoplastic resin as minute droplets by, for example, an inkjet method. The discharge of the thermoplastic resin by each of the discharge nozzles 15 a to 15 e is individually controlled by the drive control unit 12.
The thermoplastic resin discharged from a to 15e adheres to a stage 20 provided at a position facing the nozzle head 15. Note that the discharge nozzle 15e is a nozzle that discharges a resin for a support portion that supports the overhang shape.

【0024】ステージ20は三次元造形物を生成するた
めの基盤として機能し、各吐出ノズル15a〜15eか
ら吐出された熱可塑性樹脂はステージ20上にて放熱・
冷却されて溶融状態から固体に変化して硬化する。
The stage 20 functions as a base for producing a three-dimensional object, and the thermoplastic resin discharged from each of the discharge nozzles 15a to 15e radiates heat on the stage 20.
Upon cooling, it changes from a molten state to a solid and hardens.

【0025】そしてステージ20の上面側すなわち造形
面側は複数の小領域に分割されるとともに各小領域には
分割ステージ20aが配置されている。図2はステージ
20の詳細を示す図である。図2に示すようにステージ
20の造形面側にはXY平面内に複数の分割ステージ2
0aが設けられている。そしてステージ20の内部側に
はこれら複数の分割ステージ20を造形面に垂直な方向
(Z軸方向)に個別に駆動するための複数の小領域駆動
手段20bが設けられている。
The upper surface side of the stage 20, that is, the molding surface side is divided into a plurality of small areas, and a divided stage 20a is arranged in each small area. FIG. 2 is a diagram showing details of the stage 20. As shown in FIG. 2, a plurality of divided stages 2
0a is provided. On the inner side of the stage 20, a plurality of small area driving means 20b for individually driving the plurality of divided stages 20 in a direction (Z-axis direction) perpendicular to the modeling surface are provided.

【0026】この実施の形態では、複数の分割ステージ
20aと各分割ステージ20aを個別に昇降駆動するた
めの小領域駆動手段20bとがステージ20の造形面上
に所定の突出形状を形成させる突出形状形成手段として
機能する。つまり、分割ステージ20aを個別に昇降さ
せることによって、ステージ20の造形面側に所定の突
出形状を形成するのである。なお、各小領域駆動手段2
0bは図2に示すようにそれぞれ駆動制御部12によっ
て個別に駆動制御されるように構成されている。
In this embodiment, the plurality of divided stages 20a and the small area driving means 20b for individually driving the divided stages 20a up and down individually have a projecting shape for forming a predetermined projecting shape on the molding surface of the stage 20. It functions as forming means. That is, a predetermined protruding shape is formed on the modeling surface side of the stage 20 by individually lifting and lowering the divided stages 20a. Each small area driving means 2
0b is configured to be individually driven and controlled by the drive control unit 12 as shown in FIG.

【0027】このように分割ステージ20aを個別駆動
してステージ20の造形面に対して所定の突出形状を形
成することにより、三次元造形物の造形の際、突出形状
の体積に相当する樹脂の吐出を行わなくてもよくなるの
で、吐出される造形用の樹脂の吐出量を低減することが
できるとともに、効率的に三次元造形物の造形を行うこ
とが可能になる。特にレリーフ等の三次元造形物を造形
する場合、裏面側が凹形状になっても特に問題とならな
いこともあり、三次元造形物の造形を効率よくかつ安価
に行うことができる。
As described above, by individually driving the divided stages 20a to form a predetermined protruding shape with respect to the molding surface of the stage 20, a resin corresponding to the volume of the protruding shape can be formed when forming a three-dimensional molded object. Since it is not necessary to perform the discharge, it is possible to reduce the discharge amount of the molding resin to be discharged, and it is possible to efficiently form the three-dimensional structure. In particular, when a three-dimensional structure such as a relief is formed, there is no particular problem even if the rear surface side has a concave shape, and the three-dimensional structure can be efficiently and inexpensively formed.

【0028】さらにこのように分割ステージ20aを個
別駆動して造形面上のオーバーハング支持部22に対応
する部分に所定の突出形状を形成することにより、支持
部用樹脂の吐出量をも低減させることができ、この点か
らも三次元造形物の造形を効率よくかつ安価に行うこと
ができるのである。
Further, by separately driving the split stage 20a to form a predetermined protruding shape at a portion corresponding to the overhang support portion 22 on the molding surface, the discharge amount of the resin for the support portion is also reduced. This also makes it possible to efficiently and inexpensively form a three-dimensional object.

【0029】また、この実施の形態では、複数の色を有
する三次元造形物や任意の混合色からなる三次元造形物
を作成するために、三次元造形物の彩色が必要な部分に
は着色された樹脂を使用する。一方、三次元造形物の彩
色が不要な部分には無彩色または無着色の樹脂を使用す
る。このため、上記タンク部18の各タンク18a〜1
8eのうち、タンク18a〜18cには三次元造形物に
有彩色の着色作用を施すためにそれぞれ異なる色成分に
着色された樹脂が収容されており、タンク18dには主
として造形時において使用する無彩色または無着色の樹
脂が収容されている。なお、無彩色または無着色の樹脂
としては自然色のものを使用してもよいし、白色あるい
は淡い色に着色されている樹脂を使用してもよい。
Further, in this embodiment, in order to create a three-dimensional object having a plurality of colors or a three-dimensional object consisting of an arbitrary mixture of colors, the portions of the three-dimensional object requiring coloring are colored. Use the obtained resin. On the other hand, an achromatic or non-colored resin is used in a portion of the three-dimensional structure where coloring is not required. Therefore, each of the tanks 18a to 18a to 1
8e, the tanks 18a to 18c contain resins colored with different color components in order to impart a chromatic coloring effect to the three-dimensional modeled object, and the tank 18d mainly contains the resin used in the modeling. Colored or uncolored resin is contained. The achromatic or non-colored resin may be a natural color resin or a white or lightly colored resin.

【0030】具体的には、タンク18a〜18cにはそ
れぞれY(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)
に着色された樹脂が収容されており、タンク18dには
W(ホワイト)に着色された樹脂が収容されている。さ
らにタンク18eには支持部用樹脂が収容されている。
なお、支持部用樹脂以外の樹脂は同一の樹脂材料であっ
てもよいし、異なる樹脂材料であってもよい。例えば、
それぞれに各色成分の着色剤と相性のよい樹脂を用いて
もよい。
Specifically, the tanks 18a to 18c have Y (yellow), M (magenta), and C (cyan), respectively.
Is stored in the tank 18d, and a resin colored in W (white) is stored in the tank 18d. Further, a resin for the supporting portion is stored in the tank 18e.
The resins other than the resin for the support portion may be the same resin material or different resin materials. For example,
A resin compatible with the colorant of each color component may be used for each.

【0031】また、この実施の形態では積層造形に用い
る樹脂の一例として上記のように熱可塑性樹脂を利用す
る。室温では固体であり、かつ融点が低く、溶融粘度の
低い樹脂が造形容易であり、例えば高分子量のポリスチ
レン、ポリカプロラクトンなどが挙げられる。
In this embodiment, a thermoplastic resin is used as described above as an example of a resin used for additive manufacturing. A resin that is solid at room temperature, has a low melting point, and a low melt viscosity is easily formed, and examples thereof include high molecular weight polystyrene and polycaprolactone.

【0032】また、熱可塑性樹脂以外にも光硬化性樹脂
や熱硬化性樹脂を利用することも可能であるが、その場
合には、上述した溶融部19は不必要となる反面、ステ
ージ20上に付着した樹脂を硬化させるためのエネルギ
ー線照射装置が必要となる。
It is also possible to use a photo-curing resin or a thermosetting resin other than the thermoplastic resin. In this case, the above-mentioned melting portion 19 is unnecessary, but the An energy beam irradiation device for curing the resin adhered to the surface is required.

【0033】オーバーハング支持部22を形成するため
の支持部用樹脂としては、三次元造形物の造形用となる
他の樹脂よりも融点の低い熱可塑性樹脂を用いる。例え
ばワックス系の樹脂、アジペート系エステルなどがあ
る。そのような支持部用樹脂を使用することによって、
オーバーハング支持部22を含む積層完了後の造形物の
温度を支持部用樹脂の融点以上、造形用樹脂の融点以下
の温度におくことで、支持部用樹脂のみを溶融・除去す
ることで所望の三次元造形物の完成品を得ることができ
るのである。
As a resin for the support portion for forming the overhang support portion 22, a thermoplastic resin having a lower melting point than other resins used for forming a three-dimensional structure is used. For example, there are wax-based resins and adipate-based esters. By using such support resin,
By setting the temperature of the shaped article after completion of lamination including the overhang support section 22 to a temperature equal to or higher than the melting point of the resin for the support section and equal to or lower than the melting point of the resin for the shaping, it is desirable to melt and remove only the resin for the support section It is possible to obtain a finished product of the three-dimensional structure.

【0034】<1−2.三次元造形装置10における動
作>次に、この三次元造形装置10における動作につい
て説明する。図3はこの実施形態における三次元造形装
置10の動作の一例を示すフローチャートである。
<1-2. Operation in Three-dimensional Modeling Apparatus 10> Next, the operation in the three-dimensional modeling apparatus 10 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the three-dimensional printing apparatus 10 according to this embodiment.

【0035】まず、コンピュータ11が、三次元形状で
あり表面にカラー模様等が施された造形対象物がモデル
データとしてデータ化される(ステップS1)。造形す
るためのもとになる造形対象物のデータには一般の三次
元CAD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形状データおよびテクスチ
ャを利用することも可能である。
First, the computer 11 converts a modeling object having a three-dimensional shape with a color pattern or the like on its surface into model data (step S1). Color three-dimensional model data created by general three-dimensional CAD modeling software can be used as the data of the modeling object that is the basis for modeling. It is also possible to use shape data and texture measured by the three-dimensional shape input device.

【0036】このようにして得られるモデルデータにお
いて色情報は三次元モデルの表面にのみ付与されている
場合と、三次元モデルの内部まで付与されている場合と
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も可能であるし、モデル内部の色
情報も使用することも可能である。
In the model data thus obtained, there are cases where color information is given only to the surface of the three-dimensional model and cases where color information is given up to the inside of the three-dimensional model. In the latter case, it is also possible to use only the color information of the model surface at the time of modeling, or it is also possible to use the color information inside the model.

【0037】また、このデータ化を行うとき、造形対象
物がオーバーハング形状を有する場合にはオーバーハン
グ支持部形状が付加される。
When performing this data conversion, if the object to be molded has an overhang shape, an overhang support portion shape is added.

【0038】そして、そのモデルデータから、造形する
際の積層厚さに基づいて造形対象物をスライスした各断
面ごとの断面データを生成する(ステップS2)。モデ
ルデータから積層する樹脂の一層分の厚みに相当する厚
さピッチでスライスされた断面体を切り出し、断面形状
および彩色領域のデータを作成する。
Then, based on the model data, section data for each section obtained by slicing the object to be formed is generated based on the layer thickness at the time of forming (step S2). A cross-sectional body sliced at a thickness pitch corresponding to the thickness of one layer of the resin to be laminated is cut out from the model data, and data of a cross-sectional shape and a coloring region are created.

【0039】図4および図5はステップS2で生成され
る断面データの一例を示す図である。図4に示すよう
に、モデルデータからある断面体を切り出し、格子状に
細分化し、各ボクセルごとに色情報を持たせた断面デー
タを得ることができる。つまり、この断面データでは二
次元画像のビットマップと同様の形態で色情報を持つこ
とができるのである。
FIGS. 4 and 5 are views showing an example of the cross-sectional data generated in step S2. As shown in FIG. 4, it is possible to cut out a certain cross-sectional body from the model data, subdivide it into a grid, and obtain cross-sectional data having color information for each voxel. That is, the cross-sectional data can have color information in the same form as the bit map of the two-dimensional image.

【0040】図5に示すようにモデルデータにおいてオ
ーバーハング形状を有する場合には、そのオーバーハン
グ形状を支持するために造形する支持部情報も含まれて
いる。そして、ステージ20の各分割ステージ20aを
個別に昇降させて三次元造形物21の裏面側に凹形状を
形成する場合には、図5に示すように造形用の断面デー
タ生成時において各分割ステージ20aによる昇降動作
を考慮して造形部分から造形不要部分(造形面に形成さ
れる突出形状によって樹脂の吐出が不要となる部分)を
除去したデータを生成しておく。さらに、オーバーハン
グ支持部22の一部を突出形状によって構成しようとす
る場合も支持部情報のうちから支持部用樹脂による造形
不要部分を除去したデータを生成しておく。
As shown in FIG. 5, when the model data has an overhang shape, information on a support portion to be formed to support the overhang shape is also included. Then, when each of the divided stages 20a of the stage 20 is individually raised and lowered to form a concave shape on the back surface side of the three-dimensional structure 21, as shown in FIG. In consideration of the elevating operation by 20a, data in which a modeling unnecessary portion (a portion where the resin is not required to be discharged due to the protruding shape formed on the modeling surface) is removed from the modeling portion is generated. Further, when a part of the overhang support portion 22 is to be formed with a protruding shape, data in which the modeling unnecessary portion by the support portion resin is removed from the support portion information is generated.

【0041】このようにしてコンピュータ11で生成さ
れた断面データは駆動制御部12に送られる。
The section data generated by the computer 11 in this way is sent to the drive control unit 12.

【0042】ステップS3においては、断面データを作
成するときに用いた積層厚さに関する情報がコンピュー
タ11から駆動制御部12に入力される。
In step S 3, information on the lamination thickness used when creating the cross-sectional data is input from the computer 11 to the drive control unit 12.

【0043】次のステップS4以降については駆動制御
部12が各部を制御することによって行われる動作であ
る。ステップS4ではステージ20を一層目の断面形状
(すなわち、最初の層体)を吐出造形するために適した
位置に上昇させる。これにより、ステージ20とノズル
ヘッド15との位置関係は所定の位置関係となり、ノズ
ルヘッド15の各吐出ノズル15a〜15eから吐出さ
れる樹脂はステージ20上の適切な位置に付着するので
ある。
The operation from the next step S4 is performed by the drive control unit 12 controlling each unit. In step S4, the stage 20 is raised to a position suitable for discharge molding of the cross-sectional shape of the first layer (that is, the first layer body). As a result, the positional relationship between the stage 20 and the nozzle head 15 becomes a predetermined positional relationship, and the resin discharged from each of the discharge nozzles 15a to 15e of the nozzle head 15 adheres to an appropriate position on the stage 20.

【0044】そしてステップS5において、駆動制御部
12は断面データにおける造形不要部分に基づいて複数
の分割ステージ20aを個別に昇降駆動してステージ2
0の造形面側に所定の突出形状を形成する。この結果、
上昇駆動された分割ステージ20aによって本来水平な
ステージ20の造形面上に突出形状が得られる。なお、
このときの分割ステージ20aの駆動距離(上昇距離)
は分割ステージ20aがノズルヘッド15の各吐出ノズ
ル15a〜15eに接触しない程度に制御される。
In step S5, the drive control unit 12 individually drives the plurality of divided stages 20a up and down on the basis of the unnecessary parts in the cross-sectional data, and
A predetermined protruding shape is formed on the molding surface side of No. 0. As a result,
The projecting shape is obtained on the modeling surface of the originally horizontal stage 20 by the divided stage 20a driven upward. In addition,
The driving distance (elevation distance) of the split stage 20a at this time
Is controlled to such an extent that the division stage 20a does not contact each of the ejection nozzles 15a to 15e of the nozzle head 15.

【0045】そしてステージ20および分割ステージ2
0aの移動が終了するとステップS6に進み、駆動制御
部12の内部に設けられた図示しないデータ変換手段で
断面データに対して階調変換等のデータ変換が行われ、
各吐出ノズル15a〜15eから吐出される液滴サイズ
に適した層形状や彩色等に関する情報が生成される。な
お、層形状に関する情報の生成の際には、ステージ20
の造形面側に形成された突出形状に応じて造形不要部分
が除去されている。
Then, the stage 20 and the division stage 2
When the movement of 0a is completed, the process proceeds to step S6, where data conversion such as gradation conversion is performed on the cross-sectional data by data conversion means (not shown) provided inside the drive control unit 12,
Information on a layer shape, coloring, and the like suitable for the size of droplets discharged from each of the discharge nozzles 15a to 15e is generated. It should be noted that when generating information on the layer shape, the stage 20
Unnecessary modeling portions are removed according to the protruding shape formed on the modeling surface side of (1).

【0046】ステップS7では上記のデータ変換によっ
て生成された層形状、彩色情報に従って駆動制御部12
がXY方向駆動部13に駆動指令を与えることによりノ
ズルヘッド15を所定方向に移動させるとともに、その
移動に伴って各吐出ノズル15a〜15eからの樹脂の
吐出を適宜に行わせる。
In step S7, the drive control unit 12 according to the layer shape and color information generated by the above data conversion.
Gives a drive command to the XY-direction drive unit 13 to move the nozzle head 15 in a predetermined direction, and causes the discharge nozzles 15a to 15e to appropriately discharge the resin with the movement.

【0047】三次元造形物に彩色を行う際には造形対象
物から導かれた彩色情報に基づいてY,M,Cのそれぞ
れに着色された樹脂を吐出することにより、三次元造形
物のカラー造形を行う。一方、三次元造形物の彩色の必
要のない部分について樹脂の吐出を行う際にはWに着色
された樹脂を吐出することにより、三次元造形物の造形
を行う。また、オーバーハング形状を有する場合にはオ
ーバーハング部を支持するオーバーハング支持部22を
造形するために支持部用樹脂を吐出する。
When coloring a three-dimensional object, the resin colored in each of Y, M, and C is discharged based on the coloring information derived from the object to be molded, so that the color of the three-dimensional object is colored. Perform modeling. On the other hand, when the resin is discharged to a portion of the three-dimensional structure that does not need to be colored, the resin colored W is discharged to form the three-dimensional structure. In the case of having an overhang shape, the resin for the support portion is discharged to form the overhang support portion 22 for supporting the overhang portion.

【0048】このとき、分割ステージ20aによって形
成された突出形状部分には樹脂の吐出が行われない。し
たがって、三次元造形物の裏面側に吐出される造形用の
樹脂および三次元造形物がオーバーハング形状を有する
場合に吐出される支持部用樹脂の吐出に要する時間を短
縮することができ、効率的に造形を行うことが可能にな
る。また、造形用樹脂と支持部用樹脂との消費量を低減
することもできる。
At this time, the resin is not discharged to the protruding portion formed by the division stage 20a. Therefore, it is possible to reduce the time required for discharging the molding resin discharged to the back surface side of the three-dimensional structure and the support portion resin discharged when the three-dimensional structure has an overhang shape, and to improve the efficiency. It is possible to perform modeling in an efficient manner. Further, it is possible to reduce the consumption of the molding resin and the supporting portion resin.

【0049】そして、ステージ20上に付着する樹脂は
自然放熱、又は、ステージ20若しくは各分割ステージ
20aの内部側に設けられた図示しない冷却手段によっ
て冷却されて溶融状態から固体に変化して硬化する。
The resin adhering to the stage 20 is naturally radiated or cooled by a cooling means (not shown) provided inside the stage 20 or each of the divided stages 20a to change from a molten state to a solid state and to be cured. .

【0050】このようにしてステップS7において三次
元造形物の一層分の断面体である層体の造形が行われる
のである。
In this way, in step S7, a layered body, which is a cross section of one layer of the three-dimensionally shaped object, is formed.

【0051】そして、一層分の造形が終了するとステッ
プS8に進んで、駆動制御部12が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
合はさらに次の層の造形を行うべくステップS4に戻
り、「YES」と判断された場合は造形動作は終了す
る。
When the modeling for one layer is completed, the process proceeds to step S8, in which the drive control unit 12 determines whether or not the modeling of the three-dimensional model has been completed. The process returns to step S4 to form the layer, and when the determination is “YES”, the forming operation ends.

【0052】なお、ステップS4に戻った場合は、ステ
ージ20を造形された一層の高さ寸法分だけ下降させ、
次の層の造形時においてノズルヘッド15とステージ2
0上に積層されていく造形物との位置関係を適切な位置
関係に修正する。そしてステージの移動後、ステップS
5において必要であれば各分割ステージ20aをさらに
駆動してステージ20の造形面側に形成される突出形状
を再形成する。なぜなら、最初に分割ステージ20aを
駆動して突出形状を形成するときには、ステージ20と
ノズルヘッド15との間隔から分割ステージ20aの駆
動距離は制限されており、三次元造形物の裏面側に形成
したい凹形状の高さ寸法に満たない場合があるため、積
層が進むにつれてステージ20aとノズルヘッド15と
の間隔が広くなっていくのに従って分割ステージ20a
を再駆動させれば凹形状の高さ寸法を所望の高さ寸法に
することができるからである。
When returning to step S4, the stage 20 is lowered by the height of the formed one layer,
In forming the next layer, the nozzle head 15 and the stage 2
The positional relationship between the object and the object to be stacked on the object 0 is corrected to an appropriate positional relationship. Then, after the stage moves, step S
In 5, if necessary, each of the divided stages 20 a is further driven to re-form the protruding shape formed on the modeling surface side of the stage 20. This is because when the projection stage is formed by first driving the division stage 20a, the driving distance of the division stage 20a is limited due to the distance between the stage 20 and the nozzle head 15, and it is desired to form the projection on the back side of the three-dimensional structure. Since the height of the concave shape may not be enough, as the distance between the stage 20a and the nozzle head 15 increases as the lamination progresses, the division stage 20a
Is driven again, the height of the concave shape can be changed to a desired height.

【0053】なお、高精度に作る場合、または、造形さ
れた一層分の厚さより断面データを作成するときに用い
た積層厚さに関する情報が小さいときには、一層ごとに
カッターで削って高さをそろえるようにしてもよい。ま
た、造形された一層分の厚さより断面データを作成する
ときに用いた積層厚さに関する情報が大きいときは、実
際の積層厚さが断面データ作成時に用いた厚さに達する
まで同じ断面データに基づいて造形を繰り返すようにし
てもよいし、一層分の造形の際に1つの場所に複数滴ず
つ積んでいくようにしてもよい。
In the case of high-precision manufacturing, or when the information on the lamination thickness used when creating the cross-sectional data is smaller than the thickness of the formed one layer, the height is made uniform by cutting with a cutter for each layer. You may do so. Also, when the information about the lamination thickness used when creating the cross-section data is larger than the thickness of one formed layer, the same cross-section data is used until the actual lamination thickness reaches the thickness used when creating the cross-section data. The modeling may be repeated on the basis of the modeling, or a plurality of droplets may be stacked in one place at the time of modeling for one layer.

【0054】それ以後は上記の動作を繰り返すことによ
り、一層目の上側に二層目の新たな層体が積層されるの
である。そして、このような動作を断面体の数の分だけ
繰り返すことにより、ステージ20上に一層ごとのカラ
ー化された層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21がステージ20上に造形されるの
である。そして造形される三次元造形物21には分割ス
テージ20aによる突出形状に応じた形状となる。ま
た、オーバーハング支持部22も分割ステージ20aに
よる突出形状に応じた形状となる。
Thereafter, by repeating the above operation, a new layer body of the second layer is laminated on the upper side of the first layer. By repeating such an operation by the number of the cross-sections, the colored layers for each layer are sequentially stacked on the stage 20, and finally, the three-dimensional structure 21 of the modeling object is formed. It is formed on the stage 20. Then, the three-dimensional structure 21 to be formed has a shape corresponding to the protruding shape of the division stage 20a. Further, the overhang support portion 22 also has a shape corresponding to the shape of the projection by the split stage 20a.

【0055】図6は図3のフローチャートのステップS
4〜S8を繰り返すことによって造形が行われる過程を
示す図である。図6に示すように裏面が凹形状のレリー
フの造形を行う場合、各層ごとの造形が行われる度に各
分割ステージ20aを個別に昇降制御することで三次元
造形物21の裏面側に凹形状を有する造形を行うことが
可能になる。すなわち、まず、図6(a)に示すように
凹形状に対応する領域の分割ステージ20aをノズルヘ
ッド15と接触しない程度まで上昇させ、この状態で凹
形状以外の造形を行う領域にノズルヘッド15より樹脂
を吐出していく。そして、造形が進み、ステージ20が
下降するのに伴って、凹形状に対応する領域の分割ステ
ージ20aをノズルヘッド15に接触しない程度に上昇
させていく(図6(b))。そして造形が完了すると、
三次元造形物21の裏面側には所定の凹形状が形成され
る(図6(c)、(d))。このように分割ステージ2
0aによってステージ20の造形面側に突出形状を形成
する構成を採用することで、三次元造形物21の裏面側
に所望の凹形状を形成することができ、裏面側において
使用される造形用の樹脂の使用量を低減することができ
るとともに、造形速度の高速化を図ることが可能にな
る。この結果、三次元造形物21の制作コストを低減
し、効率的な造形を行うことができるのである。また、
このような分割ステージ20aをオーバーハング形状の
支持部において昇降動作させることで支持部用樹脂の使
用量の低減を行うことも可能になる。
FIG. 6 is a flowchart showing step S in the flowchart of FIG.
It is a figure which shows the process in which modeling is performed by repeating 4-S8. As shown in FIG. 6, when forming a relief having a concave back surface, each division stage 20a is individually controlled to move up and down each time modeling is performed for each layer, so that a concave shape is formed on the back surface side of the three-dimensional structure 21. Can be performed. That is, first, as shown in FIG. 6A, the division stage 20a in the region corresponding to the concave shape is raised to such an extent that it does not come into contact with the nozzle head 15, and in this state, the nozzle head 15 More resin is discharged. Then, as the molding proceeds and the stage 20 moves down, the division stage 20a in the region corresponding to the concave shape is raised to such an extent that it does not contact the nozzle head 15 (FIG. 6B). And when molding is completed,
A predetermined concave shape is formed on the back side of the three-dimensional structure 21 (FIGS. 6C and 6D). Thus, split stage 2
By adopting a configuration in which a protruding shape is formed on the modeling surface side of the stage 20 by using 0a, a desired concave shape can be formed on the back surface side of the three-dimensional modeled object 21, and the molding shape used on the back surface side can be formed. The amount of resin used can be reduced, and the molding speed can be increased. As a result, the production cost of the three-dimensional structure 21 can be reduced, and efficient modeling can be performed. Also,
It is also possible to reduce the amount of resin used for the supporting section by moving the split stage 20a up and down on the supporting section having the overhang shape.

【0056】なお、三次元造形物21の裏面側に形成さ
れる凹形状をそのまま放置することは好ましくない場合
がある。この場合には、凹形状部分に所定形状の充填部
材を充填すればよい。
It may not be preferable to leave the concave shape formed on the back side of the three-dimensional structure 21 as it is. In this case, the concave portion may be filled with a filling member having a predetermined shape.

【0057】図7は上記のようにして得られる三次元造
形物21の凹形状部分に所定形状の充填部材を充填する
過程を示す図である。まず、上記のようにして図7
(a)に示すように三次元造形物21を生成する。この
ようにして得られる三次元造形物21は図7(b)に示
すように裏面側に凹形状Bが形成される。そして、所定
の充填部材補充手段1を別途設け、図7(c)に示すよ
うに充填部材補充手段1によって三次元造形物21の裏
面側に形成された凹形状部分Bに所定形状の充填部材2
を順次に充填していくとともにその接着を行う。なお、
充填部材としてはブロック状の樹脂等を使用すればよ
い。そして、凹形状部分Bの全体に充填部材2を充填し
た後、充填部材2と三次元造形物21とを接着すれば図
7(d)に示すように凹形状部分が充填された三次元造
形物21が得られる。
FIG. 7 is a view showing a process of filling the concave portion of the three-dimensional structure 21 obtained as described above with a filling member of a predetermined shape. First, as described above, FIG.
A three-dimensional structure 21 is generated as shown in FIG. In the three-dimensional structure 21 thus obtained, a concave shape B is formed on the back surface side as shown in FIG. Then, a predetermined filling member replenishing means 1 is separately provided, and as shown in FIG. 7 (c), the filling member of a predetermined shape is formed in the concave portion B formed on the back side of the three-dimensional structure 21 by the filling member replenishing means 1. 2
Are sequentially filled and the bonding is performed. In addition,
A block-like resin or the like may be used as the filling member. Then, after filling the filling member 2 into the entire concave portion B, the filling member 2 and the three-dimensional structure 21 are bonded to each other, as shown in FIG. The product 21 is obtained.

【0058】三次元造形物21がオーバーハング形状を
有する場合には、図3に示すフローチャートが終了した
ときにはオーバーハング支持部22が一体となって造形
されている(図1参照)。このため、造形完了後、三次
元造形物を支持部用樹脂の融点よりも高く、かつ、他の
樹脂の融点よりも低い温度下に置くことでオーバーハン
グ支持部22のみを溶融させて取り除く。このように支
持部用樹脂を使用することによって造形対象物が複雑な
形状であってもその三次元造形物を生成することができ
るのである。
When the three-dimensional structure 21 has the overhang shape, the overhang support portion 22 is integrally formed when the flowchart shown in FIG. 3 is completed (see FIG. 1). For this reason, after the completion of modeling, the three-dimensional model is placed at a temperature higher than the melting point of the resin for the support portion and lower than the melting points of the other resins, so that only the overhang support portion 22 is melted and removed. Thus, by using the resin for the supporting portion, even if the object to be modeled has a complicated shape, a three-dimensional object can be generated.

【0059】以上、この実施形態における三次元造形装
置10の概略構成とその動作について説明したが、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。
Although the schematic configuration and operation of the three-dimensional printing apparatus 10 according to the present embodiment have been described above, if a CAD / CAM / CAE system is introduced into the computer 11, the speed at the time of printing and the design can be increased. It is also possible to recommend qualitative improvements.

【0060】<1−3.小領域駆動手段20b>次に、
各分割ステージ20aを個別に駆動するために設けられ
た小領域駆動手段20bについて説明する。各小領域駆
動手段20bは上述のように1つの分割ステージ20a
をステージ20の造形面に垂直な方向に駆動させるもの
である。このような機能を実現するためには、リニア
アクチュエータ等のように直線方向の駆動を行う直線式
駆動手段を利用し、その直線的駆動方向をステージ20
の造形面に垂直な方向として構成する例と、回転式ア
クチュエータ等のように回転方向の駆動を行う回転式駆
動手段とその回転方向の駆動をステージ20の造形面に
垂直な方向となる直線方向への駆動に変換する駆動変換
手段とで構成する例とが考えられる。
<1-3. Small area driving means 20b>
The small area driving means 20b provided to individually drive each of the divided stages 20a will be described. Each of the small area driving means 20b has one divided stage 20a as described above.
Is driven in a direction perpendicular to the modeling surface of the stage 20. In order to realize such a function, linear driving means for driving in a linear direction, such as a linear actuator, is used, and the linear driving direction is changed to the stage 20.
And a rotary drive means for driving in the rotational direction, such as a rotary actuator, and a linear direction in which the drive in the rotational direction is a direction perpendicular to the modeling surface of the stage 20. And a drive conversion unit that converts the drive into a drive to the drive.

【0061】ここではこれらの一構成例について説明す
る。図8ないし図10はいずれも小領域駆動手段20b
の一構成例を示す図である。
Here, an example of these structures will be described. 8 to 10 show the small area driving means 20b.
It is a figure which shows one structural example.

【0062】まず図8に示す小領域駆動手段20bは、
連結部材61と回転ネジ62とステッピングモータ63
とによって構成される。そして、ステッピングモータ6
3が駆動制御部12からの指令に基づいて回転ネジ62
を回転させると、連結部材61が回転ネジ62の軸方向
に沿って移動する。この結果、連結部材61の上部に連
結された分割ステージ20aが昇降移動する。
First, the small area driving means 20b shown in FIG.
Connecting member 61, rotary screw 62, and stepping motor 63
It is constituted by and. And the stepping motor 6
3 is a rotary screw 62 based on a command from the drive control unit 12.
Is rotated, the connecting member 61 moves along the axial direction of the rotary screw 62. As a result, the division stage 20a connected to the upper part of the connection member 61 moves up and down.

【0063】次に図9に示す小領域駆動手段20bは、
伸縮軸64とリニアアクチュエータ65とによって構成
される。リニアアクチュエータ65としては圧電素子を
利用した直動アクチュエータ、電磁リニアアクチュエー
タ、ソレノイド、エアシリンダ等が挙げられる。そし
て、リニアアクチュエータ65が駆動制御部12からの
指令に基づいて伸縮軸64を伸縮駆動させると、伸縮軸
64の上部に連結された分割ステージ20aが昇降移動
する。
Next, the small area driving means 20b shown in FIG.
It is constituted by a telescopic shaft 64 and a linear actuator 65. Examples of the linear actuator 65 include a linear motion actuator using a piezoelectric element, an electromagnetic linear actuator, a solenoid, and an air cylinder. When the linear actuator 65 drives the telescopic shaft 64 to expand and contract based on a command from the drive control unit 12, the split stage 20a connected to the upper part of the telescopic shaft 64 moves up and down.

【0064】次に図10に示す小領域駆動手段20b
は、ガイドローラ66とラック67とピニオン68とモ
ータ69によって構成される。そして、モータ69が駆
動制御部12からの指令に基づいてピニオン68を回転
させると、その回転駆動がラック67に伝達され、ラッ
ク67がガイドローラ66によって規定される配置方向
に沿って直線的に移動する。この結果、ラック67の上
部に連結された分割ステージ20aが昇降移動する。
Next, the small area driving means 20b shown in FIG.
Is constituted by a guide roller 66, a rack 67, a pinion 68, and a motor 69. Then, when the motor 69 rotates the pinion 68 based on a command from the drive control unit 12, the rotation drive is transmitted to the rack 67, and the rack 67 is linearly moved along the arrangement direction defined by the guide rollers 66. Moving. As a result, the division stage 20a connected to the upper part of the rack 67 moves up and down.

【0065】このように小領域駆動手段20bは任意の
駆動方式によって実現可能である。また、このような小
領域駆動手段20bによって分割ステージ20aは個別
に駆動されるように構成され、各分割ステージ20bが
造形面に垂直な方向に適切に駆動されるのである。
As described above, the small area driving means 20b can be realized by an arbitrary driving method. Further, the division stages 20a are configured to be individually driven by such small area driving means 20b, and each division stage 20b is appropriately driven in a direction perpendicular to the printing surface.

【0066】<1−4.彩色について>次に、この実施
形態における造形過程での彩色について説明する。この
実施形態では、三次元造形物21にY,M,Cの3原色
に着色された複数の樹脂を積層していくことにより、三
次元造形物21の造形過程での彩色を行っている。
<1-4. Coloring> Next, coloring in the forming process in this embodiment will be described. In this embodiment, the three-dimensional structure 21 is colored by laminating a plurality of resins colored in three primary colors of Y, M, and C in the process of forming the three-dimensional structure 21.

【0067】吐出ノズル15a〜15cのそれぞれから
は減色混合によって異なる色成分を表現することができ
るY,M,Cの各色成分に着色された樹脂が吐出される
一方、吐出ノズル15dからは白色の樹脂が吐出され
る。ここで、無着色の樹脂は一般的に白色やクリーム色
等のものがあるため、吐出ノズル15dから吐出する樹
脂を無着色状態において白色のものを用いればよい。
Each of the discharge nozzles 15a to 15c discharges a resin colored to each of the Y, M, and C color components capable of expressing different color components by subtractive color mixing, while the discharge nozzle 15d discharges white resin. The resin is discharged. Here, the non-colored resin generally has a color of white or cream, so that the resin discharged from the discharge nozzle 15d may be white in a non-colored state.

【0068】このように吐出ノズル15dから吐出され
る三次元造形物21の造形用として白色の樹脂を使用す
ることにより、各吐出ノズル15a〜15dから吐出さ
れる微小な樹脂の液滴の集合によって混色あるいは色の
階調を表現することができる。
As described above, by using a white resin for forming the three-dimensional structure 21 discharged from the discharge nozzle 15d, a collection of minute resin droplets discharged from each of the discharge nozzles 15a to 15d is formed. Mixed color or color gradation can be expressed.

【0069】一般に、彩色を行うためにはY,M,Cの
三原色を混色すればよいが、色の濃淡を表現するために
は三原色に加えて白色に着色された樹脂を吐出して混色
することが有効となる。一般のプリンタ等では白色の紙
にインク、トナー等で字、画像をプリントしていくた
め、基材となる紙の白色を利用すれば白色インクは必要
ではなく、Y,M,Cの三色を使用するだけで原理的に
各色成分の濃淡を表現することができる。しかしなが
ら、三次元造形のように基材となるものが存在しない場
合には白色の樹脂を使用することが特に有益となるので
ある。
Generally, it is sufficient to mix the three primary colors of Y, M, and C in order to perform coloring. However, in order to express the density of the color, in addition to the three primary colors, a resin colored white is ejected and mixed. It becomes effective. In general printers and the like, characters and images are printed on white paper with ink, toner, and the like. Therefore, if the white color of the base paper is used, white ink is not necessary, and three colors of Y, M, and C are used. By simply using, the shading of each color component can be expressed in principle. However, when there is no base material as in the case of three-dimensional modeling, it is particularly advantageous to use a white resin.

【0070】つまり、Y,M,Cの各色成分を混合する
ことによって暗い色を表現することができることができ
るが、白色は表現することはできないため、内部造形用
として白色等淡い色の樹脂を準備し、この白色の樹脂を
表面彩色の際にも使用すれば、三次元造形物21に対し
て適切な彩色を施すことが可能になる。
That is, a dark color can be expressed by mixing the respective color components of Y, M, and C, but a white color cannot be expressed. If the white resin is prepared and used for surface coloring, the three-dimensional structure 21 can be appropriately colored.

【0071】このようにして三次元造形物21に彩色を
施す際の濃淡を表示する場合の樹脂の吐出形態の一例に
ついて説明する。
A description will be given of an example of a resin discharge mode in the case of displaying shades when coloring the three-dimensional structure 21 in this way.

【0072】図11は、シアンについての階調表現の一
例を示す図である。駆動制御部12において所定の階調
変換が行われると、断面データに含まれる多値の階調デ
ータは一定領域を有する2値データに変換される。この
2値データは各吐出ノズル15a〜15eをON/OF
F制御するための情報となる。
FIG. 11 is a diagram showing an example of gradation expression for cyan. When predetermined gradation conversion is performed in the drive control unit 12, the multivalued gradation data included in the cross-sectional data is converted into binary data having a certain area. This binary data turns ON / OF each of the discharge nozzles 15a to 15e.
This is information for F control.

【0073】図11にはこの一定領域を示しており、こ
の彩色のための一定領域内への各色成分の樹脂の吐出パ
ターンを変化させることにより、階調表現や混合色表現
を行うことが可能になる。淡いシアンを表示する場合に
は一定領域にシアンを1滴吐出し、他の領域にはホワイ
トを吐出する。また、濃いシアンを表示する場合には一
定領域の全体にシアンを4滴吐出する。このように一定
領域に対するシアンの樹脂とホワイトの樹脂との吐出割
合を変化させることにより、淡いシアンから濃いシアン
への階調変化を適切に表現することが可能になる。
FIG. 11 shows this fixed area. By changing the resin discharge pattern of each color component into the fixed area for coloring, gradation expression and mixed color expression can be performed. become. When displaying pale cyan, one drop of cyan is ejected to a certain area, and white is ejected to other areas. When displaying dark cyan, four drops of cyan are ejected over the entire fixed area. As described above, by changing the ejection ratio of the cyan resin and the white resin with respect to a certain area, it is possible to appropriately express a gradation change from light cyan to dark cyan.

【0074】なお、図11の例では説明の都合上、階調
変換によって生じる彩色のための一定領域を4個の吐出
領域で示しているが、これに限定するものではない。例
えば、断面データにおいて256階調を有している場合
であってその階調を低下させずにON/OFF制御のた
めの2値データに変換する場合、一定領域内には256
個の吐出領域が定められる。
In the example of FIG. 11, for the sake of explanation, a fixed area for coloring generated by gradation conversion is shown by four ejection areas, but the present invention is not limited to this. For example, in a case where the cross-sectional data has 256 gradations and the data is converted into binary data for ON / OFF control without lowering the gradation, 256 data is included in a certain area.
The number of ejection regions is determined.

【0075】次に、図12は淡いシアンから淡いイエロ
ーへ変化する表現の一例を示す図である。図12の左端
は淡いシアンを表現する際のCとWとの吐出パターンで
あり、右端は淡いイエローを表現する際のYとWとの吐
出パターンである。淡いシアンからシアンとイエローと
の混合色を経て淡いイエローへと変化させる際には図1
2に示すように一定領域内へのCとYとWとを吐出する
割合をしだいに変化させていくことによってそのような
色の変化を表現することが可能になる。
Next, FIG. 12 is a diagram showing an example of an expression changing from light cyan to light yellow. The left end of FIG. 12 is an ejection pattern of C and W when expressing light cyan, and the right end is an ejection pattern of Y and W when expressing light yellow. When changing from pale cyan to pale yellow via a mixed color of cyan and yellow, FIG.
As shown in FIG. 2, it is possible to express such a color change by gradually changing the ratio of discharging C, Y, and W into a certain area.

【0076】また、図13には上記の彩色のための一定
領域が複数個集合したものを示している。図13(a)
はCとWとの吐出パターンを示しており、図13(b)
は(a)の吐出パターンによって表現される彩色形態を
具体的に示している。図13に示すように駆動制御部1
2が吐出パターンを制御することによって三次元造形物
21の造形過程における彩色を行うことが可能になる。
FIG. 13 shows a group of a plurality of fixed areas for the above-mentioned coloring. FIG. 13 (a)
Shows the ejection pattern of C and W, and FIG.
8 specifically shows a coloring mode represented by the ejection pattern of FIG. As shown in FIG.
By controlling the ejection pattern by the 2, it becomes possible to color the three-dimensional structure 21 in the forming process.

【0077】ところで、隣接する複数の一定領域におい
て同一の階調を表示しようとする場合、吐出パターンが
同一であるとそのパターンの規則的配置によって造形対
象物にはない模様が三次元造形物21上に現れる場合が
ある。このような事態を回避するために同一の階調を表
示する場合であっても吐出パターンを変化させることが
好ましい。図14は吐出パターンを変化させる例を示す
図であり、(a)は1滴のシアンに対して3滴のホワイ
ト、(b)は2滴のシアンに対して2滴のホワイト、
(c)は3滴のシアンに対して1滴のホワイトをそれぞ
れ吐出する例を示している。同じ階調が隣接する場合に
は駆動制御部12が吐出パターン決定手段として機能
し、各吐出ノズル15a〜15dからの吐出パターンを
シアンが1滴の場合は図14(a)に示すように、また
シアンが2滴の場合は図14(b)に示すように、さら
にシアンが3滴の場合は図14(c)に示すようにそれ
ぞれ変化させることにより、造形対象物にはない模様が
三次元造形物21上に現れることを回避することができ
る。ここで、図14(a)、(b)、(c)の各図にお
いていずれの吐出パターンを選択するかはランダムに決
定してもよいし、規則的に決定してもよい。
When the same gradation is to be displayed in a plurality of adjacent fixed areas, if the ejection pattern is the same, a pattern which is not present in the object to be modeled due to the regular arrangement of the pattern is a three-dimensional object 21. May appear above. In order to avoid such a situation, it is preferable to change the ejection pattern even when displaying the same gradation. 14A and 14B are diagrams showing an example in which the ejection pattern is changed. FIG. 14A shows three white drops for one cyan drop, FIG. 14B shows two white drops for two cyan drops, and FIG.
(C) shows an example in which one drop of white is discharged for three drops of cyan. When the same gradation is adjacent, the drive control unit 12 functions as an ejection pattern determination unit. When the ejection pattern from each of the ejection nozzles 15a to 15d is one drop of cyan, as shown in FIG. In addition, by changing the pattern as shown in FIG. 14 (b) when cyan is two drops and as shown in FIG. 14 (c) when cyan is three drops, a pattern which is not present in the object to be formed is tertiary. Appearing on the original object 21 can be avoided. Here, in each of FIGS. 14A, 14B, and 14C, which ejection pattern is selected may be determined randomly or may be determined regularly.

【0078】このようにこの実施形態では、三次元造形
物21を造形する際にY,M,Cに着色された樹脂と、
白色の樹脂とを使用することにより、造形過程において
三次元造形物に対して造形対象物に応じた彩色を施して
いくことができる。
As described above, in this embodiment, when the three-dimensional structure 21 is formed, the resin colored Y, M, and C is used.
By using a white resin, it is possible to apply a color to a three-dimensional object according to the object to be molded in the molding process.

【0079】なお、吐出ノズル15a〜15cから吐出
される着色された樹脂はそれぞれ他の色成分(例えば、
R(赤),G(緑),B(青)等)に着色されていても
よいが、Y,M,Cの三原色に着色された樹脂を使用し
てこれらを混合することにより、三次元造形物21に中
間色等の全ての色成分の彩色することができるという効
果がある。
Note that the colored resin discharged from the discharge nozzles 15a to 15c has a different color component (for example,
R (red), G (green), B (blue), etc.), but by using a resin colored in three primary colors of Y, M, and C, these are mixed to form a three-dimensional resin. There is an effect that all the color components such as the intermediate color can be colored on the modeled object 21.

【0080】また、吐出ノズル15dから吐出される内
部造形用の樹脂は白色に限定されるものではなく、クリ
ーム色等の樹脂であってもよい。ただし、生成される三
次元造形物21において造形対象物の白色や階調を鮮明
に再現するためには、内部造形用として白色の樹脂を使
用することが望ましい。
The resin for internal shaping discharged from the discharge nozzle 15d is not limited to white, but may be a resin of cream color or the like. However, in order to clearly reproduce the white color and gradation of the object to be formed in the generated three-dimensional object 21, it is desirable to use a white resin for the internal forming.

【0081】さらに、三次元造形物21の表面側に黒色
を再現する場合には、Y,M,Cの三色を吐出すること
で黒色を表現することができるが、鮮明な黒色を再現す
るために別途黒色に着色された樹脂を吐出するための吐
出ノズルを設けてもよい。
Further, in the case where black is reproduced on the surface side of the three-dimensional structure 21, black can be expressed by discharging three colors of Y, M, and C, but clear black is reproduced. For this purpose, a discharge nozzle for discharging the resin colored in black may be separately provided.

【0082】<1−5.ノズルヘッドの構成>次に、上
記の三次元造形装置10におけるノズルヘッド15の構
成例について説明する。
<1-5. Configuration of Nozzle Head> Next, a configuration example of the nozzle head 15 in the above-described three-dimensional printing apparatus 10 will be described.

【0083】ノズルヘッド15における各吐出ノズル1
5a〜15eはそれぞれに圧電アクチュエータ等の圧力
発生手段が設けられており、当該圧力発生手段によって
ノズル内部に供給される溶融状態の樹脂に対して一定の
圧力が付与されてノズル先端部から液滴状の樹脂が吐出
されるように構成されている。
Each ejection nozzle 1 in the nozzle head 15
Each of 5a to 15e is provided with a pressure generating means such as a piezoelectric actuator, and a predetermined pressure is applied to the molten resin supplied into the nozzle by the pressure generating means, so that a droplet is formed from the tip of the nozzle. It is configured to discharge a resin in a shape.

【0084】このような構成にすることにより、駆動制
御部12が各吐出ノズル15a〜15eの圧力発生手段
を独立に駆動制御することが可能になり、それによって
各色に着色された樹脂やその他の樹脂の吐出を個別に制
御することができるのである。
With such a configuration, the drive control unit 12 can independently control the drive of the pressure generating means of each of the discharge nozzles 15a to 15e, whereby the resin or other resin colored in each color can be controlled. The discharge of the resin can be controlled individually.

【0085】また、このようにノズルヘッド15に設け
られる各吐出ノズル15a〜15eが個別に制御可能で
あることから、ノズルヘッド15の構成例についてもい
くつかの実施例が考えられる。
Further, since each of the discharge nozzles 15a to 15e provided in the nozzle head 15 can be individually controlled as described above, some examples of the configuration of the nozzle head 15 can be considered.

【0086】まず第1に、上記のように個別に制御可能
なノズルヘッド15では、図1に示すような複数の吐出
ノズル15a〜15eが直線状に配置されたノズルユニ
ットをさらに複数個並設することが考えられる。
First, in the nozzle head 15 which can be individually controlled as described above, a plurality of nozzle units in which a plurality of discharge nozzles 15a to 15e are linearly arranged as shown in FIG. It is possible to do.

【0087】図15は、三次元造形物に彩色を施すため
のノズルヘッド15の構成の一例を示す図であり、図1
5(a)は三原色に着色された樹脂と白色の樹脂と支持
部用樹脂との5種類の樹脂を個別に吐出する構成例を示
しており、(b)はさらに黒色の樹脂を吐出する構成例
を示している。図15において、Yはイエローの樹脂、
Mはマゼンタの樹脂、Cはシアンの樹脂、Wはホワイト
の樹脂、Sは支持部用樹脂、Kは黒色の樹脂をそれぞれ
吐出するための吐出ノズルである。
FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of a nozzle head 15 for coloring a three-dimensional structure, and FIG.
FIG. 5A shows a configuration example in which five kinds of resins, namely, a resin colored in three primary colors, a white resin, and a resin for a support portion, are individually discharged, and FIG. 5B shows a configuration in which a black resin is further discharged. An example is shown. In FIG. 15, Y is a yellow resin,
M is a magenta resin, C is a cyan resin, W is a white resin, S is a support resin, and K is a discharge nozzle for discharging a black resin.

【0088】図15に示すように、複数の吐出ノズル1
5a〜15e(又は15a〜15f)が直線状に配置さ
れたものを1つのノズルユニット17として構成し、こ
のノズルユニット17を複数個並設することによって複
数の吐出ノズルをマトリクス状に配置することで、効率
よく、かつ確実に彩色造形を行うことが可能になる。例
えば、ノズルヘッド15をX方向に移動させると、ノズ
ルヘッド15のY方向の幅を1走査分として同時に造形
することができるため、効率よく造形を行うことがで
き、造形時間の短縮化を図ることが可能になる。
As shown in FIG. 15, a plurality of discharge nozzles 1
One in which 5a to 15e (or 15a to 15f) are linearly arranged is constituted as one nozzle unit 17, and a plurality of discharge nozzles are arranged in a matrix by arranging a plurality of nozzle units 17 in parallel. Thus, it is possible to efficiently and surely perform the coloring molding. For example, when the nozzle head 15 is moved in the X direction, the molding can be performed simultaneously with the width of the nozzle head 15 in the Y direction as one scan, so that the molding can be performed efficiently and the molding time can be reduced. It becomes possible.

【0089】図15おいて、複数の吐出ノズルの軸(す
なわち吐出方向)はそれぞれ平行になるように配置され
ており、ノズルヘッド15のX方向またはY方向への移
動タイミングに合わせて駆動制御部12が時系列的に各
樹脂を吐出させることで一定領域内において複数色の樹
脂を混色することができるのである。
In FIG. 15, the axes of the plurality of discharge nozzles (that is, the discharge directions) are arranged so as to be parallel to each other, and the drive control unit is controlled in accordance with the movement timing of the nozzle head 15 in the X direction or the Y direction. By ejecting each resin in a time series, a plurality of resins can be mixed in a certain area.

【0090】また第2に、上記のように個別に制御可能
なノズルヘッド15では、支持部用樹脂以外の樹脂を吐
出する吐出ノズル15a〜15d、15fのうち、Y,
M,C(さらにはK)に着色された樹脂を吐出する吐出
ノズル15a〜15c、15fを造形用として設けられ
た白色の樹脂を吐出する吐出ノズル15dの周囲に配置
することも考えられる。
Second, in the nozzle head 15 that can be individually controlled as described above, among the discharge nozzles 15a to 15d and 15f that discharge resins other than the resin for the support portion, Y,
It is also conceivable to arrange the discharge nozzles 15a to 15c and 15f for discharging the resin colored M and C (further K) around the discharge nozzle 15d for discharging the white resin provided for modeling.

【0091】図16はこのような配置構成の概念を示す
図であり、(a)は側方からみた概念図であり、(b)
は上方からみた概念図である。図16(b)に示すよう
に吐出ノズル15a〜15c、15fは内部造形用の樹
脂である白色の樹脂の吐出ノズル15dの周囲に配置さ
れており、図16(a)に示すように複数の吐出ノズル
15a〜15fの各軸(吐出方向)を彩色のための一定
領域内で交差するように配置することで、彩色のための
一定領域内に対しては同時に各色の樹脂を吐出すること
ができる。このような吐出ノズル15a〜15fを1つ
のノズルユニット17としたときに、このノズルユニッ
ト17を図17に示すように複数個配置することで、効
率よくかつ確実に彩色造形を行うことが可能になる。な
お、図17(a)は図16のノズルユニット17をY方
向に直線状に配置したノズルヘッド15の例を示してお
り、図17(b)はXY平面内に配置したノズルヘッド
15の例を示している。図17(a)の構成のノズルヘ
ッド15をX方向に走査することで造形の隙間が生じる
場合には、図17(b)の構成を採用すればよい。
FIGS. 16A and 16B are diagrams showing the concept of such an arrangement configuration. FIG. 16A is a conceptual diagram viewed from the side, and FIG.
Is a conceptual diagram viewed from above. As shown in FIG. 16B, the discharge nozzles 15a to 15c and 15f are arranged around a discharge nozzle 15d of a white resin which is a resin for internal molding, and as shown in FIG. By arranging the respective axes (discharge directions) of the discharge nozzles 15a to 15f so as to intersect within a certain area for coloring, it is possible to simultaneously discharge the resin of each color into the certain area for coloring. it can. When such discharge nozzles 15a to 15f are used as one nozzle unit 17, by arranging a plurality of nozzle units 17 as shown in FIG. 17, it is possible to efficiently and surely perform color molding. Become. 17A shows an example of the nozzle head 15 in which the nozzle units 17 of FIG. 16 are linearly arranged in the Y direction, and FIG. 17B shows an example of the nozzle head 15 which is disposed in the XY plane. Is shown. When a molding gap is generated by scanning the nozzle head 15 having the configuration of FIG. 17A in the X direction, the configuration of FIG. 17B may be adopted.

【0092】<2.第2の実施の形態>この実施形態
は、三次元造形装置が、ステージの造形面上に所定形状
の充填部材を搬送する充填部材搬送手段を備える構成と
し、その充填部材搬送手段が充填部材をステージの造形
面上の所定位置に配置することで、ステージの造形面上
に所定の突出形状を形成する突出形状形成手段としての
機能を実現するものである。なお、充填部材としては例
えばブロック状に形成された樹脂等が使用される。
<2. Second Embodiment> In this embodiment, a three-dimensional printing apparatus is provided with a filling member conveying means for conveying a filling member of a predetermined shape on a molding surface of a stage. By arranging at a predetermined position on the molding surface of the stage, a function as a protruding shape forming means for forming a predetermined protruding shape on the molding surface of the stage is realized. As the filling member, for example, a resin or the like formed in a block shape is used.

【0093】また、この実施形態では、第1の実施の形
態と異なり、三次元造形物に対して彩色を行うための着
色剤として着色用のインクを使用し、造形用の材料とし
て樹脂を使用する構成例を示す。
Further, in this embodiment, unlike the first embodiment, a coloring ink is used as a coloring agent for coloring a three-dimensional modeled object, and a resin is used as a modeling material. An example of the configuration will be described.

【0094】以下、この発明の第2の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0095】<2−1.三次元造形装置の全体的構成>
図18は、この実施形態における三次元造形装置30を
示す概略図である。なお、図18において上記第1の実
施の形態で説明した各部材と同一の作用効果を奏する部
材については同一符号を付している。
<2-1. Overall configuration of 3D modeling device>
FIG. 18 is a schematic diagram showing a three-dimensional printing apparatus 30 according to this embodiment. In FIG. 18, members having the same functions and effects as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0096】この三次元造形装置30は、第1の実施の
形態と同様に、コンピュータ11と駆動制御部12とX
Y方向駆動部13とZ方向駆動部14とノズルヘッド3
5とタンク部38と溶融部39とステージ20とを備え
ており、さらに、充填部材搬送手段として機能する充填
部材搬送部45を備える。
The three-dimensional printing apparatus 30 includes a computer 11, a drive control unit 12, and an X
Y-direction drive unit 13, Z-direction drive unit 14, and nozzle head 3
5, a tank section 38, a melting section 39, and a stage 20, and further include a filling member transport section 45 functioning as a filling member transport section.

【0097】コンピュータ11と駆動制御部12とXY
方向駆動部13とZ方向駆動部14とステージ20とは
上記第1の実施の形態と同一の作用効果を示すものであ
るため、ここではその説明を省略する。
Computer 11, drive control unit 12, and XY
The directional drive unit 13, the Z-direction drive unit 14, and the stage 20 exhibit the same operation and effects as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

【0098】この実施形態において第1の実施の形態と
異なるものは、充填部材搬送部45とノズルヘッド35
とタンク部38と溶融部39とである。
The difference between this embodiment and the first embodiment is that the filling member transport section 45 and the nozzle head 35
, A tank part 38 and a melting part 39.

【0099】充填部材搬送部45は、駆動部45aと充
填部材保持機構45bとを備えて構成される。駆動部4
5aは充填部材保持機構45bをX軸およびY軸によっ
て規定される平面内で移動させるべく設けられた駆動手
段であり、駆動制御部12からの駆動指令に基づいて充
填部材保持機構45bをその平面における駆動範囲内で
任意の位置に移動させることができる。充填部材保持機
構45bは内部に複数の充填部材2を収容しており、駆
動制御部12からの充填部材配置指令に基づいて収容し
ている充填部材2をステージ20上に配置する。すなわ
ち、この充填部材搬送部45は、ステージ20の造形面
内において任意の位置にアクセスすることができ、充填
部材2を配置することでステージ20の造形面上に所定
の突出形状を形成する突出形状形成手段として機能する
のである。
The filling member transport section 45 includes a drive section 45a and a filling member holding mechanism 45b. Drive unit 4
Reference numeral 5a denotes a driving means provided to move the filling member holding mechanism 45b within a plane defined by the X axis and the Y axis. The driving means 5a moves the filling member holding mechanism 45b on the plane based on a drive command from the drive control unit 12. Can be moved to an arbitrary position within the driving range of. The filling member holding mechanism 45b accommodates a plurality of filling members 2 therein, and arranges the accommodated filling members 2 on the stage 20 based on a filling member arrangement command from the drive control unit 12. That is, the filling member transporting section 45 can access an arbitrary position in the molding surface of the stage 20, and forms a predetermined projecting shape on the molding surface of the stage 20 by disposing the filling member 2. It functions as a shape forming means.

【0100】次に、タンク部38は造形用と支持部用と
の融点の異なる熱可塑性樹脂をそれぞれに収容する2つ
のタンク38a、38bと、異なる色成分のインクをそ
れぞれに収容する複数のタンク40a〜40dとを備え
る。また、溶融部39には熱可塑性樹脂を収容するタン
ク38a、38bとのそれぞれに対応して2つの溶融ヒ
ータ39a、39bが設けられている。このため、タン
ク38a、38bのそれぞれに収容される熱可塑性樹脂
はそれぞれのタンク下方に設けられた溶融ヒータ39
a、39bによって加熱・溶融される。一方、複数のタ
ンク40a〜40dに収容されるそれぞれのインクは常
温で液体であるため溶融ヒータ等を設ける必要はない。
Next, the tank section 38 includes two tanks 38a and 38b for respectively containing thermoplastic resins having different melting points for the molding and the supporting section, and a plurality of tanks for respectively containing inks of different color components. 40a to 40d. Further, the melting part 39 is provided with two melting heaters 39a and 39b corresponding to the tanks 38a and 38b for storing the thermoplastic resin, respectively. For this reason, the thermoplastic resin contained in each of the tanks 38a and 38b is supplied to the melting heater 39 provided below the respective tank.
Heated and melted by a and 39b. On the other hand, since each ink contained in the plurality of tanks 40a to 40d is liquid at normal temperature, it is not necessary to provide a melting heater or the like.

【0101】ノズルヘッド35はXY方向駆動部13の
下部に固定されており、XY方向駆動部13とともに一
体となってXY平面内で移動自在となっている。また、
ノズルヘッド35はタンク部38のタンク数と同数の吐
出ノズル35a〜35d、36a、36bを備えてお
り、タンク38a、38bにおいて溶融された熱可塑性
樹脂は対応して設けられた各吐出ノズル36a、36b
に加熱保温状態で供給されるとともに、タンク40a〜
40dに収容されている各色ごとのインクはそれぞれに
対応する吐出ノズル35a〜35dに供給される。各吐
出ノズル35a〜35d、36a、36bはインクまた
は樹脂を例えばインクジェット方式等で微小な液滴とし
て吐出(噴出)するノズルである。各吐出ノズルによる
インクまたは樹脂の吐出は駆動制御部12によって個別
に制御されており、各吐出ノズルから吐出されるインク
または樹脂はノズルヘッド35に対向する位置に設けら
れているステージ20上に付着する。なお、吐出ノズル
36aは造形用となる樹脂を吐出するノズルであり、吐
出ノズル36bは支持部用となる樹脂を吐出するノズル
である。
The nozzle head 35 is fixed to the lower part of the XY-direction drive unit 13 and is movable together with the XY-direction drive unit 13 in the XY plane. Also,
The nozzle head 35 is provided with the same number of discharge nozzles 35a to 35d, 36a, and 36b as the number of tanks in the tank section 38, and the thermoplastic resin melted in the tanks 38a and 38b is provided with corresponding discharge nozzles 36a, 36b
To the tank 40a-
The ink for each color contained in 40d is supplied to the corresponding discharge nozzles 35a to 35d. Each of the ejection nozzles 35a to 35d, 36a, and 36b is a nozzle that ejects (spouts) ink or resin as minute droplets by, for example, an inkjet method. The ejection of ink or resin from each ejection nozzle is individually controlled by the drive control unit 12, and the ink or resin ejected from each ejection nozzle adheres to the stage 20 provided at a position facing the nozzle head 35. I do. Note that the discharge nozzle 36a is a nozzle that discharges a resin for forming, and the discharge nozzle 36b is a nozzle that discharges a resin for a support portion.

【0102】この実施の形態では、複数の色を有する三
次元造形物や任意の混合色からなる三次元造形物を作成
するために、三次元造形物の造形時において樹脂を吐出
によって造形を行うとともに、彩色の必要な部分には樹
脂に加えて異なる色成分のインクを使用する。三次元造
形物を造形するための樹脂は特に着色の必要性がないた
め、無彩色または無着色の樹脂を使用する。このため、
上記タンク部38の樹脂用となるタンク38a、38b
のうち、タンク18aには造形時において使用する無彩
色または無着色の樹脂が収容されている。なお、無彩色
または無着色の樹脂としては自然色のものを使用しても
よいし、白色あるいは淡い色に着色されている樹脂を使
用してもよい。また、タンク38bには支持部用樹脂が
収容されている。
In this embodiment, in order to create a three-dimensional object having a plurality of colors or a three-dimensional object consisting of an arbitrary mixture of colors, the molding is performed by discharging the resin at the time of molding the three-dimensional object. At the same time, inks of different color components are used in addition to the resin in portions requiring coloring. Since there is no particular need to color the resin for forming the three-dimensional structure, an achromatic or non-colored resin is used. For this reason,
Tanks 38a and 38b for the resin of the tank portion 38
Of these, the tank 18a contains an achromatic or non-colored resin used during molding. The achromatic or non-colored resin may be a natural color resin or a white or lightly colored resin. The tank 38b contains a resin for the supporting portion.

【0103】一方、タンク40a〜40dにはそれぞれ
Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),W
(ホワイト)のインクが収容されている。
On the other hand, Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and W are stored in tanks 40a to 40d, respectively.
(White) ink is stored.

【0104】なお、ステージ20の造形面側は格子状に
分割されており、その各々は独立に昇降可能な分割ステ
ージ20aとして構成されている点については第1の実
施の形態と同様である。
It is to be noted that the molding surface side of the stage 20 is divided into a lattice shape, and each of them is configured as a separately movable stage 20a, which is the same as in the first embodiment.

【0105】<2−2.三次元造形装置30における動
作>次に、この三次元造形装置30における動作につい
て説明する。図19はこの実施形態における三次元造形
装置30の動作の一例を示すフローチャートである。こ
の図19のフローチャートは、ほぼ図3のフローチャー
トと同様であり、異なる処理はステップS70である。
<2-2. Operation in Three-dimensional Modeling Apparatus 30> Next, the operation in the three-dimensional modeling apparatus 30 will be described. FIG. 19 is a flowchart showing an example of the operation of the three-dimensional printing apparatus 30 in this embodiment. The flowchart in FIG. 19 is almost the same as the flowchart in FIG. 3, and the different processing is step S70.

【0106】まず、ステップS1において造形対象物の
データ化が行われ、続いてステップS2において造形す
る際の積層厚さに基づいて造形対象物がスライスされた
各断面ごとの断面データが生成される。そしてステップ
S3において断面データを作成するときに用いた積層厚
さに関する情報がコンピュータ11から駆動制御部12
に入力される。
First, in step S1, the data of the object to be formed is converted into data. Subsequently, in step S2, cross-sectional data for each section in which the object to be formed is sliced is generated based on the layer thickness at the time of forming. . Then, the information regarding the lamination thickness used when creating the cross-section data in step S3 is transmitted from the computer 11 to the drive control unit 12.
Is input to

【0107】そして、ステップS4においてステージ2
0を所定位置に移動させ、ステップS5において充填部
材搬送部45が駆動されてステージ20上の所定位置に
充填部材2が配置されてステージ20上に所定の突出形
状が形成される。
Then, in step S4, stage 2
0 is moved to a predetermined position, and in step S5, the filling member transport unit 45 is driven to dispose the filling member 2 at a predetermined position on the stage 20, and a predetermined protruding shape is formed on the stage 20.

【0108】そして、ステップS6においてデータ変換
手段でのデータ変換が行われて各吐出ノズルから吐出さ
れる液滴サイズに適した層形状や彩色等に関する情報が
生成される。
Then, in step S6, data conversion is performed by the data conversion means, and information on the layer shape, coloring, etc., suitable for the droplet size discharged from each discharge nozzle is generated.

【0109】そして、ステップS70では上記のデータ
変換によって生成された層形状、彩色情報に従って駆動
制御部12がXY方向駆動部13に駆動指令を与えるこ
とによりノズルヘッド35を所定方向に移動させるとと
もに、その移動に伴って各吐出ノズルからのインクまた
は樹脂の吐出を適宜に行わせる。
In step S 70, the drive control unit 12 gives a drive command to the XY direction drive unit 13 in accordance with the layer shape and color information generated by the data conversion, thereby moving the nozzle head 35 in a predetermined direction. With the movement, the ejection of the ink or the resin from each ejection nozzle is appropriately performed.

【0110】三次元造形物の形状を造形するために造形
用となる樹脂と支持部用樹脂とを吐出するとともに、三
次元造形物に彩色を行う際には造形対象物から導かれた
彩色情報に基づいてY,M,C,Wのそれぞれに着色さ
れたインクを吐出することにより、三次元造形物のカラ
ー造形を行う。
In order to form the shape of the three-dimensional object, the resin for molding and the resin for the supporting portion are discharged, and when the three-dimensional object is colored, the coloring information derived from the object to be molded is applied. In this manner, the three-dimensional object is color-formed by ejecting the ink colored in each of Y, M, C, and W based on.

【0111】このとき、充填部材2によって形成された
突出形状部分には樹脂の吐出が行われない。したがっ
て、三次元造形物の裏面側に吐出される造形用の樹脂お
よび三次元造形物がオーバーハング形状を有する場合に
吐出される支持部用樹脂の吐出に要する時間を短縮する
ことができ、効率的に造形を行うことが可能になる。ま
た、造形用樹脂と支持部用樹脂との消費量を低減するこ
ともできる。
At this time, the resin is not discharged to the protruding portion formed by the filling member 2. Therefore, it is possible to reduce the time required for discharging the molding resin discharged to the back surface side of the three-dimensional structure and the support portion resin discharged when the three-dimensional structure has an overhang shape, and to improve the efficiency. It is possible to perform modeling in an efficient manner. Further, it is possible to reduce the consumption of the molding resin and the supporting portion resin.

【0112】そして、ステージ20上に付着する樹脂は
自然放熱、又は、ステージ20若しくは各分割ステージ
20aの内部側に設けられた図示しない冷却手段によっ
て冷却されて溶融状態から固体に変化して硬化する。
The resin adhering to the stage 20 is naturally radiated or cooled by a cooling means (not shown) provided inside the stage 20 or each of the divided stages 20a, and changes from a molten state to a solid state and hardens. .

【0113】このようにしてステップS70において三
次元造形物の一層分の断面体である層体の造形が行われ
るのである。
In this way, in step S70, a layered body which is a cross section of one layer of the three-dimensionally shaped object is formed.

【0114】そして、一層分の造形が終了するとステッ
プS8に進んで、駆動制御部12が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S4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。
When the modeling for one layer is completed, the process proceeds to step S8, in which the drive control unit 12 determines whether or not the modeling of the three-dimensional model is completed. If the determination is "NO", the process proceeds from step S4. Is repeated, and when it is determined to be "YES", the modeling operation ends.

【0115】なお、ステップS4に戻った場合は、ステ
ージ20を造形された一層の高さ寸法分を下降させ、次
の層の造形時においてノズルヘッド15とステージ20
上に積層されていく造形物との位置関係を適切な位置関
係に修正する。そしてステージの移動後、ステップS5
において必要であれば充填部材搬送部45をさらに駆動
して充填部材2の補充を行うことでステージ20の造形
面側に形成される突出形状を再形成する。最初に充填部
材搬送部45を駆動することにより充填部材2を配置し
て突出形状を形成するときには、ステージ20とノズル
ヘッド15との間隔から充填部材2の高さ寸法は制限さ
れている。このため、積層が進むにつれてステージ20
aとノズルヘッド15との間隔が広くなっていくのに従
って充填部材搬送部45を再駆動させて充填部材2を積
み上げていくように構成すれば三次元造形物を造形する
際の樹脂およびインクの吐出量を著しく低減することが
可能になり、その結果効率的かつ安価に三次元造形物の
造形を行うことができるのである。
When the process returns to step S4, the stage 20 is lowered by the height of the formed one layer, and the nozzle head 15 and the stage 20 are lowered at the time of forming the next layer.
Correct the positional relationship with the objects to be stacked on top to an appropriate positional relationship. Then, after moving the stage, step S5
If necessary, the filling member conveying section 45 is further driven to refill the filling member 2 to re-form the protruding shape formed on the modeling surface side of the stage 20. First, when the filling member 2 is arranged by driving the filling member transport unit 45 to form a protruding shape, the height dimension of the filling member 2 is limited due to the distance between the stage 20 and the nozzle head 15. Therefore, as the lamination proceeds, the stage 20
If the distance between the nozzle head 15 and the nozzle head 15 is increased, the filling member transport unit 45 is driven again to stack the filling members 2 so that the resin and the ink when forming the three-dimensional object are formed. The discharge amount can be significantly reduced, and as a result, a three-dimensional structure can be efficiently and inexpensively formed.

【0116】なお、高精度に作る場合、または、造形さ
れた一層分の厚さより断面データを作成するときに用い
た積層厚さに関する情報が小さいときには、一層ごとに
カッターで削って高さをそろえるようにしてもよい。ま
た、造形された一層分の厚さより断面データを作成する
ときに用いた積層厚さに関する情報が大きいときは、実
際の積層厚さが断面データ作成時に用いた厚さに達する
まで同じ断面データに基づいて造形を繰り返すようにし
てもよいし、一層分の造形の際に1つの場所に複数滴ず
つ積んでいくようにしてもよい。
In the case of high-precision manufacturing, or when the information on the lamination thickness used when creating the cross-sectional data is smaller than the thickness of the formed one layer, the height is made uniform by cutting with a cutter for each layer. You may do so. Also, when the information about the lamination thickness used when creating the cross-section data is larger than the thickness of one formed layer, the same cross-section data is used until the actual lamination thickness reaches the thickness used when creating the cross-section data. The modeling may be repeated on the basis of the modeling, or a plurality of droplets may be stacked in one place at the time of modeling for one layer.

【0117】それ以後は上記の動作を繰り返すことによ
り、一層目の上側に二層目の新たな層体が積層されるの
である。そして、このような動作を断面体の数の分だけ
繰り返すことにより、ステージ20上に一層ごとのカラ
ー化された層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21がステージ20上に造形されるの
である。そして造形される三次元造形物21には充填部
材2による突出形状に応じた形状となる。また、オーバ
ーハング支持部22も分割ステージ20aによる突出形
状に応じた形状となる。
Thereafter, by repeating the above operation, a new layer body of the second layer is stacked on the upper side of the first layer. By repeating such an operation by the number of the cross-sections, the colored layers for each layer are sequentially stacked on the stage 20, and finally, the three-dimensional structure 21 of the modeling object is formed. It is formed on the stage 20. Then, the three-dimensional structure 21 to be formed has a shape corresponding to the protruding shape of the filling member 2. Further, the overhang support portion 22 also has a shape corresponding to the shape of the projection by the split stage 20a.

【0118】この実施形態のようにステージ20上にお
ける突出形状を充填部材2によって形成することで、第
1の実施の形態で説明したような造形後に充填部材2を
三次元造形物の凹形状部分に充填するという工程が必要
でなくなるため、さらに効率的な造形が実現できるので
ある。
By forming the protruding shape on the stage 20 by the filling member 2 as in this embodiment, the filling member 2 can be formed into a concave portion of the three-dimensional object after the molding as described in the first embodiment. This eliminates the need for a step of filling the slab, so that more efficient modeling can be realized.

【0119】図20は図19のフローチャートのステッ
プS4〜S8を繰り返すことによって造形が行われる過
程を示す図である。図20に示すように三次元造形物の
造形を行う場合、所定数の層体の造形が行われる度に充
填部材2を補充(積層)していくことで、その充填部材
2が設けられた部分への三次元造形物42の造形の際の
樹脂およびインクの吐出を省略することが可能になる。
FIG. 20 is a diagram showing a process in which modeling is performed by repeating steps S4 to S8 in the flowchart of FIG. As shown in FIG. 20, when modeling a three-dimensional molded object, the filling member 2 is provided by replenishing (stacking) the filling member 2 every time a predetermined number of layers are formed. It is possible to omit the ejection of the resin and the ink when the three-dimensional structure 42 is formed on the portion.

【0120】まず、図20(a)に示すように充填部材
搬送部45が充填部材2をステージ20上の所定位置に
配置する。このとき、充填部材2がノズルヘッド35と
接触しないことが条件となるため、充填部材2を複数個
積み重ねる場合であっても充填部材2がノズルヘッド3
5に接触しない程度にしておく(図20(b))。そし
て、この状態で充填部材2が配置された部分以外の造形
を行う領域にノズルヘッド15より樹脂またはインクを
吐出していく(図20(c))。そして、造形が進み、
ステージ20が下降するのに伴って、必要に応じて、ス
テージ20上に配置されている充填部材2の上側にさら
に充填部材2を補充し、樹脂またはインクを吐出して造
形を行っていく(図20(d))。そして造形が完了す
ると、三次元造形物42の裏面側に充填部材2が充填さ
れた状態となる(図20(e))。
First, as shown in FIG. 20A, the filling member transport section 45 places the filling member 2 at a predetermined position on the stage 20. At this time, since the condition that the filling member 2 does not contact the nozzle head 35 is a condition, even if a plurality of the filling members 2 are stacked,
5 (FIG. 20B). Then, in this state, the resin or the ink is discharged from the nozzle head 15 to the region where the molding is performed other than the portion where the filling member 2 is arranged (FIG. 20C). And the molding progresses,
As the stage 20 moves down, the filling member 2 is further replenished above the filling member 2 arranged on the stage 20 as needed, and the resin or ink is ejected to perform modeling ( FIG. 20 (d)). When the shaping is completed, the filling member 2 is filled on the back surface of the three-dimensional structure 42 (FIG. 20E).

【0121】このように充填部材2を配置することによ
ってステージ20の造形面側に突出形状を形成する構成
を採用すれば、三次元造形物42の裏面側に充填部材2
が充填することができ、充填部材2の配置される部分に
おいて使用される造形用の樹脂の使用量を低減すること
ができるとともに、造形速度の高速化を図ることが可能
になる。この結果、三次元造形物42の制作コストを低
減し、効率的な造形を行うことができるのである。ま
た、このような充填部材2をオーバーハング形状の支持
部43にも配置することで支持部用樹脂の使用量の低減
を行うことも可能になる。
By adopting a configuration in which a protruding shape is formed on the molding surface side of the stage 20 by arranging the filling member 2 in this manner, the filling member 2
Can be filled, the amount of modeling resin used in the portion where the filling member 2 is arranged can be reduced, and the modeling speed can be increased. As a result, the production cost of the three-dimensional structure 42 can be reduced, and efficient modeling can be performed. Further, by arranging such a filling member 2 also in the support portion 43 having an overhang shape, it is possible to reduce the amount of resin used for the support portion.

【0122】そして、この実施の形態のように、充填部
材2をステージ20上に配置するようにすれば、第1の
実施の形態のように三次元造形物の裏面側が凹形状とな
ることを回避することができる。
If the filling member 2 is arranged on the stage 20 as in this embodiment, the back side of the three-dimensional structure becomes concave as in the first embodiment. Can be avoided.

【0123】三次元造形物42がオーバーハング形状を
有する場合には、図19に示すフローチャートが終了し
たときにはオーバーハング支持部43が一体となって造
形されている(図18参照)。このため、造形完了後、
三次元造形物を支持部用樹脂の融点よりも高く、かつ、
他の樹脂の融点よりも低い温度下に置くことでオーバー
ハング支持部43のみを溶融させて取り除く。このよう
に支持部用樹脂を使用することによって造形対象物が複
雑な形状であってもその三次元造形物を生成することが
できるのである。
When the three-dimensional structure 42 has an overhang shape, the overhang support portion 43 is integrally formed when the flowchart shown in FIG. 19 is completed (see FIG. 18). For this reason, after modeling is completed,
The three-dimensional object is higher than the melting point of the resin for the support part, and
By placing the resin at a temperature lower than the melting point of the other resin, only the overhang support portion 43 is melted and removed. Thus, by using the resin for the supporting portion, even if the object to be modeled has a complicated shape, a three-dimensional object can be generated.

【0124】このように図20に示す造形過程では、ス
テージ20の造形面が複数の小領域に分割されて設けら
れた分割ステージ20aを特に駆動する必要はない。し
かしながら、充填部材搬送部45と分割ステージ20a
との双方を駆動するようにすれば、図20に示す造形過
程よりもさらに造形の際の効率化を図ることができる。
As described above, in the molding process shown in FIG. 20, it is not necessary to particularly drive the divided stage 20a provided by dividing the molding surface of the stage 20 into a plurality of small areas. However, the filling member transport section 45 and the split stage 20a
If both are driven, the efficiency of the molding can be further improved than in the molding process shown in FIG.

【0125】図21は、充填部材搬送部45と分割ステ
ージ20aとの双方を駆動することで造形を行う過程を
示す図である。なお、この図21に示すような造形を行
う場合には、充填部材2のステージ側に接する面積と、
分割ステージ20aの造形面の面積とがほぼ等しいこと
が前提となる。
FIG. 21 is a diagram showing a process of performing modeling by driving both the filling member transport section 45 and the division stage 20a. In addition, when performing modeling as shown in FIG. 21, the area of the filling member 2 in contact with the stage side,
It is assumed that the area of the modeling surface of the division stage 20a is substantially equal.

【0126】まず、図21(a)に示すように、各分割
ステージ20aが最大限高い位置まで駆動された状態
で、充填部材搬送部45が充填部材2を分割ステージ2
0a上に配置する。そして、各分割ステージ20aを充
填部材2が1個配置されるごとに充填部材2の高さ寸法
分だけ下降させる。この動作を繰り返すことによって、
三次元造形物42の造形過程で必要な全ての充填部材2
をステージ20上に配置完了する。
First, as shown in FIG. 21 (a), in a state where each of the divided stages 20a is driven to the maximum position, the filling member transport unit 45 transfers the filling member 2 to the divided stage 2a.
0a. Then, each division stage 20a is lowered by the height of the filling member 2 every time one filling member 2 is disposed. By repeating this operation,
All the filling members 2 necessary in the forming process of the three-dimensional structure 42
On the stage 20 is completed.

【0127】そして、樹脂またはインクによる造形を行
う際に、充填部材2の配置された分割ステージ20aを
1段階(1個の充填部材2の高さ寸法分)上昇させるこ
とによって、ステージ20上に突出形状を形成する。そ
して、突出形状を形成する充填部材2がノズルヘッド3
5と接触しない程度まで、ステージ20を移動させて造
形を開始する(図21(b))。そして、造形が進み、
ステージ20が下降するのに伴って、充填部材2の配置
された分割ステージ20aを1段階(1個の充填部材2
の高さ寸法分)ずつ上昇させていくことで突出形状の追
加を行いつつ、樹脂またはインクの吐出による造形を行
っていく(図20(c))。そして造形が完了すると、
三次元造形物42の裏面側に充填部材2が充填された状
態となる(図21(d),(e))。
Then, at the time of shaping with resin or ink, the divided stage 20a on which the filling member 2 is disposed is raised by one stage (by the height of one filling member 2), so that the stage 20 is placed on the stage 20. Form a protruding shape. The filling member 2 forming the protruding shape is a nozzle head 3
The molding is started by moving the stage 20 to such an extent that it does not come into contact with 5 (FIG. 21 (b)). And the molding progresses,
As the stage 20 moves down, the divided stage 20a on which the filling member 2 is disposed is moved by one stage (one filling member 2).
The shape is formed by discharging resin or ink while adding a protruding shape by increasing the height by the height dimension (FIG. 20C). And when molding is completed,
The back surface side of the three-dimensional structure 42 is filled with the filling member 2 (FIGS. 21D and 21E).

【0128】このように充填部材搬送部45と分割ステ
ージ20aとの双方を駆動することによってステージ2
0の造形面側に突出形状を形成する構成を採用すれば、
充填部材搬送部45による充填部材2の補充回数を削減
することができ、さらに効率的な造形が可能になる。な
お、このことはオーバーハング形状の支持部43にも適
用可能であることは明らかである。
By driving both the filling member transport section 45 and the split stage 20a in this manner, the stage 2
If a configuration is used in which a protruding shape is formed on the molding surface side of the
The number of times the filling member 2 is refilled by the filling member transport unit 45 can be reduced, and more efficient modeling can be achieved. It is clear that this can be applied to the support portion 43 having an overhang shape.

【0129】また、充填部材搬送部45と分割ステージ
20aとの双方を駆動することによってステージ20の
造形面側に突出形状を形成する場合は、充填部材搬送部
45と分割ステージ20aとが突出形状形成手段として
機能するのである。
When a protruding shape is formed on the molding surface side of the stage 20 by driving both the filling member transporting section 45 and the split stage 20a, the filling member transporting section 45 and the split stage 20a may have a protruding shape. It functions as forming means.

【0130】三次元造形物42がオーバーハング形状を
有する場合には、図19に示すフローチャートが終了し
たときにはオーバーハング支持部43が一体となって造
形されている(図18参照)。このため、造形完了後、
三次元造形物42を支持部用樹脂の融点よりも高く、か
つ、造形用樹脂の融点よりも低い温度下に置くことでオ
ーバーハング支持部43のみを溶融させて取り除く。こ
のように支持部用樹脂を使用することによって造形対象
物が複雑な形状であってもその三次元造形物を生成する
ことができるのである。
When the three-dimensional structure 42 has the overhang shape, the overhang support portion 43 is integrally formed when the flowchart shown in FIG. 19 is completed (see FIG. 18). For this reason, after modeling is completed,
By placing the three-dimensional structure 42 at a temperature higher than the melting point of the resin for the support portion and lower than the melting point of the resin for the formation portion, only the overhang support portion 43 is melted and removed. Thus, by using the resin for the supporting portion, even if the object to be modeled has a complicated shape, a three-dimensional object can be generated.

【0131】なお、この実施の形態においても各分割ス
テージ20bを駆動するための小領域駆動手段は第1の
実施の形態で説明したものと同様である。
In this embodiment, the small area driving means for driving each of the divided stages 20b is the same as that described in the first embodiment.

【0132】<2−3.彩色について>次に、この実施
形態における造形過程での彩色について説明する。この
実施形態では、三次元造形物42の造形用として樹脂を
使用するとともに、Y,M,C,Wの4色のインクを吐
出していくことによって三次元造形物42の造形過程で
の彩色を行っている。
<2-3. Coloring> Next, coloring in the forming process in this embodiment will be described. In this embodiment, a resin is used for forming the three-dimensional structure 42, and four colors of ink of Y, M, C, and W are ejected to color the three-dimensional structure 42 in the forming process. It is carried out.

【0133】吐出ノズル35a〜35cのそれぞれから
は減色混合によって異なる色成分を表現することができ
るY,M,Cの各色成分のインクが吐出される一方、吐
出ノズル35dからはホワイトのインクが吐出される。
また、吐出ノズル36aからは三次元造形物42の造形
用となる無着色の樹脂が吐出される。
Each of the ejection nozzles 35a to 35c ejects ink of each of the Y, M, and C color components capable of expressing different color components by subtractive color mixing, while ejecting white ink from the ejection nozzle 35d. Is done.
An uncolored resin for forming the three-dimensional structure 42 is discharged from the discharge nozzle 36a.

【0134】このように吐出ノズル36aから吐出され
る三次元造形物42の造形用として無着色の樹脂を使用
することにより三次元造形物42の立体形状を造形する
ことができるとともに、各吐出ノズル35a〜35dか
ら吐出される微小なインクの液滴の集合によってその三
次元造形物42の表面に混色あるいは色の階調を表現す
ることができる。
By using an uncolored resin for forming the three-dimensional structure 42 discharged from the discharge nozzle 36a as described above, the three-dimensional structure of the three-dimensional structure 42 can be formed, and each discharge nozzle can be formed. A color mixture or color gradation can be expressed on the surface of the three-dimensional structure 42 by a collection of minute ink droplets ejected from 35a to 35d.

【0135】一般に、彩色を行うためにはY,M,Cの
三原色のインクを混色すればよいが、色の濃淡を表現す
るためには三原色に加えて白色のインクを吐出し混色す
ることが有効となる。このため、この実施形態ではY,
M,Cの3色のインクに加えてWのインクを使用するの
である。しかしながら、第1の実施の形態で説明したよ
うに吐出ノズル36aから吐出される造形用樹脂が白色
のものを使用する場合には、特にWのインクを使用する
必要はない。なぜなら、この実施形態では造形用樹脂を
基材としてその樹脂に対してインクを吐出して着色する
ように構成されているため、基材となる樹脂の白色を利
用すれば白色インクは必要でないからである。
In general, it is sufficient to mix the three primary colors of Y, M, and C to perform coloring. However, to express the shading of the colors, it is necessary to discharge white ink in addition to the three primary colors and mix the colors. Becomes effective. Therefore, in this embodiment, Y,
The W ink is used in addition to the M and C three color inks. However, as described in the first embodiment, when the modeling resin discharged from the discharge nozzle 36a uses a white resin, it is not particularly necessary to use W ink. Because, in this embodiment, the molding resin is used as a base material and the ink is ejected to the resin to be colored, so if the white color of the base resin is used, no white ink is required. It is.

【0136】そして、Y,M,C,Wの各色成分のイン
クをステージ20上に吐出される造形用樹脂に対して付
着させていくことにより、三次元造形物42に対して適
切な彩色を施すことが可能になる。
Then, by applying ink of each color component of Y, M, C, and W to the molding resin discharged onto the stage 20, an appropriate color is applied to the three-dimensional object 42. Can be applied.

【0137】なお、この実施形態において三次元造形物
42に彩色を施す際の各インクの吐出形態は、第1の実
施の形態と同様である。すなわち、図11ないし図14
の各図はこの実施形態における各インクの吐出形態をも
示しており、その詳細は第1の実施の形態におけるもの
と同様であるのでここではその説明を省略する。
Note that, in this embodiment, the form of ejection of each ink when coloring the three-dimensional structure 42 is the same as in the first embodiment. That is, FIGS.
Each drawing also shows the ejection form of each ink in this embodiment, and the details thereof are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.

【0138】このようにこの実施形態では、三次元造形
物42を造形する際に使用する材料としてY,M,C,
Wのインクと、造形用樹脂を使用することにより、造形
過程において三次元造形物に造形対象物に応じた彩色を
施していくことができる。
As described above, in the present embodiment, Y, M, C, and Y are used as materials for forming the three-dimensional structure 42.
By using the W ink and the molding resin, it is possible to apply coloring to the three-dimensional object according to the object to be molded in the molding process.

【0139】なお、吐出ノズル35a〜35cから吐出
されるインクはそれぞれ他の色成分(例えば、R
(赤),G(緑),B(青)等)のインクであってもよ
いが、Y,M,Cの三原色のインクを使用してこれらを
混合することにより、三次元造形物42に中間色等の全
ての色成分の彩色することができるという効果がある。
The ink ejected from the ejection nozzles 35a to 35c has a different color component (for example, R
(Red), G (green), B (blue), and the like, but the three primary colors of Y, M, and C may be used to mix these to form a three-dimensional object 42. There is an effect that all color components such as intermediate colors can be colored.

【0140】さらに、三次元造形物42に黒色を再現す
る場合には、Y,M,Cの三色を吐出することで黒色を
表現することができるが、より鮮明な黒色を再現するた
めに別途黒色のインクを吐出するための吐出ノズルを設
けてもよい。
Further, in the case of reproducing black on the three-dimensional structure 42, black can be expressed by discharging three colors of Y, M, and C. However, in order to reproduce clearer black, A discharge nozzle for discharging black ink may be separately provided.

【0141】<2−4.ノズルヘッドの構成>次に、こ
の三次元造形装置30におけるノズルヘッド35の構成
例について説明する。
<2-4. Configuration of Nozzle Head> Next, a configuration example of the nozzle head 35 in the three-dimensional printing apparatus 30 will be described.

【0142】ノズルヘッド35における各吐出ノズル3
5a〜35d、36a、36bはそれぞれに圧電アクチ
ュエータ等の圧力発生手段が設けられており、当該圧力
発生手段によってノズル内部に供給されるインクまたは
溶融状態の樹脂に対して一定の圧力が付与されてノズル
先端部から液滴状のインクまたは樹脂が吐出されるよう
に構成されている。
Each ejection nozzle 3 in the nozzle head 35
Each of 5a to 35d, 36a, and 36b is provided with a pressure generating means such as a piezoelectric actuator, and a predetermined pressure is applied to the ink or the resin in a molten state supplied into the nozzle by the pressure generating means. It is configured such that droplet-shaped ink or resin is ejected from the nozzle tip.

【0143】このような構成にすることにより、駆動制
御部12が各吐出ノズル35a〜35d、36a、36
bの圧力発生手段を独立に駆動制御することが可能にな
り、それによって各色のインクや樹脂の吐出を個別に制
御することができるのである。
By adopting such a configuration, the drive control unit 12 allows the ejection nozzles 35a to 35d, 36a, 36
The pressure generating means b can be independently driven and controlled, whereby the discharge of each color ink or resin can be individually controlled.

【0144】また、このようにノズルヘッド35に設け
られる各吐出ノズルが個別に制御可能であることから、
ノズルヘッド35の構成例についてもいくつかの実施例
が考えられる。
Further, since the respective discharge nozzles provided in the nozzle head 35 can be controlled individually,
Several embodiments are also conceivable for the configuration example of the nozzle head 35.

【0145】まず第1に、上記のように個別に制御可能
なノズルヘッド35では、図18に示すような複数の吐
出ノズル35a〜35d、36a、36bが直線状に配
置されたノズルユニットをさらに複数個並設することが
考えられる。
First, in the nozzle head 35 that can be individually controlled as described above, a nozzle unit in which a plurality of discharge nozzles 35a to 35d, 36a, and 36b are linearly arranged as shown in FIG. It is conceivable to arrange a plurality of them side by side.

【0146】図22は、三次元造形物に彩色を施すため
のノズルヘッド35の構成の一例を示す図であり、図2
2(a)は三原色および白色の4種類のインクを吐出す
るとともに、造形用の樹脂と支持部用樹脂との2種類の
樹脂を吐出する構成例を示しており、(b)はこれに加
えて黒色のインクを吐出する構成例を示しており、
(c)は造形用樹脂として白色の樹脂を使用し、インク
の色をY,M,C以外のB,G,Rと黒色との4色を使
用する構成例を示している。なお、Yはイエローのイン
ク、Mはマゼンタのインク、Cはシアンのインク、Wは
ホワイトのインク、Paは造形用樹脂、Pbは支持部用
樹脂、Kは黒色のインク、Bは青のインク、Gは緑のイ
ンク、Rは赤のインク、Pは白色の樹脂をそれぞれ吐出
するための吐出ノズルである。
FIG. 22 is a diagram showing an example of the configuration of a nozzle head 35 for coloring a three-dimensional structure, and FIG.
2A shows a configuration example in which four kinds of inks of three primary colors and white are ejected, and two kinds of resins, that is, a modeling resin and a resin for a supporting portion, are ejected. FIG. It shows a configuration example of ejecting black ink by
(C) shows a configuration example in which a white resin is used as the modeling resin, and four colors of B, G, R and black other than Y, M, and C are used as the colors of the ink. In addition, Y is yellow ink, M is magenta ink, C is cyan ink, W is white ink, Pa is modeling resin, Pb is support resin, K is black ink, and B is blue ink. , G are green ink, R is red ink, and P is a discharge nozzle for discharging white resin, respectively.

【0147】図22に示すようにインク用の複数の吐出
ノズル35a〜35hが直線状に配置されたものがY方
向に2列に設けられており、さらにこのインク用の吐出
ノズル35a〜35hのX方向側には造形用樹脂と支持
部用樹脂との吐出ノズル36a〜36cが設けられて1
つのノズルユニット37を構成している。そして、この
ノズルユニット37をY方向に複数個並設することによ
って複数の吐出ノズルをマトリクス状に配置することが
でき、それによって効率よく、かつ確実に彩色造形を行
うことが可能になる。例えば、このノズルヘッド35を
X方向に移動させると、ノズルヘッド35のY方向の幅
を1走査分として同時に造形および彩色することができ
るため、効率よく造形と彩色とを行うことができ、造形
時間の短縮化を図ることが可能になる。
As shown in FIG. 22, a plurality of ejection nozzles 35a to 35h for ink are arranged in a straight line in two rows in the Y direction. Discharge nozzles 36a to 36c for forming resin and supporting part resin are provided on the X-direction side.
One nozzle unit 37 is constituted. By arranging a plurality of the nozzle units 37 in the Y direction, a plurality of discharge nozzles can be arranged in a matrix, so that efficient and reliable coloring can be performed. For example, when the nozzle head 35 is moved in the X direction, the width in the Y direction of the nozzle head 35 can be simultaneously formed and colored by setting the width in the Y direction to one scan, so that the modeling and the coloring can be performed efficiently. Time can be reduced.

【0148】一般的に樹脂とインクとの粘度を比較する
とインクの粘度の方が低いため、インクを液滴として吐
出させるための圧力発生手段は樹脂を液滴として吐出さ
せる圧力発生手段よりも小規模で構成することができ
る。つまり、インク用の吐出ノズル35a〜35hは樹
脂用の吐出ノズル36a〜36cよりも小規模に構成す
ることができ、その結果、インク用の吐出ノズル35a
〜35hのノズル径を樹脂用のノズル径よりも小さくす
ることができるのである。
In general, when the viscosity of resin and ink is compared, the viscosity of ink is lower. Therefore, the pressure generating means for discharging ink as droplets is smaller than the pressure generating means for discharging resin as droplets. Can be configured on a scale. That is, the discharge nozzles 35a to 35h for ink can be configured to be smaller than the discharge nozzles 36a to 36c for resin, and as a result, the discharge nozzles 35a for ink
That is, the nozzle diameter of ~ 35h can be made smaller than the nozzle diameter for resin.

【0149】そこで、この実施形態では、図22(a)
〜(c)に示すようにインク用の吐出ノズル35a〜3
5hのノズル径が樹脂用の吐出ノズル35a〜36cに
比べて小さくなるように構成する。このような構成とす
ることにより、インクが吐出される際の液滴を樹脂の液
滴に比べて小さくすることができ、三次元造形物42に
対して高精細な彩色を行うことが可能になる。
Therefore, in this embodiment, FIG.
(C) As shown in FIG.
The nozzle diameter of 5h is configured to be smaller than the ejection nozzles 35a to 36c for resin. With such a configuration, it is possible to make droplets at the time of ink ejection smaller than resin droplets, and to perform high-definition coloring on the three-dimensional structure 42. Become.

【0150】なお、図22(a)〜(c)においては吐
出ノズル35a〜35hのノズル径は吐出ノズル36a
〜36cノズル径の約1/2となっているが、これに限
定されるものではなくインクと樹脂との粘度に基づいて
任意のノズル径を採用してもよいことは明らかである。
In FIGS. 22A to 22C, the nozzle diameters of the discharge nozzles 35a to 35h are different from those of the discharge nozzle 36a.
The nozzle diameter is about の of the nozzle diameter, but is not limited to this, and it is clear that an arbitrary nozzle diameter may be adopted based on the viscosity of the ink and the resin.

【0151】そして、これら各吐出ノズルの軸(すなわ
ち吐出方向)はそれぞれ平行になるように配置されてお
り、ノズルヘッド35の吐出ノズル36aから造形用樹
脂を吐出し、ノズルヘッド35がさらにX方向に移動し
ていく過程においてインク用の各吐出ノズル35a〜3
5dからそれぞれ所定のタイミングでインクを吐出する
ことにより、ステージ20上において樹脂に着色が行わ
れる。つまり、ノズルヘッド35のX方向またはY方向
への移動タイミングに合わせて駆動制御部12が時系列
的にインクと樹脂とを吐出させることで造形と彩色とを
造形過程において同時に行うことができるのである。
The axes of the discharge nozzles (that is, the discharge directions) are arranged in parallel with each other. The molding resin is discharged from the discharge nozzles 36a of the nozzle head 35, and the nozzle head 35 further moves in the X direction. In the process of moving to each of the ink ejection nozzles 35a-3
The resin is colored on the stage 20 by discharging ink at predetermined timings from 5d. That is, since the drive control unit 12 ejects the ink and the resin in a time-series manner in accordance with the movement timing of the nozzle head 35 in the X direction or the Y direction, the modeling and the coloring can be performed simultaneously in the modeling process. is there.

【0152】なお、図22(c)においては支持部用樹
脂を吐出する吐出ノズルが設けられていないが、オーバ
ーハング形状に対応しないような三次元造形装置の場合
には支持部用樹脂の吐出ノズルは設ける必要はない。
In FIG. 22C, a discharge nozzle for discharging the resin for the support portion is not provided. However, in the case of a three-dimensional molding apparatus which does not correspond to the overhang shape, the discharge of the resin for the support portion is performed. No nozzles need be provided.

【0153】次に第2に、上記のように個別に制御可能
なノズルヘッド35では、造形用の樹脂を吐出する吐出
ノズル36aの周囲にインクを吐出する吐出ノズル35
a〜35dを配置することも考えられる。
Second, in the nozzle head 35 that can be individually controlled as described above, the discharge nozzles 35 that discharge ink around the discharge nozzles 36a that discharge the molding resin are used.
It is also conceivable to arrange a to 35d.

【0154】図23はこのような配置構成の概念を示す
図であり、(a)は側方からみた概念図であり、(b)
は上方からみた概念図である。図23(b)に示すよう
に吐出ノズル35a〜35dは造形用樹脂の吐出ノズル
36aの周囲に同心円状に配置されており、図23
(a)に示すようにインク用の各吐出ノズル35a〜3
5dの各軸(吐出方向)を造形用樹脂の吐出ノズル36
aの軸と交差するように配置することで、吐出ノズル3
6aから吐出される樹脂に対してインクによる着色を行
うことができ、それによって造形過程において彩色を同
時に行っていくことが可能になる。なお、図23におい
ては吐出ノズル35a〜35dの各軸と吐出ノズル36
aの軸とが交差する位置はステージ20の造形面若しく
は既にステージ20上に形成されている層体の上端面で
ある。
FIGS. 23A and 23B are diagrams showing the concept of such an arrangement. FIG. 23A is a conceptual diagram viewed from the side, and FIG.
Is a conceptual diagram viewed from above. As shown in FIG. 23B, the discharge nozzles 35a to 35d are arranged concentrically around the discharge nozzle 36a of the molding resin.
As shown in (a), each of the ink ejection nozzles 35a to 35a
Each axis (discharge direction) of 5d is formed by a discharge nozzle 36 of a molding resin.
a so as to intersect with the axis of a.
The resin discharged from 6a can be colored with ink, thereby enabling coloring to be performed simultaneously in the molding process. 23, each axis of the discharge nozzles 35a to 35d and the discharge nozzle 36
The position where the axis a intersects is the modeling surface of the stage 20 or the upper end surface of the layer body already formed on the stage 20.

【0155】また、図24は図23の構成を若干変形し
たものであり、(a)は側方からみた概念図であり、
(b)は上方からみた概念図である。図24(b)に示
すように吐出ノズル35a〜35dは造形用樹脂の吐出
ノズル36aの周囲に同心円状に配置されている点、お
よび、図24(a)に示すようにインク用の各吐出ノズ
ル35a〜35dの各軸と吐出ノズル36aの軸とが交
差するように配置されている点は図23に示す構成と同
様であるが、各軸の交差する位置が異なり、図24の構
成では各吐出ノズルの軸が交差する位置は、ステージ2
0若しくはステージ20上に形成された層体と吐出ノズ
ルとの空間内に規定されている。つまり、吐出ノズル3
6aから造形用樹脂が吐出されるとその樹脂がステージ
20上若しくは層体上に着弾する前にインクによる着色
が施されるのである。この図24のような構成とするこ
とにより、各吐出ノズルと樹脂の着弾位置との高さ寸法
の制限を無くすことが可能になる。
FIG. 24 is a slightly modified configuration of FIG. 23. FIG. 24A is a conceptual diagram viewed from the side.
(B) is a conceptual diagram seen from above. The discharge nozzles 35a to 35d are arranged concentrically around the discharge nozzle 36a of the molding resin as shown in FIG. 24B, and each of the discharge nozzles for ink as shown in FIG. The point that each axis of the nozzles 35a to 35d intersects with the axis of the discharge nozzle 36a is the same as the configuration shown in FIG. 23, but the position where each axis intersects is different. The position where the axis of each discharge nozzle intersects
0 or within the space between the layer formed on the stage 20 and the discharge nozzle. That is, the discharge nozzle 3
When the molding resin is discharged from 6a, coloring with ink is performed before the resin lands on the stage 20 or the layer body. With the configuration as shown in FIG. 24, it is possible to eliminate the restriction on the height dimension between each discharge nozzle and the landing position of the resin.

【0156】図23の構成では、各吐出ノズルの軸の交
差する位置は樹脂による着弾位置(造形位置)と一致し
ているため、一層分の層体を形成するごとにその層体の
厚さ分だけステージ20を下降させていく必要がある。
これに対して図24の構成では、吐出ノズル36aから
吐出された樹脂は飛翔中にインク液滴が付着することに
よって着色され、その後に造形位置に着弾するように構
成されるので、着弾位置は各吐出ノズルの軸の交差する
位置よりも下方でありさえすれば問題はないため、一層
分の層体を形成するごとにその層体の厚さ分だけステー
ジ20を下降させていく必要がなくなるのである。
In the configuration shown in FIG. 23, the position where the axis of each discharge nozzle intersects with the landing position (modeling position) of the resin, so that the thickness of the layered body is increased each time one layered body is formed. It is necessary to lower the stage 20 by the amount.
On the other hand, in the configuration of FIG. 24, the resin discharged from the discharge nozzle 36a is colored by ink droplets adhering during the flight, and then landed at the molding position. Since there is no problem as long as it is below the position where the axes of the respective discharge nozzles intersect, it is not necessary to lower the stage 20 by the thickness of the layer each time a layer is formed. It is.

【0157】なお、図23および図24の構成例でも、
上記と同様にインク用の吐出ノズル35a〜35dのノ
ズル径が樹脂用の吐出ノズル35aに比べて小さくなる
ように構成することが好ましい。このような構成とする
ことにより、インクが吐出される際の液滴を樹脂の液滴
に比べて小さくすることができ、三次元造形物42に対
して高精細な彩色を行うことが可能になる。
It should be noted that also in the configuration examples of FIGS. 23 and 24,
Similarly to the above, it is preferable that the nozzle diameters of the ejection nozzles 35a to 35d for ink are configured to be smaller than the ejection nozzles 35a for resin. With such a configuration, it is possible to make droplets at the time of ink ejection smaller than resin droplets, and to perform high-definition coloring on the three-dimensional structure 42. Become.

【0158】そして、図23または図24のように構成
された吐出ノズル35a〜35d、36aを1つのノズ
ルユニット37としたときに、このノズルユニット37
を図25に示すように複数個配置することで、効率よく
かつ確実に彩色造形を行うことが可能になる。なお、図
25(a)は図23または図24のノズルユニット37
をY方向に直線状に配置したノズルヘッド35の例を示
しており、図25(b)はXY平面内に配置したノズル
ヘッド35の例を示している。図25(a)の構成のノ
ズルヘッド35をX方向に走査することで造形の隙間が
生じる場合には、図25(b)の構成を採用すればよ
い。
When the discharge nozzles 35a to 35d and 36a configured as shown in FIG. 23 or FIG.
By arranging a plurality of as shown in FIG. 25, it is possible to perform coloring modeling efficiently and reliably. FIG. 25A shows the nozzle unit 37 of FIG. 23 or FIG.
25 shows an example of a nozzle head 35 arranged linearly in the Y direction, and FIG. 25B shows an example of the nozzle head 35 arranged in the XY plane. In the case where a molding gap is generated by scanning the nozzle head 35 having the configuration shown in FIG. 25A in the X direction, the configuration shown in FIG. 25B may be employed.

【0159】<3.特徴的作用効果>上記各実施形態に
おいては、造形対象物を平行な複数の面で切断した各断
面に対応する層体を所定の材料を吐出することによって
形成し、そのような層体を順次積層していくことで造形
対象物の三次元造形物を生成する三次元造形装置10、
30について説明した。そして、三次元造形装置は、層
体を順次積層していくための造形面を有するステージ2
0と、そのステージ20の造形面上に所定の突出形状を
形成させる突出形状形成手段とを備えるように構成され
ている。そして、突出形状形成手段によって突出形状が
形成された造形面上に三次元造形物を造形していくこと
で、突出形状部分については造形の必要がなくなるた
め、三次元造形物の造形を効率よくかつ安価に行うこと
が可能になるのである。
<3. Characteristic operation and effect> In each of the above embodiments, a layer body corresponding to each cross section obtained by cutting the object to be formed at a plurality of parallel surfaces is formed by discharging a predetermined material, and such a layer body is sequentially formed. A three-dimensional modeling apparatus 10 that generates a three-dimensional molded object of the modeling object by stacking;
30 has been described. Then, the three-dimensional printing apparatus includes a stage 2 having a printing surface for sequentially stacking the layers.
0 and a protruding shape forming means for forming a predetermined protruding shape on the modeling surface of the stage 20. Then, by forming the three-dimensional structure on the forming surface on which the protruding shape is formed by the protruding shape forming means, the protruding shape portion does not need to be formed, so that the shaping of the three-dimensional structure is efficiently performed. And it can be done at low cost.

【0160】また、突出形状形成手段を、造形面が複数
の小領域に分割され、それぞれの小領域ごとに設けられ
た複数の分割ステージ20aと、複数の分割ステージ2
0aを造形面に垂直な方向にそれぞれ個別に駆動させる
小領域駆動手段20bとで構成することにより、ステー
ジ20の造形面上に形成される突出形状を任意の形成に
することができる。
Further, the protruding shape forming means includes a plurality of divided stages 20a provided on each of the small regions in which the modeling surface is divided into a plurality of small regions;
By configuring the small area driving means 20a and the small area driving means 20b for individually driving in the direction perpendicular to the modeling surface, the protruding shape formed on the modeling surface of the stage 20 can be arbitrarily formed.

【0161】この場合において、小領域駆動手段20b
を、直線方向の駆動を行う直線式駆動手段を用いてその
直線方向を造形面に垂直な方向として構成することによ
り、また、回転方向の駆動を行う回転式駆動手段と回転
方向の駆動を造形面に垂直な方向となる直線方向への駆
動に変換する駆動変換手段とによって構成することによ
り、各分割ステージ20aを造形面に垂直な方向に適切
に駆動させることができる。
In this case, the small area driving means 20b
By using a linear drive means for driving in a linear direction, the linear direction is configured as a direction perpendicular to the molding surface, and the rotary drive means for driving in the rotational direction and the drive in the rotational direction are formed. With the drive conversion means for converting the drive into a linear direction perpendicular to the surface, the divided stages 20a can be appropriately driven in the direction perpendicular to the modeling surface.

【0162】また、突出形状形成手段を、所定形状の充
填部材2を造形面上に搬送するとともに所定位置に配置
する充填部材搬送手段を備えて構成することにより、造
形過程において充填部材2を三次元造形物に含めて造形
することができるので、さらに効率よくかつ安価に行う
ことが可能になる。
Further, the projecting shape forming means is provided with a filling member conveying means for conveying the filling member 2 of a predetermined shape onto the molding surface and arranging the filling member 2 at a predetermined position. Since modeling can be performed while being included in the original molded article, it is possible to perform the processing more efficiently and at lower cost.

【0163】<4.変形例>以上、この発明に係る三次
元造形装置および三次元造形方法についての一実施形態
を詳細に説明したが、この発明は上記説明したものに限
定されるものではない。
<4. Modifications> While one embodiment of the three-dimensional printing apparatus and the three-dimensional printing method according to the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above-described one.

【0164】例えば、上記説明においてはノズルヘッド
15,35をステージ20に対して相対的に移動させる
ために、ノズルヘッド15,35はXY平面内を移動
し、積層厚さ方向すなわちZ方向の移動は三次元造形物
を載せるステージ20を昇降移動させることによって行
う例を示した。しかしながら、これに限定されるもので
はなく、ステージ20が固定でノズルヘッド15,35
がXYZ空間内を移動するように構成してもよい。ただ
し、ノズルヘッド15,35のステージ20に対する相
対的位置関係を高精度かつ高効率で制御することを望む
場合には、それぞれの移動軸を別途に独立して設けるこ
とが好ましい。
For example, in the above description, in order to move the nozzle heads 15 and 35 relatively to the stage 20, the nozzle heads 15 and 35 move in the XY plane and move in the stacking thickness direction, that is, the Z direction. Has shown an example in which the stage 20 on which the three-dimensional structure is placed is moved up and down. However, the present invention is not limited to this, and the stage 20 is fixed and the nozzle heads 15, 35
May move in the XYZ space. However, when it is desired to control the relative positional relationship between the nozzle heads 15 and 35 with respect to the stage 20 with high accuracy and high efficiency, it is preferable to provide the respective moving axes separately and independently.

【0165】また、上記説明のように、一層ごとの造形
に伴ってステージ20を移動(下降)させていく場合に
は、積層厚さ方向の造形精度を向上させるために、前回
積層した層体の高さ寸法を光電型センサ等の距離計測手
段で計測し、それによって次に積層する層体の高さ寸法
を予測してその高さ位置までステージ20を移動させる
ように構成することがより好ましい。
As described above, when the stage 20 is moved (downward) in accordance with the modeling of each layer, in order to improve the modeling accuracy in the layer thickness direction, the previously laminated layer body is formed. Is measured by a distance measuring means such as a photoelectric sensor, whereby the height of the next layered body is predicted, and the stage 20 is moved to the height position. preferable.

【0166】また、上記説明は造形面がXY平面に平行
である場合(つまり水平である場合)についてのもので
あったが、造形面は特に水平面である必要はない。
In the above description, the modeling surface is parallel to the XY plane (that is, horizontal). However, the modeling surface does not need to be particularly horizontal.

【0167】なお、第1の実施の形態で説明したノズル
ヘッド15と、第2の実施の形態で説明した突出形状形
成手段とを組み合わせてもよく、逆に、第2の実施の形
態で説明したノズルヘッド35と、第1の実施の形態で
説明した突出形状形成手段とを組み合わせてもよいこと
は言うまでもない。
Note that the nozzle head 15 described in the first embodiment may be combined with the protruding shape forming means described in the second embodiment, and conversely, the nozzle head 15 will be described in the second embodiment. It goes without saying that the nozzle head 35 described above may be combined with the protruding shape forming means described in the first embodiment.

【0168】[0168]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
三次元造形装置によれば、層体を順次積層していくため
の造形面を有するステージと、ステージの造形面上に所
定の突出形状を形成させる突出形状形成手段とを備えて
構成され、突出形状が形成された造形面上に三次元造形
物を生成することを特徴とするため、突出形状部分につ
いては造形の必要がなくなるので、三次元造形物の造形
を効率よくかつ安価に行うことが可能になる。
As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus of the first aspect, a stage having a modeling surface for sequentially stacking layers is provided, and a predetermined surface is formed on the modeling surface of the stage. And a protruding shape forming means for forming a protruding shape, wherein a three-dimensional structure is generated on a forming surface on which the protruding shape is formed. Therefore, it is possible to efficiently and inexpensively form a three-dimensional structure.

【0169】請求項2に記載の三次元造形装置によれ
ば、突出形状形成手段は、造形面が複数の小領域に分割
され、それぞれの小領域ごとに設けられた複数の分割ス
テージと、複数の分割ステージを造形面に垂直な方向に
それぞれ個別に駆動させる小領域駆動手段とを備えて構
成されるため、ステージの造形面上に形成される突出形
状を任意の形成にすることができる。
According to the three-dimensional modeling apparatus of the second aspect, the protruding shape forming means is configured such that the modeling surface is divided into a plurality of small areas, a plurality of divided stages provided for each of the small areas, and a plurality of divided stages. And a small area driving means for individually driving the divided stages in a direction perpendicular to the modeling surface, so that the projecting shape formed on the modeling surface of the stage can be arbitrarily formed.

【0170】請求項3に記載の三次元造形装置によれ
ば、小領域駆動手段は、直線方向の駆動を行う直線式駆
動手段であり、その直線方向を造形面に垂直な方向とし
て構成されるため、各分割ステージを造形面に垂直な方
向に適切に駆動させることができる。
According to the three-dimensional printing apparatus of the third aspect, the small area driving means is a linear driving means for driving in a linear direction, and the linear direction is configured as a direction perpendicular to the printing surface. Therefore, each division stage can be appropriately driven in a direction perpendicular to the modeling surface.

【0171】請求項4に記載の三次元造形装置によれ
ば、小領域駆動手段は、回転方向の駆動を行う回転式駆
動手段と、回転方向の駆動を前記造形面に垂直な方向と
なる直線方向への駆動に変換する駆動変換手段とを備え
て構成されるため、各分割ステージを造形面に垂直な方
向に適切に駆動させることができる。
According to the three-dimensional printing apparatus of the fourth aspect, the small area driving means includes a rotary driving means for driving in a rotating direction, and a linear driving means for driving the rotating direction in a direction perpendicular to the printing surface. Since the drive stage is provided with a drive conversion unit that converts the drive into the direction, the divided stages can be appropriately driven in a direction perpendicular to the modeling surface.

【0172】請求項5に記載の三次元造形装置によれ
ば、突出形状形成手段は、所定形状の充填部材を造形面
上に搬送するとともに所定位置に配置する充填部材搬送
手段を備えて構成されるため、造形過程において充填部
材が三次元造形物に含められて造形されるので、さらに
効率よくかつ安価に造形を行うことが可能になる。
According to the three-dimensional forming apparatus of the fifth aspect, the protruding shape forming means is configured to include a filling member transferring means for transferring the filling member of a predetermined shape onto the forming surface and arranging the filling member at a predetermined position. Therefore, since the filling member is included in the three-dimensional model in the modeling process, the modeling can be performed more efficiently and inexpensively.

【0173】請求項6に記載の三次元造形方法によれ
ば、層体を順次積層していくためのステージの造形面上
に所定の突出形状を形成し、その突出形状が形成された
ステージ上に所定の材料を吐出することによって層体を
順次に積層していくため、突出形状部分については造形
の必要がなくなるので、三次元造形物の造形を効率よく
かつ安価に行うことが可能になる。
According to the three-dimensional forming method of the sixth aspect, a predetermined protruding shape is formed on the forming surface of the stage for sequentially stacking the layer bodies, and the predetermined protruding shape is formed on the stage on which the protruding shape is formed. Since the layers are sequentially laminated by discharging a predetermined material, it is not necessary to form the protruding portions, so that it is possible to efficiently and inexpensively form a three-dimensional structure. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態における三次元造形装置を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-dimensional printing apparatus according to a first embodiment.

【図2】ステージの詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of a stage.

【図3】第1の実施の形態における三次元造形装置の動
作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an operation of the three-dimensional printing apparatus according to the first embodiment.

【図4】断面データの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of cross-sectional data.

【図5】断面データの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of cross-sectional data.

【図6】第1の実施の形態における造形が行われる過程
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a process in which modeling is performed in the first embodiment.

【図7】三次元造形物に充填部材を充填する過程を示す
図である。
FIG. 7 is a view showing a process of filling a three-dimensional structure with a filling member.

【図8】小領域駆動手段の一構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a small area driving unit.

【図9】小領域駆動手段の一構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a small area driving unit.

【図10】小領域駆動手段の一構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a small area driving unit.

【図11】シアンについての階調表現の一例を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of gradation expression for cyan.

【図12】淡いシアンから淡いイエローへ変化する表現
の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an expression that changes from pale cyan to pale yellow.

【図13】彩色の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of coloring.

【図14】着色された樹脂等の吐出パターンを変化させ
る例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a discharge pattern of a colored resin or the like is changed.

【図15】第1の実施の形態におけるノズルヘッドの構
成の一例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a nozzle head according to the first embodiment.

【図16】第1の実施の形態における同心円状に配置さ
れた複数の吐出ノズルの構成の概念を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a concept of a configuration of a plurality of discharge nozzles arranged concentrically in the first embodiment.

【図17】第1の実施の形態におけるノズルヘッドの構
成の一例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a configuration of a nozzle head according to the first embodiment.

【図18】第2の実施の形態における三次元造形装置を
示す概略図である。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional printing apparatus according to a second embodiment.

【図19】第2の実施の形態における三次元造形装置の
動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of an operation of the three-dimensional printing apparatus according to the second embodiment.

【図20】第2の実施の形態における造形が行われる過
程を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a process in which modeling is performed in the second embodiment.

【図21】第1の実施の形態における充填部材搬送部と
分割ステージとの双方を駆動することで造形を行う過程
を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a process of performing modeling by driving both the filling member conveyance unit and the division stage according to the first embodiment.

【図22】第2の実施の形態におけるノズルヘッドの構
成の一例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a configuration of a nozzle head according to a second embodiment.

【図23】第2の実施の形態における同心円状に配置さ
れた複数の吐出ノズルの一構成の概念を示す図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a concept of one configuration of a plurality of discharge nozzles arranged concentrically in the second embodiment.

【図24】第2の実施の形態における同心円状に配置さ
れた複数の吐出ノズルの一構成の概念を示す図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating a concept of one configuration of a plurality of ejection nozzles arranged concentrically in the second embodiment.

【図25】第2の実施の形態におけるノズルヘッドの構
成の一例を示す図である。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a configuration of a nozzle head according to a second embodiment.

【図26】従来の三次元造形装置を示す概略図である。FIG. 26 is a schematic view showing a conventional three-dimensional printing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 充填部材 10,30 三次元造形装置 11 コンピュータ 12 駆動制御部(制御手段) 13 XY方向駆動部 14 Z方向駆動部 15,35 ノズルヘッド 15a〜15e,35a〜35d,36a,36b 吐
出ノズル 18,38 タンク部 19,39 溶融部 20 ステージ 20a 分割ステージ 20b 小領域駆動手段 21,42 三次元造形物 22,43 オーバーハング支持部
2 Filling member 10, 30 3D modeling device 11 Computer 12 Drive control unit (control means) 13 XY direction drive unit 14 Z direction drive unit 15, 35 Nozzle heads 15a to 15e, 35a to 35d, 36a, 36b Discharge nozzle 18, 38 tank section 19, 39 melting section 20 stage 20a split stage 20b small area driving means 21, 42 three-dimensional structure 22, 43 overhang support section

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 造形対象物を平行な複数の面で切断した
各断面に対応する層体を所定の材料を吐出することによ
って形成し、前記層体を順次積層していくことで前記造
形対象物の三次元造形物を生成する三次元造形装置であ
って、 前記層体を順次積層していくための造形面を有するステ
ージと、 前記ステージの前記造形面上に所定の突出形状を形成さ
せる突出形状形成手段と、を備え、 前記突出形状が形成された前記造形面上に三次元造形物
を生成することを特徴とする三次元造形装置。
1. A layer body corresponding to each cross section obtained by cutting a modeling object at a plurality of parallel surfaces is formed by discharging a predetermined material, and the layer bodies are sequentially stacked to form the layer object. A three-dimensional modeling apparatus that generates a three-dimensional structure of an object, comprising: a stage having a modeling surface for sequentially stacking the layer bodies; and forming a predetermined protruding shape on the modeling surface of the stage. And a projecting shape forming means, wherein a three-dimensional modeled object is generated on the modeling surface on which the projecting shape is formed.
【請求項2】 請求項1に記載の三次元造形装置におい
て、 前記突出形状形成手段は、 前記造形面が複数の小領域に分割され、それぞれの小領
域ごとに設けられた複数の分割ステージと、 前記複数の分割ステージを前記造形面に垂直な方向にそ
れぞれ個別に駆動させる小領域駆動手段と、を備えるこ
とを特徴とする三次元造形装置。
2. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the protruding shape forming unit is configured to divide the modeling surface into a plurality of small areas, and a plurality of divided stages provided for each of the small areas. A small area driving unit that individually drives the plurality of divided stages in a direction perpendicular to the modeling surface.
【請求項3】 請求項2に記載の三次元造形装置におい
て、 前記小領域駆動手段は、直線方向の駆動を行う直線式駆
動手段であり、前記直線方向を前記造形面に垂直な方向
とすることを特徴とする三次元造形装置。
3. The three-dimensional printing apparatus according to claim 2, wherein the small area driving means is a linear driving means for driving in a linear direction, and the linear direction is a direction perpendicular to the printing surface. A three-dimensional printing apparatus characterized by the following.
【請求項4】 請求項2に記載の三次元造形装置におい
て、 前記小領域駆動手段は、 回転方向の駆動を行う回転式駆動手段と、 前記回転方向の駆動を前記造形面に垂直な方向となる直
線方向への駆動に変換する駆動変換手段と、を備えるこ
とを特徴とする三次元造形装置。
4. The three-dimensional printing apparatus according to claim 2, wherein the small area driving means includes: a rotary driving means for driving in a rotation direction; and a driving means for driving the rotation direction in a direction perpendicular to the printing surface. And a drive converting means for converting the drive into a drive in a linear direction.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の三次元造形装置において、 前記突出形状形成手段は、 所定形状の充填部材を前記造形面上に搬送するとともに
所定位置に配置する充填部材搬送手段を備えることを特
徴とする三次元造形装置。
5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the projecting shape forming unit transports a filling member having a predetermined shape onto the modeling surface and arranges the filling member at a predetermined position. A three-dimensional modeling apparatus comprising a filling member transport unit.
【請求項6】 造形対象物を平行な複数の面で切断した
各断面に対応する層体を所定の材料を吐出することによ
って形成し、前記層体を順次積層していくことで前記造
形対象物の三次元造形物を生成する三次元造形方法であ
って、 前記層体を順次積層していくためのステージの造形面上
に所定の突出形状を形成する工程と、 前記突出形状の形成されたステージ上に前記材料を吐出
することによって前記層体を順次に積層していく工程
と、を有することを特徴とする三次元造形方法。
6. A layer body corresponding to each cross section obtained by cutting the object to be molded at a plurality of parallel planes is formed by discharging a predetermined material, and the layer bodies are sequentially laminated to form the layer object. A three-dimensional modeling method for generating a three-dimensional structure of an object, wherein a step of forming a predetermined protruding shape on a molding surface of a stage for sequentially stacking the layer bodies, A step of sequentially stacking the layer bodies by discharging the material onto a stage which has been set.
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