JP2001334582A - Three-dimensional molding apparatus and three- dimensional molding process - Google Patents

Three-dimensional molding apparatus and three- dimensional molding process

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JP2001334582A
JP2001334582A JP2000153275A JP2000153275A JP2001334582A JP 2001334582 A JP2001334582 A JP 2001334582A JP 2000153275 A JP2000153275 A JP 2000153275A JP 2000153275 A JP2000153275 A JP 2000153275A JP 2001334582 A JP2001334582 A JP 2001334582A
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JP
Japan
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nozzle
dimensional
unit
binder
bonding material
Prior art date
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Application number
JP2000153275A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kubo
直樹 久保
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 perform appropriate molding by detecting abnormality of a nozzle in three-dimensional molding for forming a three-dimensional molded article by providing a binder to a powder from a nozzle. SOLUTION: In a three-dimensional molding apparatus by which on every formation of a powder layer 80, by extruding a binder from a nozzle assembly 220, powder-bound bodies 81 are successively formed to form a three-dimensional molded article, the binder is extruded from a plurality of the nozzles 221 toward a specified region 83 for inspection on the powder layer and an image of the region 83 for inspection is obtained by using a scanner 25. Then, by analyzing the image, an abnormal nozzle in which clogging of the nozzle is generated is specified. When the abnormal nozzle exists, a cleaning liquid is fed to the nozzle 221 from a tank 212 for the cleaning liquid to perform cleaning. It is possible thereby to prevent an inappropriate three-dimensional molded article caused by existence of the abnormal nozzle from being formed.

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】本発明は、三次元造形技術に
関するものであって、特に、結合材料を付与して粉末を
結合させることにより、三次元造形物を生成する三次元
造形技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing technique, and more particularly to a three-dimensional printing technique for producing a three-dimensional printing object by applying a bonding material and binding powder. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、立体的な造形対象物を平行な
複数の面で切断した各断面に対応する粉末の薄層を結合
材料により順次結合させることによって、造形対象物の
三次元モデルとなる造形物を生成する技術が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Heretofore, a three-dimensional model of a modeling object has been obtained by sequentially bonding thin layers of powder corresponding to respective cross sections obtained by cutting a three-dimensional modeling object by a plurality of parallel surfaces using a bonding material. 2. Description of the Related Art A technique for generating a shaped object is known.

【0003】このような技術は、ラピッドプロトタイピ
ングと呼ばれる部品試作に利用することができ、例えば
特許2729110号公報に開示されたものがある。こ
の立体造形の具体的な手順を以下で説明する。
[0003] Such a technique can be used for component prototyping called rapid prototyping, such as that disclosed in Japanese Patent No. 2729110. The specific procedure of this three-dimensional modeling will be described below.

【0004】まず、ブレード機構により粉末の薄層を平
らな表面上に均一に拡げる。次に、この粉末の薄層にお
ける所定の領域に対して、ノズルヘッドを走査させてバ
インダ(結合材料)を吐出する。バインダが吐出された
領域の粉末材料は、接合状態となるとともに、既に形成
済の下層とも結合する。そして、造形物全体が完成する
まで、粉末層を上部に順次沈積させて、バインダを吐出
する工程を繰り返す。最終的に、バインダが付着されな
かった領域は、粉末が個々に独立した状態、すなわち、
互いに非結合な状態であるため、造形物を装置から取り
出す際に落下させることで分離する。以上により、所望
の三次元造形物が得られることとなる。
First, a thin layer of powder is spread evenly on a flat surface by a blade mechanism. Next, a binder (bonding material) is discharged by scanning the nozzle head to a predetermined region in the thin layer of the powder. The powder material in the region from which the binder has been discharged is brought into a bonding state and is also bonded to the already formed lower layer. Then, the steps of sequentially depositing the powder layer on the upper portion and discharging the binder are repeated until the entire model is completed. Eventually, the areas where the binder was not applied are in a state where the powders are individually independent, that is,
Since the objects are not connected to each other, the objects are dropped and dropped to be separated from the apparatus. As described above, a desired three-dimensional structure can be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズルを使
用して造形を行っているとバインダが凝固してノズルに
詰まってしまうという問題が生じることがある。ノズル
詰まりが発生した場合、粉末層にバインダが塗布されな
い領域が発生し、三次元造形物の強度が低下して壊れや
すくなってしまう。
However, when modeling is performed using a nozzle, there is a problem that the binder solidifies and clogs the nozzle. When nozzle clogging occurs, a region where the binder is not applied to the powder layer is generated, and the strength of the three-dimensional structure is reduced and the three-dimensional structure is easily broken.

【0006】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
ものであり、不適切な三次元造形物の生成を防止するこ
とを目的としている。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to prevent generation of an inappropriate three-dimensional structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、粉末
材料に結合材料を付与して結合させることにより造形対
象物に対応する三次元造形物を生成する三次元造形装置
であって、粉末材料の層を順次積層して形成する層形成
手段と、前記層形成手段が粉末材料の層を形成するごと
に前記層に対して結合材料を付与することにより、前記
造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対応す
る粉末材料の結合体を順次形成する付与手段と、前記付
与手段による結合材料の付与に対する異常を検出する検
出手段とを備える。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional printing apparatus for generating a three-dimensional printing object corresponding to a printing target object by applying a bonding material to a powder material and bonding the powder material to each other. A layer forming means for sequentially laminating layers of the powder material, and applying a bonding material to the layer each time the layer forming means forms a layer of the powder material, so that the object to be modeled is formed in parallel. The apparatus includes an applying unit that sequentially forms a combined body of the powder materials corresponding to the cut surfaces cut by the plurality of surfaces, and a detecting unit that detects an abnormality in applying the bonding material by the applying unit.

【0008】請求項2の発明は、請求項1に記載の三次
元造形装置であって、前記検出手段が、前記付与手段に
より所定の領域に付与された結合材料を観察して観察結
果を得る手段と、前記観察結果に基づいて前記付与手段
の状態を判定する手段とを有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional printing apparatus according to the first aspect, wherein the detecting means obtains an observation result by observing the bonding material applied to a predetermined area by the applying means. Means for determining a state of the providing means based on the observation result.

【0009】請求項3の発明は、請求項2に記載の三次
元造形装置であって、前記付与手段が、結合材料を吐出
する複数のノズルを有し、前記判定する手段が、前記観
察結果から前記複数のノズルに含まれる異常ノズルを特
定する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional printing apparatus according to the second aspect, wherein the applying means has a plurality of nozzles for discharging a bonding material, and the judging means has the observation result. Then, an abnormal nozzle included in the plurality of nozzles is specified.

【0010】請求項4の発明は、請求項3に記載の三次
元造形装置であって、特定された前記異常ノズルが結合
材料を吐出すべき位置に正常な他のノズルから結合材料
を吐出させる吐出制御手段をさらに備える。
According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect, the specified abnormal nozzle discharges the bonding material from another normal nozzle to a position where the bonding material is to be discharged. The apparatus further includes a discharge control unit.

【0011】請求項5の発明は、請求項1または2に記
載の三次元造形装置であって、前記検出手段により前記
異常が検出された場合に、前記付与手段の復旧を行う復
旧手段をさらに備える。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional modeling apparatus according to the first or second aspect, further comprising a recovery unit that recovers the applying unit when the abnormality is detected by the detection unit. Prepare.

【0012】請求項6の発明は、請求項5に記載の三次
元造形装置であって、前記復旧手段が、洗浄液を用いて
前記付与手段を洗浄する。
The invention according to claim 6 is the three-dimensional printing apparatus according to claim 5, wherein the restoring means cleans the applying means using a cleaning liquid.

【0013】請求項7の発明は、請求項6に記載の三次
元造形装置であって、前記付与手段が、結合材料を吐出
するノズルを有し、前記復旧手段が、前記ノズルへと洗
浄液を供給して吐出させる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect, the applying means has a nozzle for discharging a bonding material, and the restoring means supplies a cleaning liquid to the nozzle. Supply and discharge.

【0014】請求項8の発明は、請求項6または7に記
載の三次元造形装置であって、前記復旧手段による前記
付与手段の洗浄が定期的に行われる。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional modeling apparatus according to the sixth or seventh aspect, wherein the restoring means periodically cleans the applying means.

【0015】請求項9の発明は、粉末材料に結合材料を
付与して結合させることにより造形対象物に対応する三
次元造形物を生成する三次元造形方法であって、(a) 粉
末材料の層を形成する工程と、(b) 付与手段を用いて前
記層に結合材料を付与することにより、前記造形対象物
を一の面で切断した切断面に対応する粉末材料の結合体
を形成する工程と、(c) 前記工程(a)および(b)を繰り返
すことにより、前記造形対象物を平行な複数の面で切断
した切断面に対応する粉末材料の結合体を順次積層形成
して前記三次元造形物を生成する工程と、(d) 前記付与
手段による結合材料の付与に対する異常を検出手段によ
り検出する工程とを有する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional modeling method for generating a three-dimensional modeled object corresponding to a modeling object by applying a binding material to a powdery material and bonding the powdered material, wherein (a) A step of forming a layer, and (b) applying a bonding material to the layer using an application unit, thereby forming a bonded body of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object on one surface. By repeating the steps (a) and (b), (c) the steps (a) and (b) are sequentially performed to form a combined body of the powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object by a plurality of parallel surfaces, and The method includes a step of generating a three-dimensional structure and a step of (d) detecting an abnormality with respect to the application of the bonding material by the application unit by the detection unit.

【0016】請求項10の発明は、請求項9に記載の三
次元造形方法であって、前記付与手段が、結合材料を吐
出する複数のノズルを有し、前記工程(d)が、(d-1) 前
記複数のノズルから所定の領域に向けて結合材料を吐出
させる工程と、(d-2) 前記所定の領域に吐出された結合
材料を観察することにより、前記複数のノズルに含まれ
る異常ノズルを特定する工程とを有する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling method according to the ninth aspect, the applying means has a plurality of nozzles for discharging a bonding material, and the step (d) comprises the step of (d) -1) discharging the bonding material from the plurality of nozzles toward a predetermined area, and (d-2) observing the bonding material discharged to the predetermined area, the bonding material is included in the plurality of nozzles. Identifying the abnormal nozzle.

【0017】請求項11の発明は、請求項10に記載の
三次元造形方法であって、前記工程(d-2)において異常
ノズルが特定された場合に、前記工程(a)において前記
異常ノズルが結合材料を吐出すべき位置に正常な他のノ
ズルから結合材料を吐出する。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the three-dimensional molding method according to the tenth aspect, when the abnormal nozzle is specified in the step (d-2), the abnormal nozzle is determined in the step (a). Discharges the bonding material from another normal nozzle to the position where the bonding material is to be discharged.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】<1. 三次元造形装置の要部構
成>図1は、本発明の一の実施の形態に係る三次元造形
装置100を示す概略図である。なお、図1では説明の
便宜上定めたXYZ方向も矢印にて示している。また、
平行斜線を付すことなく細部の断面を図示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <1. Main Configuration of Three-Dimensional Modeling Apparatus> FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-dimensional modeling apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, XYZ directions defined for the sake of explanation are also indicated by arrows. Also,
Figure 3 shows a cross section of a detail without parallel diagonal lines.

【0019】三次元造形装置100は、制御部10、並
びに、制御部10にそれぞれ電気的に接続されたバイン
ダ付与部20、造形部30、粉末供給部40、粉末拡散
部50および赤外線ランプ60を備える。
The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a control unit 10 and a binder providing unit 20, a modeling unit 30, a powder supply unit 40, a powder diffusion unit 50, and an infrared lamp 60, which are electrically connected to the control unit 10, respectively. Prepare.

【0020】制御部10は、コンピュータ11と、コン
ピュータ11に電気的に接続された駆動制御部12とを
備える。
The control unit 10 includes a computer 11 and a drive control unit 12 electrically connected to the computer 11.

【0021】コンピュータ11は、内部にCPUやメモ
リ等を備えて構成される一般的な卓上型コンピュータ等
である。このコンピュータ11は、三次元の造形物の形
状をモデルデータとしてデータ化し、それを平行な幾層
もの薄い断面体にスライスして得られる断面データを駆
動制御部12に対して出力する。
The computer 11 is a general desk-top type computer or the like which is internally provided with a CPU, a memory and the like. The computer 11 converts the shape of the three-dimensional object into model data as model data, and outputs to the drive control unit 12 cross-sectional data obtained by slicing the data into thin parallel cross-sections.

【0022】駆動制御部12は、バインダ付与部20、
造形部30、粉末供給部40、粉末拡散部50およびラ
ンプ60のそれぞれを駆動する制御手段である。駆動制
御部12は、コンピュータ11から断面データを取得す
ると、断面データに基づいて上記の各部に対して駆動指
令を与えることにより造形部30において粉末材料の一
層ごとの粉末の結合体を順次形成する動作を統括制御す
る。
The drive control unit 12 includes a binder applying unit 20,
Control means for driving each of the modeling unit 30, the powder supply unit 40, the powder diffusion unit 50, and the lamp 60. When the drive controller 12 obtains the cross-sectional data from the computer 11, the drive controller 12 gives a drive command to each of the above-described units based on the cross-sectional data, thereby sequentially forming a powdered composite of each powder material in the modeling unit 30. Overall control of operation.

【0023】バインダ付与部20は、液状のバインダ
(結合材料であり、通常の接着剤が用いられてもよ
い。)を収容するタンク部21、タンク部21内のバイ
ンダを吐出したり、吐出状態をスキャナにて読み取るノ
ズルヘッド22、および、ノズルヘッド22を水平XY
平面で移動させるXY方向移動部23を備える。
The binder applying section 20 discharges the tank section 21 containing a liquid binder (which is a binding material and may be an ordinary adhesive), discharges the binder in the tank section 21 or discharges the binder. Head 22 that reads the image with a scanner, and the nozzle head 22 is horizontally XY
An XY direction moving unit 23 that moves on a plane is provided.

【0024】XY方向移動部23は、X方向に伸びるガ
イドレール231およびY方向に伸びるガイドレール2
32を有し、ガイドレール232はガイドレール231
によりX方向に移動可能とされる。ノズルヘッド22は
ガイドレール232に取り付けられ、Y方向に移動可能
とされる。各ガイドレール231,232にはモータが
取り付けられており、タイミングベルトあるいはボール
ネジ等を介してノズルへッド22をX軸およびY軸によ
って規定される平面内で移動する。すなわち、ノズルヘ
ッド22は駆動制御部12の制御により造形部30上の
XY平面内の任意の位置へと移動可能とされている。
The XY direction moving section 23 includes a guide rail 231 extending in the X direction and a guide rail 2 extending in the Y direction.
32, and the guide rail 232 is a guide rail 231.
Makes it possible to move in the X direction. The nozzle head 22 is attached to the guide rail 232 and is movable in the Y direction. A motor is attached to each of the guide rails 231 and 232, and moves the nozzle head 22 in a plane defined by the X axis and the Y axis via a timing belt or a ball screw. That is, the nozzle head 22 can be moved to any position on the XY plane on the modeling unit 30 under the control of the drive control unit 12.

【0025】造形部30は、中央に凹状部を有する造形
部本体31、造形部本体31の凹状部の内部に設けられ
ている造形ステージ32、および、造形ステージ32を
支持棒33を介してZ方向に移動させる駆動部34を備
える。
The shaping section 30 includes a shaping section main body 31 having a concave portion at the center, a shaping stage 32 provided inside the concave portion of the shaping section main body 31, and a shaping stage 32 via a support rod 33. And a driving unit 34 for moving in the direction.

【0026】造形部本体31は、三次元造形物91を生
成するための作業領域を提供する役目を果たす。また、
造形部本体31は、その上部に、粉末供給部40から供
給される粉末を一時的に保持する粉末仮置部31bを有
する。
The modeling unit main body 31 serves to provide a work area for generating the three-dimensional modeled object 91. Also,
The modeling unit main body 31 has a powder temporary placement unit 31b that temporarily holds the powder supplied from the powder supply unit 40 at the upper part.

【0027】造形ステージ32は、XY断面において矩
形の形状を有し、その側面が造形部本体31における凹
状部の垂直内壁31aと接している。そして、造形ステ
ージ32と造形部本体31の垂直内壁31aとで形成さ
れる直方体状の三次元空間が、三次元造形物91の生成
が行われる造形空間300となる。すなわち、ノズルヘ
ッド22から吐出されたバインダにより、造形ステージ
32上にて粉末を接合させて造形物が作成される。
The modeling stage 32 has a rectangular shape in the XY section, and its side surface is in contact with the vertical inner wall 31 a of the concave portion in the modeling portion main body 31. Then, the rectangular parallelepiped three-dimensional space formed by the modeling stage 32 and the vertical inner wall 31a of the modeling unit main body 31 becomes the modeling space 300 in which the three-dimensional modeled object 91 is generated. That is, the binder is discharged from the nozzle head 22 to join the powder on the modeling stage 32 to form a modeled object.

【0028】粉末供給部40は、タンク部41とタンク
部41の出口に設けられている締切板42と、駆動制御
部12の指令により締切板42をスライドさせる駆動部
43とを備える。
The powder supply section 40 includes a tank section 41, a cutoff plate 42 provided at an outlet of the tank section 41, and a drive section 43 for sliding the cutoff plate 42 according to a command from the drive control section 12.

【0029】タンク部41には白色の粉末が収容され
る。この粉末は、三次元造形物の形成における材料とな
るもので、例えば、(セルロース−)デンプン粉末、石
膏粉末、樹脂粉末等が使用される。
The tank 41 contains white powder. This powder is a material for forming a three-dimensional structure, and for example, (cellulose-) starch powder, gypsum powder, resin powder and the like are used.

【0030】締切板42は、水平方向(X方向)にスラ
イドできるようになっており、造形部30の粉末仮置部
31bに対して、タンク部41に収容される粉末の供給
および停止を行う。
The shut-off plate 42 is slidable in the horizontal direction (X direction), and supplies and stops the powder stored in the tank 41 to the powder temporary placing part 31b of the modeling part 30. .

【0031】粉末拡散部50は、ブレード51、ブレー
ド51の動作を規制するガイドレール52、および、ブ
レード51を移動させる駆動部53を備える。
The powder diffusion unit 50 includes a blade 51, a guide rail 52 for regulating the operation of the blade 51, and a driving unit 53 for moving the blade 51.

【0032】ブレード51は、Y方向に長く、下部先端
が尖った刃状の形状を有し、ブレード51のY方向の長
さは、造形空間300におけるY方向の幅をカバーでき
る長さとなっている。なお、ブレード51による粉末の
拡散が円滑に行えるように、ブレードに微小振動を与え
るバイブレーション機構を付加してもよい。
The blade 51 has a blade-like shape that is long in the Y direction and has a sharp lower end. The length of the blade 51 in the Y direction is a length that can cover the width of the molding space 300 in the Y direction. I have. In addition, a vibration mechanism for giving a minute vibration to the blade may be added so that the powder can be smoothly diffused by the blade 51.

【0033】駆動部53は、ブレード51を垂直方向
(Z方向)に昇降移動させる垂直駆動部53a、およ
び、ブレード51を水平方向(X方向)に往復移動させ
る水平駆動部53bを有する。そして、駆動制御部12
からの指令に基づいて垂直駆動部53aおよび水平駆動
部53bが駆動されることにより、ブレード51のX方
向およびZ方向の移動が行われる。
The driving section 53 has a vertical driving section 53a for vertically moving the blade 51 in the vertical direction (Z direction) and a horizontal driving section 53b for reciprocating the blade 51 in the horizontal direction (X direction). Then, the drive control unit 12
The vertical drive unit 53a and the horizontal drive unit 53b are driven based on the command from the controller 51, and the blade 51 moves in the X and Z directions.

【0034】赤外線ランプ60は、バインダに含まれる
水分もしくは溶剤を蒸発させてバインダが付与された粉
末の結合を促進するためのものである。駆動制御部12
の指令により、赤外線ランプ60の点消灯が行なわれ
る。また、熱硬化性バインダを使用するように構成した
場合には、赤外線ランプ60は、バインダを硬化させる
手段として機能する。ランプ60に代えてマイクロ波発
生装置を設けてもよい。
The infrared lamp 60 is for evaporating water or a solvent contained in the binder to promote the binding of the powder to which the binder has been applied. Drive control unit 12
, The infrared lamp 60 is turned on and off. When a thermosetting binder is used, the infrared lamp 60 functions as a means for curing the binder. A microwave generator may be provided instead of the lamp 60.

【0035】造形部30の側方には排出容器70が配置
され、後述するようにノズルヘッド22のノズルを洗浄
する際に吐出される洗浄液が排出容器70にて受けられ
る。排出容器70は装置外へと使用済み洗浄液を排出す
るドレンに接続される。
A discharge container 70 is arranged on the side of the shaping section 30, and receives a cleaning liquid discharged when cleaning the nozzles of the nozzle head 22 as described later. The discharge container 70 is connected to a drain for discharging the used cleaning liquid out of the apparatus.

【0036】図2はタンク部21およびノズルヘッド2
2の内部構成、並びに、これらの構成に関係する駆動制
御部12の機能構成を示す図である。
FIG. 2 shows the tank 21 and the nozzle head 2.
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the second embodiment and a functional configuration of a drive control unit 12 related to these configurations.

【0037】タンク部21は、それぞれ異なる色のバイ
ンダを収容する複数のタンク(この例では4つのタン
ク)211、および、ノズルを洗浄するための洗浄液を
収容するタンク212備える。バインダ用のタンク21
1のそれぞれには、Y(イエロー)、M(マジェン
タ)、C(シアン)の色料の3原色およびW(ホワイ
ト)に着色されたバインダ(以下では、「着色バイン
ダ」と呼ぶ)が収容される。ここで、着色バインダは、
粉末と結合しても変色しないものであり、長時間経過し
ても変色・退色しないものを使用するのが望ましい。
The tank section 21 includes a plurality of tanks (four tanks in this example) 211 for storing binders of different colors, and a tank 212 for storing a cleaning liquid for cleaning the nozzles. Tank 21 for binder
Each of the color filters 1 contains a binder colored in three primary colors of Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) and W (white) (hereinafter, referred to as a “colored binder”). You. Here, the colored binder is
It is desirable to use one that does not discolor even when combined with the powder and does not discolor or fade even after a long time.

【0038】XY方向移動部23によりXY方向に移動
可能とされたノズルヘッド22は、バインダを吐出する
複数のノズル221を備えたノズル集合体220、およ
び、ノズル221から吐出されたバインダ(着弾ドッ
ト)の様子を画像として取り込むスキャナ25を有す
る。
The nozzle head 22 movable in the X and Y directions by the XY direction moving section 23 includes a nozzle assembly 220 having a plurality of nozzles 221 for discharging a binder, and a binder (landing dot) discharged from the nozzle 221. ) Is provided as a scanner.

【0039】ノズル集合体220は4本のチューブ24
1によりバインダ用のタンク211と接続されており、
各ノズル221にはいずれかのタンク211からバイン
ダが供給される。ノズル221は、例えばインクジェッ
ト方式等で微小な液滴として各バインダを吐出(噴出)
するノズルとなっており、バインダの吐出は駆動制御部
12によって個別に制御される。各ノズル221から吐
出されるバインダはノズルヘッド22に対向する位置に
設けられた造形部本体31内の粉末層80に付着する。
これにより、粉末層80の一部が粉末の結合体81とな
る。
The nozzle assembly 220 has four tubes 24
1 is connected to the tank 211 for the binder,
A binder is supplied to each nozzle 221 from one of the tanks 211. The nozzle 221 discharges (spouts) each binder as minute droplets by, for example, an inkjet method.
The ejection of the binder is individually controlled by the drive control unit 12. The binder discharged from each nozzle 221 adheres to the powder layer 80 in the modeling unit main body 31 provided at a position facing the nozzle head 22.
As a result, a part of the powder layer 80 becomes the combined body 81 of the powder.

【0040】チューブ241の途中には複数の弁を有す
る流路切替部242が設けられる。流路切替部242に
はチューブ243を介して洗浄液用のタンク212が接
続され、流路切替部242によりタンク212からの洗
浄液がノズル集合体220へと供給可能とされる。
In the middle of the tube 241 is provided a flow switching unit 242 having a plurality of valves. The cleaning liquid tank 212 is connected to the flow switching unit 242 via a tube 243, and the cleaning liquid from the tank 212 can be supplied to the nozzle assembly 220 by the flow switching unit 242.

【0041】駆動制御部12には、ノズルヘッド22に
対するインターフェイスとして、移動制御回路121、
吐出制御回路122、弁制御回路123および受信回路
124が設けられる。
The drive control unit 12 has a movement control circuit 121 as an interface with the nozzle head 22,
A discharge control circuit 122, a valve control circuit 123, and a receiving circuit 124 are provided.

【0042】移動制御回路121はXY方向移動部23
を制御することによりノズルヘッド22の位置の制御
し、吐出制御回路122はノズルヘッド22(ノズル集
合体220)からの各色のバインダの吐出を制御する。
弁制御回路123は流路切替部242の弁の動作を制御
し、受信回路124はスキャナ25からの画像信号を受
信する。
The movement control circuit 121 includes an XY direction movement unit 23
Is controlled by controlling the position of the nozzle head 22, and the discharge control circuit 122 controls the discharge of the binder of each color from the nozzle head 22 (nozzle assembly 220).
The valve control circuit 123 controls the operation of the valve of the flow path switching unit 242, and the receiving circuit 124 receives an image signal from the scanner 25.

【0043】また、駆動制御部12は、各制御回路に信
号を与えることによりノズルヘッド22に一連の動作を
行わせるバインダ吐出制御部125、検査制御部126
および洗浄制御部127を有する。これらの制御部は駆
動制御部12内のCPUがROM内のプログラムに従っ
て演算処理を実行することにより実現される機能であ
る。なお、これらの機能構成はコンピュータ11にて実
現されてもよく、機能の全部または一部が駆動制御部1
2内にて専用の電気的回路により実現されてもよい。
The drive control unit 12 supplies signals to each control circuit to cause the nozzle head 22 to perform a series of operations.
And a cleaning control unit 127. These control units are functions realized by the CPU in the drive control unit 12 executing arithmetic processing according to a program in the ROM. Note that these functional configurations may be realized by the computer 11, and all or a part of the functions may be implemented by the drive control unit 1.
2 may be realized by a dedicated electric circuit.

【0044】バインダ吐出制御部125は、移動制御回
路121および吐出制御回路122に信号を与えて、ノ
ズルヘッド22に三次元造形物91を生成するための一
連の動作を実行させる。検査制御部126は、移動制御
回路121および吐出制御回路122に信号を与えて所
定の検査用領域83にバインダのパターンを形成させ、
検査用領域83をスキャナ25によりスキャンさせるこ
とにより検査用領域83の画像を示す信号を受信回路1
24を介して取得する。洗浄制御部127は、移動制御
回路121、吐出制御回路122および弁制御回路12
3に信号を与えることにより、ノズルヘッド22を図1
に示す排出容器70の上方へと移動させた上でノズル2
21に洗浄液を供給する。
The binder discharge control section 125 supplies a signal to the movement control circuit 121 and the discharge control circuit 122 to cause the nozzle head 22 to execute a series of operations for generating the three-dimensional structure 91. The inspection control unit 126 gives a signal to the movement control circuit 121 and the ejection control circuit 122 to form a binder pattern in a predetermined inspection area 83,
By causing the scanner 25 to scan the inspection area 83, a signal indicating an image of the inspection area 83 is received by the receiving circuit 1.
Acquisition via 24. The cleaning control unit 127 includes a movement control circuit 121, a discharge control circuit 122, and a valve control circuit 12.
3 to the nozzle head 22 as shown in FIG.
The nozzle 2 is moved above the discharge container 70 shown in FIG.
The cleaning liquid is supplied to 21.

【0045】図3はスキャナ25の内部構成を示す図で
ある。スキャナ25には光軸25Jに沿って順に、検査
用領域83からの光が入射する第1レンズ251、第1
レンズ251からの光を反射するミラー252、ミラー
252からの光を集光する第2レンズ253、および、
第2レンズ253からの光を受光する受光部254を有
する。受光部254は(紙面に垂直な方向に長い)1次
元受光素子配列となっており、スキャナ25がノズルヘ
ッド22とともに検査用領域83上を移動することによ
り、検査用領域83の画像の取得が行われる。
FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the scanner 25. The first lens 251 and the first lens 251 on which light from the inspection area 83 enters the scanner 25 in order along the optical axis 25J.
A mirror 252 that reflects light from the lens 251, a second lens 253 that collects light from the mirror 252, and
It has a light receiving unit 254 that receives light from the second lens 253. The light receiving section 254 has a one-dimensional light receiving element array (long in a direction perpendicular to the paper surface), and the scanner 25 moves on the inspection area 83 together with the nozzle head 22 to acquire an image of the inspection area 83. Done.

【0046】図4は制御部10のコンピュータ11の構
成を周辺機器とともに示すブロック図である。コンピュ
ータ11は汎用のコンピュータと同様の構成となってお
り、周辺機器として各種情報を表示するためのディスプ
レイ111、並びに、使用者の操作を受け付けるキーボ
ードやマウス等の入力部112が接続される。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the computer 11 of the control unit 10 together with peripheral devices. The computer 11 has a configuration similar to that of a general-purpose computer, and is connected to a display 111 for displaying various information as a peripheral device, and an input unit 112 such as a keyboard and a mouse for receiving a user's operation.

【0047】コンピュータ11には予め光ディスク、磁
気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の記録媒
体8を介して三次元造形に係る各種動作をコンピュータ
11に実行させるプログラムがインストールされる。
The computer 11 is pre-installed with a program for causing the computer 11 to execute various operations related to three-dimensional printing via the recording medium 8 such as an optical disk, a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a memory card.

【0048】図4に示すようにコンピュータ11は、各
種演算処理を行うCPU101、基本プログラムを記憶
するROM102、動作プログラム141、後述する断
面データ131、スキャナ25からの画像データ13
2、ノズルの検査結果である検査データ133等を記憶
したり、演算処理の作業領域となるRAM103等をバ
スラインに接続した構成となっている。また、バスライ
ンには、ディスプレイ111、入力部112、プログラ
ム141を含む各種プログラムや造形対象物の形状を示
すモデルデータ142等を記憶する固定ディスク10
4、記録媒体8からプログラム等を読み出す読出部10
5、および、駆動制御部12との間で情報の受け渡しを
行う通信部106が適宜インターフェイス(I/F)を
介して接続される。
As shown in FIG. 4, the computer 11 includes a CPU 101 for performing various arithmetic processing, a ROM 102 for storing a basic program, an operation program 141, section data 131 to be described later, and image data 13 from the scanner 25.
2. The configuration is such that the inspection data 133 and the like, which are the inspection results of the nozzles, are stored, and the RAM 103 and the like, which are working areas for arithmetic processing, are connected to the bus lines. The bus line also includes a fixed disk 10 for storing a display 111, an input unit 112, various programs including a program 141, model data 142 indicating the shape of a modeling object, and the like.
4. a reading unit 10 for reading a program or the like from the recording medium 8
5, and a communication unit 106 that exchanges information with the drive control unit 12 is connected via an interface (I / F) as appropriate.

【0049】プログラム141は、読出部105から固
定ディスク104に取り込まれ、このプログラム141
がRAM103にコピーされる。そして、CPU101
がプログラム141に従って演算処理を行うことにより
コンピュータ11を中心とする構成が制御部10の一部
として機能する。
The program 141 is fetched from the reading unit 105 to the fixed disk 104, and the program 141
Is copied to the RAM 103. And the CPU 101
Performs arithmetic processing in accordance with the program 141, so that the configuration centered on the computer 11 functions as a part of the control unit 10.

【0050】図5はコンピュータ11の主要な機能構成
を示すブロック図である。図5において断面データ生成
部181、制御信号生成部182および検査部183が
図4中のCPU101がプログラム141に従って演算
処理を行うことにより実現される機能を示す。これらの
機能構成の一部または全部が専用の電気的回路として構
築され、コンピュータ11が三次元造形用の専用のコン
ピュータとなっていてもよい。各機能構成の詳細につい
ては三次元造形装置100の動作説明とととも後述す
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a main functional configuration of the computer 11. In FIG. 5, the functions of the cross-section data generation unit 181, the control signal generation unit 182, and the inspection unit 183 realized by the CPU 101 in FIG. Some or all of these functional components may be configured as a dedicated electric circuit, and the computer 11 may be a dedicated computer for three-dimensional printing. The details of each functional configuration will be described later together with the description of the operation of the three-dimensional printing apparatus 100.

【0051】<2. 三次元造形装置の動作>図6およ
び図7は、三次元造形装置100の動作の概要を説明す
るフローチャートである。以下、図1および図2並びに
図5ないし図7を参照して、三次元造形装置100の動
作を説明する。
<2. Operation of Three-Dimensional Modeling Apparatus> FIGS. 6 and 7 are flowcharts for explaining the outline of the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100. Hereinafter, the operation of the three-dimensional printing apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS. 5 to 7.

【0052】ステップS11では、コンピュータ11
が、表面にカラー模様等が施された三次元の造形対象物
を表現したモデルデータ142を作成する。造形するた
めの基になるモデルデータ142には、一般の三次元C
ADモデリングソフトウェアで作成されるカラー三次元
モデルデータを使用することができる。また、三次元形
状入力装置で計測された3次元形状のデータおよびテク
スチャを利用することも可能である。生成されたモデル
データ142は、適宜、固定ディスク104に保存され
る。
In step S11, the computer 11
Creates model data 142 representing a three-dimensional object having a color pattern or the like on its surface. The model data 142 that is the basis for modeling includes a general three-dimensional C
Color three-dimensional model data created by AD modeling software can be used. It is also possible to use data and texture of a three-dimensional shape measured by the three-dimensional shape input device. The generated model data 142 is stored on the fixed disk 104 as appropriate.

【0053】モデルデータ142においては、色情報が
三次元モデルの表面にのみ付与されているもの、または
色情報がモデル内部まで付与されているものがある。後
者の場合でも造形に際してモデル表面の色情報のみを使
用することが可能であるし、モデル内部の色情報も使用
することが可能である。例えば、人体モデル等の三次元
造形物を生成する際、各内臓ごとに異なる色で彩色を施
したい場合もあり、その場合にはモデル内部の色情報を
使用する。
In the model data 142, there are data in which color information is provided only on the surface of the three-dimensional model or data in which color information is provided up to the inside of the model. In the latter case, it is possible to use only the color information of the model surface at the time of modeling, and it is also possible to use the color information inside the model. For example, when generating a three-dimensional structure such as a human body model, there is a case where it is desired to apply a different color to each internal organ, and in that case, color information inside the model is used.

【0054】モデルデータ142が準備されると、造形
対象物を造形する際の粉末の積層厚さ(断面データ作成
の際のスライスピッチ)および積層数(断面データセッ
トの数)に関する情報が設定データとして入力部112
を介して入力され、RAM103に記憶される(ステッ
プS12)。なお、スライスするピッチは、所定範囲内
(粉末を結合可能な厚みの範囲)で変更可能とされてい
る。
When the model data 142 is prepared, information relating to the layer thickness of the powder (slice pitch at the time of creating the cross-sectional data) and the number of layers (the number of the cross-sectional data sets) at the time of forming the modeling object are set data. As the input unit 112
And stored in the RAM 103 (step S12). Note that the pitch for slicing can be changed within a predetermined range (a range of a thickness capable of binding the powder).

【0055】次に、図5に示すように断面データ生成部
181が、設定データおよびモデルデータ142に基づ
いてモデルデータ142から造形対象物を水平方向にス
ライスした各断面ごとの断面データ131を生成し、R
AM103に記憶する(ステップS13)。断面データ
131は、モデルデータから積層する粉末の一層分の厚
みに相当するピッチでスライスされた断面体を切り出
し、断面の存在する領域を示す形状データおよび彩色デ
ータとして生成される。
Next, as shown in FIG. 5, the section data generator 181 generates section data 131 for each section obtained by horizontally slicing the object to be formed from the model data 142 based on the setting data and the model data 142. Then R
It is stored in the AM 103 (step S13). The cross-section data 131 is generated from the model data by cutting out a cross-section body sliced at a pitch corresponding to the thickness of one layer of the powder to be laminated, and as shape data and coloring data indicating a region where the cross-section exists.

【0056】図8は、ステップS13における断面デー
タの生成の様子の一例を示す図である。まず、図8
(a)に示すモデルデータから色情報を含めて図8
(b)に示す断面体を切り出し、格子状に細分化する。
それを、2次元画像のビットマップと同様に扱い、図8
(c)に示すように各色毎のビットマップ情報に変換す
る。このビットマップ情報は階調等を考慮した情報とな
っている。図8(c)において、形状データは断面の存
在する領域を示すデータであり、Yデータ、Cデータ、
MデータおよびWデータが彩色データに相当する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the state of the generation of the section data in step S13. First, FIG.
FIG. 8 includes color information from the model data shown in FIG.
The cross section shown in (b) is cut out and subdivided into a grid.
It is treated in the same way as a two-dimensional image bitmap.
As shown in (c), it is converted into bitmap information for each color. This bitmap information is information taking into account the gradation and the like. In FIG. 8C, shape data is data indicating an area where a cross section exists, and Y data, C data,
M data and W data correspond to coloring data.

【0057】なお、本実施の形態では、粉末の色が白色
なので、白部分には彩色は不要である。しかし、造形の
ためにはバインダが必要であり、この部分には白色のバ
インダを塗布することとし、Wデータを付与した。ま
た、3次元モデル内部に色情報がない場合、その内部に
対応する部分にもWデータを付与するようにした。した
がって、YCMWのデータのORをとると、断面の形状
全面が埋まるようになっている。また、黒色を鮮明に発
色させるために、黒色のバインダを準備するとともに黒
色に相当する彩色データが利用されてもよい。
In this embodiment, since the color of the powder is white, no coloring is required for the white portion. However, a binder was required for modeling, and a white binder was applied to this portion, and W data was given. When there is no color information inside the three-dimensional model, W data is also added to a portion corresponding to the inside. Therefore, when the OR of the YCMW data is ORed, the entire cross-sectional shape is filled. Further, in order to clearly produce black color, a black binder may be prepared, and coloring data corresponding to black may be used.

【0058】図9(a)ないし(c)は、図8と同様に
ステップS13における断面データの生成の様子の一例
を示す図である。なお、図9(c)では彩色データの図
示を省略していおり、形状データは断面が存在する領域
のみを図示している。図9(c)では、モデルデータに
おいて、三次元造形に寄与しない部分、つまり外形に現
れない内部領域に該当する部分を、造形不要部分として
形状データから削除している。これにより、造形不要部
分ではバインダにより粉末を結合する動作が行われず、
バインダが節約できる。
FIGS. 9A to 9C are views showing an example of the state of the generation of the section data in step S13, as in FIG. Note that, in FIG. 9C, the illustration of the coloring data is omitted, and the shape data shows only the region where the cross section exists. In FIG. 9C, in the model data, a portion that does not contribute to three-dimensional modeling, that is, a portion corresponding to an internal region that does not appear in the outer shape is deleted from the shape data as a modeling unnecessary portion. As a result, the operation of combining the powder with the binder is not performed in the unnecessary part of the molding,
Binder can be saved.

【0059】断面データ131の準備が完了すると、設
定データがコンピュータ11の通信部106から駆動制
御部12に転送される(ステップS14)。これによ
り、粉末供給部40からの1回当たりの粉末供給量や造
形ステージ32の1回の移動量等が設定される。
When the preparation of the section data 131 is completed, the setting data is transferred from the communication section 106 of the computer 11 to the drive control section 12 (step S14). Thus, the amount of powder supplied from the powder supply unit 40 per one time, the amount of movement of the modeling stage 32 per one time, and the like are set.

【0060】次のステップS21以降は、駆動制御部1
2が各部を制御することによって行われる造形動作であ
る。図10は、これらの動作を説明する概念図である。
[0060] The drive control unit 1 is executed after the next step S21.
Reference numeral 2 denotes a modeling operation performed by controlling each unit. FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating these operations.

【0061】ステップS21では、造形ステージ32に
おいて粉末の第N層目(N=1,2,・・)の結合体を形成
するために、造形ステージ32が支持棒33により図1
0(a)に示す矢印DNの方向に、所定距離だけ下降さ
れて保持される。下降する距離は、コンピュータ11か
ら入力された上記積層厚さに相当する距離である。これ
により、造形ステージ32上に堆積されて必要な結合が
完了した粉末層の上方に、新たな粉末の層を1層分形成
するためのスペースSPが形成される。ただし、N=1
の場合は、最初の層の形成に相当するため、造形ステー
ジ32の上面自身の上にスペースSPが形成されるよう
にする。
In step S 21, the molding stage 32 is supported by the support rod 33 to form a combined body of the Nth layer (N = 1, 2,...) Of the powder in the molding stage 32.
It is lowered and held by a predetermined distance in the direction of arrow DN shown in FIG. The descending distance is a distance corresponding to the lamination thickness input from the computer 11. As a result, a space SP for forming one new powder layer is formed above the powder layer that has been deposited on the modeling stage 32 and has completed the necessary bonding. Where N = 1
In this case, the space SP is formed on the upper surface of the modeling stage 32 because it corresponds to the formation of the first layer.

【0062】ステップS22では、三次元造形物の造形
において材料となる粉末の供給を行う。ここでは、図1
0(a)のように、粉末供給部40の締切板42が閉止
位置からスライドしてタンク部41内の粉末を所定量だ
け造形部本体31の粉末仮置部31bに落下させる。こ
の所定量として上記のスペースSPの体積(造形におけ
る粉末の必要量)より若干多めの量が設定されている。
所定量の粉末の供給完了後、締切板42が閉止位置に戻
り粉末供給を停止する。
In step S22, a powder as a material in forming a three-dimensional structure is supplied. Here, FIG.
0 (a), the shutoff plate 42 of the powder supply unit 40 slides from the closed position to drop a predetermined amount of the powder in the tank unit 41 to the powder temporary storage unit 31b of the modeling unit main body 31. As the predetermined amount, an amount slightly larger than the volume of the space SP (the required amount of powder in molding) is set.
After the supply of the predetermined amount of powder is completed, the shut-off plate 42 returns to the closed position and stops supplying the powder.

【0063】ステップS23では、ステップS22で供
給された粉末を用いて薄層が形成される。ここでは、図
10(a)および(b)に示すように、粉末仮置部31
b上に堆積された粉末をブレード51がX方向に移動す
ることで造形ステージ32上のスペースSPに粉末が入
り込み、薄い均一な粉末層が形成される。このとき、ブ
レード51の下部先端を造形部本体31の最上面31c
に沿って移動させる。これにより、所定の厚さの粉末の
薄層が正確に形成される。そして、粉末層が形成された
後、ブレード51は、垂直駆動部53a(図1参照)に
よって最上面31cから離され、水平駆動部53bによ
って粉末層の上方を通過して初期位置に復帰する。
In step S23, a thin layer is formed using the powder supplied in step S22. Here, as shown in FIG. 10A and FIG.
By moving the powder deposited on b in the X direction by the blade 51, the powder enters the space SP on the modeling stage 32, and a thin uniform powder layer is formed. At this time, the lower end of the blade 51 is connected to the uppermost surface 31 c of the modeling unit main body 31.
Move along. As a result, a thin layer of powder having a predetermined thickness is accurately formed. Then, after the powder layer is formed, the blade 51 is separated from the uppermost surface 31c by the vertical driving unit 53a (see FIG. 1), passes over the powder layer by the horizontal driving unit 53b, and returns to the initial position.

【0064】ステップS24では、ステップS13で作
成された形状データおよび彩色データに従ってバインダ
吐出制御部125(図2参照)が移動制御回路121を
介してXY方向移動部23を駆動することにより、図1
0(c)に示すように、ノズルヘッド22(ノズル集合
体220)をXY平面内にて移動させる。そして、移動
中にバインダ吐出制御部125が彩色データに基づいて
吐出制御回路122に信号を送り、各ノズル221から
着色バインダの吐出を適宜に行わせる。これにより、粉
末の結合体81が生成される。なお、バインダが塗布さ
れない粉末82は個々に独立した状態を保つこととな
る。
In step S24, the binder discharge control unit 125 (see FIG. 2) drives the XY-direction moving unit 23 via the movement control circuit 121 in accordance with the shape data and the coloring data created in step S13, whereby
As shown in FIG. 0 (c), the nozzle head 22 (the nozzle assembly 220) is moved in the XY plane. Then, during the movement, the binder discharge control unit 125 sends a signal to the discharge control circuit 122 based on the chromatic data to cause the nozzles 221 to discharge the colored binder appropriately. As a result, a powder combined body 81 is generated. Note that the powder 82 to which the binder is not applied is kept in an independent state.

【0065】ステップS24では、三次元造形物の表面
部分に相当する部分について、バインダの吐出を行う際
に、造形対象物から導かれた彩色データに基づいてY、
M、CおよびWの着色バインダを選択的に吐出するよう
に制御が行われる。これにより、三次元造形物のカラー
造形が行える。一方、三次元造形物において彩色を施す
必要のない部分(彩色不要領域)では、彩色された部分
の着色状態を妨げることのないWの着色バインダを吐出
することにより、造形を行う。
In step S24, when discharging the binder for the portion corresponding to the surface portion of the three-dimensional modeled object, Y and Y are determined based on coloring data derived from the modeled object.
Control is performed so as to selectively discharge the M, C, and W colored binders. Thereby, color modeling of a three-dimensional model can be performed. On the other hand, in a portion of the three-dimensional structure that does not need to be colored (coloring unnecessary region), the molding is performed by discharging a W colored binder that does not hinder the coloring state of the colored portion.

【0066】図11はノズル集合体220の移動の様子
を示す図である。図11中、符号2211は各ノズル2
21の吐出口の位置を示す。ノズル集合体220はYM
CW各色のノズル221の列を有し、各列は6個のノズ
ル221が並び、合計24個のノズル221の集合体と
なっている。そして、YMCWの各色のノズル221の
組合せが符号L1〜L6にて示すように6つの行をなし
ている。
FIG. 11 is a diagram showing the state of movement of the nozzle assembly 220. In FIG. 11, reference numeral 2211 denotes each nozzle 2
21 shows the position of the discharge port 21. Nozzle assembly 220 is YM
The CW has a row of nozzles 221 for each color, and each row has six nozzles 221 arranged therein, which is an aggregate of a total of 24 nozzles 221. The combination of the nozzles 221 of each color of YMCW forms six rows as indicated by reference numerals L1 to L6.

【0067】図11中に示すY方向はノズルヘッド22
の主走査方向であり、X方向は副走査方向である。これ
らの方向は図1中に示すXおよびY方向に対応してい
る。ノズル集合体220は主走査方向に移動しながら、
ノズル間ピッチP1だけ移動するごとに各ノズル221
から選択的かつ間欠的にバインダの吐出を行う。これに
より、粉末層の各領域には、YMCWの各色のバインダ
が順次付与され、粉末の着色および結合が行われる。
The Y direction shown in FIG.
, And the X direction is the sub-scanning direction. These directions correspond to the X and Y directions shown in FIG. While moving the nozzle assembly 220 in the main scanning direction,
Each time the nozzle 221 moves by the nozzle pitch P1,
And discharges the binder selectively and intermittently. As a result, a binder of each color of YMCW is sequentially applied to each region of the powder layer, and coloring and bonding of the powder are performed.

【0068】1回の主走査方向の移動が完了すると、ノ
ズル集合体220は副走査方向にP2(行L1から行L
6の間の距離と行方向に隣接するノズル間距離の和)だ
け移動するとともにY方向に関する主走査開始位置へと
戻り、主走査方向の移動が再度開始される。このような
動作を繰り返すことにより、ノズルヘッド22の主走査
および副走査が行われ、粉末層の各領域に各色のバイン
ダが順次付与される。
When one movement in the main scanning direction is completed, the nozzle assembly 220 moves P2 (row L1 to row L
6 and the distance between adjacent nozzles in the row direction) and return to the main scanning start position in the Y direction, and the movement in the main scanning direction is started again. By repeating such an operation, the main scanning and the sub-scanning of the nozzle head 22 are performed, and the binder of each color is sequentially applied to each region of the powder layer.

【0069】なお、形状データの存在する領域のみを走
査することによりバインダ付与に要する時間を短縮する
ことができる。
By scanning only the area where the shape data exists, the time required for applying the binder can be reduced.

【0070】また、粉末層に付着したバインダの拡がり
を均一化して造形物の強度を確保するため、造形部分に
対して単位面積当たり同量のバインダを均一に付与する
ことが好ましい。例えば、XY方向移動部23による各
ノズル221の移動速度に、単位時間当たりに各ノズル
221から吐出されるバインダの量(例えば、バインダ
液滴の数)を乗じたものを一定にすれば、単位面積当た
り同量のバインダが均一に付与できることとなる。
Further, in order to make the spread of the binder attached to the powder layer uniform and to secure the strength of the formed object, it is preferable to uniformly apply the same amount of binder per unit area to the formed portion. For example, if the moving speed of each nozzle 221 by the XY-direction moving unit 23 multiplied by the amount of binder discharged from each nozzle 221 per unit time (for example, the number of binder droplets) is fixed, the unit is The same amount of binder per area can be applied uniformly.

【0071】ここで、異常ノズルが存在するかどうかが
予め生成されている検査データ133を参照して確認さ
れるが(ステップS25)、検査データ133の生成、
および、異常ノズルが存在する場合の動作(ステップS
28)については後述する。
Here, whether or not an abnormal nozzle exists is confirmed by referring to the inspection data 133 generated in advance (step S25).
And the operation when an abnormal nozzle exists (step S
28) will be described later.

【0072】バインダの吐出完了後、バインダ吐出動作
を停止し、XY方向移動部23を駆動することにより、
ノズルヘッド22は初期位置に復帰する。
After the discharge of the binder is completed, the discharge operation of the binder is stopped, and the XY-direction moving unit 23 is driven.
The nozzle head 22 returns to the initial position.

【0073】ステップS26では、バインタが付着した
粉末を乾燥させて接合させる。薄く引き延ばされた粉末
の層の上方から、赤外線ランプ60の照射を行うことに
より乾燥が行われる。これにより、粉末に付着したバイ
ンダが迅速に乾燥する。なお、自然乾燥により迅速に硬
化する種類のバインダでは、赤外線ランプ等での照射は
不要となる。ステップS26により三次元造形物の一層
分の断面体の造形が完了する。
In step S26, the powder to which the binder is attached is dried and joined. Drying is performed by irradiating the infrared lamp 60 from above the thinly stretched powder layer. Thereby, the binder adhering to the powder dries quickly. In the case of a binder that is quickly cured by natural drying, irradiation with an infrared lamp or the like is unnecessary. By step S26, the formation of the cross section of one layer of the three-dimensional structure is completed.

【0074】一層分の造形が終了するとステップS27
に進んで、駆動制御部12が、設定データが示す積層数
に基づき、その積層数分の処理が完了したかどうかを判
断し(つまり、三次元造形物の造形が完了したかどうか
を判断し)、「NO」と判断された場合はステップS2
1からの処理を繰り返し、「YES」と判断された場合
は造形動作は終了する。そして、三次元造形物の造形が
完了すると、バインダが付与されていない粉末を分離し
て、バインダにより結合された粉末の結合体(三次元造
形物)を取り出す。なお、結合されなかった粉末は回収
して、再度材料として利用してもよい。
When the formation of one layer is completed, step S27
Then, the drive control unit 12 determines whether or not the processing for the number of laminations is completed based on the number of laminations indicated by the setting data (that is, determines whether the modeling of the three-dimensional structure is completed). ), If "NO" is determined, step S2 is performed.
The processing from step 1 is repeated, and if it is determined to be “YES”, the modeling operation ends. When the shaping of the three-dimensional structure is completed, the powder to which the binder is not provided is separated, and a combined body (three-dimensional structure) of the powder bound by the binder is taken out. The unbound powder may be collected and reused as a material.

【0075】ステップS21に戻った場合には、第N層
目の上側に第N+1層目の新たな粉末の結合体を形成す
る動作が行われる。このような動作を積層数だけ繰り返
すことにより、ステージ32上に一層ごとのカラー化さ
れた結合体が順次積層されていき最終的に造形対象物の
三次元造形物が造形ステージ32上に造形される。
When the process returns to step S21, an operation of forming a new powder composite of the (N + 1) th layer on the upper side of the (N) th layer is performed. By repeating such an operation by the number of layers, the colorized combined body for each layer is sequentially stacked on the stage 32, and finally, a three-dimensional structure of the object to be formed is formed on the formation stage 32. You.

【0076】<3. ノズル検査および検査後の動作>
図12は三次元造形装置100においてノズル詰まりの
有無を検査する際の三次元造形装置100の動作の流れ
を示すフローチャートである。なお、図12に示す動作
は、図6および図7に示す造形動作の前に行われても後
に行われてもよい。さらには、造形動作の途中にて行わ
れてもよい。すなわち、ノズル検査に係る動作は造形動
作から独立した動作となっている。ノズル検査が行われ
るタイミングは操作者により予めコンピュータ11に入
力される。
<3. Nozzle inspection and operation after inspection>
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of the operation of the three-dimensional printing apparatus 100 when the three-dimensional printing apparatus 100 inspects the presence or absence of nozzle clogging. The operation illustrated in FIG. 12 may be performed before or after the modeling operation illustrated in FIGS. 6 and 7. Further, it may be performed during the molding operation. That is, the operation related to the nozzle inspection is an operation independent of the molding operation. The timing at which the nozzle inspection is performed is input to the computer 11 in advance by the operator.

【0077】ノズル221の検査では、まず、検査制御
部126(図2参照)が移動制御回路121に信号を送
り、ノズルヘッド22を予め定められた検査用領域83
(図2参照)の上方である検査位置へと移動する(ステ
ップS31)。検査用領域83としては、粉末層上の造
形対象とはならない領域が適宜設定される。その後、検
査用領域83に向けてノズル集合体220の各ノズル2
21からバインダが吐出される(ステップS32)。
In the inspection of the nozzle 221, first, the inspection control unit 126 (see FIG. 2) sends a signal to the movement control circuit 121 to move the nozzle head 22 to the predetermined inspection area 83.
It moves to the inspection position above (see FIG. 2) (step S31). As the inspection area 83, an area on the powder layer that is not a modeling object is appropriately set. Thereafter, each nozzle 2 of the nozzle assembly 220 is moved toward the inspection area 83.
The binder is discharged from 21 (step S32).

【0078】図13は全てのノズル221が正常な場合
の検査用領域83に付与されたバインダの様子を示す図
である。なお、図13では、図11と同様に、符号L1
〜L6およびY,M,C,Wの文字を付して各色のバイ
ンダの吐出位置を示している。また、実際に造形が行わ
れる場合には、複数のノズル221から吐出されたバイ
ンダ間には隙間が生じないが、図13では吐出された各
バインダの様子を円にて示している。
FIG. 13 is a diagram showing a state of the binder applied to the inspection area 83 when all the nozzles 221 are normal. Note that, in FIG. 13, as in FIG.
L6 and the letters Y, M, C, and W indicate the discharge positions of the binders of the respective colors. Further, when the modeling is actually performed, no gap is formed between the binders discharged from the plurality of nozzles 221, but the state of each discharged binder is shown by a circle in FIG. 13.

【0079】図13に示すように、全てのノズル221
が正常な場合には、各バインダが6行4列にて整然と付
与される。これに対し、図14は列Yの行L3、列Mの
行L5、列Cの行L6、および、列Wの行L2に対応す
るノズル221に異常(ノズル詰まり)が生じ、吐出が
行われなかった場合の検査用領域83の様子を示してい
る。
As shown in FIG. 13, all the nozzles 221
Is normal, each binder is applied neatly in 6 rows and 4 columns. On the other hand, in FIG. 14, an abnormality (nozzle clogging) occurs in the nozzle 221 corresponding to the row L3 of the column Y, the row L5 of the column M, the row L6 of the column C, and the row L2 of the column W, and ejection is performed. The state of the inspection area 83 when there is no such area is shown.

【0080】各ノズル221からバインダの吐出が行わ
れると、図13や図14に例示する検査用領域83の様
子が、スキャナ25を走査させながら読み取られる(ス
テップS33)。読み取られた検査用領域83の画像
は、図2に示す受信回路124から検査制御部126を
介してコンピュータ11へと転送される。すなわち、検
査用領域83に吐出されたバインダをスキャナ25を用
いて観察し、観察結果が画像のデータとして取得され
る。
When the binder is discharged from each nozzle 221, the state of the inspection area 83 illustrated in FIGS. 13 and 14 is read while the scanner 25 scans (step S33). The read image of the inspection area 83 is transferred from the receiving circuit 124 shown in FIG. 2 to the computer 11 via the inspection control unit 126. That is, the binder discharged to the inspection area 83 is observed using the scanner 25, and the observation result is obtained as image data.

【0081】コンピュータ11に転送された画像データ
132は、図5に示すように通信部106を介してRA
M103に記録され、検査部183にて解析される(ス
テップS34)。具体的には、検査用領域83の画像の
各吐出位置に対応する領域が抽出され、抽出された領域
の色がバインダの色であるか否かが確認される。そし
て、各ノズル221が正常に機能しているか否かが判定
され、異常ノズルが特定される。これにより、バインダ
を付与する機構であるノズル集合体220の状態が判定
され、ノズル集合体220の異常検出が実現される。
The image data 132 transferred to the computer 11 is transmitted to the RA via the communication unit 106 as shown in FIG.
It is recorded in M103 and analyzed by the inspection unit 183 (step S34). Specifically, regions corresponding to the respective ejection positions of the image of the inspection region 83 are extracted, and it is confirmed whether the color of the extracted region is the color of the binder. Then, it is determined whether or not each nozzle 221 is functioning normally, and an abnormal nozzle is specified. Accordingly, the state of the nozzle assembly 220, which is a mechanism for applying a binder, is determined, and abnormality detection of the nozzle assembly 220 is realized.

【0082】なお、粉末として白色の粉末が用いられる
と説明したが、白色バインダの色は鮮明な白色であるこ
とから、白色バインダが付与された粉末とバインダが付
与されていない粉末とでは画像中の色が若干異なる。白
色バインダの吐出に関してはこの微妙な色の差により検
査が行われる。もちろん、粉末として、各バインダの色
と異なる色を有する粉末が用いられてもよい。
Although it has been described that a white powder is used as the powder, the white binder has a vivid white color. Therefore, the powder having the white binder and the powder not having the binder have different colors in the image. Colors are slightly different. Inspection of a white binder is performed based on this subtle color difference. Of course, a powder having a color different from the color of each binder may be used as the powder.

【0083】検査の結果、全てのノズル221が正常で
あると確認された場合、検査結果を検査データ133と
してRAM103に記憶し、検査動作を終了する(ステ
ップS35,S36)。
As a result of the inspection, when it is confirmed that all the nozzles 221 are normal, the inspection result is stored in the RAM 103 as the inspection data 133, and the inspection operation is completed (steps S35 and S36).

【0084】いずれかのノズル221にバインダが詰ま
り、異常ノズルが存在するという検査結果が得られた場
合、原則として、ノズル221の洗浄動作が行われる
(ステップS38)。
If the result of the test that any one of the nozzles 221 is clogged with the binder and an abnormal nozzle exists is obtained, the nozzle 221 is cleaned in principle (step S38).

【0085】洗浄動作では、まず、図2に示す洗浄制御
部127が移動制御回路121へと信号を送り、ノズル
ヘッド22を排出容器70(図1参照)の上方へと移動
する。そして、弁制御回路123により流路切替部24
2の弁を作動させ、各ノズル221と洗浄液用のタンク
222とをチューブ243により接続する。タンク21
2は洗浄液を強制的に送り出す機能を有しており、これ
により、洗浄液がノズル221へと強制的に供給され、
ノズル詰まりが解消される。ノズル221から吐出され
る洗浄液は排出容器70にて受け止められ、ドレンを介
して装置外部へと排出される。
In the cleaning operation, first, the cleaning control unit 127 shown in FIG. 2 sends a signal to the movement control circuit 121 to move the nozzle head 22 above the discharge container 70 (see FIG. 1). Then, the flow path switching unit 24 is controlled by the valve control circuit 123.
By operating the second valve, each nozzle 221 is connected to the tank 222 for the cleaning liquid by the tube 243. Tank 21
2 has a function of forcibly sending out the cleaning liquid, whereby the cleaning liquid is forcibly supplied to the nozzle 221,
Nozzle clogging is eliminated. The cleaning liquid discharged from the nozzle 221 is received by the discharge container 70 and discharged to the outside of the apparatus via the drain.

【0086】このように、三次元造形装置100ではノ
ズル221から洗浄液を吐出させるという簡単な動作で
洗浄が実現される。
As described above, in the three-dimensional printing apparatus 100, cleaning is realized by a simple operation of discharging the cleaning liquid from the nozzle 221.

【0087】洗浄が行われると、再度、ノズル221の
検査が行われる(ステップS31〜S34)。検査の結
果、全てのノズル221が正常であるという結果が得ら
れた場合には、その旨が検査データ133としてRAM
103に記憶される(ステップS35,S36)。
After the cleaning, the nozzle 221 is inspected again (steps S31 to S34). As a result of the inspection, if the result that all the nozzles 221 are normal is obtained, the fact is described as the inspection data 133 in the RAM.
This is stored in the memory 103 (steps S35, S36).

【0088】洗浄によってもノズル集合体220の不具
合が解消されない場合には、繰り返し洗浄が行われる
(ステップS35,S37,S38)。ただし、所定回
数洗浄を行ってもノズル詰まりが解消されない場合に
は、洗浄を行うべきではないとして異常対応処理へと移
行する(ステップS37,S39)。
If the problem of the nozzle assembly 220 is not eliminated by the cleaning, the cleaning is repeated (steps S35, S37, S38). However, if nozzle clogging is not eliminated even after performing the predetermined number of cleanings, it is determined that cleaning should not be performed, and the process proceeds to an abnormality handling process (steps S37 and S39).

【0089】図15はステップS39の動作の流れを示
すフローチャートである。異常対応処理では、まず、ノ
ズル集合体220の異常状態が所定の警告条件を満たす
か否かが確認される(ステップS41)。警告条件とし
て、例えば、同一色の2つ以上のノズル221が詰まっ
ている、といった条件が用いられる。警告条件の詳細に
ついては後述する。
FIG. 15 is a flowchart showing the flow of the operation in step S39. In the abnormality handling process, first, it is confirmed whether or not the abnormal state of the nozzle assembly 220 satisfies a predetermined warning condition (step S41). As the warning condition, for example, a condition that two or more nozzles 221 of the same color are clogged is used. Details of the warning condition will be described later.

【0090】異常状態が警告条件を満たす場合には、三
次元造形装置100から操作者に向けて警告が発せられ
る(ステップS42)。例えば、スピーカから音を発し
たり、警告ランプを点灯させたり、コンピュータ11の
ディスプレイ111に警告表示を行う等して警告が発せ
られる。
If the abnormal condition satisfies the warning condition, a warning is issued from the three-dimensional printing apparatus 100 to the operator (step S42). For example, a warning is issued by emitting a sound from a speaker, turning on a warning lamp, or displaying a warning on the display 111 of the computer 11.

【0091】一方、ノズル集合体220の異常が警告条
件を満たさない場合には、異常状態の下でのノズル集合
体220(ノズルヘッド22)の走査および吐出の制御
データが生成される(ステップS43)。制御データは
異常対応処理終了後、異常ノズルを示す検査データ13
3に含まれる形態で(または、検査データ133ととも
に)RAM103に記憶される(ステップS36)。
On the other hand, if the abnormality of the nozzle assembly 220 does not satisfy the warning condition, the control data for scanning and discharging the nozzle assembly 220 (nozzle head 22) under the abnormal condition is generated (step S43). ). After completion of the abnormality handling process, the control data includes inspection data 13 indicating an abnormal nozzle.
3 (or together with the inspection data 133) in the RAM 103 (step S36).

【0092】図16ないし図18は、図14に例示した
異常がノズル集合体220に存在する場合に、検査部1
83が生成する制御データに基づいて三次元造形装置1
00が行うノズル集合体220の走査および吐出の動作
の例を説明するための図である。図16に示すように、
列Yの行L3、列Mの行L5、列Cの行L6、および、
列Wの行L2のノズル221が詰まっている場合、1回
の主走査(Y方向の走査)では各行において異常ノズル
に対応する色の出力が行われない。
FIGS. 16 to 18 show the inspection unit 1 when the abnormality illustrated in FIG.
3D modeling apparatus 1 based on the control data generated by
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a scanning and discharging operation of the nozzle assembly 220 performed by 00. As shown in FIG.
Row L3 in column Y, row L5 in column M, row L6 in column C, and
When the nozzle 221 in the row L2 of the column W is clogged, the output of the color corresponding to the abnormal nozzle is not performed in each row in one main scan (scan in the Y direction).

【0093】そこで、図17に示すように、ノズル集合
体220を副走査方向(X方向)に1行分だけ移動し、
再度、主走査方向にノズル集合体220を走査させる。
このとき、図18に示すように、異常ノズルの(−X)
側に隣接するノズル221だけを能動化させ、各行に正
常なバインダの付与を行う。
Therefore, as shown in FIG. 17, the nozzle assembly 220 is moved by one line in the sub-scanning direction (X direction).
The nozzle assembly 220 is again scanned in the main scanning direction.
At this time, as shown in FIG.
Only the nozzle 221 adjacent to the side is activated, and a normal binder is applied to each row.

【0094】このように、コンピュータ11では、洗浄
によりノズル集合体220が正常化されなかった場合に
は、異常ノズルがバインダを吐出べき位置に他の同機能
の正常なノズル221を用いてバインダの吐出を行うた
めの制御データが生成される。
As described above, in the computer 11, when the nozzle assembly 220 has not been normalized by the cleaning, the abnormal nozzle uses another normal nozzle 221 of the same function at the position where the binder should discharge the binder. Control data for performing ejection is generated.

【0095】図16ないし図18では、正常な場合に1
回の主走査にて付与すべきところを2回の主走査にてバ
インダの吐出を行うようになっている。2回の主走査に
て適正なバインダの付与を行うためには、同一色のノズ
ル列に関して、 ・行L1と行L6との双方に異常ノズルが存在せず、か
つ、 ・2つの異常ノズルが隣接しない、 という条件を一般的に定めることができる。したがっ
て、2回の主走査にて正常なバインダの付与を行うこと
ができない場合にステップS42の警告を行うには、ス
テップS41において上記条件が警告条件として用いら
れる。
In FIG. 16 to FIG.
A portion to be applied in two main scans is used to discharge the binder in two main scans. In order to apply a proper binder in two main scans, for a nozzle row of the same color, there are no abnormal nozzles in both the row L1 and the row L6, and The condition that they are not adjacent can be generally defined. Therefore, to issue a warning in step S42 when a normal binder cannot be applied in two main scans, the above condition is used as a warning condition in step S41.

【0096】3回の主走査にて正常なバインダの付与を
行うことができない場合にのみステップS42の警告を
行うようにするには、別途、警告条件が定められる。な
お、主走査を何度繰り返したとしても同一の領域に特定
の色のバインダを付与することができない場合にのみ警
告を発するためには、警告条件として、いずれかの色に
関し、全てのノズル221が異常である、という条件が
用いられる。
In order to issue a warning in step S42 only when a normal binder cannot be applied in three main scans, a warning condition is separately set. In order to issue a warning only when a binder of a specific color cannot be applied to the same area even if the main scanning is repeated many times, all nozzles 221 for any color are set as a warning condition. Is abnormal.

【0097】以上のように、警告条件は適正な造形を行
うにはどの程度の煩雑な動作が三次元造形装置100に
要求されるかに基づいて適宜設定され、警告条件を満た
さない異常が存在する場合には、コンピュータ11では
異常ノズルが存在する場合であっても適正なバインダの
付与を行うためのノズル集合体220(ノズルヘッド2
2)の制御データが求められる。
As described above, the warning condition is appropriately set based on how complicated operations are required for the three-dimensional printing apparatus 100 to perform proper modeling, and there is an abnormality that does not satisfy the warning condition. In this case, the computer 11 uses the nozzle assembly 220 (nozzle head 2) to apply a proper binder even when an abnormal nozzle exists.
The control data of 2) is required.

【0098】もちろん、単に、異常ノズルの個数や存在
位置に応じて警告を発するか否かが決定されるようにな
っていてもよい。
Of course, whether or not to issue a warning may simply be determined in accordance with the number of abnormal nozzles and the location of abnormal nozzles.

【0099】三次元造形装置100の造形動作を示す図
7において、ステップS25,S28は異常ノズルが存
在する状態において三次元造形装置100の造形が行わ
れる場合に特有の動作を示している。異常を有するノズ
ル集合体220を用いて粉末層にバインダの付与が行わ
れると(ステップS24)、検査データ133を参照し
てノズル集合体220が正常であるか否かが確認される
(ステップS25)。
In FIG. 7 showing the molding operation of the three-dimensional molding apparatus 100, steps S25 and S28 show operations specific to the case where the three-dimensional molding apparatus 100 is molded in a state where an abnormal nozzle exists. When the binder is applied to the powder layer using the abnormal nozzle assembly 220 (step S24), it is confirmed whether or not the nozzle assembly 220 is normal by referring to the inspection data 133 (step S25). ).

【0100】ノズル集合体220に異常が存在する場合
には、予めコンピュータ11にて求められた制御データ
に従って、制御信号生成部182およびバインダ吐出制
御部125により、ノズルヘッド22を副走査方向に僅
かにずらして再走査が行われる(ステップS28)。こ
れにより、異常ノズルがバインダを吐出すべきであった
位置に正常なノズル221からバインダの吐出が行わ
れ、異常を有するノズル集合体220を用いた適正な三
次元造形物91の生成が行われる。すなわち、ドット抜
けのない適正なバインダの付与により、通常の強度を有
する三次元造形物91が生成される。
If there is an abnormality in the nozzle assembly 220, the control signal generator 182 and the binder discharge controller 125 move the nozzle head 22 slightly in the sub-scanning direction in accordance with the control data obtained in advance by the computer 11. And re-scanning is performed (step S28). Thus, the binder is discharged from the normal nozzle 221 to the position where the abnormal nozzle should discharge the binder, and the appropriate three-dimensional structure 91 is generated using the nozzle assembly 220 having the abnormality. . That is, by providing a proper binder without missing dots, a three-dimensional structure 91 having normal strength is generated.

【0101】なお、図7では各粉末層にバインダが吐出
されるごとに検査データ133を参照するようにしてい
るが、1つの三次元造形物91の造形が行われるごとに
検査データ133が参照されるようになっていてもよ
い。
In FIG. 7, the inspection data 133 is referred to each time the binder is discharged to each powder layer. However, the inspection data 133 is referred each time one three-dimensional structure 91 is formed. May be performed.

【0102】以上に説明したように、三次元造形装置1
00では、異常ノズルの検出を行うことにより不適切な
造形が未然に防止される。そして、異常ノズル対策とし
て、洗浄液を用いたノズル221の洗浄が行われ、さら
に、異常ノズルが存在する場合であってもノズルヘッド
22の主走査を繰り返すことにより適切な造形が実現さ
れる。
As described above, the three-dimensional printing apparatus 1
In 00, inappropriate molding is prevented beforehand by detecting an abnormal nozzle. Then, as a countermeasure against the abnormal nozzle, the nozzle 221 is cleaned using the cleaning liquid, and even if an abnormal nozzle exists, the main scanning of the nozzle head 22 is repeated to achieve appropriate modeling.

【0103】図19は、検査動作とは別に、ノズル22
1の詰まりを防止するために洗浄を定期的に行う際の動
作の流れを示すフローチャートである。
FIG. 19 shows that the nozzle 22 is separate from the inspection operation.
6 is a flowchart showing an operation flow when cleaning is periodically performed in order to prevent clogging of No. 1;

【0104】装置の電源が投入されると、コンピュータ
11内部のタイマがスタートし(ステップS51)、所
定の時間が経過するまで図19に示す動作に関しては待
機状態となる(ステップS52)。所定の時間が経過す
ると、三次元造形装置100が造形動作を行っているか
否かが確認され(ステップS53)、造形が行われてい
る場合には造形動作が終了するまで待機状態となる。
When the power of the apparatus is turned on, a timer inside the computer 11 starts (step S51), and the operation shown in FIG. 19 is in a standby state until a predetermined time has elapsed (step S52). When the predetermined time has elapsed, it is confirmed whether or not the three-dimensional modeling apparatus 100 is performing a modeling operation (step S53). If the modeling is being performed, the three-dimensional modeling apparatus 100 is in a standby state until the modeling operation is completed.

【0105】造形が行われていない、または、造形動作
が終了した場合には、コンピュータ11から洗浄制御部
127へと信号が送られ、既述の洗浄動作が行われる
(ステップS54)。その後、タイマがリセットされ
(ステップS55)、ステップS51へと戻る。以上の
動作が三次元造形装置100の電源がOFFとされるま
で繰り返される(ステップS56)。
If the modeling has not been performed or the modeling operation has been completed, a signal is sent from the computer 11 to the cleaning control unit 127, and the above-described cleaning operation is performed (step S54). Thereafter, the timer is reset (step S55), and the process returns to step S51. The above operation is repeated until the power of the three-dimensional printing apparatus 100 is turned off (step S56).

【0106】このように、三次元造形装置100では、
ノズル221の異常検出動作とは別に、ほぼ定期的にノ
ズル洗浄が行われる。これにより、ノズル詰まりの予防
が行われる。なお、ノズル221の洗浄は、造形途上で
あるか否かに関わらず定期的に行われるようになってい
てもよい。
As described above, in the three-dimensional printing apparatus 100,
Apart from the abnormality detection operation of the nozzle 221, the nozzle cleaning is performed almost regularly. This prevents nozzle clogging. The cleaning of the nozzle 221 may be performed periodically regardless of whether or not the molding is being performed.

【0107】<4. 変形例>以上、本発明の一の実施
の形態に係る三次元造形装置100について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、様々な変形が可能である。
<4. Modifications> Although the three-dimensional printing apparatus 100 according to one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

【0108】上記実施の形態では、検査用領域83に吐
出されたバインダをスキャナ25により観察することで
ノズル集合体220の異常を検出するようになっている
が、異常検出は他の手法により行われてもよい。
In the above-described embodiment, the abnormality of the nozzle assembly 220 is detected by observing the binder discharged to the inspection area 83 by the scanner 25, but the abnormality is detected by another method. May be.

【0109】例えば、スキャナ25に2次元のCCDが
設けられ、画像データが一時に取り込まれるようになっ
ていてもよい。ノズル集合体220の検査の際に形成さ
れるバインダのパターンもどのようなものであってもよ
い。
For example, the scanner 25 may be provided with a two-dimensional CCD, so that image data is taken in at one time. The pattern of the binder formed when the nozzle assembly 220 is inspected may be any pattern.

【0110】また、バインダは粉末層上の検査用領域8
3に向けて吐出される必要はなく、予め準備されている
粉末層外の検査用領域に向けて吐出され、吐出されたバ
インダがスキャナ25により観察されてもよい。
The binder is used for the inspection area 8 on the powder layer.
It is not necessary to discharge the binder toward the inspection area 3, and the binder may be discharged toward the inspection area outside the powder layer prepared in advance, and the discharged binder may be observed by the scanner 25.

【0111】また、ノズルの数は複数である必要はな
く、彩色が行われない三次元造形物91を生成する場合
には、ノズル221は1つだけ設けられてもよい。
The number of nozzles does not need to be plural, and only one nozzle 221 may be provided when the three-dimensional structure 91 in which coloring is not performed is generated.

【0112】また、上記実施の形態においてノズル異常
の検出は造形に無関係な検査用領域83にて行われる必
要はなく、造形を行いつつバインダの吐出状態を監視す
ることによりノズル異常の検出が行われてもよい。
In the above embodiment, the nozzle abnormality need not be detected in the inspection area 83 irrelevant to the molding. The nozzle abnormality can be detected by monitoring the discharge state of the binder while performing the molding. May be.

【0113】また、吐出されたバインダの液滴を透過型
光センサの発光素子および受光素子の間を通過させてノ
ズル221の検査が行われてもよく、バインダの液滴を
振動検出センサの検出面に衝突させてもよい。もちろ
ん、ノズル集合体220の異常検出はノズル221ごと
に順番に行われてもよい。
The nozzle 221 may be inspected by passing the discharged droplet of the binder between the light emitting element and the light receiving element of the transmission type optical sensor, and the droplet of the binder may be detected by the vibration detecting sensor. You may make it collide with a surface. Of course, the abnormality detection of the nozzle assembly 220 may be sequentially performed for each nozzle 221.

【0114】また、バインダの吐出は明確にノズルと把
握されるものにより行われる必要はなく、バインダを粉
末層の目的の位置に付与する三次元造形装置であるなら
ば、どのような機構が利用されてもよい。
It is not necessary for the binder to be discharged by a nozzle which is clearly grasped as a nozzle, and any mechanism can be used as long as it is a three-dimensional molding apparatus for applying the binder to a target position of the powder layer. May be done.

【0115】また、検出される異常はノズル詰まりに限
定されるものではなく、例えば、異常に多くの、あるい
は、少ないバインダの吐出状態が検出されてもよい。す
なわち、粉末層へのバインダの付与に対する異常の検出
であれば、どのような異常の検出が行われてもよい。
The detected abnormality is not limited to nozzle clogging. For example, an abnormally large or small amount of discharged binder may be detected. That is, any abnormality may be detected as long as the abnormality is detected with respect to the application of the binder to the powder layer.

【0116】ノズル221の洗浄についても、様々な処
理が行われてよい。例えば、洗浄液がノズル集合体22
0の下方から(開口端側から)供給されるようになって
いてもよく、ノズル221の先端が超音波振動が付与さ
れた洗浄液に浸漬されてもよい。
Various processes may be performed for cleaning the nozzle 221. For example, if the cleaning liquid
Alternatively, the nozzle 221 may be supplied from below (from the opening end side), or the tip of the nozzle 221 may be immersed in a cleaning liquid to which ultrasonic vibration has been applied.

【0117】また、洗浄液を用いる洗浄に限定されるも
のではなく、ゴム部材をノズル先端に擦り付けるクリー
ニング動作が行われてもよい。
The cleaning operation is not limited to the cleaning using the cleaning liquid, and a cleaning operation of rubbing the rubber member against the nozzle tip may be performed.

【0118】さらには、洗浄として捉えられない動作が
異常検出結果に基づいて行われることによりノズル22
1の正常化(すなわち、復旧)が図られてもよい。例え
ば、バインダの吐出動作を繰り返すことにより、ノズル
詰まりが解消されるようになっていてもよい。
Further, the operation which cannot be regarded as cleaning is performed based on the result of the abnormality detection, whereby the nozzle 22
1 may be normalized (that is, restored). For example, nozzle clogging may be eliminated by repeating the binder discharging operation.

【0119】また、上記実施の形態では、定期的に洗浄
が行われると説明したが、定期的に検査および洗浄が行
われてもよい。
Further, in the above embodiment, it has been described that the cleaning is performed periodically, but the inspection and the cleaning may be performed periodically.

【0120】また、本発明は、粉末を積層形成しながら
三次元造形物を生成するあらゆる手法に利用することが
できる。粉末層の形成はローラ等の他の手法により行わ
れてもよく、バインダや粉末としては様々なものが利用
されてよい。
Further, the present invention can be used for any method of producing a three-dimensional structure while laminating powder. The powder layer may be formed by other methods such as a roller, and various binders and powders may be used.

【0121】例えば、バインダはいわゆる接着剤と他の
材料が合成されたもの(例えば、市販の塗料)でもよ
く、通常の接着剤がそのまま用いられてもよい。すなわ
ち、結合作用のある材料であるならば、どのような材料
が用いられてもよい。バインダの色としても無色透明の
ものが用いられてもよい。この場合であっても、検査用
領域83における光の反射を検出することにより、バイ
ンダが付与された領域を特定することが可能である。
For example, the binder may be a combination of a so-called adhesive and another material (for example, a commercially available paint), or an ordinary adhesive may be used as it is. That is, any material may be used as long as it has a binding action. A colorless and transparent binder may also be used. Even in this case, by detecting the reflection of light in the inspection area 83, it is possible to specify the area to which the binder has been applied.

【0122】造形用粉末としては、無色透明や有彩色で
あってもよく、樹脂、金属、ゴム、生分解性材料等が粉
末の材料として用いられてもよい。
The molding powder may be colorless, transparent or chromatic, and resins, metals, rubbers, biodegradable materials and the like may be used as the powder material.

【0123】また、上記実施の形態と異なり、バインダ
は一種類であってもよく、インクとバインダとが別々に
粉末層に付与されるようになっていてもよい。
Also, different from the above-described embodiment, the binder may be of one type, and the ink and the binder may be separately applied to the powder layer.

【0124】また、粉末層は水平となっている必要はな
く、層形成を行うことが可能な範囲内で傾いていてもよ
い。
The powder layer does not need to be horizontal, and may be inclined as far as the layer can be formed.

【0125】また、三次元造形装置100のコンピュー
タ11にCAD/CAM/CAEのシステムを導入すれ
ば、造形の際のスピードアップ化とデザインの質的向上
をおしすすめることも可能である。
If a CAD / CAM / CAE system is introduced into the computer 11 of the three-dimensional printing apparatus 100, it is possible to speed up the printing process and improve the quality of the design.

【0126】[0126]

【発明の効果】請求項1ないし11の発明では、付与手
段による結合材料の付与に対する異常を検出することが
でき、不適切な造形を防止することができる。
According to the first to eleventh aspects of the present invention, it is possible to detect an abnormality with respect to the application of the bonding material by the application means, thereby preventing inappropriate molding.

【0127】また、請求項2の発明では、所定の領域に
付与された結合材料を観察することにより異常を検出す
ることができ、請求項3および10の発明では、複数の
ノズルに含まれる異常ノズルを特定することができる。
According to the second aspect of the present invention, an abnormality can be detected by observing the bonding material applied to a predetermined area. According to the third and tenth aspects of the present invention, an abnormality included in a plurality of nozzles can be detected. The nozzle can be specified.

【0128】また、請求項4および11の発明では、異
常ノズルが存在する場合であっても適切な造形が実現さ
れる。
Further, according to the fourth and eleventh aspects of the present invention, appropriate molding can be realized even when an abnormal nozzle exists.

【0129】また、請求項5および6の発明では、付与
手段の異常が検出された場合に復旧を行うことにより適
切な造形が実現され、請求項7の発明では、洗浄液を吐
出するという簡単な動作でノズルの洗浄を行うことがで
きる。
Further, according to the inventions of claims 5 and 6, when the abnormality of the applying means is detected, the restoration is performed to realize an appropriate molding, and in the invention of claim 7, a simple cleaning liquid is discharged. The operation can clean the nozzle.

【0130】また、請求項8の発明では、付与手段の異
常の発生を予防することができる。
Further, according to the eighth aspect of the present invention, it is possible to prevent occurrence of an abnormality in the applying means.

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

【図1】三次元造形装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a three-dimensional printing apparatus.

【図2】タンク部およびノズルヘッドの内部構成、並び
に、これらの構成に関係する駆動制御部の機能構成を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of a tank unit and a nozzle head, and a functional configuration of a drive control unit related to these configurations.

【図3】スキャナの内部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of a scanner.

【図4】コンピュータの構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a computer.

【図5】コンピュータの機能構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration of a computer.

【図6】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図7】三次元造形装置の動作の流れを示すフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図8】(a)ないし(c)は断面データの生成の様子
の一例を示す図である。
FIGS. 8A to 8C are diagrams illustrating an example of a state of generation of cross-sectional data.

【図9】(a)ないし(c)は他の断面データ(形状デ
ータ)の生成の様子を示す図である。
FIGS. 9A to 9C are diagrams showing how to generate other cross-sectional data (shape data).

【図10】(a)ないし(c)は三次元造形装置の動作
を説明する概念図である。
FIGS. 10A to 10C are conceptual diagrams illustrating the operation of the three-dimensional printing apparatus.

【図11】ノズル集合体の移動の様子を示す図である。FIG. 11 is a view showing a state of movement of a nozzle assembly.

【図12】検査動作の流れを示すフローチャートであ
る。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow of an inspection operation.

【図13】正常なノズル集合体によるバインダの吐出状
態を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a discharge state of a binder by a normal nozzle assembly.

【図14】異常ノズルが存在する場合のバインダの吐出
状態を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a discharge state of a binder when an abnormal nozzle exists.

【図15】異常対応処理の流れを示すフローチャートで
ある。
FIG. 15 is a flowchart illustrating a flow of an abnormality handling process.

【図16】異常ノズルが存在する場合の1回目の主走査
におけるバインダの吐出状態を例示する図である。
FIG. 16 is a diagram exemplifying a binder ejection state in a first main scan when an abnormal nozzle exists.

【図17】異常ノズルが存在する場合のノズル集合体の
移動の様子を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a state of movement of a nozzle assembly when an abnormal nozzle exists.

【図18】異常ノズルが存在する場合の2回目の主走査
におけるバインダの吐出状態を例示する図である。
FIG. 18 is a diagram exemplifying a binder ejection state in a second main scan when an abnormal nozzle exists.

【図19】定期洗浄における動作の流れを示すフローチ
ャートである。
FIG. 19 is a flowchart showing a flow of an operation in periodic cleaning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 バインダ付与部 25 スキャナ 30 造形部 40 粉末供給部 50 粉末拡散部 91 三次元造形物 100 三次元造形装置 101 CPU 102 ROM 103 RAM 125 バインダ吐出制御部 126 検査制御部 127 洗浄制御部 132 画像データ 182 制御信号生成部 183 検査部 212 タンク 220 ノズル集合体 221 ノズル 242 流路切替部 S21〜S28,S31〜S34,S43,S51〜S
56 ステップ
Reference Signs List 20 binder applying unit 25 scanner 30 modeling unit 40 powder supply unit 50 powder diffusion unit 91 three-dimensional modeling device 100 three-dimensional modeling device 101 CPU 102 ROM 103 RAM 125 binder discharge control unit 126 inspection control unit 127 cleaning control unit 132 image data 182 Control signal generation unit 183 Inspection unit 212 Tank 220 Nozzle assembly 221 Nozzle 242 Channel switching unit S21 to S28, S31 to S34, S43, S51 to S
56 steps

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F213 AA36 AB16 AB19 AC04 WA25 WB01 WL03 WL12 WL32 WL43 WL67 WL85 WL87 WL92  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4F213 AA36 AB16 AB19 AC04 WA25 WB01 WL03 WL12 WL32 WL43 WL67 WL85 WL87 WL92

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉末材料に結合材料を付与して結合させ
ることにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成
する三次元造形装置であって、 粉末材料の層を順次積層して形成する層形成手段と、 前記層形成手段が粉末材料の層を形成するごとに前記層
に対して結合材料を付与することにより、前記造形対象
物を平行な複数の面で切断した切断面に対応する粉末材
料の結合体を順次形成する付与手段と、 前記付与手段による結合材料の付与に対する異常を検出
する検出手段と、を備えることを特徴とする三次元造形
装置。
1. A three-dimensional modeling apparatus for generating a three-dimensional modeled object corresponding to a modeling object by applying a bonding material to a powdered material and bonding the powdered material, wherein the layers are formed by sequentially stacking layers of the powdered material. A layer forming unit, and applying a bonding material to the layer each time the layer forming unit forms a layer of the powder material, thereby corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object by a plurality of parallel surfaces. A three-dimensional modeling apparatus comprising: an applying unit that sequentially forms a combined body of powder materials; and a detecting unit that detects an abnormality in applying the bonding material by the applying unit.
【請求項2】 請求項1に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記検出手段が、 前記付与手段により所定の領域に付与された結合材料を
観察して観察結果を得る手段と、 前記観察結果に基づいて前記付与手段の状態を判定する
手段と、を有することを特徴とする三次元造形装置。
2. The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, wherein the detection unit obtains an observation result by observing a bonding material applied to a predetermined area by the application unit; Means for judging a state of the applying means based on a result.
【請求項3】 請求項2に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記付与手段が、結合材料を吐出する複数のノズルを有
し、 前記判定する手段が、前記観察結果から前記複数のノズ
ルに含まれる異常ノズルを特定することを特徴とする三
次元造形装置。
3. The three-dimensional printing apparatus according to claim 2, wherein the applying unit includes a plurality of nozzles for discharging a bonding material, and the determining unit determines the plurality of nozzles based on the observation result. A three-dimensional modeling apparatus characterized by identifying an abnormal nozzle included in a three-dimensional object.
【請求項4】 請求項3に記載の三次元造形装置であっ
て、 特定された前記異常ノズルが結合材料を吐出すべき位置
に正常な他のノズルから結合材料を吐出させる吐出制御
手段、をさらに備えることを特徴とする三次元造形装
置。
4. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 3, wherein the specified abnormal nozzle discharges the bonding material from another normal nozzle to a position where the bonding material should discharge the bonding material. A three-dimensional printing apparatus further provided.
【請求項5】 請求項1または2に記載の三次元造形装
置であって、 前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記
付与手段の復旧を行う復旧手段、をさらに備えることを
特徴とする三次元造形装置。
5. The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, further comprising a recovery unit that recovers the adding unit when the abnormality is detected by the detection unit. 3D modeling equipment.
【請求項6】 請求項5に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記復旧手段が、洗浄液を用いて前記付与手段を洗浄す
ることを特徴とする三次元造形装置。
6. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5, wherein the restoration unit cleans the applying unit using a cleaning liquid.
【請求項7】 請求項6に記載の三次元造形装置であっ
て、 前記付与手段が、結合材料を吐出するノズルを有し、 前記復旧手段が、前記ノズルへと洗浄液を供給して吐出
させることを特徴とする三次元造形装置。
7. The three-dimensional printing apparatus according to claim 6, wherein the applying means has a nozzle for discharging a bonding material, and the restoring means supplies a cleaning liquid to the nozzle to discharge the cleaning liquid. A three-dimensional printing apparatus characterized by the following.
【請求項8】 請求項6または7に記載の三次元造形装
置であって、 前記復旧手段による前記付与手段の洗浄が定期的に行わ
れることを特徴とする三次元造形装置。
8. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6, wherein the recovery means periodically cleans the applying means.
【請求項9】 粉末材料に結合材料を付与して結合させ
ることにより造形対象物に対応する三次元造形物を生成
する三次元造形方法であって、 (a) 粉末材料の層を形成する工程と、 (b) 付与手段を用いて前記層に結合材料を付与すること
により、前記造形対象物を一の面で切断した切断面に対
応する粉末材料の結合体を形成する工程と、 (c) 前記工程(a)および(b)を繰り返すことにより、前記
造形対象物を平行な複数の面で切断した切断面に対応す
る粉末材料の結合体を順次積層形成して前記三次元造形
物を生成する工程と、 (d) 前記付与手段による結合材料の付与に対する異常を
検出手段により検出する工程と、を有することを特徴と
する三次元造形方法。
9. A three-dimensional modeling method for generating a three-dimensional modeled object corresponding to a modeling target object by applying a bonding material to a powder material and bonding the powdered material, wherein: (a) forming a layer of the powdered material; (B) applying a bonding material to the layer using an application unit to form a composite of a powder material corresponding to a cut surface obtained by cutting the modeling object on one surface; (c) By repeating the steps (a) and (b), the three-dimensional object is formed by sequentially laminating a combination of powdered materials corresponding to cut surfaces obtained by cutting the object on a plurality of parallel surfaces. A three-dimensional modeling method, comprising: a generating step; and (d) a step of detecting, by a detecting unit, an abnormality in applying the bonding material by the applying unit.
【請求項10】 請求項9に記載の三次元造形方法であ
って、 前記付与手段が、結合材料を吐出する複数のノズルを有
し、 前記工程(d)が、 (d-1) 前記複数のノズルから所定の領域に向けて結合材
料を吐出させる工程と、 (d-2) 前記所定の領域に吐出された結合材料を観察する
ことにより、前記複数のノズルに含まれる異常ノズルを
特定する工程と、を有することを特徴とする三次元造形
方法。
10. The three-dimensional modeling method according to claim 9, wherein the applying means has a plurality of nozzles for discharging a bonding material, and the step (d) includes: Discharging the bonding material from the nozzle toward a predetermined region; and (d-2) identifying abnormal nozzles included in the plurality of nozzles by observing the bonding material discharged to the predetermined region. And a three-dimensional molding method.
【請求項11】 請求項10に記載の三次元造形方法で
あって、 前記工程(d-2)において異常ノズルが特定された場合
に、前記工程(a)において前記異常ノズルが結合材料を
吐出すべき位置に正常な他のノズルから結合材料を吐出
することを特徴とする三次元造形方法。
11. The three-dimensional modeling method according to claim 10, wherein when the abnormal nozzle is specified in the step (d-2), the abnormal nozzle discharges the bonding material in the step (a). A three-dimensional printing method characterized by discharging a bonding material from another normal nozzle to a position to be formed.
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