JP2002264221A - Three-dimensional shaping apparatus and three- dimensional shaping method - Google Patents

Three-dimensional shaping apparatus and three- dimensional shaping method

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JP2002264221A
JP2002264221A JP2001071874A JP2001071874A JP2002264221A JP 2002264221 A JP2002264221 A JP 2002264221A JP 2001071874 A JP2001071874 A JP 2001071874A JP 2001071874 A JP2001071874 A JP 2001071874A JP 2002264221 A JP2002264221 A JP 2002264221A
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JP
Japan
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powder material
powder
dimensional
electromagnetic wave
layer
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Application number
JP2001071874A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kubo
直樹 久保
Toshio Norita
寿夫 糊田
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide three-dimensional shaping tachnique capable of forming a three-dimensional shaped article enhanced in strength. SOLUTION: In the three-dimensional shaping apparatus 100A, a powder material of a thermally meltable resin is supplied from a powder supply part 40 and spread by moving a blade 51 in a +X direction to form a powder layer 82 on a shaping stage 32. Ink solutions having a plurality of colors are discharged to the selected regions of the powder layer 82 from a nozzle head 22. This operation is repeated with respect to the successively formed powder layers 82 and the laminated powder material of the powder layers 82 is irradiated with electromagnetic waves from an antenna 61 for the irradiation of electromagnetic waves to generate heat from moisture in the ink solutions applied to the powder layers 82. The powder material is melted by the generated heat to form the three-dimensional article 81. As a result, the powder layers are mutually bonded by the melting of the powder material itself to enhance the strength of the three-dimensional article 81.

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
関し、特に、粉末材料を結合させることによって三次元
造形物を生成する三次元造形技術に関する。
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 bonding powder materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の三次元造形装置においては、粉末
材料の層に対して、乾燥して硬化するバインダをインク
ジェットのヘッドなどから吐出し、粉末材料の結合体を
順次に形成し三次元造形物を造形するものがある。この
三次元造形装置では、例えば、次のような動作が行わ
れ、三次元造形物が生成される。
2. Description of the Related Art In a conventional three-dimensional printing apparatus, a binder that dries and hardens is discharged from an ink-jet head or the like to a layer of a powder material, and a combined body of the powder materials is sequentially formed. There are things that shape things. In this three-dimensional printing apparatus, for example, the following operation is performed, and a three-dimensional printing object is generated.

【0003】まず、ブレードなどにより石膏や澱粉の粉
末材料を薄層に均一に拡げる。次に、この粉末材料の薄
層において造形すべき領域にインクジェットのヘッドを
走査し、乾燥で硬化するバインダを塗布する。このバイ
ンダが塗布された領域の粉末材料は下層、あるいは隣接
する硬化領域と結合する。造形が完了するまで、粉末材
料の薄層を順次に形成し、バインダを塗布する工程を繰
り返す。造形が完了すれば、バインダが塗布されない領
域の粉末材料は個々に独立した状態を保つため、バイン
ダで結合された三次元造形物を取り出せることとなる。
First, a gypsum or starch powder material is uniformly spread in a thin layer using a blade or the like. Next, an inkjet head is scanned over a region to be formed in the thin layer of the powder material, and a binder that cures by drying is applied. The powder material in the area where the binder is applied is combined with the underlying or adjacent cured area. Until the modeling is completed, the steps of sequentially forming thin layers of the powder material and applying the binder are repeated. When the shaping is completed, the powder material in the region where the binder is not applied is kept individually independent, so that the three-dimensional structure bonded by the binder can be taken out.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の三次
元造形装置では、乾燥によって硬化する性質のバインダ
を塗布し粉末材料を結合させるため、乾燥するのに時間
がかかるとともに、生成された三次元造形物が衝撃に弱
いなど強度が十分でない。このため、強化剤を含浸させ
る等の強度補強のための後処理工程が必要となってい
る。
However, in the above-described three-dimensional modeling apparatus, it takes a long time to dry since a binder that is hardened by drying is applied and the powder material is bonded. Insufficient strength, such as the weakness of the formed object against impact. For this reason, a post-treatment step for reinforcing the strength, such as impregnation with a reinforcing agent, is required.

【0005】また、インクジェットのヘッドを用いて上
記バインダを塗布する場合には、ノズル部の穴径が非常
に細い(一般的には20μm以下)ため、強い接着力を
持つバインダを使用すると、ノズル部で乾燥により硬化
して目詰りを起こし易い。このような不具合が発生すれ
ば目詰まりを起こしたノズルによってバインダを塗布す
べき領域の粉末材料が結合されず、三次元造形物の形状
精度や強度が低下してしまう要因となる。このため、イ
ンクジェットのヘッドを用いる場合は、弱い接着力のバ
インダしか用いることができず、完成した三次元造形物
の強度が低くなる。
When the above-mentioned binder is applied using an ink-jet head, the diameter of the hole in the nozzle portion is extremely small (generally 20 μm or less). It is hardened by drying in the part and clogging easily occurs. If such a problem occurs, the powder material in the region to which the binder is to be applied is not bonded by the clogged nozzle, which causes a reduction in the shape accuracy and strength of the three-dimensional structure. Therefore, when an inkjet head is used, only a binder having a weak adhesive force can be used, and the strength of the completed three-dimensional structure is reduced.

【0006】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、強度が向上した三次元造形物を生成できる三次
元造形技術を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a three-dimensional printing technique capable of producing a three-dimensional printing object with improved strength.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の発明は、粉末材料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装置であって、
(a)熱溶融性を有する粉末材料の層を順次に形成する層
形成手段と、(b)前記粉末材料の層における選択領域に
電磁波エネルギを吸収する液体を付与する付与手段と、
(c)前記粉末材料に付与された前記液体に対して、電磁
波を放射する放射手段とを備え、前記電磁波によって前
記液体が加熱され前記粉末材料が溶融することにより、
前記粉末材料の結合体が形成される。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is a three-dimensional printing apparatus for generating a three-dimensional printing object by binding a powder material,
(a) layer forming means for sequentially forming a layer of powder material having a heat melting property, and (b) applying means for applying a liquid absorbing electromagnetic wave energy to a selected region in the layer of the powder material,
(c) for the liquid given to the powder material, radiating means for radiating electromagnetic waves, by heating the liquid by the electromagnetic waves and melting the powder material,
A combination of the powder materials is formed.

【0008】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
に係る三次元造形装置において、前記放射手段は、順次
に形成される前記粉末材料の層ごとに前記電磁波を放射
する。
According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect of the present invention, the radiating means radiates the electromagnetic wave for each layer of the powder material formed sequentially.

【0009】また、請求項3の発明は、請求項1または
請求項2の発明に係る三次元造形装置において、前記液
体は、着色キャリアを含有する。
According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the first or second aspect, the liquid contains a colored carrier.

【0010】また、請求項4の発明は、粉末材料を結合
させることにより、三次元造形物を生成する三次元造形
方法であって、(a)熱溶融性を有する粉末材料の層を順
次に形成する層形成工程と、(b)前記粉末材料の層にお
ける選択領域に、電磁波エネルギを吸収する液体を付与
する付与工程と、(c)前記粉末材料に付与された前記液
体に対して、電磁波を放射する放射工程とを備え、前記
電磁波によって前記液体が加熱され前記粉末材料が溶融
することにより、前記粉末材料の結合体が形成される。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional molding method for producing a three-dimensional structure by bonding powder materials, wherein (a) a layer of the powder material having a heat melting property is sequentially formed. A layer forming step of forming, (b) an applying step of applying a liquid absorbing electromagnetic wave energy to a selected region in the layer of the powder material, and (c) an electromagnetic wave to the liquid applied to the powder material. A radiation step of radiating the powder material. The electromagnetic wave heats the liquid to melt the powder material, whereby a combined body of the powder material is formed.

【0011】また、請求項5の発明は、請求項4の発明
に係る三次元造形方法において、前記放射工程において
は、順次に形成される前記粉末材料の層ごとに前記電磁
波を放射する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the three-dimensional molding method according to the fourth aspect of the present invention, in the radiating step, the electromagnetic waves are radiated for each layer of the powder material formed sequentially.

【0012】また、請求項6の発明は、請求項4または
請求項5の発明に係る三次元造形方法において、前記液
体は、着色キャリアを含有する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling method according to the fourth or fifth aspect, the liquid contains a colored carrier.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】<第1実施形態> <三次元造形装置の要部構成>図1は、本発明の第1実
施形態に係る三次元造形装置100Aを示す概略図であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment <Main Configuration of Three-Dimensional Modeling Apparatus> FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-dimensional modeling apparatus 100A according to a first embodiment of the present invention.

【0014】三次元造形装置100Aは、制御部10A
と、制御部10Aにそれぞれ電気的に接続するインク付
与部20と造形部30と粉末供給部40と粉末拡散部5
0と電磁波照射部60とを備えて構成される。
The three-dimensional printing apparatus 100A includes a control unit 10A
And an ink supply unit 20, a modeling unit 30, a powder supply unit 40, and a powder diffusion unit 5 electrically connected to the control unit 10A, respectively.
0 and an electromagnetic wave irradiation unit 60.

【0015】制御部10Aは、コンピュータ11と、コ
ンピュータ11と電気的に接続する駆動制御部12とを
備えている。
The control unit 10A includes a computer 11 and a drive control unit 12 electrically connected to the computer 11.

【0016】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、三次元形状の造形物
を形状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 includes a CPU and a memory inside. The computer 11 converts the three-dimensional object into shape data as shape data, and outputs to the drive control unit 12 cross-sectional data obtained by slicing the data into thin parallel cross-sections.

【0017】駆動制御部12は、インク付与部20と造
形部30と粉末供給部40と粉末拡散部50と電磁波照
射部60とをそれぞれに駆動する制御手段として機能す
る。また、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 section 12 functions as control means for driving the ink applying section 20, the modeling section 30, the powder supply section 40, the powder diffusion section 50, and the electromagnetic wave irradiation section 60, respectively. Further, 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-described units based on the cross-sectional data, and
In the above, the operation of sequentially forming the powder combination for each layer of the powder material is generally controlled.

【0018】インク付与部20は、タンク部21、タン
ク部21内のインク溶液を吐出させるノズルヘッド2
2、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、およびXY方向移動部23を駆動する
駆動部24を備えている。
The ink applying section 20 includes a tank section 21 and a nozzle head 2 for discharging the ink solution in the tank section 21.
2. XY for moving the nozzle head 22 on the horizontal XY plane
A direction moving unit 23 and a driving unit 24 that drives the XY direction moving unit 23 are provided.

【0019】タンク部21は、それぞれ異なる色のイン
ク溶液を収容する複数のタンク(この例では4つのタン
ク)21a〜21dを備えている。具体的には、それぞ
れのタンク21a〜21dには、着色キャリアであるY
(イエロー)、M(マジェンタ)、C(シアン)の3原
色およびW(ホワイト)の水溶性インクを水に溶解した
インク溶液(以下では、単に「インク」と呼ぶ)が収容
されている。
The tank section 21 includes a plurality of tanks (four tanks in this example) 21a to 21d for storing ink solutions of different colors. Specifically, each of the tanks 21a to 21d has a color carrier Y
An ink solution (hereinafter, simply referred to as “ink”) in which three primary colors of (yellow), M (magenta), and C (cyan) and a water-soluble ink of W (white) are dissolved in water is stored.

【0020】ノズルヘッド22は、XY方向移動部23
の下部に固定されており、XY方向移動部23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22はタンク部21のタンク数と同数
の吐出ノズル22a〜dを備え、各吐出ノズル22a〜
dはタンク21a〜dと4本のチューブ25で連結して
いる。各吐出ノズル22a〜dは、例えばインクジェッ
ト方式等で微小な液滴として各インクを吐出(噴出)す
るノズルである。各吐出ノズル22a〜dによるインク
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22a〜dから吐出されるインクはノ
ズルヘッド22に対向する位置に設けられている造形部
30の粉末層82に付着する。
The nozzle head 22 includes an XY direction moving unit 23
And is movable together with the XY-direction moving unit 23 in the XY plane. The nozzle head 22 has the same number of discharge nozzles 22a to 22d as the number of tanks in the tank unit 21.
“d” is connected to the tanks 21 a to 21 d by four tubes 25. Each of the ejection nozzles 22a to 22d is a nozzle that ejects (spouts) each ink as minute droplets by, for example, an inkjet method. The ejection of ink by each of the ejection nozzles 22a to 22d is individually controlled by the drive control unit 12, and the ink ejected from each of the ejection nozzles 22a to 22d is formed by a modeling unit provided at a position facing the nozzle head 22. It adheres to 30 powder layers 82.

【0021】XY方向移動部23は、移動部本体23a
およびガイドレール23bを備えている。移動部本体2
3aは、ガイドレール23bに沿ってX方向への往復移
動が可能であるとともに、Y方向への往復移動が可能と
なっている。よって、ノズルヘッド22は、XY方向移
動部23によりX軸およびY軸によって規定される平面
内で移動できることとなる。すなわち、駆動制御部12
からの駆動指令に基づいてノズルヘッド22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 moving unit 23 includes a moving unit main body 23a.
And a guide rail 23b. Moving unit body 2
3a is capable of reciprocating movement in the X direction along the guide rail 23b, and is capable of reciprocating movement in the Y direction. Therefore, the nozzle head 22 can be moved by the XY direction moving unit 23 in a plane defined by the X axis and the Y axis. That is, the drive control unit 12
The nozzle head 22 can be moved to an arbitrary position within the driving range on the plane based on the driving command from

【0022】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、造形ステージ32をZ方向に
移動させるZ方向移動部33と、Z方向移動部33を駆
動する駆動部34を備えている。
The shaping section 30 includes a shaping section main body 31 having a concave portion in the center, a shaping stage 32 provided inside the concave portion of the shaping section main body 31, and a Z-direction moving section for moving the shaping stage 32 in the Z direction. 33 and a drive unit 34 for driving the Z-direction moving unit 33.

【0023】造形部本体31は、三次元造形物を生成す
るための作業領域を提供する役目を果たしている。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
を有している。
The modeling unit main body 31 serves to provide a working area for generating a three-dimensional modeled object. In addition, 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.
have.

【0024】造形ステージ32は、XY断面において矩
形型の形状を有し、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、この造
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WKが、三次元造形物
を生成するための基盤空間として機能する。
The molding 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 molding portion main body 31. The rectangular parallelepiped three-dimensional space WK formed by the modeling stage 32 and the vertical inner wall 31a of the modeling portion main body 31 functions as a base space for generating a three-dimensional modeled object.

【0025】Z方向移動部33は、造形ステージ32と
連結する支持棒33aを有している。そして、支持棒3
3aが、駆動部34によって垂直方向に移動されること
により、支持棒33aと連結する造形ステージ32のZ
方向の移動が可能となる。
The Z-direction moving section 33 has a support rod 33a connected to the molding stage 32. And support rod 3
3a is moved in the vertical direction by the drive unit 34, so that the Z of the modeling stage 32 connected to the support rod 33a is
The movement in the direction becomes possible.

【0026】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とを備えている。
The powder supply unit 40 includes a tank 41, a cutoff plate 42 provided at the outlet of the tank 41, and a drive unit 43 that slides the cutoff plate 42 according to a command from the drive control unit 12.

【0027】タンク部41は、三次元造形物を生成する
ための材料として用いる熱溶融性樹脂の粉末材料が収容
されている。この粉末材料は、後述するように発熱した
水によって溶融させるため、水の沸点、すなわち100
℃以下程度で熱溶融するものを使用するのが好ましい。
The tank part 41 contains a powder material of a hot-melt resin used as a material for producing a three-dimensional structure. Since this powder material is melted by heat generated water as described later, the boiling point of water, that is, 100
It is preferable to use a material that is heat-melted at about not higher than about ° C.

【0028】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). The shut-off plate 42 supplies and stops the powder stored in the tank portion 41 to the powder temporary placing portion 31b of the modeling portion 30. .

【0029】粉末拡散部50は、ブレード51と、ブレ
ード51の動作を規制するガイドレール52と、ブレー
ド51を水平方向(X方向)に往復移動させる駆動部5
3とを備えている。
The powder diffusing section 50 includes a blade 51, a guide rail 52 for regulating the operation of the blade 51, and a driving section 5 for reciprocating the blade 51 in the horizontal direction (X direction).
3 is provided.

【0030】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ている。ブレード51のY方
向の長さは、三次元空間WK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良い。
The blade 51 is long in the Y direction and has a blade-like shape with a sharp lower end. The length of the blade 51 in the Y direction is a length that can cover the width in the Y direction in the three-dimensional space WK. Note that a vibration mechanism that applies a minute vibration to the blade may be added so that the powder can be smoothly diffused by the blade 51.

【0031】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を有している。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方向の移動が可能となる。
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
By driving the vertical drive unit 53a and the horizontal drive unit 53b based on the command from the controller 51, the blade 51 can move in the X direction and the Z direction.

【0032】電磁波照射部60は、電磁波照射用アンテ
ナ61と、電磁波発生部62とを有している。
The electromagnetic wave irradiation section 60 has an electromagnetic wave irradiation antenna 61 and an electromagnetic wave generation section 62.

【0033】電磁波照射用アンテナ61は、造形ステー
ジ32上で積層される粉末材料に対して電磁波を放射す
るためのアンテナである。この電磁波照射用アンテナ6
1からは、水分を効率よく発熱させるのに適した特定波
長の電磁波(例えばマイクロ波帯の電磁波)を発生させる
のが好ましい。
The electromagnetic wave irradiation antenna 61 is an antenna for radiating an electromagnetic wave to the powder material laminated on the molding stage 32. This electromagnetic wave irradiation antenna 6
From 1, it is preferable to generate an electromagnetic wave of a specific wavelength (for example, an electromagnetic wave in a microwave band) suitable for efficiently generating moisture.

【0034】電磁波発生部62は、電磁波照射用アンテ
ナ61で電磁波を発生させるための回路を有している。
The electromagnetic wave generator 62 has a circuit for generating an electromagnetic wave by the antenna 61 for irradiating the electromagnetic wave.

【0035】<三次元造形装置100Aの動作>図2
は、三次元造形装置100Aの基本的な動作を示すフロ
ーチャートである。以下、同図を参照して、その基本動
作を説明する。
<Operation of Three-dimensional Modeling Apparatus 100A> FIG.
5 is a flowchart showing a basic operation of the three-dimensional printing apparatus 100A. Hereinafter, the basic operation will be described with reference to FIG.

【0036】ステップS1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造形対象物を表現
したモデルデータが作成される。造形するための基にな
る形状データには、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。
In step S1, the computer 11
Model data representing a three-dimensional object having a color pattern or the like on its surface is created. Color three-dimensional model data created by general three-dimensional CAD modeling software can be used as shape data that is the basis for modeling. It is also possible to use shape data and texture measured by the three-dimensional shape input device.

【0037】モデルデータにおいては、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, 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.

【0038】ステップS2では、コンピュータ11が上
記のモデルデータ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を生成する。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(層
厚t)でスライスされた断面体を切り出し、形状データ
および彩色データを作成する。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
更可能である。
In step S2, the computer 11 generates section data for each section obtained by slicing the modeling object in the horizontal direction from the model data. A cross section sliced at a pitch (layer thickness t) corresponding to the thickness of one layer of the powder to be laminated is cut out from the model data, and shape data and coloring data are created. In addition, the pitch for slicing can be changed within a predetermined range (a range of a thickness capable of binding the powder).

【0039】図3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3に示すように、モデル
データから色情報を含めて断面体を切り出し、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、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などを考慮した情報となってい
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the cross-sectional data generated in step S2. As shown in FIG. 3, a cross section including the color information is cut out from the model data and subdivided into a grid. It is handled in the same way as a two-dimensional image bitmap, and is converted into bitmap information for each color. This bitmap information is information taking into account the gradation and the like.

【0040】ステップS3では、造形対象物を造形する
際における粉末の積層厚さ(断面データ作成の際のスラ
イスピッチ)及び積層数(断面データセットの数)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 powder stacking thickness (slice pitch at the time of generating cross-sectional data) and the number of laminations (the number of cross-sectional data sets) at the time of forming the object to be formed are transmitted from the computer 11 to the drive control unit. 12 is input.

【0041】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。図4は、これらの動作を説明する概念図である。
以下では、同図を参照しながら説明する。
The operation from the next step S4 on is performed by the drive control unit 12 controlling each unit. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating these operations.
Hereinafter, description will be made with reference to FIG.

【0042】ステップS4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Z方向移動部33によ
り、コンピュータ11から入力された上記層厚tに基づ
き、その厚さに相当する距離だけ下降されて保持され
る。初期状態では、造形ステージ32は造形部30の上
端位置と同一の高さ位置に位置しており、そこから層厚
tに応じた距離だけ下降することとなる。そして、造形
ステージ32は、粉末材料による1層分形成ごとに順次
層厚tに応じた距離だけ段階的に下降する。これによ
り、造形ステージ32上に粉末材料が堆積された粉末層
の上方に、新たな粉末の層を1層分形成するためのスペ
ースを形成することができる。
In step S 4, the molding stage 32 is input from the computer 11 by the Z-direction moving unit 33 in order to form a combined body of the Nth layer (N = 1, 2,...) Of the powder in the molding stage 32. Based on the above-mentioned layer thickness t, it is lowered and held by a distance corresponding to the thickness. In the initial state, the modeling stage 32 is located at the same height position as the upper end position of the modeling section 30, and descends therefrom by a distance corresponding to the layer thickness t. Then, the molding stage 32 descends step by step by a distance corresponding to the layer thickness t sequentially for each layer of the powder material. Thereby, a space for forming one new powder layer can be formed above the powder layer on which the powder material is deposited on the modeling stage 32.

【0043】ステップS5では、粉末供給部40から粉
末材料の供給を行うとともに、ブレード51を+X方向
に向かい移動させることにより、三次元造形物の造形に
おいて材料となる粉末材料の1層分の薄層形成を行う。
In step S5, the powder material is supplied from the powder supply unit 40, and the blade 51 is moved in the + X direction to thereby reduce the thickness of one layer of the powder material to be a material in the formation of the three-dimensional structure. A layer is formed.

【0044】このステップS5の動作においては、図4
(a)に示すように、まず粉末供給部40から造形部本体
31の粉末仮置部31bに粉末材料を落下させる。そし
て、図4(b)に示すように、ブレード51の最下点が造
形部30の上端部と同一高さ位置となるように下降し、
その状態で+X方向への移動が行われる。これにより、
粉末供給部40とブレード51とによる粉末材料の均一
な薄層形成が正確に行われることとなる。
In the operation of step S5, FIG.
As shown in (a), first, the powder material is dropped from the powder supply unit 40 to the powder temporary placement unit 31b of the modeling unit main body 31. Then, as shown in FIG. 4B, the lowermost point of the blade 51 descends so as to be at the same height position as the upper end of the modeling part 30,
The movement in the + X direction is performed in that state. This allows
A uniform thin layer of the powder material is accurately formed by the powder supply unit 40 and the blade 51.

【0045】粉末供給部40から1層分形成時(+X方
向に沿った1回の移動を行う間)に供給される粉末材料
の量は、1層分形成に必要な量よりも若干多めに設定さ
れ、造形空間内の任意の位置において粉末不足が生じる
ことを回避している。このため、1層分形成後は粉末材
料が余ることとなるが、余った粉末材料は回収して、再
度利用可能である。
The amount of the powder material supplied from the powder supply section 40 during the formation of one layer (during one movement along the + X direction) is slightly larger than the amount required for the formation of one layer. It is set to avoid powder shortage at any position in the molding space. For this reason, after the formation of one layer, the powder material remains, but the surplus powder material can be collected and reused.

【0046】ステップS6では、図4(c)に示すよう
に、ノズルヘッド22が+X方向に移動し、駆動制御部
12からの制御信号に基づいて各吐出ノズル22a〜d
から伸展された粉末層に対して各色のインクを吐出す
る。このとき、駆動制御部12は、断面データ(図3参
照)に基づいてノズルヘッド22に対して制御信号を与
えることにより、造形すべき選択領域に対して各色のイ
ンクが塗布される。
In step S6, as shown in FIG. 4C, the nozzle head 22 moves in the + X direction, and the ejection nozzles 22a to 22d are driven based on a control signal from the drive control unit 12.
The ink of each color is ejected to the powder layer extended from. At this time, the drive control unit 12 applies a control signal to the nozzle head 22 based on the cross-sectional data (see FIG. 3), so that ink of each color is applied to a selected region to be formed.

【0047】ここでは、YCMWの彩色データ(図3参
照)に基づいて駆動制御部12からノズルヘッド22に
対して制御信号を与えることにより、三次元造形物の表
面付近の彩色領域に対してインクが塗布される。これに
より、三次元造形物に対して、所望の彩色が施せること
となる。
Here, by supplying a control signal from the drive control unit 12 to the nozzle head 22 based on the YCMW coloring data (see FIG. 3), ink is applied to a coloring area near the surface of the three-dimensional structure. Is applied. Thereby, a desired coloring can be applied to the three-dimensional structure.

【0048】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(階調)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。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、
三次元造形の材料となる粉末の色が白色でないような場
合には、白色のインクを使用することが特に有効とな
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 (gradation) of the colors, white ink is ejected in addition to the three primary colors to mix the colors. It is effective to do. In general printers, etc., 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 required, 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 the color of the powder used as the material for the three-dimensional printing is not white, it is particularly effective to use a white ink.

【0049】このように三次元造形物に彩色を施す際の
濃淡を表示する場合のインクの吐出形態の一例について
説明する。
An example of the form of ink ejection when displaying shades when coloring a three-dimensional object in this way will be described.

【0050】図5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
タは基本ドット領域(図5の最小矩形)ごとの2値デー
タに変換される。この2値データはインクを吐出するノ
ズルヘッド22a〜dをON/OFF制御するための情
報となる。淡いシアンを表示する場合には、2×2のマ
トリクス配列のうち1つの基本ドット領域にシアンを吐
出し、他の基本ドット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基本集合領域の全体
にシアンを吐出する。このように基本集合領域に対する
シアンのインクとホワイトのインク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. 5 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 for each basic dot area (the minimum rectangle in FIG. 5). The binary data serves as information for controlling ON / OFF of the nozzle heads 22a to 22d that eject ink. When displaying pale cyan, cyan is ejected to one basic dot area in a 2 × 2 matrix array, and white is ejected to the other basic dot areas. When displaying dark cyan, cyan is ejected to the entire basic set area. As described above, by changing the ejection ratio of the cyan ink and the white ink with respect to the basic set area, it is possible to appropriately express a gradation change from light cyan to dark cyan.

【0051】次に、図6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6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6に
示すように基本集合領域内への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. 6 is a diagram showing an example of an expression changing from pale cyan to pale yellow. The left end of FIG. 6 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 through a mixed color of cyan and yellow, as shown in FIG. 6, the proportions of discharging C, Y, and W into the basic set area are gradually changed. This makes it possible to express such a color change.

【0052】図7は、上記の彩色のための基本集合領域
が複数個集合したものを示している。図7(a)はCとW
との吐出パターンを示しており、図7(b)は、図7(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7に示すように駆動制御部12が吐出パ
ターンを制御することによって三次元造形物の造形過程
における彩色を行うことが可能になる。
FIG. 7 shows an example in which a plurality of basic set areas for coloring are set. FIG. 7A shows C and W
FIG. 7B shows an ejection pattern of FIG.
Specifically shows a coloring form expressed by the discharge pattern of FIG. As shown in FIG. 7, by controlling the ejection pattern by the drive control unit 12, it becomes possible to perform coloring in the process of forming the three-dimensional structure.

【0053】ステップS7では、粉末材料の積層が完了
したか、すなわちステップS3で入力した積層数に達し
たかを判定する。ここで、積層が完了していない場合に
は、第N層目の上側に第N+1層目の新たな粉末層を形
成する動作が行われる。
In step S7, it is determined whether the lamination of the powder material has been completed, that is, whether the number of laminations input in step S3 has been reached. Here, if the lamination has not been completed, an operation of forming a new powder layer of the (N + 1) th layer above the Nth layer is performed.

【0054】ステップS8では、図4(d)に示すよう
に、インクが塗布され積層された粉末材料に対して電磁
波照射用アンテナ61から電磁波を照射する。ここで
は、電磁波エネルギによって粉末材料に付着したインク
の水分子を振動させ、発熱させることによりインクの付
着した粉末材料が熱溶融し結合される。これにより、バ
インダという異質な物質を媒介として粉末材料を結合す
るのではなく、粉末材料自身が溶融し相互に結合するた
め、強度が向上することとなる。
In step S8, as shown in FIG. 4D, the electromagnetic wave is radiated from the electromagnetic wave irradiation antenna 61 to the powder material on which the ink is applied and laminated. Here, the water molecules of the ink adhered to the powder material are vibrated by electromagnetic wave energy to generate heat, whereby the powder material adhered to the ink is thermally fused and bonded. As a result, the powder materials themselves are melted and bonded to each other instead of bonding the powder materials through a foreign substance called a binder, so that the strength is improved.

【0055】ステップS8の動作の後、電磁波が照射さ
れた粉末材料を自然冷却させる。この冷却後、インクが
塗布されていない未結合の粉末材料から立体物81を分
離することで、立体部81が取得できることとなる。な
お、未結合の粉末材料は回収して、再度粉末材料として
利用しても良い。
After the operation of step S8, the powder material irradiated with the electromagnetic wave is cooled naturally. After this cooling, the three-dimensional object 81 can be obtained by separating the three-dimensional object 81 from the unbound powder material to which the ink has not been applied. The unbound powder material may be collected and reused as the powder material.

【0056】このように、図4(a)〜(c)に示す動作を
所定の積層数だけ繰り返すことにより、造形ステージ3
2上に各色インクでカラーリングされた粉末層が順次積
層されていき、最後に図4(d)に示すように電磁波を照
射することにより、造形対象物の立体物81が造形ステ
ージ32上に造形されることとなる。
By repeating the operations shown in FIGS. 4A to 4C by a predetermined number of layers, the molding stage 3
The powder layers colored with the respective color inks are sequentially laminated on 2, and finally, by irradiating electromagnetic waves as shown in FIG. 4D, the three-dimensional object 81 of the modeling object is placed on the modeling stage 32. It will be shaped.

【0057】以上のような三次元造形装置100Aの動
作により、インクが塗布された粉末材料が電磁波の照射
で溶融し結合するため、生成される立体物の強度が向上
することとなる。
By the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100A as described above, the powder material on which the ink is applied is melted and combined by the irradiation of the electromagnetic wave, so that the strength of the generated three-dimensional object is improved.

【0058】また、粉末材料を互いに溶融・結合させる
ため、バネなどの弾性を必要とする機能部品としての立
体物が生成でき、立体物造形に関する適用範囲が拡大す
る。
Further, since the powder materials are melted and bonded to each other, a three-dimensional object as a functional component requiring elasticity such as a spring can be generated, and the applicable range of the three-dimensional object modeling is expanded.

【0059】また、電磁波を照射する時間は、バインダ
を乾燥させる時間より短くなるため、造形の高速化が図
れる。
Further, since the time for irradiating the electromagnetic wave is shorter than the time for drying the binder, the molding speed can be increased.

【0060】さらに、吐出ノズルから吐出する液体は、
それ自体が接着性のないインクなどの水溶液であるた
め、乾燥により吐出ノズルにおける目詰りが発生せず、
造形における信頼性が向上する。
Further, the liquid discharged from the discharge nozzle is:
Because it is an aqueous solution of ink and the like that does not have adhesiveness, clogging does not occur in the discharge nozzle due to drying,
Reliability in modeling is improved.

【0061】また、粉末材料として使用される熱溶融性
樹脂は、バインダで硬化させる対象として利用されてい
る澱粉や石膏などの粉末材料より湿気による凝集が少な
いため、保存などが容易となる。
The heat-meltable resin used as a powder material is less likely to coagulate due to moisture than a powder material such as starch or gypsum used as an object to be cured with a binder, so that storage is easy.

【0062】<第2実施形態>本発明の第2実施形態に
係る三次元造形装置100Bは、第1実施形態の三次元
造形装置100Aと類似しているが、制御部10Bが異
なっている。
<Second Embodiment> A three-dimensional printing apparatus 100B according to a second embodiment of the present invention is similar to the three-dimensional printing apparatus 100A of the first embodiment, but differs in a control unit 10B.

【0063】すなわち、制御部10Bは、次で説明する
三次元造形物100Bの動作を実行するためのプログラ
ムが格納されており、この点が第1実施形態と相違す
る。
That is, the control unit 10B stores a program for executing the operation of the three-dimensional structure 100B described below, which is different from the first embodiment.

【0064】なお、タンク21a〜c内のYCMの有色
インクは、タンク21d内の白色インクより水分量を小
さくするのが好ましい。これは、後述するように、白色
インクの水分は電磁波を吸収して発熱するために利用さ
れるが、他の有色インクは彩色のためのみに利用される
からである。
The YCM colored ink in the tanks 21a to 21c preferably has a smaller water content than the white ink in the tank 21d. This is because, as described later, the water content of the white ink is used to absorb electromagnetic waves and generate heat, while the other colored inks are used only for coloring.

【0065】<三次元造形装置100Bの動作>図8
は、三次元造形装置100Bの基本的な動作を示すフロ
ーチャートである。この動作では、第1実施形態と異な
り各粉末層ごとに電磁波を照射することとなるが、その
動作の詳細を以下で説明する。
<Operation of Three-dimensional Modeling Apparatus 100B> FIG.
5 is a flowchart showing a basic operation of the three-dimensional printing apparatus 100B. In this operation, unlike the first embodiment, an electromagnetic wave is applied to each powder layer. Details of the operation will be described below.

【0066】ステップS11〜S13までの動作につい
ては、図2のフローチャートに示すステップS1〜S3
と同様の動作を行う。
The operations in steps S11 to S13 are described in steps S1 to S3 shown in the flowchart of FIG.
The same operation as is performed.

【0067】ステップS14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。図9は、これらの動作を説明する概念図である。以
下では、同図を参照しながら説明する。
Step S14 and subsequent steps are operations performed by the drive control unit 12 controlling each unit. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating these operations. Hereinafter, description will be made with reference to FIG.

【0068】ステップS14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Z方向移動部33に
より、コンピュータ11から入力された層厚tに基づ
き、その厚さに相当する距離だけ下降されて保持され
る。
In step S 14, the molding stage 32 is input from the computer 11 by the Z-direction moving unit 33 in order to form a combined body of the Nth layer (N = 1, 2,...) Of the powder on the molding stage 32. Based on the determined layer thickness t, it is lowered and held by a distance corresponding to the thickness.

【0069】ステップS15では、第1実施形態と同様
に、粉末供給部40から粉末材料の供給を行うととも
に、ブレード51を+X方向に向かい移動させることに
より、三次元造形物の造形において材料となる粉末材料
の1層分の薄層形成を行う(図9(a)、図9(b)参照)。
In step S15, as in the first embodiment, the powder material is supplied from the powder supply unit 40, and the blade 51 is moved in the + X direction to become a material in the formation of the three-dimensional structure. One thin layer of the powder material is formed (see FIGS. 9A and 9B).

【0070】ステップS16では、図9(c)に示すよう
に、ノズルヘッド22が+X方向に移動し、駆動制御部
12からの制御信号に基づいて各吐出ノズル22dから
伸展された粉末層に対して白色のインクを吐出する。こ
のとき、駆動制御部12が、断面データ(図3参照)に基
づいてノズルヘッド22に対して制御信号を与えること
により、造形すべき選択領域に対して白色のインクが塗
布される。
In step S16, as shown in FIG. 9 (c), the nozzle head 22 moves in the + X direction, and based on the control signal from the drive control unit 12, the nozzle head 22 To eject white ink. At this time, the drive control unit 12 applies a control signal to the nozzle head 22 based on the cross-sectional data (see FIG. 3), so that white ink is applied to a selected region to be formed.

【0071】ここで、白色インクのみを吐出するのは、
次のステップS17で立体物の形状を形成した後、ステ
ップS18において他の色でカラーリングする際の下地
にするためである。
Here, the reason why only the white ink is ejected is as follows.
This is because after forming the shape of the three-dimensional object in the next step S17, it is used as a base for coloring with another color in step S18.

【0072】ステップS17では、図9(d)に示すよう
に、ステップS16で白色のインクが塗布された粉末材
料に対して電磁波照射用アンテナ61から電磁波を照射
する。これにより、ステップS15で形成された1層分
の薄層に対する粉末材料の結合体が生成できることとな
る。
In step S17, as shown in FIG. 9 (d), the electromagnetic wave is radiated from the electromagnetic wave irradiation antenna 61 to the powder material coated with the white ink in step S16. As a result, a combination of the powder material and the one thin layer formed in step S15 can be generated.

【0073】ステップS18では、図9(e)に示すよう
に、ノズルヘッド22が−X方向に移動し、駆動制御部
12からの制御信号に基づいて各吐出ノズル22a〜c
から伸展された粉末層に対して有色、すなわちYCM各
色のインクを吐出する。このとき、駆動制御部12は、
断面データの彩色データ(図3参照)に基づいてノズルヘ
ッド22に対して制御信号を与えることにより、粉末材
料の結合体に対して各有色のインクが塗布され、彩色が
施される。ここでは、結合された後の粉末材料に対して
インクが塗布されるため、彩色におけるにじみが抑制で
きることとなる。
In step S 18, as shown in FIG. 9E, the nozzle head 22 moves in the −X direction, and the ejection nozzles 22 a to 22 c are controlled based on the control signal from the drive control unit 12.
Color, that is, ink of each color of YCM is ejected to the powder layer extended from. At this time, the drive control unit 12
By supplying a control signal to the nozzle head 22 based on the coloring data of the cross-sectional data (see FIG. 3), each colored ink is applied to the combined body of the powder materials and colored. In this case, since the ink is applied to the powder material after the bonding, bleeding in coloring can be suppressed.

【0074】ステップS19では、三次元造形物の造形
が完了したかを判定する。ここで、造形が完了していな
い場合には、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。そして、三次元
造形物の造形が完了すると、インクが付与されず融合し
ていない独立した個々の粉末材料を分離することによ
り、インクにより結合された粉末材料の結合体(三次元
造形物)を取り出すことができる。
In the step S19, it is determined whether or not the formation of the three-dimensional structure is completed. Here, when the modeling is not completed, an operation of forming a new powder combined body of the (N + 1) th layer on the upper side of the (N) th layer is performed. Then, when the formation of the three-dimensional structure is completed, the separated individual powder materials to which ink is not applied and which are not fused are separated, thereby forming a combined body (three-dimensional structure) of the powder materials combined by the ink. Can be taken out.

【0075】以上のような三次元造形装置100Bの動
作により、第1実施形態の三次元造形装置100Aと同
様の効果を発揮する。さらに、三次元造形装置100B
では、粉末材料の各層ごとに電磁波を照射するため、加
熱された水蒸気が上方に移動し上層の粉末材料を溶融さ
せることがなくなり、立体物の形状精度が向上すること
となる。
By the operation of the three-dimensional printing apparatus 100B as described above, the same effects as those of the three-dimensional printing apparatus 100A of the first embodiment are exhibited. Further, the three-dimensional printing apparatus 100B
In this case, since the electromagnetic wave is applied to each layer of the powder material, the heated steam does not move upward to melt the powder material of the upper layer, so that the shape accuracy of the three-dimensional object is improved.

【0076】なお、三次元造形装置100Bでは、吐出
ノズルを追加してYMCW各色のインクの他に無色透明
の水を吐出するようにしても良い。この場合には、無色
透明の水を、上記のステップS16で吐出し、ステップ
S18でYMCW各色のインクによりカラーリングする
こととなる。これにより、装置構成が多少複雑になる
が、白色のインクの消費量を抑えることができる。
In the three-dimensional modeling apparatus 100B, a colorless transparent water may be discharged in addition to the YMCW ink by adding a discharge nozzle. In this case, colorless and transparent water is discharged in the above step S16, and in step S18, coloring is performed with ink of each color of YMCW. This makes the device configuration somewhat complicated, but can reduce the consumption of white ink.

【0077】<変形例> ◎上記の粉末材料は、熱溶融性樹脂を使用するのは必須
でなく、例えば表面に熱溶融性樹脂がコーティングされ
ている材料を使用しても良い。この場合も、熱により材
料同士が融着することで、立体物の強度を向上できるこ
ととなる。
<Modifications> A hot-melt resin is not necessarily used as the powder material. For example, a material having a surface coated with a hot-melt resin may be used. Also in this case, the strength of the three-dimensional object can be improved by fusing the materials by heat.

【0078】また、粉末材料として、樹脂以外にも熱溶
融性のあるもの(例えばチョコレートパウダーなど)でも
良い。
Further, as the powder material, a material having a heat melting property (for example, chocolate powder or the like) other than the resin may be used.

【0079】◎上記の各実施形態における彩色について
は、Y、M、Cの3原色のインクを塗布するのは必須で
なく、R(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の3原色
を塗布しても良い。
Regarding the coloring in each of the above embodiments, it is not essential to apply the inks of the three primary colors of Y, M and C, but the three primary colors of R (red), G (green) and B (blue). May be applied.

【0080】また、インクにより彩色を行うのは必須で
はなく、トナーなどを含有させた溶液により彩色を行っ
ても良い。
It is not essential to perform coloring with ink, but coloring may be performed with a solution containing toner or the like.

【0081】◎粉末材料に塗布する液体については、水
または水溶性インクを溶かした水溶液であるのは必須で
なく、油やアルコールなどの電磁波エネルギを吸収する
液体を利用しても良い。この場合には、使用する液体の
沸点以下で熱溶融する粉末材料を選定する。
The liquid applied to the powder material is not necessarily water or an aqueous solution in which a water-soluble ink is dissolved, and a liquid that absorbs electromagnetic wave energy such as oil or alcohol may be used. In this case, a powder material that is thermally melted below the boiling point of the liquid to be used is selected.

【0082】◎上記の第2実施形態については、各層ご
とに電磁波を照射するのは必須でなく、複数の粉末材料
層ごとに一回の割合で電磁波を照射するようにしても良
い。
In the above-described second embodiment, it is not essential to irradiate each layer with an electromagnetic wave, and the electromagnetic waves may be irradiated once for each of a plurality of powder material layers.

【0083】◎第1実施形態においては、各層ごとに
(または複数の粉末材料層ごとに)電子波を照射する形態
でも良い。この場合には、色のにじみが多少発生する
が、ノズルヘッドの走査回数が低減されるため、造形時
間が短縮できる。また、形状精度が良い三次元造形物が
得られることとなる。
◎ In the first embodiment, for each layer
A mode of irradiating an electron wave (or for each of a plurality of powder material layers) may be used. In this case, although some color bleeding occurs, the number of scans of the nozzle head is reduced, so that the modeling time can be shortened. Further, a three-dimensional structure having good shape accuracy can be obtained.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項6の発明によれば、熱溶融性を有する粉末材料の層
における選択領域に電磁波エネルギを吸収する液体を付
与し、付与された液体に対して電磁波を放射する。その
結果、電磁波によって液体が加熱され粉末材料が熱溶融
することにより、強度が向上した三次元造形物を生成で
きる。
As described above, according to the first to sixth aspects of the present invention, a liquid that absorbs electromagnetic wave energy is applied to a selected region in a layer of a powder material having a heat melting property. Emit electromagnetic waves to liquids. As a result, the liquid is heated by the electromagnetic wave and the powder material is thermally melted, so that a three-dimensional structure with improved strength can be generated.

【0085】特に、請求項2および請求項5の発明にお
いては、順次に形成される粉末材料の層ごとに電磁波を
放射するため、液体が蒸発し上方に向かう蒸気の影響を
抑制でき、三次元造形物の形状精度が向上する。
In particular, according to the second and fifth aspects of the present invention, since the electromagnetic waves are radiated for each successively formed layer of the powder material, the effect of the vapor which evaporates and the upward vapor can be suppressed, and the three-dimensional The accuracy of the shape of the molded object is improved.

【0086】また、請求項3および請求項6の発明にお
いては、液体が着色キャリアを含有するため、三次元造
形物に対して容易に彩色を施せる。
In the third and sixth aspects of the present invention, since the liquid contains a colored carrier, the three-dimensional structure can be easily colored.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る三次元造形装置1
00Aの要部構成を示す図である。
FIG. 1 shows a three-dimensional printing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the principal part structure of 00A.

【図2】三次元造形装置100Aの基本的な動作を示す
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a basic operation of the three-dimensional printing apparatus 100A.

【図3】断面データの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of cross-sectional data.

【図4】三次元造形装置100Aの動作を説明するため
の図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the three-dimensional printing apparatus 100A.

【図5】シアンについての階調表現の一例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a tone expression for cyan.

【図6】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. 6 is a diagram illustrating an example of an expression changing from light cyan to light yellow.

【図7】彩色のための基本集合領域が複数個集合したも
のを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a group of a plurality of basic set areas for coloring.

【図8】本発明の第2実施形態に係る三次元造形装置1
00Bの基本的な動作を示すフローチャートである。
FIG. 8 shows a three-dimensional printing apparatus 1 according to a second embodiment of the present invention.
It is a flowchart which shows the basic operation of 00B.

【図9】三次元造形装置100Bの動作を説明するため
の図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the three-dimensional printing apparatus 100B.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10A、10B 制御部 20 インク付与部 22 ノズルヘッド 30 造形部 40 粉末供給部 50 粉末拡散部 60 電磁波照射部 61 電磁波照射用アンテナ 62 電磁波発生部 100A、100B 三次元造形装置 10A, 10B Control unit 20 Ink applying unit 22 Nozzle head 30 Modeling unit 40 Powder supply unit 50 Powder diffusion unit 60 Electromagnetic wave irradiation unit 61 Electromagnetic wave irradiation antenna 62 Electromagnetic wave generation unit 100A, 100B Three-dimensional modeling device

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉末材料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装置であって、 (a)熱溶融性を有する粉末材料の層を順次に形成する層
形成手段と、 (b)前記粉末材料の層における選択領域に電磁波エネル
ギを吸収する液体を付与する付与手段と、 (c)前記粉末材料に付与された前記液体に対して、電磁
波を放射する放射手段と、を備え、 前記電磁波によって前記液体が加熱され前記粉末材料が
溶融することにより、前記粉末材料の結合体が形成され
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 model by bonding powder materials, comprising: (a) a layer forming means for sequentially forming layers of a powder material having a heat melting property; (b) applying means for applying a liquid that absorbs electromagnetic wave energy to a selected region in the layer of the powder material; and (c) radiating means for emitting an electromagnetic wave to the liquid applied to the powder material. A three-dimensional molding apparatus, wherein the liquid is heated by the electromagnetic wave and the powder material is melted to form a combined body of the powder material.
【請求項2】 請求項1に記載の三次元造形装置におい
て、 前記放射手段は、順次に形成される前記粉末材料の層ご
とに前記電磁波を放射す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 radiating unit emits the electromagnetic wave for each layer of the powder material formed sequentially.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の三次元
造形装置において、 前記液体は、着色キャリアを含有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 1, wherein the liquid contains a colored carrier.
【請求項4】 粉末材料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方法であって、 (a)熱溶融性を有する粉末材料の層を順次に形成する層
形成工程と、 (b)前記粉末材料の層における選択領域に、電磁波エネ
ルギを吸収する液体を付与する付与工程と、 (c)前記粉末材料に付与された前記液体に対して、電磁
波を放射する放射工程と、を備え、 前記電磁波によって前記液体が加熱され前記粉末材料が
溶融することにより、前記粉末材料の結合体が形成され
ることを特徴とする三次元造形方法。
4. A three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional structure by bonding powder materials, comprising: (a) a layer forming step of sequentially forming layers of a powder material having a heat melting property; (b) to a selected region in the layer of the powder material, an application step of applying a liquid that absorbs electromagnetic wave energy, and (c) a radiation step of radiating an electromagnetic wave to the liquid applied to the powder material, A three-dimensional molding method, wherein the liquid is heated by the electromagnetic wave and the powder material is melted to form a combined body of the powder material.
【請求項5】 請求項4に記載の三次元造形方法におい
て、 前記放射工程においては、順次に形成される前記粉末材
料の層ごとに前記電磁波を放射することを特徴とする三
次元造形方法。
5. The three-dimensional modeling method according to claim 4, wherein, in the radiating step, the electromagnetic wave is radiated for each layer of the powder material formed sequentially.
【請求項6】 請求項4または請求項5に記載の三次元
造形方法において、 前記液体は、着色キャリアを含有することを特徴とする
三次元造形方法。
6. The three-dimensional printing method according to claim 4, wherein the liquid contains a colored carrier.
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