JP2010012736A - Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus - Google Patents

Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2010012736A
JP2010012736A JP2008176583A JP2008176583A JP2010012736A JP 2010012736 A JP2010012736 A JP 2010012736A JP 2008176583 A JP2008176583 A JP 2008176583A JP 2008176583 A JP2008176583 A JP 2008176583A JP 2010012736 A JP2010012736 A JP 2010012736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet material
dimensional
dimensional modeling
dimensional model
modeling method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008176583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Hiraide
紀明 平出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2008176583A priority Critical patent/JP2010012736A/en
Priority to US12/494,103 priority patent/US8282866B2/en
Priority to CN 200910139628 priority patent/CN101618604B/en
Priority to EP09008562.2A priority patent/EP2141003B1/en
Priority to KR1020090059248A priority patent/KR20100003251A/en
Publication of JP2010012736A publication Critical patent/JP2010012736A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose a three-dimensional shaping method which enables the manufacture of a precise three-dimensional model in a short time by using a compact apparatus simple in composition and a three-dimensional shaping apparatus. <P>SOLUTION: In three-dimensional shaping by a sheet lamination method, a sheet material S made of water-soluble paper is used as a lamination material. During the lamination of each layer, by dropping a curable aqueous solution with the use of the nozzle of a liquid droplet discharge head 7, the sectional part of the three-dimensional model M in the sheet material S of each layer is made insoluble, and a curable coloring solution is dropped in a coloring part to color and cure the part. After the completion of a laminate S0, the laminate S0 is immersed in water to remove the sheet material S which is not insolubilized, and the three-dimensional model M is completed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シート材を積層して3次元形状の立体モデルを作成する立体造形方法および立体造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling method and a three-dimensional modeling apparatus that create a three-dimensional model by stacking sheet materials.

従来、3次元形状の立体モデルを作成する立体造形方法としては、UV硬化樹脂を立体モデルの断面形状にレーザで硬化させて積層モデルの各層を形成する光造形法、粉末材料をレーザで溶着し固化させて積層モデルの各層を形成する粉末焼結法、熱可塑性材料を加熱しノズルから押し出して堆積させることにより積層モデルの各層を形成する溶融物堆積法、紙などのシート材をモデルの断面形状にカットして積層し接着することにより積層モデルを形成するシート積層法、などが提案されている。   Conventionally, as a three-dimensional modeling method for creating a three-dimensional model of a three-dimensional shape, an optical modeling method in which each layer of a laminated model is formed by curing a UV curable resin to a cross-sectional shape of a three-dimensional model, and a powder material is welded by a laser. Powder sintering method that solidifies to form each layer of the laminated model, melt deposition method that forms each layer of the laminated model by heating and extruding the thermoplastic material from the nozzle, and cross-section of the sheet material such as paper A sheet lamination method that forms a lamination model by cutting, laminating, and adhering to a shape has been proposed.

上記の方法のうち、光造形法、粉末焼結法、溶融物堆積法の各方法は、レーザ照射装置や樹脂槽、成形品の表面を洗浄する設備、あるいは溶融樹脂供給設備などを備えた大型で高価な装置が必要であった。また、特殊な材料を用いるために施設内の換気が必要であり、装置荷重や動作時の振動などに対応するために床の補強が必要になる場合もあった。従って、一般的なオフィスに設置するのは困難であった。また、樹脂材料等を硬化させるための時間が長く、造形に時間がかかってしまっていた。これに対し、シート積層法は一般的な材料である紙やフィルムなどを材料とすることができるため、上記各方法よりも簡易かつ小型な装置で実現できる。   Among the above methods, the stereolithography method, the powder sintering method, and the melt deposition method are each a large-scale apparatus equipped with a laser irradiation device, a resin tank, equipment for cleaning the surface of a molded product, or equipment for supplying a molten resin. And expensive equipment was required. In addition, because special materials are used, ventilation in the facility is necessary, and floor reinforcement may be necessary to cope with equipment load and vibration during operation. Therefore, it was difficult to install in a general office. In addition, the time for curing the resin material and the like is long, and it takes time for modeling. On the other hand, since the sheet laminating method can use paper or a film, which are general materials, as a material, it can be realized with a simpler and smaller apparatus than the above methods.

シート積層法により立体造形を行う装置の例としては、特許文献1に記載されているものがある。特許文献1の3次元形状創成装置(立体造形装置)は、ローラに巻かれた状態あるいは定型にカットされた状態の樹脂フィルムを順次積層して積層体を形成し、各層を積層する際に、立体モデルの断面形状をレーザなどの光や熱によって描画して描画部分の樹脂フィルムに所定の化学反応を起こさせる。そして、積層体の完成後に、描画処理による反応部分以外の部分を溶媒等で溶かして除去する処理を行い、立体モデルを完成させている。
特開平10−244596号公報
An example of an apparatus that performs three-dimensional modeling by a sheet lamination method is described in Patent Document 1. When the three-dimensional shape creation device (three-dimensional modeling device) of Patent Document 1 is formed by sequentially laminating resin films in a state of being wound around a roller or in a state of being cut into a fixed shape, and laminating each layer, The cross-sectional shape of the three-dimensional model is drawn by light such as laser or heat, and a predetermined chemical reaction is caused to occur in the resin film at the drawing portion. And after completion of a laminated body, the process of melt | dissolving and removing parts other than the reaction part by a drawing process with a solvent etc. is completed, and the three-dimensional model is completed.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-244596

特許文献1に記載の3次元形状創成装置(立体造形装置)は、レーザ光やサーマルヘッドの熱によって溶媒に溶けないように樹脂フィルムを変質させている。レーザ照射装置は精密な描画が可能であるが、大型で高価な装置が必要となる。また、サーマルヘッドでは細かいパターンの加熱は困難であり、精密な断面形状には対応できないという問題点がある。また、レーザ光や熱により溶媒に溶けないように変質可能な素材は限定されており、シート材の素材がそのような特性の樹脂材料に限定されてしまう。   The three-dimensional shape creation apparatus (three-dimensional modeling apparatus) described in Patent Document 1 alters a resin film so that it does not dissolve in a solvent due to the heat of a laser beam or a thermal head. A laser irradiation apparatus can perform precise drawing, but requires a large and expensive apparatus. Further, it is difficult to heat a fine pattern with a thermal head, and there is a problem that it is not possible to cope with a precise cross-sectional shape. In addition, materials that can be modified so as not to be dissolved in a solvent by laser light or heat are limited, and the material of the sheet material is limited to resin materials having such characteristics.

また、特許文献1の3次元形状創成装置(立体造形装置)は、立体モデル部分の着色機能を備えていないため、カラー立体造形を行うためには予めシート材に着色しておくか、造形後に着色工程を行わなければならない。よって、そのための機材等が別途必要になり、カラー立体モデル完成までに時間がかかってしまう。また、造形後に着色を行う場合には、立体モデルの内部への着色が困難であるという問題点があった。   Moreover, since the three-dimensional shape creation apparatus (three-dimensional modeling apparatus) of patent document 1 does not have the coloring function of a three-dimensional model part, in order to perform color three-dimensional modeling, the sheet material is colored in advance or after modeling. A coloring process must be performed. Therefore, equipment for that purpose is required separately, and it takes time to complete the color three-dimensional model. In addition, when coloring after modeling, there is a problem that it is difficult to color the interior of the three-dimensional model.

本発明の課題は、このような点に鑑みて、シート材不溶化液と反応して不溶化するシート素材を用いて、小型で簡素な構成の装置により、短時間で精密な立体モデルを作成することが可能な立体造形方法および立体造形装置を提案することにある。   In view of these points, the object of the present invention is to create a precise three-dimensional model in a short time with a small and simple device using a sheet material that reacts and insolubilizes with a sheet material insolubilizing liquid. Is to propose a three-dimensional modeling method and a three-dimensional modeling apparatus.

また、本発明の他の課題は、シート積層法による立体モデルの造形と着色を同一装置内において同時進行で行うことにより、カラー立体モデルを短時間で完成させることができると共に、カラー立体モデルの内部への着色や精密な着色が可能な立体造形方法および立体造形装置を提案することにある。   Another object of the present invention is to simultaneously complete the modeling and coloring of the three-dimensional model by the sheet lamination method in the same apparatus, so that the color three-dimensional model can be completed in a short time. The object is to propose a three-dimensional modeling method and a three-dimensional modeling apparatus capable of coloring inside and precise coloring.

上記の課題を解決するために、本発明の立体造形方法は、
シート材を積層して立体モデルを形成する立体造形方法であって、
各層のシート材を積層するときに、
各層のシート材における前記立体モデルの断面の部分に液滴吐出ヘッドを用いてシート材不溶化液を滴下して、当該断面の部分を不溶化すると共に、
当該断面の少なくとも一部をその上下の層のシート材と接着し、
全ての層のシート材を積層し接着した後に、各層のシート材における不溶化されていない部分をシート材溶解液により溶解させて除去することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the three-dimensional modeling method of the present invention is:
A three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional model by laminating sheet materials,
When laminating the sheet material of each layer,
While dropping the sheet material insolubilizing liquid using a droplet discharge head to the cross-sectional part of the three-dimensional model in the sheet material of each layer, insolubilizing the cross-sectional part,
Adhering at least a part of the cross section to the sheet material of the upper and lower layers,
After the layers of the sheet materials of all layers are laminated and bonded, the non-insolubilized portion of the sheet material of each layer is dissolved and removed by a sheet material solution.

本発明では、このように、シート材不溶化液を液滴吐出ヘッドから滴下することにより、各層のシート材における立体モデルの断面部分を不溶化している。そして、積層体完成後に、不溶化されていないシート材の不要部分を溶解させて除去する。このような方法では、各層を立体モデルの断面形状にカッティングする必要がないので、短時間で立体モデルを作成することができる。また、カッター刃などの刃物によるカッティング手段が不要になるので、安全かつ簡素な構成の装置で立体造形を行うことができる。また、液滴吐出ヘッドを用いることにより短時間で精密なパターンにシート材不溶化液を滴下することができると共に、シート材の不要部分を溶解させて除去するので、精密な立体モデルを短時間で作成することができる。また、不溶化されたシート材によって耐水性のある立体モデルを作成することができる。   In the present invention, the cross-sectional portion of the three-dimensional model in the sheet material of each layer is insolubilized by dropping the sheet material insolubilizing liquid from the droplet discharge head as described above. And after a laminated body completion, the unnecessary part of the sheet | seat material which is not insolubilized is dissolved and removed. In such a method, since it is not necessary to cut each layer to the cross-sectional shape of the three-dimensional model, the three-dimensional model can be created in a short time. In addition, since a cutting means such as a cutter blade is not necessary, three-dimensional modeling can be performed with an apparatus having a safe and simple configuration. In addition, by using the droplet discharge head, the sheet material insolubilized liquid can be dropped in a precise pattern in a short time, and unnecessary parts of the sheet material are dissolved and removed, so a precise three-dimensional model can be created in a short time. Can be created. In addition, a water-resistant three-dimensional model can be created using the insolubilized sheet material.

本発明において、前記シート材不溶化液により、着色対象の層のシート材における前記立体モデルの断面の部分を着色するとよい。シート材不溶化液として所望の色の着色用溶液を用いることにより、不溶化工程と着色工程を同一工程で行うことができる。よって、短時間でカラー立体モデルを作成することができる。また、液滴吐出ヘッドを用いることにより、微細なパターンの着色を行うことができ、フルカラーの着色も可能である。また、各層を積層する際に着色を行うので、積層体完成後の着色が困難な内部層の部分の着色も可能である。   In this invention, it is good to color the cross-sectional part of the said solid model in the sheet | seat material of the layer of coloring object with the said sheet | seat material insolubilization liquid. By using a coloring solution having a desired color as the sheet material insolubilizing solution, the insolubilizing step and the coloring step can be performed in the same step. Therefore, a color solid model can be created in a short time. In addition, by using a droplet discharge head, a fine pattern can be colored, and full-color coloring is also possible. In addition, since coloring is performed when each layer is laminated, it is possible to color the portion of the inner layer that is difficult to color after completion of the laminated body.

ここで、本発明における前記シート材として水溶性バインダーおよび製紙用繊維材を含有している水溶紙を用い、前記シート材溶解液として水を用いるとよい。また、前記シート材不溶化液として熱や紫外線などによる硬化型溶液を用いるとよい。このように、水溶紙を用いれば、シート材の不要部分を溶解させる処理を化学薬品などを用いずに水による洗浄あるいは水への浸漬などにより行うことができるので、不要部分の除去作業を容易かつ安全に行うことができる。   Here, a water-soluble paper containing a water-soluble binder and a papermaking fiber material is used as the sheet material in the present invention, and water is preferably used as the sheet material solution. Moreover, it is good to use the curable solution by a heat | fever, an ultraviolet-ray, etc. as said sheet material insolubilization liquid. In this way, if water-soluble paper is used, the process of dissolving the unnecessary part of the sheet material can be performed by washing with water or immersing in water without using chemicals, etc., so that the unnecessary part can be easily removed. And can be done safely.

また、本発明により作成される前記立体モデルは外部に連通する中空部を有する形状であり、当該中空部は、内部に充填された充填物をそのままの形状で引き出し不能な形状である。本発明では、不要部分のシート材を溶解させて除去するので、このような形状の中空部を有する立体モデルであっても、最後にまとめてシート材の不要部分を除去することができる。よって、複雑な形状立体モデルを短時間で容易に作成することができる。   In addition, the three-dimensional model created by the present invention has a shape having a hollow portion communicating with the outside, and the hollow portion has a shape in which the filling material filled inside cannot be pulled out as it is. In the present invention, the unnecessary portion of the sheet material is dissolved and removed, so even if it is a three-dimensional model having such a hollow portion, the unnecessary portion of the sheet material can be finally removed. Therefore, a complicated shape solid model can be easily created in a short time.

本発明において、各層のシート材をその上下の層のシート材と接着するときには、下層側のシート材の上に前記シート材溶解液または接着剤を滴下して溶着または接着するか、あるいは、上層側のシート材の上から加熱押圧して熱圧着させるとよい。このような接着方法によれば、必要な部分だけを容易に接着できる。また、サーマルヘッドなどの熱圧着手段を用いずにシート材溶解液または接着剤を滴下する方法では、シート材に予め接着剤などを塗布しておく必要がない。また、立体造形に用いる機材を削減でき、簡素な構成の装置で立体造形を行うことができる。   In the present invention, when the sheet material of each layer is bonded to the sheet material of the upper and lower layers, the sheet material solution or adhesive is dropped on the lower layer side sheet material to be welded or bonded, or the upper layer It is good to heat-press and heat-press from the side sheet material. According to such a bonding method, only necessary portions can be easily bonded. Further, in the method of dropping the sheet material solution or the adhesive without using a thermocompression bonding means such as a thermal head, it is not necessary to apply an adhesive or the like to the sheet material in advance. Moreover, the equipment used for the three-dimensional modeling can be reduced, and the three-dimensional modeling can be performed with an apparatus having a simple configuration.

また、上記問題点を解決するために、本発明の立体造形装置は、
シート材不溶化液を滴下する液滴吐出ヘッドと、
当該液滴吐出ヘッドに対向している滴下位置にシート材を搬送して積層させるシート材搬送機構と、
シート材溶解液を供給あるいは貯留するシート材溶解手段と、
前記立体モデルの形状データが入力される制御部と、を有し、
当該制御部は、前記形状データに基づいて前記液滴吐出ヘッドおよび前記シート材搬送機構を制御することにより、上述した各立体造形方法によって前記立体モデルを形成することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the three-dimensional modeling apparatus of the present invention is
A droplet discharge head for dropping a sheet material insolubilizing liquid;
A sheet material transport mechanism for transporting and stacking the sheet material to a dropping position facing the liquid droplet ejection head;
Sheet material dissolving means for supplying or storing the sheet material solution;
A control unit to which shape data of the three-dimensional model is input,
The control unit is characterized in that the three-dimensional model is formed by each of the three-dimensional modeling methods described above by controlling the droplet discharge head and the sheet material transport mechanism based on the shape data.

本発明によれば、積層体を形成する各層のシート材を立体モデルの断面形状にカッティングする必要がないので、短時間で立体モデルを作成することができる。また、カッター刃などの刃物によるカッティング手段が不要になるので、安全かつ簡素な構成の装置で立体造形を行うことができる。また、液滴吐出ヘッドを用いることにより短時間で精密なパターンにシート材不溶化液を滴下することができると共に、シート材の不要部分を溶解させて除去するので、精密な立体モデルを短時間で作成することができる。また、不溶化されたシート材によって耐水性のある立体モデルを作成することができる。   According to the present invention, since it is not necessary to cut the sheet material of each layer forming the laminated body into the cross-sectional shape of the three-dimensional model, the three-dimensional model can be created in a short time. In addition, since a cutting means such as a cutter blade is not necessary, three-dimensional modeling can be performed with an apparatus having a safe and simple configuration. In addition, by using the droplet discharge head, the sheet material insolubilized liquid can be dropped in a precise pattern in a short time, and unnecessary parts of the sheet material are dissolved and removed, so a precise three-dimensional model can be created in a short time. Can be created. In addition, a water-resistant three-dimensional model can be created using the insolubilized sheet material.

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る立体造形装置および立体造形方法について説明する。   Below, with reference to drawings, the three-dimensional model | molding apparatus and three-dimensional model | molding method which concern on embodiment of this invention are demonstrated.

(シート材)
本実施形態の立体造形装置はシート積層法により立体モデルを成形するための装置である。そこで、まず、積層材料となるシート材Sについて説明する。シート材Sは、木材パルプ繊維などの製紙用繊維材に水溶性バインダーを加えて抄紙などの製紙方法によりシート状に成形した特殊紙であり、シート積層法による立体形成に適した厚さおよび強度に成形されている。
(Sheet material)
The three-dimensional modeling apparatus of this embodiment is an apparatus for forming a three-dimensional model by a sheet lamination method. First, the sheet material S that is a laminated material will be described. The sheet material S is a special paper that is formed into a sheet shape by a papermaking method such as paper making by adding a water-soluble binder to a papermaking fiber material such as wood pulp fiber, and has a thickness and strength suitable for three-dimensional formation by a sheet lamination method. It is molded into.

より詳しく説明すると、シート材Sは、成形後にアルカリによって処理することにより、水(シート材溶解液)によって溶解しやすくなる性質を付与された水溶紙である。シート材Sに水を滴下するなどして浸透させると、水が浸透した部分の水溶性バインダーが溶解してパルプ繊維間の水素結合が解消するので、水が浸透した部分はばらばらになったパルプ繊維だけが残る。よって、シート材Sを水の滴下によって切断したり、シート材Sの不要部分を水の滴下によって溶解させて除去することが可能である。   More specifically, the sheet material S is a water-soluble paper imparted with a property of being easily dissolved by water (sheet material solution) by being treated with alkali after molding. When the sheet material S is infiltrated by dropping water or the like, the water-soluble binder in the portion in which the water has infiltrated dissolves and the hydrogen bond between the pulp fibers is eliminated. Only the fibers remain. Therefore, it is possible to cut the sheet material S by dripping water, or to dissolve and remove unnecessary portions of the sheet material S by dripping water.

シート材Sは、樹脂溶液などの硬化型溶液を含浸させることが可能な材質であり、含浸部分に対して所定の硬化処理を施すことにより、含浸部分に硬化型溶液を固着させて不溶化することができる。硬化型溶液としては、例えば、常温硬化型(速乾性)溶液、熱硬化型溶液、紫外線(UV)硬化型溶液、電子線(EB)硬化型溶液を用いることが可能である。これらの各溶液を用いる場合には、各溶液の特性に合った硬化処理を施すとよい。なお、シート材Sは、pH2〜3程度の酸性水溶液(シート材不溶化液)を含浸させると含浸部分の水溶性がなくなり、水に溶解しにくくなるという性質を備えている。よって、硬化型溶液の代わりに酸性水溶液を用いて不溶化することも可能である。   The sheet material S is a material that can be impregnated with a curable solution such as a resin solution. By applying a predetermined curing treatment to the impregnated portion, the curable solution is fixed to the impregnated portion and insolubilized. Can do. As the curable solution, for example, a room temperature curable (rapid drying) solution, a thermosetting solution, an ultraviolet (UV) curable solution, or an electron beam (EB) curable solution can be used. When each of these solutions is used, it is preferable to perform a curing process suitable for the characteristics of each solution. The sheet material S has the property that when impregnated with an acidic aqueous solution (sheet material insolubilized solution) having a pH of about 2 to 3, the impregnated portion loses water solubility and is hardly dissolved in water. Therefore, it is also possible to insolubilize using an acidic aqueous solution instead of the curable solution.

そこで、このような硬化型溶液や酸性水溶液を含浸させながらシート材Sを積層し、立体モデル部分だけを不溶化したシート材Sの積層体を形成した後、この積層体を水に浸したり積層体に水を注いで洗浄するなどの処理を行うことにより、不溶化されていないシート材Sの部分を溶解させて除去し、立体モデル部分だけを残すことが可能である。   Therefore, the sheet material S is laminated while being impregnated with such a curable solution or an acidic aqueous solution to form a laminate of the sheet material S in which only the three-dimensional model portion is insolubilized, and then the laminate is immersed in water or the laminate. It is possible to dissolve and remove the portion of the sheet material S that has not been insolubilized, and leave only the three-dimensional model portion by performing a process such as pouring water into the substrate and washing it.

(立体造形装置)
次に、立体造形装置について説明する。図1は、立体造形装置の概略構成図である。立体造形装置1は、装置フレーム内に設けられた昇降可能な積層台2と、ロール紙状に巻かれたシート材Sを転動可能に保持している給紙部3と、給紙部3から繰り出される一定幅の連続紙状のシート材Sをシート材搬送経路4に沿って送り出し、積層台2の上の積層位置まで搬送する搬送機構5と、搬送機構5によって積層台2の上に位置合わせされたシート材Sを所定長さに切断する切断機構6と、積層台2の上にノズル面を向けて配置された液滴吐出ヘッド7と、液滴吐出ヘッド7を搭載するヘッドキャリッジ8およびその駆動機構9と、積層台2の上に積層されたシート材Sの所定部位を加熱して熱圧着させるためのサーマルヘッド10と、これらの各機構を制御する制御部11などを備えている。
(3D modeling equipment)
Next, the three-dimensional modeling apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus. The three-dimensional modeling apparatus 1 includes a stackable table 2 provided in an apparatus frame, a sheet feeding unit 3 that holds a sheet material S wound in a roll paper shape in a rollable manner, and a sheet feeding unit 3. A continuous paper-like sheet material S having a constant width fed from the sheet material is fed along the sheet material conveyance path 4 and conveyed to the stacking position on the stacking table 2. A cutting mechanism 6 that cuts the aligned sheet material S to a predetermined length, a droplet discharge head 7 that is disposed on the stacking table 2 with the nozzle surface facing, and a head carriage on which the droplet discharge head 7 is mounted. 8 and its driving mechanism 9, a thermal head 10 for heating and thermocompression bonding a predetermined portion of the sheet material S laminated on the laminating table 2, and a controller 11 for controlling these mechanisms. ing.

また、立体造形装置1は、各種水溶液やインク、水あるいは接着剤などの液体を封入した複数個の液体パックを収容したカートリッジ12を装着可能なカートリッジ装着部13を備えている。カートリッジ12をカートリッジ装着部13に装着すると、カートリッジ装着部13側に設けられた供給針がカートリッジ12内の液体パックなどの供給口に差込接続される。供給針は液滴吐出ヘッド7から延びる可撓性の供給流路に接続されているので、液滴吐出ヘッド7のノズルに液体パック内の各液体が供給される。   In addition, the three-dimensional modeling apparatus 1 includes a cartridge mounting portion 13 that can mount a cartridge 12 containing a plurality of liquid packs in which liquids such as various aqueous solutions, inks, water, and adhesives are sealed. When the cartridge 12 is mounted on the cartridge mounting portion 13, a supply needle provided on the cartridge mounting portion 13 side is inserted and connected to a supply port such as a liquid pack in the cartridge 12. Since the supply needle is connected to a flexible supply channel extending from the droplet discharge head 7, each liquid in the liquid pack is supplied to the nozzle of the droplet discharge head 7.

積層台2は、水平な積層面2aを備えており、図示しない昇降機構によって積層面2aを上下動させ、積層面2aの高さを調整可能に構成されている。積層面2aは、作成する立体モデルMの平面形状に合わせて切断される矩形等のシート材Sを重ねて積層可能な大きさに形成されており、この積層面2aの上にシート材Sの積層位置が設定されている。   The stacking table 2 includes a horizontal stacking surface 2a, and is configured to be able to adjust the height of the stacking surface 2a by moving the stacking surface 2a up and down by a lifting mechanism (not shown). The laminated surface 2a is formed in such a size that a sheet material S such as a rectangle cut in accordance with the planar shape of the three-dimensional model M to be created can be laminated, and the sheet material S is formed on the laminated surface 2a. The stacking position is set.

立体造形装置1には、積層台2の上に形成されるシート材Sの積層体S0を装置外に排出するための図示しない排出機構が設けられている。排出機構によって装置外に排出された積層体S0は、後述する不要部分のシート材Sを除去する除去工程を行うための水槽14(シート材溶解手段)内に移され、水の中に浸漬される。なお、積層台2の上の積層体S0を水槽14に搬送するための搬送機構を設けてもよい。また、水槽14内にシャワーノズルを設け、シャワーノズルから積層体S0に水を浴びせて速やかにシート材Sの不要部分を溶かすように構成してもよい。   The three-dimensional modeling apparatus 1 is provided with a discharge mechanism (not shown) for discharging the stacked body S0 of the sheet material S formed on the stacking table 2 to the outside of the apparatus. The laminated body S0 discharged to the outside of the apparatus by the discharge mechanism is transferred into a water tank 14 (sheet material dissolving means) for performing a removing step for removing an unnecessary portion of the sheet material S, which will be described later, and immersed in water. The In addition, you may provide the conveyance mechanism for conveying laminated body S0 on the lamination stand 2 to the water tank 14. FIG. Moreover, you may comprise so that a shower nozzle may be provided in the water tank 14, and an unnecessary part of the sheet | seat material S may be melt | dissolved rapidly by showering water on the laminated body S0 from a shower nozzle.

搬送機構5は、給紙部3から送り出されるシート材Sをシート材搬送経路4上の所定位置で把持する紙送りローラ対を備えており、この紙送りローラ対を紙送りモータによって同期して正逆方向に回転駆動させることにより、シート材搬送経路4に沿って前進方向あるいは後退方向にシート材Sを搬送する。   The transport mechanism 5 includes a pair of paper feed rollers for gripping the sheet material S fed from the paper feed unit 3 at a predetermined position on the sheet material transport path 4, and the paper feed roller pair is synchronized by a paper feed motor. The sheet material S is conveyed in the forward or backward direction along the sheet material conveyance path 4 by being rotationally driven in the forward and reverse directions.

切断機構6は、可動刃および固定刃を備えた鋏式のものである。切断機構6は、搬送機構5により積層面2a上の積層位置に位置合わせされたシート材Sに向かって可動刃を動かし、当該シート材Sを、その先端から所定長さの位置で幅方向に切断する。   The cutting mechanism 6 is a scissors type having a movable blade and a fixed blade. The cutting mechanism 6 moves the movable blade toward the sheet material S aligned with the stacking position on the stacking surface 2a by the transport mechanism 5, and moves the sheet material S in the width direction at a position of a predetermined length from the tip. Disconnect.

駆動機構9は、液滴吐出ヘッド7を搭載したヘッドキャリッジ8を水平面内で自由に移動させることが可能なXYプロッタ機構を備えている。これにより、積層台2の上で任意の経路に沿って液滴吐出ヘッド7を動かし、液滴吐出ヘッド7のノズルから積層台2上の任意の位置に着色用溶液や水溶液、水などの各種液体を滴下することができる。   The drive mechanism 9 includes an XY plotter mechanism that can freely move the head carriage 8 on which the droplet discharge head 7 is mounted within a horizontal plane. Thereby, the droplet discharge head 7 is moved along an arbitrary path on the stacking table 2, and various kinds of coloring solution, aqueous solution, water, and the like are moved from the nozzle of the droplet discharging head 7 to an arbitrary position on the stacking table 2. Liquid can be dropped.

立体造形装置1の制御部11には、ホストコンピュータなどの外部装置15から、作成する立体モデルMの形状データや、その着色部位および着色パターンを示す着色データが入力される。また、シート材Sの厚さや寸法、材質などのデータが入力される。なお、シート材Sの厚さや寸法を、立体造形装置1内のセンサで検出することにより取得してもよい。制御部11は、これらの形状データや着色データ等に基づいてヘッドドライバを介して液滴吐出ヘッド7を駆動制御することにより、形状データや着色データにおいて指示された種類の液体を液滴吐出ヘッド7のノズルから滴下することができる。   The control unit 11 of the three-dimensional modeling apparatus 1 receives shape data of the three-dimensional model M to be created and coloring data indicating the coloring portion and the coloring pattern from an external device 15 such as a host computer. Further, data such as the thickness, dimensions, and material of the sheet material S is input. In addition, you may acquire by detecting the thickness and dimension of the sheet | seat material S with the sensor in the three-dimensional modeling apparatus 1. FIG. The control unit 11 drives and controls the droplet discharge head 7 via a head driver based on these shape data, coloring data, and the like, so that the type of liquid indicated in the shape data and coloring data is supplied to the droplet discharge head. It can be dripped from 7 nozzles.

制御部11は、モータドライバを介して、駆動機構9のX軸モータおよびY軸モータ、搬送機構5の紙送りモータ、あるいは切断機構6のカットモータなどを駆動制御する。また、制御部11は、シート材搬送経路4に沿って、あるいは積層台2に設けられた検出センサ等の出力により、搬送中のシート材Sの先端位置などを把握可能に構成されている。これにより、シート材Sを積層面2a上の積層位置に正確に位置合わせして積層することができる。また、形状データによって指示された寸法に切断機構6によってシート材Sを切断することができる。また、各層のシート材S上の指定された位置に、液滴吐出ヘッド7のノズルを位置合わせすることができる。   The controller 11 drives and controls the X-axis motor and Y-axis motor of the drive mechanism 9, the paper feed motor of the transport mechanism 5, the cut motor of the cutting mechanism 6, and the like via a motor driver. Further, the control unit 11 is configured to be able to grasp the leading end position of the sheet material S being conveyed by the output of a detection sensor or the like provided along the sheet material conveyance path 4 or on the stacking table 2. Thereby, the sheet material S can be accurately aligned and stacked at the stacking position on the stacking surface 2a. In addition, the sheet material S can be cut by the cutting mechanism 6 to the dimensions indicated by the shape data. In addition, the nozzles of the droplet discharge head 7 can be aligned with specified positions on the sheet material S of each layer.

また、制御部11は、積層台2の昇降機構の駆動源であるモータをモータドライバを介して駆動制御することにより、積層台2にシート材Sが積層される毎に、積層されたシート材Sの厚さに応じて積層面2aを下降させる。あるいは、シート材Sの積層体S0の最上面の位置をセンサ等で検出して、最上面の位置を所定の高さに位置合わせするように積層面2aを下降させてもよい。これにより、最上層のシート材Sと液滴吐出ヘッド7のノズルとの距離を一定に保つことができ、最上層に積層されたシート材Sに、液滴吐出ヘッド7による溶液等の滴下を正確に行うことができる。すなわち、立体造形装置1の制御部11は、積層台2の上で加工工程を行うときは、シート材Sの積層体の各層を加工内容に応じた高さに位置合わせするように積層台2を上下動させることができる。   Further, the control unit 11 controls driving of a motor that is a driving source of the lifting mechanism of the stacking table 2 via a motor driver, so that the stacked sheet material S is stacked each time the sheet material S is stacked on the stacking table 2. The laminated surface 2a is lowered according to the thickness of S. Alternatively, the position of the uppermost surface of the laminated body S0 of the sheet material S may be detected by a sensor or the like, and the laminated surface 2a may be lowered so as to align the position of the uppermost surface with a predetermined height. Thereby, the distance between the uppermost sheet material S and the nozzles of the droplet discharge head 7 can be kept constant, and the droplet discharge head 7 can drop a solution or the like onto the sheet material S stacked on the uppermost layer. Can be done accurately. That is, when performing the processing step on the stacking table 2, the control unit 11 of the three-dimensional modeling apparatus 1 stacks the stack 2 of the sheet material S so that each layer of the stack of sheet materials S is positioned at a height corresponding to the processing content. Can be moved up and down.

(立体造形方法)
次に、上記構成の立体造形装置1による立体造形方法について説明する。図2(a)はシート材の積層体における各層の平面図、図2(b)はシート材の積層体の断面図である。図2(a)(b)に示す領域Lは積層体S0の各層のシート材Sの高さにおける立体モデルMの断面形状の部分であり、不溶化されて立体モデルMの一部となる部分である。また、各層における領域Lの外側の部分は、積層体S0の完成後に除去される不要部分である。また、図3は立体造形方法の説明図である。
(Three-dimensional modeling method)
Next, the three-dimensional modeling method by the three-dimensional modeling apparatus 1 having the above configuration will be described. 2A is a plan view of each layer in the laminate of sheet materials, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the laminate of sheet materials. A region L shown in FIGS. 2A and 2B is a portion of the cross-sectional shape of the three-dimensional model M at the height of the sheet material S of each layer of the laminate S0, and is a portion that is insolubilized and becomes a part of the three-dimensional model M. is there. Moreover, the part outside the area | region L in each layer is an unnecessary part removed after completion of laminated body S0. FIG. 3 is an explanatory diagram of the three-dimensional modeling method.

まず、外部装置15において、CADプログラム等を用いて立体モデルMの3次元形状データを作成し、立体造形装置1に出力する。また、外部装置15から、造形材料であるシート材Sの厚さtや紙幅などの各種情報を立体造形装置1に出力する。立体造形装置1の制御部11は、外部装置15から入力された3次元形状データから立体モデルMの3次元形状を解析した後、この3次元形状を、シート材Sの厚さtを1層の高さとして高さ方向にスライスして分割する。そして、スライスした各層ごとに、この3次元形状の断面形状すなわち立体モデルMの断面形状をイメージデータに展開し、バッファに格納する。なお、外部装置15側で立体モデルMを厚さtでスライスした各層における断面形状データを作成して、立体造形装置1に出力してもよい。   First, in the external device 15, three-dimensional shape data of the three-dimensional model M is created using a CAD program or the like, and is output to the three-dimensional modeling device 1. Further, the external device 15 outputs various information such as the thickness t and the paper width of the sheet material S that is a modeling material to the three-dimensional modeling device 1. The control unit 11 of the three-dimensional modeling apparatus 1 analyzes the three-dimensional shape of the three-dimensional model M from the three-dimensional shape data input from the external device 15, and then uses this three-dimensional shape for the thickness t of the sheet material S as one layer. Is divided into slices in the height direction. Then, for each sliced layer, this three-dimensional cross-sectional shape, that is, the cross-sectional shape of the three-dimensional model M, is developed into image data and stored in a buffer. Note that cross-sectional shape data in each layer obtained by slicing the three-dimensional model M with a thickness t on the external device 15 side may be created and output to the three-dimensional modeling apparatus 1.

次に、制御部11は、各層のシート材Sを積層すると共に、各層のシート材Sにおける立体モデルMの断面形状部分を不溶化して積層体S0を形成する。以下、図3(a)〜(d)に基づいて、積層体S0の各層を形成する工程について説明する。   Next, the control part 11 laminates | stacks the sheet material S of each layer, and insolubilizes the cross-section part of the three-dimensional model M in the sheet material S of each layer, and forms the laminated body S0. Hereinafter, the process of forming each layer of the stacked body S0 will be described with reference to FIGS.

制御部11は、まず、図3(a)に示すように、搬送機構5を制御して給紙部3から繰り出したシート材Sを積層面2a上まで搬送して積層位置に位置合わせした後、切断機構6によって所定の寸法に切断し、最下層の場合は積層面2aの上に、その上の層の場合は既に積層されているシート材Sの上に、矩形のカットシートを載置する。なお、給紙部3に予め定型にカットされたカットシート状のシート材Sをセットしておく場合には、切断工程および切断機構6を省略できる。   First, as shown in FIG. 3A, the control unit 11 controls the conveyance mechanism 5 to convey the sheet material S fed from the paper feeding unit 3 to the lamination surface 2a and align it with the lamination position. Then, the sheet is cut into a predetermined size by the cutting mechanism 6, and a rectangular cut sheet is placed on the laminated surface 2a in the case of the lowermost layer and on the sheet material S already laminated in the case of the upper layer. To do. Note that when the cut sheet-like sheet material S that has been cut into a fixed shape in advance is set in the paper feeding unit 3, the cutting step and the cutting mechanism 6 can be omitted.

次に、図3(b)に示すように、サーマルヘッド10で領域L内の所定部分(例えば、領域Lの外周に沿った部分)を加熱して、シート材Sを下の層と部分的に接着する。なお、領域L全体を下の層と接着してもよいし、この層のシート材S全体を下の層と接着してもよい。シート材Sには、予め熱で溶ける接着剤を塗布しておく。   Next, as shown in FIG. 3B, a predetermined portion in the region L (for example, a portion along the outer periphery of the region L) is heated by the thermal head 10 so that the sheet material S is partially separated from the lower layer. Adhere to. The entire region L may be bonded to the lower layer, or the entire sheet material S of this layer may be bonded to the lower layer. The sheet material S is previously coated with an adhesive that melts with heat.

続いて、制御部11は、図3(c)に示すように、シート材Sの上で領域Lの輪郭線の外側に沿って液滴吐出ヘッド7を水平方向に動かし、液滴吐出ヘッド7の水滴下用のノズルから、領域Lの輪郭線の形状に沿って水を滴下する。これにより、領域Lの外周の外側に沿って細い水の浸透部分Bを形成する。このとき、制御部11は、水の浸透部分Bが領域Lの内側に広がらないように各位置における水の滴下量や滴下タイミングを制御する。このような水の浸透部分Bを形成することにより、不要部分を除去することもできる。なお、水の浸透部分Bを形成する工程は省略可能である。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the control unit 11 moves the droplet discharge head 7 in the horizontal direction on the sheet material S along the outside of the contour line of the region L, and the droplet discharge head 7. Water is dropped from the nozzle for dropping water along the shape of the contour line of the region L. Thereby, the thin water permeation portion B is formed along the outer periphery of the region L. At this time, the control part 11 controls the dripping amount and dripping timing of water in each position so that the permeation part B of water does not spread inside the region L. By forming such a water permeation portion B, unnecessary portions can be removed. In addition, the process of forming the water permeation portion B can be omitted.

水の滴下の後に、制御部11は、図3(d)に示すように、領域Lの上で液滴吐出ヘッド7を動かし、液滴吐出ヘッド7の硬化型溶液滴下用のノズルから、領域Lの部分に硬化型溶液を滴下する。これにより、領域Lと同一形状になるように硬化型溶液の浸透部分を形成する。このとき、硬化型溶液がシート材Sの裏側まで浸透するように各位置における硬化型溶液の滴下量を制御する。そして、所定の硬化処理を施して浸透部分を硬化させる。   After the water is dropped, the control unit 11 moves the droplet discharge head 7 over the region L as shown in FIG. 3D, and the region from the curable solution dropping nozzle of the droplet discharge head 7 A curable solution is dropped into the portion L. Thereby, the permeation | transmission part of a curable solution is formed so that it may become the same shape as the area | region L. FIG. At this time, the dripping amount of the curable solution at each position is controlled so that the curable solution penetrates to the back side of the sheet material S. Then, a predetermined curing process is performed to cure the permeation portion.

制御部11は、図3(a)〜(d)の4工程をシート材Sの積層数だけ繰り返して、立体モデルMの形状よりも一回り大きな積層体S0を形成する。その後、図3(e)に示すように、積層台2の上から装置外に積層体S0を排出して、水槽14内の中で水に浸し、不溶化されていない外周側のシート材Sを溶解させ、立体モデルMの部分だけを残して不要なシート材Sの部分を除去する。   The control unit 11 repeats the four steps of FIGS. 3A to 3D as many times as the number of the sheets S stacked, thereby forming a stack S0 that is slightly larger than the shape of the three-dimensional model M. Thereafter, as shown in FIG. 3 (e), the stacked body S0 is discharged from the top of the stacking table 2 to the outside of the apparatus, immersed in water in the water tank 14, and the sheet material S on the outer peripheral side not insolubilized. Dissolve and remove the portion of the unnecessary sheet material S leaving only the portion of the three-dimensional model M.

除去後、残った部分を乾燥させることにより、立体モデルMの造形が完了する。なお、不溶化されて残ったシート材Sの端部は鋭利な端面ではなく、水では溶解しないパルプ繊維などが長く飛び出した部分が毛羽立った状態になっていることもある。そこで、乾燥させた立体モデルMの表面にサンドペーパーなどによって磨き処理を施して滑らかにし、その上にコーティング剤を塗って表面補強を行うなどの表面仕上げを行っても良い。このようにすると、立体モデルMの劣化を抑制することができ、滑らかな表面の立体モデルMを作成することができる。   After the removal, the remaining portion is dried to complete the modeling of the three-dimensional model M. In addition, the edge part of the sheet | seat material S which remained insolubilized is not a sharp end surface, but the part from which the pulp fiber etc. which are not melt | dissolved with water protrude | jumped out long may have become fluffy. Therefore, the surface of the dried three-dimensional model M may be smoothed by polishing with sandpaper or the like, and surface coating may be performed by applying a coating agent thereon. In this way, it is possible to suppress the deterioration of the three-dimensional model M and to create the three-dimensional model M having a smooth surface.

このように、本実施形態では、硬化型溶液を液滴吐出ヘッドから滴下することにより、各層のシート材Sにおける立体モデルMの断面形状の部分である領域Lの部分を不溶化している。そして、完成した積層体S0を水に浸して、不溶化されていないシート材Sの部分を溶解させて除去する。このような方法によれば、各層を立体モデルMの断面形状にカッティングする必要がないので、短時間で立体モデルMを作成することができる。また、カッター刃などの刃物によるカッティング手段が不要になるので、安全かつ簡素な構成の装置で立体造形を行うことができる。また、液滴吐出ヘッド7を用いることにより短時間で精密なパターンに硬化型溶液を滴下することができるので、精密な立体モデルMを短時間で作成することができる。また、不溶化されたシート材Sによって形成された耐水性のある立体モデルMが得られる。   As described above, in the present embodiment, the portion of the region L that is a portion of the cross-sectional shape of the three-dimensional model M in the sheet material S of each layer is insolubilized by dropping the curable solution from the droplet discharge head. And the completed laminated body S0 is immersed in water, and the part of the sheet material S which is not insolubilized is dissolved and removed. According to such a method, since it is not necessary to cut each layer into the cross-sectional shape of the three-dimensional model M, the three-dimensional model M can be created in a short time. In addition, since a cutting means such as a cutter blade is not necessary, three-dimensional modeling can be performed with an apparatus having a safe and simple configuration. Further, since the curable solution can be dropped in a precise pattern in a short time by using the droplet discharge head 7, a precise three-dimensional model M can be created in a short time. Further, a three-dimensional model M having water resistance formed by the insolubilized sheet material S is obtained.

ここで、水の浸透部分の形成を正確に行うためには、例えば、各位置に水を滴下するときには一度に滴下する滴下量をごく微量にして、微量の滴下を所定時間以上の時間間隔で複数回行うとよい。このようにすると、最初に滴下された水は、シート材Sの面方向にはそれほど拡がらない。そして、所定時間経過後(最初の硬化型溶液が浸透した後)に滴下した次の微量の水は、シート材Sの面方向には拡がらず、厚さ方向に浸透してゆく。従って、領域Lの輪郭線に沿ってシャープな形状の水の浸透部分を形成することができる。このように、1回に滴下する液滴量と滴下回数、および時間間隔を、シート材Sの材質、厚さなどに応じて適宜設定することにより、浸透部分の形状を適宜コントロールすることができる。なお、上記のような滴下制御によって硬化型溶液の浸透領域を領域Lの形状に正確に形成する場合には、水の滴下工程を省略してもよい。   Here, in order to accurately form the water permeation portion, for example, when dripping water at each position, the amount of dripping at a time is set to a very small amount, and a minute amount of dripping is performed at a time interval of a predetermined time or more. It is good to do it several times. If it does in this way, the water dripped initially will not spread so much in the surface direction of the sheet material S. Then, the next minute amount of water dropped after a predetermined time has elapsed (after the first curable solution has permeated) does not spread in the surface direction of the sheet material S but permeates in the thickness direction. Therefore, a sharply shaped water permeation portion can be formed along the contour line of the region L. As described above, the shape of the permeation portion can be appropriately controlled by appropriately setting the amount of droplets to be dropped at one time, the number of times of dropping, and the time interval according to the material, thickness, and the like of the sheet material S. . In addition, when forming the penetration area | region of a curable solution into the shape of the area | region L by dripping control as mentioned above, you may abbreviate | omit the dripping process of water.

また、サーマルヘッド10によりシート材Sを上下の層と接着する接着方法の代わりに、シート材Sの接着部位に液滴吐出ヘッド7から接着剤を滴下して、その上の層のシート材Sと接着してもよい。また、シート材Sの接着部位に微量の水を滴下して滴下部位をわずかに溶かし、シート材S同士を溶着させてもよい。このようにすれば、サーマルヘッド10が不要となるので、立体造形装置1を更に小型化し簡素化することができる。また、シート材Sに予め熱で溶ける接着剤を塗布しておく必要がない。   Further, instead of the bonding method of bonding the sheet material S to the upper and lower layers by the thermal head 10, an adhesive is dropped from the droplet discharge head 7 onto the bonding portion of the sheet material S, and the sheet material S of the layer above it is dropped. And may be adhered. Alternatively, a small amount of water may be dropped on the adhesion portion of the sheet material S to slightly dissolve the dripping portion, and the sheet materials S may be welded together. In this way, since the thermal head 10 is not necessary, the three-dimensional modeling apparatus 1 can be further downsized and simplified. Further, it is not necessary to apply an adhesive that melts by heat to the sheet material S in advance.

上記の立体造形方法によれば、不要部分を積層体から後で取り外すのが困難な形状の立体モデルMであっても容易に作成できる。図4は中空部を有する立体モデルを作成するための積層体の断面図である。この立体モデルの中空部M1は、立体モデルMの外部と開口M2(連通部)によって連通しており、開口M2よりも中空部M1の内部空間が広くなっている。このような形状では、中空部M1の内部にあるシート材Sのかたまりを積層体S0の完成後にそのままの形状で取り出すのは困難であったが、中空部M1内のシート材Sを溶解させれば、シート材Sのかたまりを除去することが可能である。また、この方法によれば、中空部が屈曲あるいは湾曲する管状になっていたり中空部の内面に凹凸が形成されている等のように、中空部内に充填されたシート材Sのかたまりをそのままの形状で引き出すことができない形状であっても、立体モデルを分割することなくシート材Sを除去することができる。また、複雑な凹凸を有するために積層体から不要部分を引き剥がすことが困難な形状の立体モデルであっても、容易に作成することができる。   According to the above three-dimensional modeling method, even a three-dimensional model M having a shape in which it is difficult to remove an unnecessary portion from the laminated body later can be easily created. FIG. 4 is a cross-sectional view of a laminate for creating a three-dimensional model having a hollow portion. The hollow portion M1 of the three-dimensional model communicates with the outside of the three-dimensional model M through an opening M2 (communication portion), and the internal space of the hollow portion M1 is wider than the opening M2. In such a shape, it was difficult to take out the lump of the sheet material S inside the hollow portion M1 as it is after the completion of the laminated body S0, but the sheet material S in the hollow portion M1 can be dissolved. In this case, it is possible to remove the clumps of the sheet material S. Further, according to this method, the bulk of the sheet material S filled in the hollow portion is left as it is, such as a hollow portion that is bent or curved, or an inner surface of the hollow portion is uneven. Even in a shape that cannot be drawn out in shape, the sheet material S can be removed without dividing the three-dimensional model. Further, even a three-dimensional model having a shape in which it is difficult to peel off unnecessary portions from the laminate due to complex irregularities can be easily created.

(着色工程を含む立体造形方法)
ここで、上記説明した立体造形方法の造形工程を、立体モデルMの各部分の着色工程と同時進行で、同一装置内で行う方法について説明する。本方法では、立体造形装置1のカートリッジ12内の液体パックに封入される硬化型溶液として、着色用溶液を含んだものを用いる。着色用溶液の色は、立体モデルMの着色パターンに応じて適宜準備する。
(3D modeling method including coloring process)
Here, a method of performing the modeling process of the above-described three-dimensional modeling method in the same apparatus at the same time as the coloring process of each part of the three-dimensional model M will be described. In this method, a solution containing a coloring solution is used as the curable solution sealed in the liquid pack in the cartridge 12 of the three-dimensional modeling apparatus 1. The color of the coloring solution is appropriately prepared according to the coloring pattern of the three-dimensional model M.

この場合には、外部装置15において、立体モデルMの3次元形状情報(形状データ)および3次元形状の各位置における着色情報(着色データ)を含むカラー3次元形状データを作成し、立体造形装置1に出力する。制御部11は、外部装置15から入力されたカラー3次元形状データをシート材Sの厚さtを1層の高さとして高さ方向にスライスし、各層ごとに、立体モデルMの領域Lの形状および領域L上の着色パターンをイメージデータに展開し、バッファに格納する。   In this case, the external device 15 creates color three-dimensional shape data including the three-dimensional shape information (shape data) of the three-dimensional model M and coloring information (coloring data) at each position of the three-dimensional shape. Output to 1. The control unit 11 slices the color three-dimensional shape data input from the external device 15 in the height direction with the thickness t of the sheet material S as the height of one layer, and for each layer, the region L of the three-dimensional model M. The shape and the coloring pattern on the region L are developed into image data and stored in a buffer.

そして、着色対象の層のシート材Sを積層するときには、図3(d)の工程において、領域L上の着色パターンに基づいて液滴吐出ヘッド7を制御して、着色部位に着色用溶液を滴下する。このようにすれば、液滴吐出ヘッド7によって所望の層のシート材Sの所望の部分に着色することが可能になる。なお、立体モデルMの表面に現れない内部層の部分には、無色の硬化型溶液を滴下して着色しないようにすることもできるし、内部まで着色することもできる。   When the sheet material S of the layer to be colored is laminated, in the step of FIG. 3D, the droplet discharge head 7 is controlled based on the colored pattern on the region L, and the coloring solution is applied to the colored portion. Dripping. In this way, it is possible to color a desired portion of the sheet material S of a desired layer by the droplet discharge head 7. It should be noted that a portion of the inner layer that does not appear on the surface of the three-dimensional model M can be prevented from being colored by dropping a colorless curable solution, or can be colored to the inside.

このように、シート材を不溶化させるための硬化型溶液として所望の色の着色用溶液を含んだものを用いることにより、不溶化工程と着色工程を同一工程で行うことができる。よって、短時間でカラー立体モデルを作成することができる。また、液滴吐出ヘッド7を用いることにより、微細なパターンの着色を行うことができ、フルカラーの着色も可能である。また、各層を積層する際に着色を行うので、積層後の着色が困難な中空部や内部層の部分の着色も可能になる。   Thus, the insolubilization process and the coloring process can be performed in the same process by using a solution containing a coloring solution of a desired color as the curable solution for insolubilizing the sheet material. Therefore, a color solid model can be created in a short time. Further, by using the droplet discharge head 7, a fine pattern can be colored, and full-color coloring is also possible. In addition, since coloring is performed when each layer is laminated, it is possible to color hollow portions and internal layer portions that are difficult to color after lamination.

(本実施形態の応用)
本実施形態の立体造形装置および立体造形方法は、このように、積層造形加工とその着色を1台の装置で一度に行うことができるので、カラー立体製品の製造に便利である。また、所望の部位に着色することができるので、耐水性を付与したペーパー食器などを製造できる。また、パルプ繊維を含有する水溶紙を積層、接着したものは天然の木材よりも高強度で、且つ、耐水性を備えた素材となっている。従って、木製外装材などの木材部品の代替部品を製造することができる。この場合には、液滴吐出ヘッド7を用いた着色により、任意の木材に酷似した木目パターンの着色を行うことができる。
(Application of this embodiment)
As described above, the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method of the present embodiment are convenient for manufacturing a color three-dimensional product because the layered modeling process and the coloring thereof can be performed at once by one apparatus. Moreover, since a desired site | part can be colored, the paper tableware etc. which provided water resistance can be manufactured. Moreover, what laminated | stacked and adhere | attached the water-soluble paper containing a pulp fiber is a raw material which is stronger than natural wood, and was equipped with water resistance. Accordingly, it is possible to manufacture a substitute part for a wood part such as a wooden exterior material. In this case, by using the droplet discharge head 7 for coloring, it is possible to color a wood pattern very similar to any wood.

本発明の実施形態に係る立体造形装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus according to an embodiment of the present invention. シート材の積層体の断面図および各層の平面図である。It is sectional drawing of the laminated body of a sheet material, and a top view of each layer. 立体造形方法の説明図である。It is explanatory drawing of a three-dimensional modeling method. 中空部を有する立体モデルを作成するための積層体の断面図である。It is sectional drawing of the laminated body for creating the three-dimensional model which has a hollow part.

符号の説明Explanation of symbols

1…立体造形装置、2…積層台、2a…積層面、3…給紙部、4…シート材搬送経路、5…搬送機構、6…切断機構、7…液滴吐出ヘッド、8…ヘッドキャリッジ、9…駆動機構、10…サーマルヘッド、11…制御部、12…カートリッジ、13…カートリッジ装着部、14…水槽(シート材溶解手段)、15…外部装置、B…浸透部分、L…領域(立体モデルの断面の部分)、M…立体モデル、M1…中空部、M2…開口(連通部)、S…シート材、S0…積層体、t…厚さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stereolithography apparatus, 2 ... Laminate stand, 2a ... Laminate surface, 3 ... Paper feed part, 4 ... Sheet material conveyance path, 5 ... Conveyance mechanism, 6 ... Cutting mechanism, 7 ... Droplet discharge head, 8 ... Head carriage , 9 ... Drive mechanism, 10 ... Thermal head, 11 ... Control part, 12 ... Cartridge, 13 ... Cartridge mounting part, 14 ... Water tank (sheet material dissolving means), 15 ... External device, B ... Permeation part, L ... Region ( Section of the three-dimensional model), M ... three-dimensional model, M1 ... hollow part, M2 ... opening (communication part), S ... sheet material, S0 ... laminate, t ... thickness

Claims (7)

シート材を積層して立体モデルを形成する立体造形方法であって、
各層のシート材を積層するときに、
各層のシート材における前記立体モデルの断面の部分に液滴吐出ヘッドを用いてシート材不溶化液を滴下して、当該断面の部分を不溶化すると共に、
当該断面の少なくとも一部をその上下の層のシート材と接着し、
全ての層のシート材を積層し接着した後に、各層のシート材における不溶化されていない部分をシート材溶解液により溶解させて除去することを特徴とする立体造形方法。
A three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional model by laminating sheet materials,
When laminating the sheet material of each layer,
While dropping the sheet material insolubilizing liquid using a droplet discharge head to the cross-sectional part of the three-dimensional model in the sheet material of each layer, insolubilizing the cross-sectional part,
Adhering at least a part of the cross section to the sheet material of the upper and lower layers,
A method for three-dimensional modeling, comprising: laminating and adhering all layers of sheet materials, and then dissolving and removing the non-insolubilized portion of each layer of sheet materials with a sheet material solution.
請求項1に記載の立体造形方法において、
前記シート材不溶化液により、着色対象の層のシート材における前記立体モデルの断面の部分を着色することを特徴とする立体造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 1,
A three-dimensional modeling method characterized by coloring a cross-sectional portion of the three-dimensional model in a sheet material of a layer to be colored with the sheet material insolubilizing liquid.
請求項1または2に記載の立体造形方法において、
前記シート材は水溶性バインダーおよび製紙用繊維材を含有している水溶紙であり、
前記シート材溶解液は水であることを特徴とする立体造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to claim 1 or 2,
The sheet material is a water-soluble paper containing a water-soluble binder and a fiber material for papermaking,
The three-dimensional modeling method, wherein the sheet material solution is water.
請求項3に記載の立体造形方法において、
前記シート材不溶化液は硬化型溶液であることを特徴とする立体造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to claim 3,
The three-dimensional modeling method, wherein the sheet material insolubilizing liquid is a curable solution.
請求項1ないし4のいずれかの項に記載の立体造形方法において、
前記立体モデルは外部に連通する中空部を有する形状であり、
当該中空部は、内部に充填された充填物をそのままの形状で引き出し不能な形状であることを特徴とする立体造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional model is a shape having a hollow portion communicating with the outside,
The three-dimensional modeling method characterized in that the hollow portion has a shape in which the filling material filled therein cannot be pulled out as it is.
請求項1ないし5のいずれかの項に記載の立体造形方法において、
各層のシート材をその上下の層のシート材と接着するときには、下層側のシート材の上に前記シート材溶解液または接着剤を滴下して溶着または接着するか、あるいは、上層側のシート材の少なくとも一部に上から加熱押圧して熱圧着させることを特徴とする立体造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 1 to 5,
When bonding the sheet material of each layer to the sheet material of the upper and lower layers, the sheet material solution or adhesive is dropped on the lower sheet material to be welded or bonded, or the upper sheet material A three-dimensional modeling method characterized by heat-pressing at least a part of the material from above by thermocompression bonding.
シート材不溶化液を滴下する液滴吐出ヘッドと、
当該液滴吐出ヘッドに対向している滴下位置にシート材を搬送して積層させるシート材搬送機構と、
シート材溶解液を供給あるいは貯留するシート材溶解手段と、
前記立体モデルの形状データが入力される制御部と、を有し、
当該制御部は、前記形状データに基づいて前記液滴吐出ヘッドおよび前記シート材搬送機構を制御することにより、請求項1ないし6のいずれかの項に記載の立体造形方法によって前記立体モデルを形成することを特徴とする立体造形装置。
A droplet discharge head for dropping a sheet material insolubilizing liquid;
A sheet material transport mechanism for transporting and stacking the sheet material to a dropping position facing the liquid droplet ejection head;
Sheet material dissolving means for supplying or storing the sheet material solution;
A control unit to which shape data of the three-dimensional model is input,
The said control part controls the said droplet discharge head and the said sheet | seat material conveyance mechanism based on the said shape data, and forms the said solid model by the solid modeling method in any one of Claim 1 thru | or 6 The three-dimensional modeling apparatus characterized by doing.
JP2008176583A 2008-06-30 2008-07-07 Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus Withdrawn JP2010012736A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008176583A JP2010012736A (en) 2008-07-07 2008-07-07 Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus
US12/494,103 US8282866B2 (en) 2008-06-30 2009-06-29 Method and device for forming three-dimensional model, sheet material processing method, and sheet material processing device
CN 200910139628 CN101618604B (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method and device for forming three-dimensional model, sheet material processing method, and sheet material processing device
EP09008562.2A EP2141003B1 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method and device for forming three-dimensional model
KR1020090059248A KR20100003251A (en) 2008-06-30 2009-06-30 Three-dimensional shaping method, three-dimensional shaping device, sheet material processing method, and sheet material processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008176583A JP2010012736A (en) 2008-07-07 2008-07-07 Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010012736A true JP2010012736A (en) 2010-01-21

Family

ID=41699315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008176583A Withdrawn JP2010012736A (en) 2008-06-30 2008-07-07 Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010012736A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104837609A (en) * 2012-12-13 2015-08-12 佳能株式会社 Method for manufacturing structural body and manufacturing apparatus therefor
WO2015156001A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 セイコーエプソン株式会社 Shaping material supply mechanism and shaping device
CN105584043A (en) * 2014-11-12 2016-05-18 精工爱普生株式会社 Three-dimensional object formation apparatus, control method of three-dimensional object formation apparatus, and control program of three-dimensional object formation apparatus
JP2016182727A (en) * 2015-03-26 2016-10-20 セイコーエプソン株式会社 Molding apparatus and molding method for molded object
JP2017001261A (en) * 2015-06-09 2017-01-05 シャープ株式会社 Three-dimensional structure manufacturing system and three-dimensional structure
JP2017001262A (en) * 2015-06-09 2017-01-05 シャープ株式会社 Three-dimensional structure manufacturing system and three-dimensional structure
KR20230102517A (en) * 2021-12-30 2023-07-07 (주)광림정공 A manufacturing device and method for composite fiber

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216291A (en) * 1996-02-09 1997-08-19 Ricoh Co Ltd Three-dimensional matter and method and apparatus for forming the same
JP2001062927A (en) * 1999-08-30 2001-03-13 Kira Corporation:Kk Method and device for fabrication employing soluble sheet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216291A (en) * 1996-02-09 1997-08-19 Ricoh Co Ltd Three-dimensional matter and method and apparatus for forming the same
JP2001062927A (en) * 1999-08-30 2001-03-13 Kira Corporation:Kk Method and device for fabrication employing soluble sheet

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104837609A (en) * 2012-12-13 2015-08-12 佳能株式会社 Method for manufacturing structural body and manufacturing apparatus therefor
CN104837609B (en) * 2012-12-13 2016-10-26 佳能株式会社 For manufacturing the method for structure and for manufacturing the equipment of structure
US9604437B2 (en) 2012-12-13 2017-03-28 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing structural body and manufacturing apparatus therefor
WO2015156001A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 セイコーエプソン株式会社 Shaping material supply mechanism and shaping device
JP2015202593A (en) * 2014-04-11 2015-11-16 セイコーエプソン株式会社 Supply mechanism of molding material and molding device
CN105980138A (en) * 2014-04-11 2016-09-28 精工爱普生株式会社 Shaping material supply mechanism and shaping device
CN105584043A (en) * 2014-11-12 2016-05-18 精工爱普生株式会社 Three-dimensional object formation apparatus, control method of three-dimensional object formation apparatus, and control program of three-dimensional object formation apparatus
JP2016182727A (en) * 2015-03-26 2016-10-20 セイコーエプソン株式会社 Molding apparatus and molding method for molded object
JP2017001261A (en) * 2015-06-09 2017-01-05 シャープ株式会社 Three-dimensional structure manufacturing system and three-dimensional structure
JP2017001262A (en) * 2015-06-09 2017-01-05 シャープ株式会社 Three-dimensional structure manufacturing system and three-dimensional structure
KR20230102517A (en) * 2021-12-30 2023-07-07 (주)광림정공 A manufacturing device and method for composite fiber
KR102580201B1 (en) 2021-12-30 2023-09-19 (주)광림정공 A manufacturing device and method for composite fiber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8282866B2 (en) Method and device for forming three-dimensional model, sheet material processing method, and sheet material processing device
JP2010012736A (en) Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping apparatus
JP6129916B2 (en) Laminated object modeling system
KR101963436B1 (en) 3d printing device for multiple material and 3d printing method
CN102905876B (en) A kind of method and apparatus making threedimensional model
JP5088695B2 (en) 3D modeling method and 3D modeling apparatus
US20150251351A1 (en) Remove and refill method and apparatus for laminated object manufacturing
US20160009062A1 (en) Tack and bond adhesive system and method for layered object manufacture
US11179885B2 (en) Desktop 3-dimensional printing apparatus
JP2010240843A (en) Three-dimensional modeling method and three-dimensional modeling apparatus
JP6839509B2 (en) Three-dimensional model manufacturing method and modeling equipment
JP3732403B2 (en) 3D object manufacturing equipment
JP5195082B2 (en) Sheet material processing method and sheet material processing apparatus
TW201601897A (en) Rapid printing apparatus and printing method using the same
JP2009202421A (en) Ultrasonic welding apparatus and method of manufacturing welded product
US11104062B2 (en) Adhesive dispensing device
CN105235208B (en) Two dimension or three-dimensional object jet printing method, Quick jet printing device
CN105269814B (en) Rapid molding device
KR101504072B1 (en) Three Dimensional Printing Method using Thin Film Lamination
TWI616320B (en) Rapid prototyping apparatus
JP6524318B1 (en) Shaper, and method of manufacturing shaped object
JP6004269B2 (en) 3D modeling method and 3D modeling apparatus
US20230241835A1 (en) Composite material reinforced stereolithography methods and systems
JP3337540B2 (en) Wax sheet manufacturing method and manufacturing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110510

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120820

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20121015