JP2015104890A - Three-dimensional shaping apparatus, three-dimensional shaping method, control program for three-dimensional shaping apparatus, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元の造形技術に関し、特に、液状の造形材料を吐出して光の照射により硬化させ、これを積層一体化することによって任意の三次元造形物を製造する技術に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling technique, and more particularly to a technique for manufacturing an arbitrary three-dimensional modeled object by discharging a liquid modeling material and curing it by irradiation with light, and laminating and integrating them. .
特許文献1に示されている従来の三次元の造形技術は、三次元CAD等で設計されたモデルを複数の薄い断面体にスライスして得られる断面データに従って、液状の造形材料を吐出しながらインクジェットヘッドが水平方向に移動制御される。これによって、前記断面データに基づく断面形状が造形され、ステージ上に吐出された液状の造形材料が硬化することで一層分の断面体が作り出される。その後、ステージが一層分の厚さに相当する距離だけ降下して上記と同様な動作を繰り返し行うことにより一層目の上側に新たな層が積層される。このように連続的に作り出された幾層もの薄い層体が積層一体化されて三次元造形物が製造される。このようなインクジェット方式によれば、寸法形状が高精度で、かつ、高強度の三次元造形物を製造することができる。
The conventional three-dimensional modeling technique disclosed in
しかしながら、従来の三次元の造形技術では、内部に閉空間を有する三次元造形物を製造する場合、造形材料を積層する過程において閉空間の天井面に相当する部位を形成すべく液状の造形材料を吐出しても、その吐出した造形材料の直下には層体が存在しないため、吐出した造形材料が垂下してしまう。このため、内部に閉空間を有する三次元造形物を製造することができないか、製造できたとしても寸法形状の精度が低いものになってしまう。
これを回避するために、従来の三次元の造形技術のように、閉空間の天井面に相当する部位の造形の際、造形材料より溶融温度が低い熱可塑性樹脂材のインクを別個のインクジェットヘッドから吐出させることによりオーバーハング支持部を形成することが考えられる。こうすることで、吐出された液状の造形材料は、オーバーハング支持部により受け止められ垂下することはないので造形材料を積層することができる。
しかしながら、造形材料の積層完了後に、造形材料が溶融しない温度で加熱してオーバーハング支持部を形成した樹脂材を溶融して除去しようとしても該樹脂材は閉空間に閉じ込められているため除去することができない。この結果、従来の三次元の造形技術では、内部に閉空間を有する三次元造形物を製造することができなかった。
However, in the conventional three-dimensional modeling technology, when manufacturing a three-dimensional model having a closed space inside, a liquid modeling material is used to form a portion corresponding to the ceiling surface of the closed space in the process of stacking the modeling material. Even if is discharged, since the layered body does not exist directly under the discharged modeling material, the discharged modeling material hangs down. For this reason, a three-dimensional structure having a closed space inside cannot be manufactured, or even if it can be manufactured, the accuracy of the dimensional shape will be low.
In order to avoid this, as in the conventional three-dimensional modeling technique, when forming a part corresponding to the ceiling surface of the closed space, a separate inkjet head is used to inject a thermoplastic resin material having a melting temperature lower than that of the modeling material. It is conceivable to form the overhang support part by discharging from the nozzle. By doing so, the discharged liquid modeling material is received by the overhang support portion and does not hang down, so that the modeling material can be laminated.
However, after completion of the stacking of the modeling material, even if an attempt is made to melt and remove the resin material on which the overhang support portion is formed by heating at a temperature at which the modeling material does not melt, the resin material is removed because it is confined in the closed space I can't. As a result, the conventional three-dimensional modeling technique cannot manufacture a three-dimensional modeled object having a closed space inside.
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、内部に閉空間を有する三次元造形物を製造することができる上、寸法形状が高精度で、かつ、高強度の三次元造形物を容易に製造することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and can produce a three-dimensional structure having a closed space inside, and has a high-precision and high-strength three-dimensional shape. It aims at providing the technique which can manufacture a molded article easily.
この目的を達成するために、本発明に係る三次元造形装置は、所定の光の照射で硬化する液状の造形材料を下方に向かって吐出するヘッドと、前記ヘッドから吐出された造形材料を上面で受け止め該上面に付着させる下座と、下面を有する上座と、前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と前記上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を照射し該造形材料を硬化させる第1光照射手段とを備えた三次元造形装置であって、前記ヘッドと前記下座とは、水平方向に相対的に移動可能に構成され、前記上座と前記下座とは、該下座の上面と前記上座の下面とが対向接近する方向と離隔する方向とに相対的に移動可能に構成され、前記第1光照射手段による前記所定の光の照射により造形材料が硬化したのち前記下座と前記上座とが前記離隔する方向に相対的に移動するとき、硬化した造形材料は、前記上座側に付着した状態で該上座と共に移動する一方、前記下座の上面から剥離するように構成されたものである。 In order to achieve this object, a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention includes a head that discharges a liquid modeling material that is cured by irradiation with predetermined light downward, and a modeling material that is discharged from the head. The lower seat, the upper seat having the lower surface, and the modeling material attached to the upper surface of the lower seat interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat. A three-dimensional modeling apparatus including a first light irradiation unit that irradiates the predetermined light toward a material and hardens the modeling material, wherein the head and the lower seat move relatively in a horizontal direction. The upper seat and the lower seat are configured to be relatively movable in a direction in which the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat are opposed to each other and in a direction in which they are separated from each other, and the first light irradiation The modeling material is cured by the irradiation of the predetermined light by the means After that, when the lower seat and the upper seat move relative to each other in the separating direction, the cured modeling material moves together with the upper seat in a state of adhering to the upper seat side, while peeling from the upper surface of the lower seat. It is comprised so that it may do.
請求項2に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項1に記載の三次元造形装置において、前記下座を前記所定の光が透過可能な部材で構成する一方、前記第1光照射手段から射光された前記所定の光は前記下座の下方から該下座を透過して造形材料に照射されるようにしたことを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項3に記載した発明に係る三次元造形装置は、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、前記ヘッドから吐出され前記下座の上面に付着した造形材料に向かって、該造形材料を前記上座の下面との間に介在させない状態で第1光照射手段またはこれとは別個の第2光照射手段により該造形材料を硬化させる光を小領域の範囲に照射し、前記小領域を前記ヘッドに追随して移動させ、前記小領域の照射による造形材料の硬化の程度は、前記下座の上面と前記上座の下面との間に造形材料を介在させた状態での第1光照射手段の照射による造形材料の硬化の程度よりも低くなるようにしたことを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項4に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項3に記載の三次元造形装置において、前記第2光照射手段を前記ヘッドに固定し、前記ヘッドから吐出され前記下座の上面に付着した造形材料に向かって、該造形材料を前記上座の下面との間に介在させない状態で前記第2光照射手段により該造形材料を硬化させる光を前記小領域に照射するようにしたことを特徴とするものである。 A three-dimensional modeling apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the three-dimensional modeling apparatus according to the third aspect, wherein the second light irradiation means is fixed to the head, and the upper surface of the lower seat is discharged from the head. The small region is irradiated with light for curing the modeling material by the second light irradiation means in a state where the modeling material is not interposed between the modeling material and the lower surface of the upper seat. It is characterized by.
請求項5に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項1ないし請求項4のうち何れか一つに記載の三次元造形装置において、前記ヘッドは水平方向に移動可能に構成され、前記上座は前記下座に近接する位置から前記ヘッドより上方の位置まで上下方向に昇降可能に構成されていることを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項6に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項5に記載の三次元造形装置において、前記ヘッドは水平方向の一方向に移動可能に構成され、前記下座は前記一方向に直交する水平方向に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。 A three-dimensional modeling apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, wherein the head is configured to be movable in one horizontal direction, and the lower seat is in the one direction. It is configured to be movable in an orthogonal horizontal direction.
請求項7に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項1ないし請求項6のうち何れか一つに記載の三次元造形装置において、前記ヘッドが移動する際の可動範囲の全てを前記上座が移動する際の可動範囲外に位置付けるようにしたことを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項8に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項1ないし請求項6のうち何れか一つに記載の三次元造形装置において、前記ヘッドが移動する際の可動範囲の少なくとも一部を前記上座が移動する際の可動範囲とラップさせる一方、前記ヘッドは、前記上座が移動する際の可動範囲の外方に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項9に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項1ないし請求項8のうち何れか一つに記載の三次元造形装置において、前記ヘッドは、前記第1光照射手段により前記所定の光が照射される照射範囲の外方に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項10に記載した発明に係る三次元造形装置は、請求項9に記載の三次元造形装置において、前記ヘッドは、造形材料を吐出する吐出部を有し、前記ヘッドが前記照射範囲の外方に移動したとき、前記吐出部を覆う蓋体をさらに設け、前記蓋体を前記照射範囲の外方に配置したことを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項11に記載した発明に係る三次元造形方法は、ヘッドと下座とを水平方向に相対的に移動させながら、所定の光の照射で硬化する液状の造形材料を下方に向かって前記ヘッドにより吐出する造形材料吐出工程と、前記造形材料吐出工程において吐出された造形材料を前記下座の上面で受け止め該上面に付着させる造形材料付着工程と、前記造形材料付着工程において前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を第1光照射手段により照射し該造形材料を硬化させる造形材料硬化工程と、前記造形材料硬化工程の実施により造形材料が硬化したのち該造形材料を前記上座側に付着させた状態で前記下座と前記上座とを互いに離隔する方向に相対的に移動させ前記下座の上面から前記造形材料を剥離させる造形材料剥離工程とを備え、前記各工程を繰り返し行うことで前記造形材料を積層一体化して三次元造形物を製造するものである。
In the three-dimensional modeling method according to the invention described in
請求項12に記載した発明に係る三次元造形装置の制御用プログラムは、ヘッドと下座とを水平方向に相対的に移動させながら、所定の光の照射で硬化する液状の造形材料を下方に向かって前記ヘッドにより吐出する造形材料吐出機能と、前記造形材料吐出機能の実行により吐出された造形材料を前記下座の上面で受け止め該上面に付着させる造形材料付着機能と、前記造形材料付着機能の実行により前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を第1光照射手段により照射し該造形材料を硬化させる造形材料硬化機能と、前記造形材料硬化機能の実行により造形材料が硬化したのち該造形材料を前記上座側に付着させた状態で前記下座と前記上座とを互いに離隔する方向に相対的に移動させ前記下座の上面から前記造形材料を剥離させる造形材料剥離機能とをコンピュータに実行させるためのものである。
The control program of the three-dimensional modeling apparatus according to the invention described in
請求項13に記載した発明に係る記録媒体は、請求項12に記載の三次元造形装置の制御用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なものである。
A recording medium according to the invention described in
請求項1記載の発明によれば、ヘッドから下方に向かって液状の造形材料を吐出し、この吐出した造形材料は、下座の上面に受け止められて該上面に付着するので付着した位置から垂下することはない。このため、下座の上面と上座の下面との間に造形材料を介在させた状態で所定の光を照射して造形材料を硬化させ上座側に付着させると共に下座の上面から剥離させて積層形成することで、内部に閉空間を有し、かつ、寸法形状が高精度の三次元造形物を容易に製造することができる。また、硬化後の造形材料は、一体的に結合して一塊の三次元造形物を形成するので、強固な三次元造形物を製造することができる。 According to the first aspect of the present invention, the liquid modeling material is discharged downward from the head, and the discharged modeling material is received by the upper surface of the lower seat and adheres to the upper surface. Never do. For this reason, in a state where the modeling material is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat, the predetermined material is irradiated to cure the modeling material and adhere to the upper seat side, and is peeled off from the upper surface of the lower seat and laminated. By forming, it is possible to easily manufacture a three-dimensional structure having a closed space inside and having a high dimensional shape. Moreover, since the modeling material after hardening couple | bonds together and forms a lump of 3D modeling objects, a strong 3D modeling object can be manufactured.
請求項2記載の発明によれば、下座を所定の光が透過可能な部材で構成する一方、第1光照射手段から射光された所定の光は下座の下方から該下座を透過して造形材料に照射されるようにしたので、下座の上面と上座の下面との間に造形材料を介在させた状態にも拘わらず所定の光を確実かつ容易に造形材料に照射することができる。
請求項3記載の発明によれば、第1光照射手段または第2光照射手段により光を照射する小領域をヘッドに追随して移動させるようにしたので、下座の上面に造形材料が吐出された後すぐに該小領域の照射により造形材料を硬化させることができる。このため、下座の上面に吐出された造形材料のうち隣合う造形材料の液滴同士が混ざり合う虞がない。また、小領域の照射による造形材料の硬化の程度は、下座の上面と上座の下面との間に造形材料を介在させた状態での第1光照射手段の照射による造形材料の硬化の程度よりも低くなるようにしたので、小領域の照射によって造形材料を半硬化状態にすることができ、その後、第1光照射手段により所定の光を照射して完全に硬化させることで造形材料を上座側に確実に付着させることができる。
According to the second aspect of the present invention, the lower seat is formed of a member that can transmit predetermined light, while the predetermined light emitted from the first light irradiation means passes through the lower seat from below the lower seat. Therefore, it is possible to irradiate the modeling material with certain light reliably and easily regardless of the state in which the modeling material is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat. it can.
According to the invention described in
請求項4記載の発明によれば、小領域に光を照射する第2光照射手段をヘッドに固定したので、該小領域をヘッドに正確に追随して移動させることができ、かつ、追随移動させる機構を単純な構造で構成することができる。 According to the fourth aspect of the invention, since the second light irradiation means for irradiating light to the small area is fixed to the head, the small area can be moved following the head accurately and moved. The mechanism can be configured with a simple structure.
請求項5記載の発明によれば、ヘッドは水平方向に移動可能に構成され、上座は下座に近接する位置からヘッドより上方の位置まで上下方向に昇降可能に構成されているので、上座は、ヘッドの高さ位置より上方の位置に移動することで、水平方向に移動するヘッドとの接触を容易に回避することができる。
請求項6記載の発明によれば、ヘッドは水平方向の一方向に移動可能に構成され、その一方向に直交する水平方向に下座は移動可能に構成されているので、ヘッドおよび下座の移動がそれぞれ単一の方向となることで移動制御が単純化され、それぞれの移動位置精度を高くすることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the head is configured to be movable in the horizontal direction, and the upper seat is configured to be movable up and down in a vertical direction from a position close to the lower seat to a position above the head. By moving to a position above the height position of the head, contact with the head moving in the horizontal direction can be easily avoided.
According to the sixth aspect of the present invention, the head is configured to be movable in one direction in the horizontal direction, and the lower seat is configured to be movable in the horizontal direction orthogonal to the one direction. Since the movement is in a single direction, the movement control is simplified, and the accuracy of each movement position can be increased.
請求項7記載の発明によれば、ヘッドが移動する際の可動範囲の全てを上座が移動する際の可動範囲外に位置付けるようにしたので、ヘッドにより下座の上面に造形材料を吐出しているときでもヘッドとの干渉を気にすることなく、上座は、その下面または該下面に付着し硬化した造形材料の下面と下座の上面に付着した造形材料の上面とが接触しない程度の若干の隙間を残した高さまで下降させておくことができる。また、下降させておくことで、上座の下面または該下面に付着し硬化した造形材料の下面を下座の上面に付着した造形材料の上面に接触させて硬化させるために上座を下降させる動作時間を可及的短縮することができる。この結果、その分、三次元造形物の造形に要する作業時間を短縮することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the entire movable range when the head moves is positioned outside the movable range when the upper seat moves, the modeling material is discharged onto the upper surface of the lower seat by the head. Even when the upper seat is not worried about interference with the head, the upper seat is slightly touched so that the lower surface of the modeling material attached to the lower surface and the upper surface of the modeling material attached to the upper surface of the lower seat does not contact each other. It can be lowered to a height that leaves a gap. In addition, by lowering, the operation time for lowering the upper seat so that the lower surface of the upper seat or the lower surface of the modeling material attached and cured to the lower surface is brought into contact with the upper surface of the modeling material attached to the upper surface of the lower seat and cured. Can be shortened as much as possible. As a result, the work time required for modeling the three-dimensional structure can be shortened accordingly.
請求項8記載の発明によれば、ヘッドが移動する際の可動範囲の少なくとも一部を上座が移動する際の可動範囲とラップさせたので、その分、三次元造形装置全体の占有容積を小さくすることができる。また、ヘッドは、上座が移動する際の可動範囲の外方に移動可能に構成したので、ヘッドと上座との可動範囲をラップさせたにも拘わらず、上座の下面または該下面に付着し硬化した造形材料の下面を下座の上面に付着した造形材料の上面に接触させて硬化させる際に、上座の可動範囲の外方にヘッドを移動させておくことで上座を支障なく下降させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since at least a part of the movable range when the head moves is overlapped with the movable range when the upper seat moves, the occupied volume of the entire three-dimensional modeling apparatus is reduced accordingly. can do. In addition, since the head is configured to be movable outside the movable range when the upper seat moves, the head adheres to the lower surface of the upper seat or the lower surface even though the movable range of the head and the upper seat is wrapped. When the lower surface of the modeling material is brought into contact with the upper surface of the modeling material attached to the upper surface of the lower seat and cured, the upper seat can be lowered without hindrance by moving the head outside the movable range of the upper seat. it can.
請求項9記載の発明によれば、ヘッドは、第1光照射手段により所定の光が照射される照射範囲の外方に移動可能に構成されているので、所定の光の照射中は照射範囲外にヘッドを移動退避させることで、ヘッドの吐出部の造形材料が所定の光の照射により硬化して吐出部が目詰まりするのを回避することができる。
請求項10記載の発明によれば、第1光照射手段により所定の光が照射される照射範囲の外方にヘッドが移動したとき、ヘッドの吐出部を覆う蓋体を設けたので、吐出部から造形材料が吐出されない間、吐出部を蓋体で被覆することで吐出部の造形材料が乾燥するのを防止することができる。また、第1光照射手段により所定の光が照射される照射範囲の外方に蓋体を配置したので、蓋体に付着した造形材料が所定の光の照射により硬化するのを回避することができ、硬化による不具合を防止することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the head is configured to be movable outwardly from the irradiation range irradiated with the predetermined light by the first light irradiation means. By moving and retreating the head to the outside, it is possible to avoid clogging of the discharge portion due to curing of the modeling material of the discharge portion of the head by irradiation with predetermined light.
According to the tenth aspect of the present invention, since the lid for covering the discharge portion of the head is provided when the head moves outside the irradiation range irradiated with the predetermined light by the first light irradiation means, the discharge portion While the modeling material is not discharged from the container, it is possible to prevent the modeling material of the discharge part from drying by covering the discharge part with the lid. Further, since the lid is arranged outside the irradiation range where the predetermined light is irradiated by the first light irradiation means, it is possible to avoid the modeling material attached to the lid from being cured by the irradiation of the predetermined light. It is possible to prevent problems due to curing.
請求項11記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果と同一の効果を奏することができる。よって、発明の効果の記載を省略する。 According to the eleventh aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. Therefore, description of the effect of the invention is omitted.
請求項12および請求項13記載の発明に係る制御用プログラムを三次元造形装置に使用すれば、請求項1記載の発明の効果と同一の効果を奏することができる。よって、発明の効果の記載を省略する。
If the control program according to the invention of
以下、本発明の実施の形態を図1ないし図7によって詳細に説明する。図1ないし図4において符号1で示すものは、本発明の実施の形態に係る三次元造形装置である。なお、各図については、概略の構成を示したものであり、作図の都合上、各構成部材の縮尺の比率は互いに異ならせて図示している。これらの図において、上下方向をZ方向とし、上方向をZ1方向、下方向をZ2方向とする。Z方向に直交し、かつ、水平方向の一方向(後述するヘッド2の移動方向)をX方向とし、X方向のそれぞれの向きに応じてX1方向とX2方向とする。Z方向とX方向とに直交する方向をY方向とし、Y方向のそれぞれの向きに応じてY1方向とY2方向とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 shows a three-dimensional modeling apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, about each figure, the outline structure was shown, and the ratio of the reduced scale of each structural member is shown mutually differing for convenience of drawing. In these drawings, the vertical direction is the Z direction, the upward direction is the Z1 direction, and the downward direction is the Z2 direction. One direction in the horizontal direction (the moving direction of the
三次元造形装置1は、紫外線L(本発明の「所定の光」を構成する。)の照射で硬化する液状のUV硬化インクA(本発明の「造形材料」を構成する。以下、単に「インクA」という。)を下方に向かって吐出するヘッド2と、このヘッド2より下方に配置されヘッド2から吐出されたインクAを受け止め付着させる下座3と、この下座3の上方に配置された上座4と、下座3に付着させたインクAに向かって紫外線Lを照射しインクAを硬化させる紫外線照射装置5とを備えている。紫外線照射装置5は本発明の「第1光照射手段」を構成する。インクAは、透明の液状のUV硬化インクをそのまま使用することができるだけでなく、透明の液状のUV硬化インクに適宜、色材を混入させることで、所望の色彩のインクAを生成することもできる。
The three-
ヘッド2は、X方向に延設されX方向に長尺のヘッドレール7に沿ってX1方向またはX2方向に択一的に移動可能に構成され、ヘッド2の移動は、三次元造形装置1に設けられたヘッド駆動用リニアモータ8(図4参照)の駆動によって行われる。X1方向およびX2方向のヘッド2の移動範囲は、紫外線照射装置5により紫外線Lが照射されるときの照射範囲の外方まで移動可能に設定されている。下座3は、互いに平行かつY方向に延設されY方向に長尺の一対の下座レール9,9上を該下座レール9,9に沿ってY1方向またはY2方向に択一的に移動可能に構成され、下座3の移動は、三次元造形装置1に設けられた下座駆動用リニアモータ10(図4参照)の駆動によって行われる。
The
下座3は、下座本体3aと、この下座本体3aの上面にその略全域を被覆するように貼着された透明または半透明の薄い膜体3bとを備えている。膜体3bの材質はシリコン、テフロン(登録商標)またはフッ素系樹脂等の樹脂で構成されており、これによって、膜体3bの上面に付着し硬化したインクAが剥離しやすくなる。下座本体3aは、透明または半透明の部材(例えば、アクリル材またはガラス材等)からなり、下座本体3aの上面に貼着された膜体3bと共に紫外線Lを透過することができるように構成されている。なお、膜体3bに替えて、シリコン、テフロン(登録商標)またはフッ素系樹脂等からなる剥離材を下座本体3aの上面に塗布してもよい。
The
上座4は、Z方向に延設されZ方向に長尺の上座レール12に沿ってZ1方向(上座4の下面が下座3の上面から離隔する方向)またはZ2方向(上座4の下面が下座3の上面に対向接近する方向)に択一的に移動可能に構成されている。上座4は、Z1方向に移動するとき、ヘッド2の高さ位置より上方の位置まで移動可能に構成されている。図1ないし図3に示すように、上座4が移動する際の可動範囲K(Z方向に延びる領域)は、ヘッド2が移動する際の可動範囲H(X方向に延びる領域)の一部とラップする一方、ヘッド2は、上座4の可動範囲Kの外方に移動可能に構成されている。上座4の移動は、三次元造形装置1に設けられた上座駆動用リニアモータ13(図4参照)の駆動によって行われる。前記各リニアモータ8,10,13は、ヘッドレール7、下座レール9,9、上座レール12にそれぞれ配設される固定子およびこの固定子に対向するようにヘッド2,下座3および上座4にそれぞれ配設される可動子を有している。そして、これら固定子および可動子の何れか一方に永久磁石、他方に電磁石がそれぞれ使用されて該電磁石を構成するコイルへの通電により固定子と可動子との間に磁気推力を生じさせてヘッド2,下座3および上座4をそれぞれ駆動するように構成されている。そして、これらのリニアモータ8,10,13は、後述する制御装置19によって駆動制御されて、ヘッド2,下座3および上座4が所望の移動位置に正確に位置付けられるように制御される。
The
紫外線照射装置5は、紫外線Lを発光する主プロジェクタ14と、主プロジェクタ14から発光された紫外線Lを反射して下座3の下方から照射する反射鏡15とを備えている。主プロジェクタ14と反射鏡15とは、一対の下座レール9,9の下方に配置され、かつ、Y方向に一定の間隙を隔てて並設され、反射鏡15の反射面は、主プロジェクタ14から略水平方向に発光された紫外線Lを上方に向かって反射するように略45度に傾斜している。前記ヘッドレール7、下座レール9,9、上座レール12、主プロジェクタ14および反射鏡15は、三次元造形装置1のフレームを構成する基体17にそれぞれ固定されている。
The
ヘッド2のX方向両側部には、下方に向かって紫外線を発光して小領域の範囲に照射する一対の副プロジェクタ18a,18bが固定されており、ヘッド2と共にX1方向およびX2方向に移動する。一対の副プロジェクタ18a,18bは本発明の「第2光照射手段」を構成する。前記各リニアモータ8,10,13、主プロジェクタ14および各副プロジェクタ18a,18b等の機器(以下「各制御対象機器」という。)は、三次元造形装置1に設けられた制御装置19(本発明の「コンピュータ)を構成する。)の駆動制御部20からの駆動信号に基づいて作動する。図4に示すように、制御装置19は、記憶部22を備え、各制御対象機器を制御するための制御用プログラム23や三次元造形物の三次元データ24を記憶部22で記憶する。三次元データ24には、三次元造形物の形状データおよび三次元造形物の各部位(表面および内部を含む。)の色彩データが含まれる。制御用プログラム23や三次元データ24は、他のコンピュータ(図示せず)を制御装置19に無線通信または有線通信で接続して該コンピュータから制御装置19の記憶部22に転送して記憶させる。
A pair of sub-projectors 18a and 18b that emit ultraviolet rays downward and irradiate a small area are fixed to both sides of the
なお、この記憶方法に替えて、CD(compact disk),DVD(digital versatile disk)またはUSB(Universal Serial Bus)メモリー等の記録媒体25に記録された制御用プログラム23や三次元データ24を制御装置19の読み取り装置27により読み取ることで記憶部22に記憶させてもよい。制御装置19の駆動制御部20は、CPU(Central Processing Unit)などからなる演算手段を有しており、この演算手段によって、記憶部22に記憶された三次元データ24に基づき三次元造形物を複数の層に分割し、層ごとの二次元データを構築する。
Instead of this storage method, a
また、ヘッド2には、異なる色彩(本実施の形態では3色)のインクAを吐出することができる吐出部2a,2b,2cがX方向に一列に並設され、これらの各吐出部2a,2b,2cには、液体のインクAが貯留されるインクタンク29が可撓性を有する配管28を介してそれぞれ接続されている。各吐出部2a,2b,2cは、各吐出部2a,2b,2cごとに複数の細い吐出孔(図示せず)が互いに近接して穿設され、それぞれ吐出孔群を形成しており、これらの吐出孔群ごとに配管28を介してそれぞれ個別にインクタンク29に接続されている。
Further, the
各吐出部2a,2b,2cに設けられた各吐出孔群は、複数の吐出孔が互いに近接してY方向に1列に並設されてなる1列吐出孔群でそれぞれ構成されている。なお、これに替えて、該1列吐出孔群をX方向に互いに近接して2列以上配列してもよい。その場合、これらの1列吐出孔群同士は、Y方向の配置位置を同一の位置に位置付けるか、または、互いにY方向にずらして配置してもよい。Y方向にずらす寸法としては、前記1列吐出孔群のY方向両端に位置する吐出孔間の距離の半分またはその近傍の寸法が挙げられる。
また、吐出部2a,2b,2cを1つの吐出部群として該吐出部群を2つ以上設け、X方向から見て、隣り合う吐出部群同士をラップさせた状態でY方向にずらして配置する所謂、スタガー配列してもよい。
Each discharge hole group provided in each
Further, two or more discharge unit groups are provided with the
制御装置19の駆動制御部20により各吐出部2a,2b,2cの複数の吐出孔からそれぞれ吐出量が正確に制御されてインクAが吐出され、かつ、その吐出位置(下座3上の位置)が、ヘッド2と下座3との相対移動が制御装置19の駆動制御部20により正確に位置制御されることで、希望する任意の位置に精度良く位置付けられる。この結果、寸法形状が高精度の三次元造形物を製造することができる。例えば、1440dpi(1インチ当たりのドット数)の吐出で0.017ミリメートル程度の精度とすることができる。各インクタンク29…には、吐出部2a,2b,2cから吐出されるインクAの色彩に対応する色彩のインクAがそれぞれ貯留される。各インクタンク29…は、基体17に固定され、ヘッド2のX1方向およびX2方向の移動に伴って各配管28が屈曲して追随するように構成されている。
The
なお、各インクタンク29…をヘッド2に固定して各インクタンク29…とヘッド2とが一体的に移動するように構成することで、配管28を屈曲させてヘッド2の移動に追随させることを回避してもよい。ヘッド2は、各吐出部2a,2b,2cごとに圧電素子(ピエゾ素子)30a,30b,30cを有し、制御装置19の駆動制御部20からの駆動信号に基づいて駆動制御部20の駆動回路から出力される駆動電圧(パルス電圧)が各圧電素子30a,30b,30cに印加されると、その電歪作用により各圧電素子30a,30b,30cが伸縮する。この伸縮により各吐出部2a,2b,2cの吐出孔(図示せず)に連通したインク室(図示せず)が膨張・圧縮されることにより、各吐出部2a,2b,2cの複数の吐出孔からインクAが吐出されるように構成されている。これに替えて、バブルジェット(登録商標)方式により吐出するようにしてもよい。
The
図1および図3に示すように、ヘッドレール7におけるX2方向側端部の近傍には、該端部にヘッド2が移動したとき上昇してヘッド2の吐出部2a,2b,2cを被覆する高さ位置(図1中、二点鎖線で示す位置)と開放する高さ位置(図1中、実線で示す位置)とに蓋体32が昇降可能に構成された吐出部被覆装置33が配置され基体17に固定されている。インクAが吐出されない間、ヘッド2の吐出部2a,2b,2cを蓋体32で被覆することで吐出部2a,2b,2cのインクAが乾燥しないようにしている。蓋体32の昇降は、制御装置19の駆動制御部20からの駆動信号に基づいて吐出部被覆装置33の電動シリンダ34を駆動させることによって行われ、吐出部2a,2b,2cにおけるインクAの吐出の実行および中断に応じて制御される。
As shown in FIGS. 1 and 3, in the vicinity of the end portion on the X2 direction side of the
また、蓋体32は、配管37を介して電動ポンプ35が接続されている。ヘッド2の各吐出部2a,2b,2cを蓋体32で被覆した状態で電動ポンプ35を作動させて各吐出部2a,2b,2cの吐出孔に低気圧を付与することで、各インクタンク29から各吐出部2a,2b,2cまで予めインクAを吸引しておき、直ちに吐出できる状態にする。これ以外に電動ポンプ35によって、気泡を含むインクAを吸引除去したり、各吐出部2a,2b,2cに詰まったインクAまたは塵埃を洗浄液と共に各吐出部2a,2b,2cから吸い出すこともできる。電動ポンプ35は、制御装置19の駆動制御部20からの駆動信号に基づいて作動する。上述したヘッド2の各圧電素子(ピエゾ素子)30a,30b,30c、電動シリンダ34および電動ポンプ35は、前記各制御対象機器に含まれる。
The
また、吐出部被覆装置33の近傍には、インクAの吐出状態を良好に維持するために適当なタイミングで各吐出部2a,2b,2cからインクAを吐出させ廃棄するためのフラッシングプレート38が配置されている。このフラッシングプレート38は配管39を介してインク貯留槽40に接続されており、フラッシングプレート38上に廃棄されたインクAは配管39に流入してインク貯留槽40で貯留される。フラッシングプレート38およびインク貯留槽40は、基体17に固定されている。なお、このフラッシングプレート38および前記吐出部被覆装置33の蓋体32は、紫外線照射装置5により紫外線Lが照射される照射範囲の外方に配置されている。これによって、蓋体32やフラッシングプレート38の上面に付着したインクAが紫外線Lの照射により硬化することがなくなり、蓋体32から配管37への連通路およびフラッシングプレート38から配管39への連通路がインクAの硬化により目詰まりするのを回避することができる。
Further, a
<三次元造形装置1の制御>
次に、上述した三次元造形装置1を使用して三次元造形物を製造する際の三次元造形装置1の主な制御(本発明の「三次元造形方法」を構成する。)について、図5ないし図7を参照して説明する。なお、この説明では、三次元造形装置1の各制御対象機器の制御が行われるのに先立って、各制御対象機器を制御するための制御用プログラム23は記憶部22で既に記憶させておく。また、製造しようとする三次元造形物の三次元データ24(形状データおよび色彩データを含む。)を無線通信または有線通信で他のコンピュータ等から制御装置19の記憶部22に転送して記憶させておく。
<Control of
Next, the main control of the 3D modeling apparatus 1 (which constitutes the “3D modeling method” of the present invention) when manufacturing a 3D model using the
まず、図5に示すステップS1において、記憶された三次元データ24に基づき、制御装置19の駆動制御部20の演算手段によって、三次元造形物を複数の層に分割し、層ごとの二次元データ(形状データおよび色彩データを含む。)を構築する。この説明では、n個の層に分割し、第1層から第n層までの層ごとの二次元データを構築するものとする。nの値は、インクAの粘性や三次元造形物の高さ寸法等に基づいて設定される。
First, in step S1 shown in FIG. 5, based on the stored three-
ステップS1で構築したn個の層の二次元データに基づき、制御装置19の駆動制御部20により各制御対象機器を制御して以下のステップが順次実行される。まず、n個の層のうち第1層から造形を開始すべく、ステップS2において層番号NをN=1と設定したのち、ステップS3において、ヘッド2の移動方向をX1方向に、下座3の移動方向をY1方向にそれぞれ設定する。次にステップS4において、ヘッド2をヘッドレール7における初期位置に、下座3を下座レール9,9における初期位置に、上座4を上座レール12における初期位置にそれぞれ移動させる。
Based on the two-dimensional data of the n layers constructed in step S1, the
次にステップS5において、ヘッド2および下座3を第N層(最初はステップS2で設定した第1層)の造形を開始する位置に移動させる。次にステップS6において、第N層の二次元データに基づき、各吐出部2a,2b,2cから下座3の上面に向かってインクAを吐出させながら、ヘッドレール7に沿ってヘッド2を設定方向(最初はステップS3で設定したX1方向)に移動させる。このとき、副プロジェクタ18bは発光させずに副プロジェクタ18aのみ発光させながらヘッド2を移動させ、下座3上に吐出されたばかりのインクAに紫外線を照射して該インクAを仮硬化させる。ここで言う仮硬化とは、インクAが完全に硬化した状態ではなく、下座3上に吐出されたインクAの隣合う液滴(以下「インク滴」という。)同士が混ざり合わない程度の半硬化状態になることをいう。
Next, in step S5, the
なお、副プロジェクタ18bを発光させないのは、ヘッド2の移動方向の前方に副プロジェクタ18bが位置するため発光しても、吐出されたばかりのインクAに紫外線が照射されないので、無用な発光を防止するためである。このような一対の副プロジェクタ18a,18bのうち何れか一方のみを発光させ他方を発光させないという制御に替えて、制御を単純化するために、双方の副プロジェクタ18a,18bを同時に発光させたり該発光を同時に停止するようにしてもよい。
各吐出部2a,2b,2cから吐出されるインクAは、各圧電素子30a,30b,30cを制御してそれぞれの吐出量を適宜調整して下座3上の同一の部位に重ねて吐出することで、各吐出部2a,2b,2cから吐出されるインクAが混じり合って所望の色彩にすることができる。色彩としては、インクAの種類を適宜選定することで有彩色および無彩色だけでなく透明や半透明も表出することができる。
The reason why the
The ink A ejected from each
ヘッド2の各吐出部2a,2b,2cから下座3上にインクAを吐出させているときは、主プロジェクタ14を駆動させない(紫外線Lを発光させない)。これに替えて、主プロジェクタ14を駆動させて紫外線Lを発光させたまま紫外線Lの光路を遮蔽板(図示せず)で遮って下座3上のインクAに紫外線Lが照射されないようにしてもよい。何れにしても主プロジェクタ14から紫外線Lが照射されないので、インクAの吐出作業中は、少なくとも二次元データに基づくX方向の移動の最端までヘッド2を移動させるだけで足り、後述するステップS9での逆向き方向の移動も含めてX1方向およびX2方向における紫外線Lの照射範囲の外方までヘッド2を移動させる必要はない。
図6の(a)図では、ヘッド2のX1方向の移動位置によって色彩が異なるインクAがインク滴となって吐出されている状況を図示している。なお、図6では、下座3上に吐出されたインクAの各インク滴を作図の都合上、拡大して楕円形状で図示すると共に、各インク滴の色彩の差異を白色と黒色のみで区別して表している。
When the ink A is ejected from the
FIG. 6A shows a situation in which ink A having different colors depending on the movement position of the
二次元データに基づくX方向の移動の最端までインク吐出作業が行われたら、次にステップS7において、第N層(最初はステップS2で設定した第1層)の全領域のインク吐出作業がまだ終了していないか否かを判断する。最初は終了していないので、Yesと判断されステップS8に移行し、下座レール9,9に沿って設定方向(ステップS3で設定したY1方向)に下座3を移動させる。このときの移動量(以下「1ピッチ」という。)は、各吐出部2a,2b,2cから下座3上に吐出されたインクAのY方向幅寸法に相当する寸法以下に設定されている。設定方向に1ピッチだけ下座3を移動させたのち、ステップS9において、第N層の二次元データに基づき、各吐出部2a,2b,2cから下座3上に向かってインクAを吐出させると共に下座3上に付着したインクAに向かって副プロジェクタ18bから紫外線を照射させながら、今度はヘッド2を逆向き方向に移動させる。このとき、無用な発光を防止するため副プロジェクタ18aは発光させていない。このように、一対の副プロジェクタ18a,18bは、同時に発光させることはなく何れか一方のみを発光させるので、説明の都合上、以下の説明では、一対の副プロジェクタ18a,18bのうち何れか一方の副プロジェクタのみを、どちらか特定せずに指す場合は、以下、単に「副プロジェクタ18」と記載する。
After the ink discharge operation is performed to the extreme end of the movement in the X direction based on the two-dimensional data, in step S7, the ink discharge operation of the entire region of the Nth layer (initially the first layer set in step S2) is performed. It is determined whether it has not finished yet. Since it is not completed at first, it is determined Yes and the process proceeds to step S8, and the
ところで、下座3の1ピッチの移動量が、各吐出部2a,2b,2cから下座3上に吐出されたインクAのY方向幅寸法より小さい値で、例えば該Y方向幅寸法の半分に設定されている場合は、ヘッド2がX方向に一往復する時にインクAを吐出する下座3上の吐出部位に関し、X1方向移動のときの吐出部位とX2方向移動のときの吐出部位とがラップしないように各吐出部2a,2b,2cからのインクAの吐出が制御される。これによって、同一層のインク吐出作業において、下座3上の同一の部位にインクAが重層されることはない。
By the way, the amount of movement of one pitch of the
インクAを吐出させてヘッド2を移動させるとき、下座3上のインクAに向かって副プロジェクタ18から照射する紫外線の光量は、下座3上の隣合うインク滴同士が混ざり合わない程度の粘性をインクAに付与する分量としている。具体的には、インクAが完全に硬化するのに必要な光量の30ないし50パーセントに設定されている。これによって、インクAが仮硬化されるため、色彩の異なる隣り合うインク滴同士が混ざり合って意図しない色彩になることが防止される。
When the
なお、副プロジェクタ18から下座3上のインクAに照射される紫外線のY方向における照射幅の寸法は、ヘッド2のX方向移動により下座3上のインク滴に紫外線が一度だけ照射される(ヘッド2のX方向移動の度に複数回重複して紫外線が照射されることがない)ように小さな値に設定されている。
しかし、副プロジェクタ18の構造上、照射幅の寸法が大きいため、ヘッド2のX方向移動の度に複数回重複して下座3上のインク滴に紫外線が照射される場合は、それを配慮して副プロジェクタ18の照射光量を少な目に設定しておく。
The size of the irradiation width in the Y direction of the ultraviolet rays applied to the ink A on the
However, since the size of the irradiation width is large due to the structure of the sub-projector 18, if the ink droplets on the
また、この場合は、副プロジェクタ18a,18bのうち何れか一方のみを発光させるのではなく双方とも同時に発光させてもよい。これにより、副プロジェクタ18a,18bの双方とも下座3上のインク滴に紫外線を照射して、インクAの仮硬化に寄与させることができる。また、この場合は、1つの層の造形において、インクAを吐出する工程の最後の段階は、インクAの吐出を中断した状態でヘッド2をX方向に移動させて副プロジェクタ18から下座3上のインクAに紫外線を照射するだけにする。こうすることで、下座3上のインクA全体に副プロジェクタ18から紫外線が均一に照射される。
In this case, not only one of the
次にステップS10において、第N層のインク吐出作業が終了したか否かを判断する。終了していない場合はNoと判断され、ステップS11に移行して設定方向に1ピッチだけ下座3を移動させる。その後、ステップS6に戻って、第N層の二次元データに基づき、各吐出部2a,2b,2cからインクAを吐出させると共に副プロジェクタ18から紫外線を照射させながらヘッド2を設定方向に移動させる。
Next, in step S10, it is determined whether or not the Nth layer ink ejection operation has been completed. If it is not completed, it is determined No, and the process goes to step S11 to move the
而して、X1方向とX2方向とにヘッド2を交互に往復移動させ、このヘッド2の移動ごとにY1方向に下座3を1ピッチずつ移動させて第1層の二次元データに基づくインク吐出作業が行われる。やがて、第1層の二次元データに基づくインク吐出作業が終了すると、ステップS7でNoと判断されステップS12に移行するか、または、ステップS10でYesと判断されステップS12に移行する。
Thus, the
ステップS12では、この後で上座4が下降したとき上座4と接触しないように、吐出部被覆装置33の蓋体32の真上までヘッド2を退避移動させたのち蓋体32を上昇させてヘッド2の吐出部2a,2b,2cを蓋体32で被覆する。被覆することで吐出部2a,2b,2cにおけるインクAの乾燥が防止される。
In step S12, after the
次に、ステップS13において、上座4の真下に下座3が位置付けられるように下座3をY方向に移動させたのち、下座3上のインクAに上座4の下面が当接するまで上座4をZ2方向に下降させる。なお、この上座4を下降させる際のZ2方向の位置決め制御としては、この制御に先立って、下座3上に吐出され仮硬化された状態のインクAの厚さを実験等で予め求めておき、この厚さと、下座3の膜体3bの上面高さ位置と、制御装置19が制御する上で監視している上座4のZ方向位置とに基づいて上座4の下降の位置決めを行うようにしてもよい。この場合の制御での第2層目以降の工程では、1つ前の層におけるステップS13の上座4の下降工程で最も下降したときの上座4の最下降位置を記憶しておき、下座3の膜体3bの上面高さ位置に替えて該最下降位置に基づき上座4の下降の位置決めを行うようにする。図6の(b)図は、上座4がインクAに当接した状態を示している。
Next, in step S <b> 13, the
次に、ステップS14において、下座3の上面と上座4の下面との間にインクAを介在させた状態で主プロジェクタ14から紫外線Lを発光させ、反射鏡15による反射によって下座3の下方から下座3に向かって紫外線Lを照射させる。照射された紫外線Lは、下座3の下座本体3aおよび膜体3bを透過して下座3上のインクAに照射され、インクAが硬化される。なお、主プロジェクタ14および反射鏡15によって紫外線Lを照射できる範囲よりも下座3上に付着したインクAの面積が広いため一度にインクA全体を照射できない場合は、主プロジェクタ14または反射鏡15の少なくとも何れか一方の配置位置や配置角度を適宜変更してインクAの一部の領域ずつ紫外線Lを照射する。これによって、インクA全体に漏れなく紫外線Lを照射することができる。
Next, in
主プロジェクタ14および反射鏡15の配置位置や配置角度の変更は、図示しない駆動装置を制御装置19により制御することによってそれぞれ行う。図6の(c)図は、下座3上のインクAに紫外線Lが照射されている状態を示している。紫外線Lの光量および照射時間は、上述した副プロジェクタ18による紫外線の照射を加味した上で、下座3上のインクAが硬化して上座4の下面に付着するのに必要な分量以上とされ、予め実験によって求められている。硬化に要する紫外線Lの照射時間としては、例えば、数マイクロ秒ないし数ミリ秒またはその数倍の時間を挙げることができる。下座3上のインクAの各インク滴は、紫外線Lの照射による硬化により一体化される。
The arrangement position and the arrangement angle of the
下座3上のインクAが硬化したのち、ステップS15において、硬化したインクAを上座4の下面に付着させた状態で上座4を上昇させ、インクAを下座3上から剥離させる。図7の(d)図は、上座4を上昇させている状態を示している。なお、図7では、説明の都合上、各インク滴の形状を、硬化前を楕円形状とし硬化後を矩形状として図示すると共に、作図の都合上、各インク滴の色彩の差異を白色と黒色のみで区別して表している。
After the ink A on the
次に、ステップS16において、造形が終了した現在の層番号Nが最後の層番号nであるか否かを判断する。最後の層番号nでなければNoと判断されてステップS17に移行し層番号NをN+1にインクリメントしたのちステップS5に戻り、第2層目の造形を開始する。そして、層番号Nが最後の層番号nになるまで上述したステップS5からステップS17を繰り返す。なお、第2層目以降の造形工程におけるステップS12では、上座4の下面に既に付着した硬化後のインクAの下面が下座3上のインクAに当接するまで上座4をZ2方向に下降させる。図7の(e)図は、第1層目および第2層目のインクAが下座3と上座4との間に介在した状態で紫外線Lが照射されて第2層目のインクAの硬化が終了し、この硬化により第1層のインクAと第2層のインクAとが積層一体化した状態を図示している。
Next, in step S <b> 16, it is determined whether or not the current layer number N that has been shaped is the last layer number n. If it is not the last layer number n, it will be judged No and it will transfer to step S17, increment the layer number N to N + 1, will return to step S5, and will start modeling of the 2nd layer. Steps S5 to S17 described above are repeated until the layer number N reaches the last layer number n. In step S12 in the second and subsequent modeling steps, the
下座3上にインクAを吐出するとき、各吐出部2a,2b,2cのうちインクAを吐出する吐出部を適宜選定することで三次元造形物の表面や内部をそれらの各部位ごとに所望の色彩にすることができ、表面を透明にして内部の色彩を付けた部分が透けて見えるようにすることもできる。このようにインクA自体が色彩を有するので、紫外線Lの照射によりインクAが硬化して一体化した後は三次元造形物の内部まで色彩を帯びているため、たとえ三次元造形物の表面の一部が衝撃を受けて損傷したとしても三次元造形物の色味への影響は殆どない。
When the ink A is discharged onto the
図7の(f)図は、硬化により一体化した第1層から第4層までのインクAの下面を、下座3上に吐出されたインクAに当接させるべく上座4をZ2方向に下降させている状態を図示している。図7の(g)図は、第7層のインクAが硬化して、既に硬化して一体化している第1層から第6層までのインクAと積層一体化し、該積層一体化した第1層から第7層までのインクAが、上座4と共にZ1方向に上昇し下座3の上面から剥離している状態を図示している。なお、図7の(g)図には、第2層から第5層までの造形の過程でインクAの吐出を一部の領域で意図的に中断した結果、閉空間Cが形成された状態を図示している。
FIG. 7 (f) shows the
而して、造形が終了した層番号Nが最後の層番号nになったらステップS16においてYesと判断され造形を終了する。
その後、上座4の下面に付着した三次元造形物は、箆またはカッター等の切断手段によって上座4の下面から切り離される。なお、切断手段によって切り離す方法に替えて、硬化したインクAより溶融温度が低い熱可塑性樹脂材のUV硬化インクを、第1層の造形の前に別個の吐出部から下座3上に吐出して第1層と同一の造形を行って下地層を形成しておき、その下地層に続いて第1層以降を積層形成するようにしてもよい。これによって、三次元造形物の造形が終了した後、加熱して下地層を溶融することで切断手段を使用せずとも上座4の下面から三次元造形物を容易に切り離すことができる。
Thus, when the layer number N where the modeling is finished becomes the last layer number n, it is determined Yes in step S16 and the modeling is terminated.
Thereafter, the three-dimensional structure attached to the lower surface of the
上述したような本発明の実施の形態によれば、ヘッド2から下方に向かってインクAを吐出し、この吐出したインクAは、下座3の上面に受け止められて該上面に付着するので付着した位置から垂下することはない。このため、下座3の上面と上座4の下面との間にインクAを介在させた状態で紫外線Lを照射してインクAを硬化させ上座4側に付着させると共に下座3の上面から剥離させて積層形成することで、内部に閉空間Cを有し、かつ、寸法形状が高精度の三次元造形物を容易に製造することができる。また、ヘッド2の各吐出部2a,2b,2cから色彩の異なるインクAを吐出することで、内部を含めた部位ごとに異なる色彩を有する三次元造形物を製造することができる。また、硬化後のインクAは、一体的に結合して一塊の三次元造形物を形成するので、強固な三次元造形物を製造することができる。
According to the embodiment of the present invention as described above, the ink A is ejected downward from the
また、下座3を紫外線Lが透過可能な透明の部材で構成する一方、主プロジェクタ14から射光された紫外線Lは下座3の下方から該下座3を透過してインクAに照射されるようにしたので、下座3の上面と上座4の下面との間にインクAを介在させた状態にも拘わらず紫外線Lを確実かつ容易にインクAに照射することができる。
In addition, the
また、一対の副プロジェクタ18a,18bをヘッド2に固定したので、紫外線を照射する照射領域(小領域)をヘッド2に正確に追随して移動させることができ、かつ、追随移動させる機構を単純な構造で構成することができる。
また、ヘッド2と共に移動しながら副プロジェクタ18により紫外線を照射して下座3上のインクAを硬化させるようにしたので、下座3の上面に吐出されたばかりのインクAのうち隣合うインク滴同士が混ざり合う虞がない。このため、色彩の異なる隣り合うインク滴同士が混ざり合って意図しない色彩になることが防止される。
また、副プロジェクタ18からの紫外線の照射によるインクAの硬化の程度は、紫外線照射装置5からの紫外線Lの照射によるインクAの硬化の程度よりも低くなるようにしたので、副プロジェクタ18からの光の照射によってインクAを半硬化状態にすることができ、その後、紫外線照射装置5により紫外線Lを照射して完全に硬化させるようにしたので、インクAを上座4側に付着させることができる。
Further, since the pair of
Further, since the ink A on the
Further, the degree of curing of ink A by the irradiation of ultraviolet rays from the sub projector 18 is made lower than the degree of curing of ink A by the irradiation of ultraviolet rays L from the
また、ヘッド2をX方向に移動可能に構成し、下座3をY方向に移動可能に構成し、上座4をZ方向に昇降可能に構成したので、上座4は、ヘッド2の高さ位置より上方の位置に移動することで、X方向に移動するヘッド2との接触を容易に回避することができる。また、その回避のための上座4の移動は、元々、高精度に昇降可能に構成したZ方向のうちのZ1方向にヘッド2の高さ位置より上方で、かつ、上座4の下面に付着した三次元造形物とヘッド2とが接触しない高さ位置に移動するだけで足りるので、水平方向に回避移動する場合と比べて、装置が大型化・複雑化しないで済むだけでなく回避のための移動距離および移動時間を短縮することもできる。また、Z方向の昇降機構に水平方向の移動機構を上座4にさらに追加することに起因して、下座3に相対する上座4の水平方向位置精度が悪化するという虞もない。
Further, since the
また、ヘッド2,下座3および上座4の移動がそれぞれ単一の方向となることで制御装置19の駆動制御部20による制御が単純化され、それぞれの移動位置精度を高くすることができる。
また、ヘッド2が移動する際の可動範囲Hと上座4が移動する際の可動範囲Kとをラップさせたので、その分、三次元造形装置1全体の占有容積を小さくすることができる。図2に示すX方向から見た状態でヘッド2の可動範囲Hの一部を上座4の可動範囲Kとラップさせることで、三次元造形装置1をY方向にコンパクトにすることができる。なお、図2に示すX方向から見たとき、ヘッド2の可動範囲Hの一部ではなく全部が上座4の可動範囲Kとラップするようにしてもよい。その場合は、三次元造形装置1をY方向にさらにコンパクトにすることができる。
また、図1および図3から分かるように、ヘッド2は、上座4が移動する際の可動範囲Kの外方に移動可能に構成したので、ヘッド2と上座4との各可動範囲H,Kをラップさせたにも拘わらず、上座4の下面または該下面に付着し硬化したインクAの下面を下座3の上面に付着したインクAの上面に接触させて硬化させる際に、上座4の可動範囲Kの外方にヘッド2を移動させておくことで上座4を支障なく下降させることができる。
Further, since the movement of the
In addition, since the movable range H when the
As can be seen from FIGS. 1 and 3, the
また、ヘッド2は、紫外線照射装置5により紫外線Lが照射される照射範囲の外方に移動可能に構成したので、紫外線Lの照射中は照射範囲外にヘッド2を移動退避させることで、ヘッド2の各吐出部2a,2b,2cのインクAが紫外線Lの照射により硬化して各吐出部2a,2b,2cが目詰まりするのを回避することができる。
また、紫外線照射装置5により紫外線Lが照射される照射範囲のX2方向外方にヘッド2が移動したとき、ヘッド2の各吐出部2a,2b,2cを覆う蓋体32を設けたので、各吐出部2a,2b,2cからインクAが吐出されない間、各吐出部2a,2b,2cを蓋体32で被覆することで各吐出部2a,2b,2cのインクAが乾燥するのを防止することができる。また、紫外線照射装置5により紫外線Lが照射される照射範囲の外方に蓋体32を配置したので、蓋体32に付着したインクAが紫外線Lの照射により硬化するのを回避することができ、硬化による不具合を防止することができる。
In addition, since the
In addition, when the
次に、本発明の2つの変形例について以下に述べる。なお、これらの変形例では、上述した実施の形態で説明した内容と同一の部分については、図や説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。また、これらの変形例で参照する図において、上述した実施の形態で説明したものと同一または同等の部材等については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。これらの変形例においても、上述した本発明の実施の形態と同一または同等の構成については、同様の作用・効果を奏することができるのは言うまでもない。 Next, two modifications of the present invention will be described below. In these modified examples, the same parts as those described in the above-described embodiment will not be illustrated or described, and only different parts will be described in detail. In the drawings referred to in these modified examples, the same or equivalent members as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Also in these modified examples, it goes without saying that the same actions and effects can be achieved with the same or equivalent configurations as those of the above-described embodiment of the present invention.
<第1変形例>
上述した実施の形態では、下座3上にインクAを吐出しながら副プロジェクタ18により紫外線を照射して、色彩の異なる隣り合うインク滴同士が混ざり合わないようにする例を示したが、図8に示す第1変形例のように一対の副プロジェクタ18a,18bを省略してもよい。第1変形例では、インクAのインク滴を1個置きに間引きして吐出し、吐出の有無で市松模様を形成するように下座3上に吐出することで、隣り合うインク滴の間に間隙を設け、隣り合うインク滴同士が混ざり合わないようにしている。図8では、説明の都合上、各インク滴の形状を、硬化前を楕円形状とし硬化後を矩形状として図示すると共に、作図の都合上、各インク滴の色彩の差異を白色と黒色のみで区別して表している。
<First Modification>
In the embodiment described above, an example in which the sub projector 18 irradiates ultraviolet rays while discharging the ink A onto the
図8の(a)図はインク滴を1個置きに間引きして第1層目の吐出を行っている様子を図示し、(b)図はその第1層目の間引き吐出したインクAに紫外線照射装置5の主プロジェクタ14から発光された紫外線Lを照射して硬化させたのち上座4に付着させた状態で上座4を上昇させている様子を図示している。図8の(c)図は前記間引き位置に対応する位置に市松模様状にインクAの第1層目の吐出を行っている様子を図示し、(d)図は硬化した状態で上座4に付着したインクAの前記間引き位置が下座3上のインクAの付着した位置に合致するように上座4を下座3に向かって降下させている様子を図示している。
FIG. 8A shows a state in which every other ink droplet is thinned and the first layer is ejected, and FIG. 8B shows the ink A that has been thinned and ejected by the first layer. The state in which the
図8の(e)図は、硬化した状態で市松模様状に上座4に付着したインクAと、該インクAの前記間引き位置に下座3上のインクAが介在している様子を図示している。図8の(f)図は、紫外線Lの照射により下座3上のインクAを硬化させて上座4の下面に付着させると共に上座4に付着したインクAに付着させ、上座4側と下座3側とのインクA同士を一体化し第1層目を形成した様子を図示している。
FIG. 8 (e) shows a state in which the ink A adhering to the
<第2変形例>
上述した実施の形態および第1変形例では、三次元造形物は、その高さ方向に直交する横断面積がその高さ方向全域に亘って比較的大きく、上座4の下面への付着面積も大きい例を示した。これに対して、高さ方向に直交する横断面積がその高さ方向によって大きく異なり、特に、上座4の下面への付着面積が小さい三次元造形物の場合は、その分、上座4の下面への付着力が弱くなる。このため、上座4に三次元造形物を付着させた状態で上座4を上昇させると、三次元造形物がその自重で上座4の下面から剥離して落下する虞がある。
<Second Modification>
In the embodiment and the first modification described above, the three-dimensional structure has a relatively large cross-sectional area orthogonal to the height direction over the entire height direction, and a large area of attachment to the lower surface of the
この落下を防止するためには、図9に示す第2変形例のように、三次元造形物の上座4への付着部分を囲繞するように上座4の下面と三次元造形物との間に複数の柱状体42を櫛状に間隙を隔てて懸架し、これらの柱状体42…によって三次元造形物を上座4に吊り下げるようにするとよい。なお、図9では、柱状体42と三次元造形物との差異を明確にするために、柱状体42をハッチング入りの白色の矩形で、三次元造形物の部分をハッチング無しの白色の矩形でそれぞれ図示している。複数の柱状体42…は、三次元造形物の造形が終了した後、箆またはカッター等の切断手段によって切り離される。これ以外の切離方法としては、造形材料より溶融温度が低い熱可塑性樹脂材のUV硬化インクを、三次元造形物を造形する過程で別個の吐出部から下座3上に吐出して三次元造形物の造形と同時に形成する。複数の柱状体42…は、三次元造形物の造形が終了した後、加熱して溶融し除去することで三次元造形物から容易に分離することができる。
In order to prevent this fall, as in the second modification shown in FIG. 9, the space between the lower surface of the
上述した本発明の実施の形態および各変形例は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態および各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後の構成もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The above-described embodiment and each modification of the present invention are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment and each modification. The invention can be appropriately changed without departing from the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the configuration after such change is also included in the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施の形態および各変形例においては、下座3上の任意の位置にインクAを吐出する手段と、下座3上のインクAに紫外線Lを照射して硬化させ、それを積層形成する手段とを1つのユニットとして構成した例を示したが、各手段をそれぞれ別個の装置として構成してもよい。
また、上述した実施の形態および各変形例においては、主プロジェクタ14から発光した紫外線Lを反射鏡15により反射して下座3上のインクAに照射する例を示したが、反射鏡15を省略して主プロジェクタ14から発光した紫外線Lを下座3上のインクAに直接照射するようにしてもよい。これとは逆に、主プロジェクタ14から発光した紫外線Lを複数の反射鏡の反射により紫外線Lの光路を屈曲させ下座3上のインクAに照射するようにしてもよい。複数の反射鏡を適宜配置することで、主プロジェクタ14を所望の位置(例えば、ヘッド2より上方の高さ位置)に配置することができる。
For example, in the above-described embodiment and each modification, the means for ejecting ink A to an arbitrary position on the
Further, in the above-described embodiment and each modification, the example in which the ultraviolet light L emitted from the
また、上述した実施の形態においては、ヘッド2が移動する際の可動範囲Hと上座4が移動する際の可動範囲Kとをラップさせる例を示したが、これに替えて、ヘッド2の可動範囲Hの全てを上座4の可動範囲K外に位置付け、両可動範囲H,Kがラップしないようにしてもよい。この場合は、ヘッド2により下座3の上面にインクAを吐出しているときでもヘッド2との干渉を気にすることなく、上座4は、その下面または該下面に付着し硬化したインクAの下面と下座3の上面に付着したインクAの上面とが接触しない程度の若干の隙間を残した高さまで下降させておくことができる。これによって、上座4の下面または該下面に付着し硬化したインクAの下面を下座3の上面に付着したインクAの上面に接触させて硬化させるために上座4を下降させる動作時間を可及的短縮することができる。この結果、その分、三次元造形物の造形に要する作業時間を短縮することができる。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the movable range H when the
また、上述した実施の形態においては、紫外線照射装置5とは別個の一対の副プロジェクタ18a,18bから発光した紫外線を下座3上のインクAに照射して仮硬化する例を示したが、これに替えて、紫外線照射装置5の主プロジェクタ14から発光された紫外線Lを下座3上のインクAに照射して仮硬化するようにしてもよい。この場合は、一対の副プロジェクタ18a,18bを省略することができる。具体的には、主プロジェクタ14から発光して下座3上のインクAに照射する紫外線Lの光量を、仮硬化させるときだけ該仮硬化に適した光量に調整すると共にヘッド2に追随して照射領域をX方向に移動させる。言うまでもなく、この場合の光量としては、その光量での紫外線Lの照射によるインクAの硬化の程度が、下座3と上座4との間に介在させた状態でインクAに照射し該インクAを上座4側に付着させるときの紫外線Lの照射によるインクAの硬化の程度よりも低くなるように設定される。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the ultraviolet light emitted from the pair of
また、この場合の照射領域としては、下座3上のインク滴に紫外線Lが一度だけ照射される(ヘッド2のX方向移動の度に複数回重複して紫外線Lが照射されることがない)ような小領域に設定される。これによって、下座3上に吐出されたばかりのインクAのみに紫外線Lを照射することができる。紫外線Lの照射領域を小領域に設定する方法の一例としては、紫外線照射装置5の構成部材として小さな開口が形成された遮蔽板(図示せず)をさらに設け、主プロジェクタ14から発光された紫外線Lの光路を遮蔽板で遮って小さな開口からのみ紫外線Lを通過させる方法が挙げられる。
なお、紫外線照射装置5の構造上、照射領域を小領域に設定できないため、ヘッド2のX方向移動の度に複数回重複して下座3上のインク滴に紫外線Lが照射される場合は、それを配慮して主プロジェクタ14の照射光量を少な目に設定しておく。
Further, as an irradiation region in this case, the ultraviolet rays L are irradiated only once on the ink droplets on the lower base 3 (the ultraviolet rays L are not repeatedly irradiated a plurality of times each time the
Since the irradiation area cannot be set to a small area due to the structure of the
また、下座3上のインクAに照射する小領域をヘッド2に追随してX方向に移動させる方法の一例としては、主プロジェクタ14,反射鏡15または前記遮蔽板の少なくとも何れか一つの配置位置や配置角度を適宜変更することでヘッド2に追随して照射領域をX方向に移動させる方法が挙げられる。主プロジェクタ14,反射鏡15または前記遮蔽板の配置位置や配置角度の変更は、図示しない駆動装置を制御装置19により制御することによってそれぞれ行うようにする。
また、上述した実施の形態および各変形例の主プロジェクタ14および副プロジェクタ18のように紫外線を発光する手段としてプロジェクタを使用する例を示したが、これらのプロジェクタ14,18のうち少なくとも何れか一方のプロジェクタに替えて、紫外線ランプを使用するようにしてもよい。
In addition, as an example of a method for moving the small area irradiated to the ink A on the
In addition, an example in which a projector is used as a means for emitting ultraviolet rays as in the
また、上述した実施の形態および各変形例においては、造形材料としてUV硬化インクを使用する例を示したが、これに替えて、紫外線の照射により硬化する液状の樹脂を使用してもよい。
また、上述した実施の形態および各変形例においては、不可視光線である紫外線Lを照射する紫外線照射装置5と、この紫外線照射装置5による紫外線Lの照射により硬化するUV硬化インクとを使用する例を示したが、これに替えて、赤外線、X線もしくはレーザー光線等の他の不可視光線または可視光領域の波長を有するレーザー光線等の可視光線を照射する照射装置と、この照射装置による光線の照射により硬化する造形材料とを使用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment and each modification, an example in which UV curable ink is used as a modeling material has been described. However, instead of this, a liquid resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays may be used.
Further, in the above-described embodiment and each modified example, an example in which the
また、上述した実施の形態および各変形例においては、上座4をZ方向に昇降させる例を示したが、これに替えて、下座3をZ方向に昇降させるか、または、下座3と上座4とを共に昇降させて両者を相対的にZ方向に移動するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態および各変形例においては、ヘッド2をX方向に、下座3をY方向にそれぞれ移動させる例を示したが、これに替えて、下座3をY方向に移動させずに、X方向に延びるレールとY方向に延びるレールとを備えX方向およびY方向に移動可能なXYテーブルにヘッド2を固定して水平方向の任意の位置にヘッド2を移動させるようにしてもよい。これによっても、下座3に対してヘッド2を精度良く位置付けることができ、寸法形状が高精度の三次元造形物を製造することができる。
Moreover, in embodiment and each modification which were mentioned above, although the example which raises / lowers the
In the above-described embodiment and each modification, the
また、上述した実施の形態および各変形例においては、ヘッド2、下座3および上座4の可動部材を駆動するモータとして、それぞれリニアモータ8,10,13を使用する例を示したが、これらのリニアモータ8,10,13のうち少なくとも何れか1つのモータに替えて、前記可動部材にナット部材を組み付け、該ナット部材が螺合されたボールねじ軸をサーボモータで回転して該ナット部材が任意の位置に移動可能なねじ送り機構により前記可動部材を駆動するようにしてもよい。また、これ以外の前記可動部材の駆動手段として、複数のプーリに巻き掛けられたベルトまたはワイヤ等の可撓性の伝動手段に前記可動部材を固定して、前記プーリを回転駆動することで前記可動部材を伝動手段と共に移動させるようにしてもよい。
さらにまた、上述した実施の形態および各変形例においては、3色のインクAを吐出することができるように、吐出部2a,2b,2cとインクタンク29とを3個ずつ設けた例を示したが、1色もしくは2色または4色以上のインクAを吐出することができるように、吐出部とインクタンク29との個数を適宜選定してもよい。
In the above-described embodiment and each modification, the
Furthermore, in the above-described embodiment and each modification, an example is shown in which three
1 三次元造形装置
2 ヘッド
2a,2b,2c 吐出部
3 下座
4 上座
5 紫外線照射装置(第1光照射手段)
18a,18b 副プロジェクタ(第2光照射手段)
19 制御装置(コンピュータ)
23 制御用プログラム
25 記録媒体
32 蓋体
A UV硬化インク(造形材料)
H 可動範囲
K 可動範囲
L 紫外線(所定の光)
DESCRIPTION OF
18a, 18b Sub projector (second light irradiation means)
19 Control device (computer)
23
H Movable range K Movable range L Ultraviolet light (predetermined light)
Claims (13)
前記ヘッドから吐出された造形材料を上面で受け止め該上面に付着させる下座と、
下面を有する上座と、
前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と前記上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を照射し該造形材料を硬化させる第1光照射手段とを備えた三次元造形装置であって、
前記ヘッドと前記下座とは、水平方向に相対的に移動可能に構成され、
前記上座と前記下座とは、該下座の上面と前記上座の下面とが対向接近する方向と離隔する方向とに相対的に移動可能に構成され、
前記第1光照射手段による前記所定の光の照射により造形材料が硬化したのち前記下座と前記上座とが前記離隔する方向に相対的に移動するとき、硬化した造形材料は、前記上座側に付着した状態で該上座と共に移動する一方、前記下座の上面から剥離するように構成された三次元造形装置。 A head for discharging a liquid modeling material that is cured by irradiation with predetermined light downward;
A lower seat that receives the modeling material discharged from the head on the upper surface and adheres to the upper surface;
An upper seat having a lower surface;
In a state where the modeling material adhered to the upper surface of the lower seat is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat, the predetermined material is irradiated to cure the modeling material. A three-dimensional modeling apparatus comprising a first light irradiation means,
The head and the lower seat are configured to be relatively movable in the horizontal direction,
The upper seat and the lower seat are configured to be relatively movable in a direction in which the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat face each other and in a direction away from each other,
After the modeling material is cured by irradiation of the predetermined light by the first light irradiation means, the cured modeling material is moved to the upper seat side when the lower seat and the upper seat move relatively in the separating direction. A three-dimensional modeling apparatus configured to move together with the upper seat in an attached state while peeling from the upper surface of the lower seat.
前記下座を前記所定の光が透過可能な部材で構成する一方、前記第1光照射手段から射光された前記所定の光は前記下座の下方から該下座を透過して造形材料に照射されるようにしたことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
While the lower seat is formed of a member that can transmit the predetermined light, the predetermined light emitted from the first light irradiation means transmits the lower seat from below the lower seat and irradiates the modeling material. The three-dimensional modeling apparatus characterized by being made.
前記ヘッドから吐出され前記下座の上面に付着した造形材料に向かって、該造形材料を前記上座の下面との間に介在させない状態で第1光照射手段またはこれとは別個の第2光照射手段により該造形材料を硬化させる光を小領域の範囲に照射し、
前記小領域を前記ヘッドに追随して移動させ、
前記小領域の照射による造形材料の硬化の程度は、前記下座の上面と前記上座の下面との間に造形材料を介在させた状態での第1光照射手段の照射による造形材料の硬化の程度よりも低くなるようにしたことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2,
A first light irradiation means or a second light irradiation separate from the first light irradiation means in a state where the modeling material is not interposed between the lower surface of the upper seat and the modeling material discharged from the head and attached to the upper surface of the lower seat. Irradiating a small area with light to cure the modeling material by means,
Move the small area following the head,
The degree of curing of the modeling material by irradiation of the small area is determined by the curing of the modeling material by irradiation of the first light irradiation means in a state where the modeling material is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat. A three-dimensional modeling apparatus characterized by being lower than the degree.
前記第2光照射手段を前記ヘッドに固定し、
前記ヘッドから吐出され前記下座の上面に付着した造形材料に向かって、該造形材料を前記上座の下面との間に介在させない状態で前記第2光照射手段により該造形材料を硬化させる光を前記小領域に照射するようにしたことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
Fixing the second light irradiation means to the head;
Light that cures the modeling material by the second light irradiating means in a state where the modeling material is not interposed between the modeling material and the lower surface of the upper seat toward the modeling material discharged from the head and attached to the upper surface of the lower seat. A three-dimensional modeling apparatus characterized by irradiating the small area.
前記ヘッドは水平方向に移動可能に構成され、前記上座は前記下座に近接する位置から前記ヘッドより上方の位置まで上下方向に昇降可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the head is configured to be movable in the horizontal direction, and the upper seat is configured to be vertically movable from a position close to the lower seat to a position above the head.
前記ヘッドは水平方向の一方向に移動可能に構成され、前記下座は前記一方向に直交する水平方向に移動可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the head is configured to be movable in one horizontal direction, and the lower seat is configured to be movable in a horizontal direction orthogonal to the one direction.
前記ヘッドが移動する際の可動範囲の全てを前記上座が移動する際の可動範囲外に位置付けるようにしたことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The three-dimensional modeling apparatus characterized in that the entire movable range when the head moves is positioned outside the movable range when the upper seat moves.
前記ヘッドが移動する際の可動範囲の少なくとも一部を前記上座が移動する際の可動範囲とラップさせる一方、
前記ヘッドは、前記上座が移動する際の可動範囲の外方に移動可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6,
While wrapping at least a part of the movable range when the head moves with the movable range when the upper seat moves,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the head is configured to be movable outwardly of a movable range when the upper seat moves.
前記ヘッドは、前記第1光照射手段により前記所定の光が照射される照射範囲の外方に移動可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the head is configured to be movable outside an irradiation range in which the predetermined light is irradiated by the first light irradiation unit.
前記ヘッドは、造形材料を吐出する吐出部を有し、
前記ヘッドが前記照射範囲の外方に移動したとき、前記吐出部を覆う蓋体をさらに設け、
前記蓋体を前記照射範囲の外方に配置したことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 9,
The head has a discharge part for discharging a modeling material,
When the head moves out of the irradiation range, a cover that covers the ejection unit is further provided,
A three-dimensional modeling apparatus, wherein the lid is disposed outside the irradiation range.
前記造形材料吐出工程において吐出された造形材料を前記下座の上面で受け止め該上面に付着させる造形材料付着工程と、
前記造形材料付着工程において前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を第1光照射手段により照射し該造形材料を硬化させる造形材料硬化工程と、
前記造形材料硬化工程の実施により造形材料が硬化したのち該造形材料を前記上座側に付着させた状態で前記下座と前記上座とを互いに離隔する方向に相対的に移動させ前記下座の上面から前記造形材料を剥離させる造形材料剥離工程とを備え、
前記各工程を繰り返し行うことで前記造形材料を積層一体化して三次元造形物を製造する三次元造形方法。 A modeling material discharging step of discharging a liquid modeling material that is cured by irradiation with predetermined light downward by the head while relatively moving the head and the lower seat in the horizontal direction;
A modeling material attaching step of receiving the modeling material discharged in the modeling material discharging step on the upper surface of the lower seat and attaching it to the upper surface;
In the state where the modeling material attached to the upper surface of the lower seat in the modeling material attaching step is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat, the predetermined light is directed toward the modeling material as the first light. A modeling material curing step of curing the modeling material by irradiation with irradiation means;
After the modeling material is cured by performing the modeling material curing step, the lower seat and the upper seat are moved relative to each other in a state in which the modeling material is attached to the upper seat side, and the upper surface of the lower seat is moved. And a modeling material peeling step for peeling the modeling material from,
A three-dimensional modeling method for manufacturing a three-dimensional model by stacking and integrating the modeling materials by repeatedly performing the above steps.
前記造形材料吐出機能の実行により吐出された造形材料を前記下座の上面で受け止め該上面に付着させる造形材料付着機能と、
前記造形材料付着機能の実行により前記下座の上面に付着させた造形材料を前記下座の上面と上座の下面との間に介在させた状態で該造形材料に向かって前記所定の光を第1光照射手段により照射し該造形材料を硬化させる造形材料硬化機能と、
前記造形材料硬化機能の実行により造形材料が硬化したのち該造形材料を前記上座側に付着させた状態で前記下座と前記上座とを互いに離隔する方向に相対的に移動させ前記下座の上面から前記造形材料を剥離させる造形材料剥離機能とをコンピュータに実行させるための三次元造形装置の制御用プログラム。 While moving the head and the lower seat relatively in the horizontal direction, a modeling material discharge function for discharging a liquid modeling material that is cured by irradiation with predetermined light downward by the head,
A modeling material adhesion function for receiving the modeling material discharged by the execution of the modeling material ejection function on the upper surface of the lower seat and adhering to the upper surface;
The predetermined light is directed toward the modeling material in a state in which the modeling material adhered to the upper surface of the lower seat by the execution of the modeling material adhesion function is interposed between the upper surface of the lower seat and the lower surface of the upper seat. A modeling material curing function for irradiating with one light irradiation means to cure the modeling material;
After the modeling material is cured by executing the modeling material curing function, the lower seat and the upper seat are moved relative to each other in a state in which the modeling material is attached to the upper seat side, and the upper surface of the lower seat is moved. A control program for a three-dimensional modeling apparatus for causing a computer to execute a modeling material peeling function for peeling the modeling material from the computer.
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-
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- 2013-12-02 JP JP2013248853A patent/JP2015104890A/en active Pending
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