JP2015202689A - Method and apparatus for production of three-dimensional molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3次元造形物の製造方法及び3次元造形物の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure and a manufacturing apparatus for a three-dimensional structure.
3次元の立体物を造形する手法としては、特許文献1にあるようなシート積層法のほか、溶融物堆積法(FDM:Fused Deposition Molding)、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法(SL:Stereo Lithography)、粉末焼結法(SLS:Selective Laser Sintering)などが知られている。
As a technique for modeling a three-dimensional solid object, in addition to a sheet lamination method as described in
中でも、インクジェット法として、3Dプリンターによって紫外線硬化性樹脂を噴射しマスクパターンを積層する方法が多用されている。この方法は、最終製品の外観内観のデザイン・機構等を三次元CADによってデータ化した後、コンピュータによって該データをスライスして薄板を重ね合わせるような多層型のマスクパターンデータを作成し、紫外線硬化性樹脂をマスクパターンデータに則してヘッドより噴射して積層することにより立体物を製造する。 In particular, as an ink jet method, a method of laminating a mask pattern by spraying an ultraviolet curable resin with a 3D printer is frequently used. In this method, the design and mechanism of the appearance and appearance of the final product is converted into data using 3D CAD, and then the data is sliced by a computer and multilayer mask pattern data is created by superimposing thin plates, and UV curing is performed. A three-dimensional object is manufactured by jetting and laminating a functional resin from a head in accordance with mask pattern data.
インクジェット法による3次元造形物の製造では、マルチパス方式によって3次元造形物を構成する1つのインク層を形成し、当該インク層を積層していくことによって3次元造形物を製造する。 In manufacturing a three-dimensional structure by the inkjet method, one ink layer constituting the three-dimensional structure is formed by a multi-pass method, and the three-dimensional structure is manufactured by stacking the ink layers.
本願の発明者らは、マルチパス方式によって、インクジェットヘッドを走査させて紫外線硬化型インクを吐出しつつ、紫外線を照射することでインク層を硬化させると、1つのインク層において硬さにばらつきが生じることを見出した。 When the ink layer is cured by irradiating ultraviolet rays while the inkjet head is scanned by the multi-pass method to discharge the ultraviolet curable ink, the hardness of each ink layer varies. Found out that it would occur.
1つのインク層において生じる硬さのばらつきとは、図4の(a)〜(c)に示すように生じる。マルチパス方式では、1回目のインクジェットヘッドの走査において紫外線硬化型インクからなるインク60を吐出し、インク60に紫外線照射する(図4の(a))。続いて、2回目のインクジェットヘッドの走査においてインク60の上にインク60’を吐出し、紫外線照射する。その後、インク60’の上にインク60”を吐出し、紫外線を照射する(図4の(b))。つまり、インク60は、3回紫外線を照射されており、インク60”は1回のみ紫外線が照射されていることになる。このため、インク60、60’及び60”において硬さにばらつきが生じる。
The variation in hardness that occurs in one ink layer occurs as shown in FIGS. In the multi-pass method,
このため、後の工程において、インク60、60’及び60”を平坦化するためにローラ等によって圧力を加えると、インク60、60’及び60”の硬さの違いに起因して、形成されたインク層60(2)に厚さのムラが生じる(図4の(c))。従って、インク層60を均一な厚さにすることができず、3次元造形物を製造するときに歪が生じるという問題がある。
For this reason, when pressure is applied by a roller or the like to flatten the
すなわち、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、圧力を加えられることにより厚さのムラが発生することを防止できるインク層を形成することができる3次元造形物の製造方法を提供することにある。 That is, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a three-dimensional structure that can form an ink layer that can prevent the occurrence of uneven thickness when pressure is applied. It is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明に係る3次元造形物の製造方法は、インク層を積層させて3次元造形物を形成するための3次元造形物の製造方法であって、インクジェットヘッドが走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズルからなる複数のノズル列のうち、少なくとも1つのノズル列から、光が照射されることで硬化するインクを吐出して、1つの上記インク層を形成するインク吐出工程と、上記インク吐出工程で1つの上記インク層を形成した後、光を照射することによって、1つの上記インク層を硬化させる紫外線照射工程と、を包含することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present invention is a method for manufacturing a three-dimensional structure for forming a three-dimensional structure by laminating ink layers, and an inkjet head. Ejecting ink that is cured by light irradiation from at least one nozzle row among a plurality of nozzle rows comprising a plurality of nozzles provided along a second direction intersecting the first direction. An ink ejection process for forming one ink layer; and an ultraviolet irradiation process for curing one ink layer by irradiating light after forming the one ink layer in the ink ejection process. It is characterized by inclusion.
上記構成によれば、インク層を形成するために要するインクを吐出した後に、当該インク層に同じ条件で紫外線を照射することができる。このため、インク層を均一に硬化させることができる。従って、圧力を加えられることにより、インク層の厚さのムラが発生することを防止できるインク層を形成することができる。つまり、3次元造形物を製造するために適したインク層を形成することができる。 According to the above configuration, after the ink necessary for forming the ink layer is ejected, the ink layer can be irradiated with ultraviolet rays under the same conditions. For this reason, the ink layer can be uniformly cured. Accordingly, it is possible to form an ink layer that can prevent the occurrence of uneven thickness of the ink layer by applying pressure. That is, an ink layer suitable for manufacturing a three-dimensional structure can be formed.
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記インク吐出工程では、上記第1方向に移動するノズルの軌跡が、互いに重ならないように、複数の上記ノズル列が配列されており、上記インクを吐出する。 In one aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, in the ink ejection step, the plurality of nozzle rows are arranged so that the locus of the nozzles moving in the first direction does not overlap each other. The ink is ejected.
上記構成によれば、1回のインクジェットヘッドの走査によって形成されるインク層の解像度を高くすることができる。このため、1つのインク層を形成するために要するインクジェットヘッドの走査の回数を少なくすることができる。 According to the above configuration, the resolution of the ink layer formed by one scan of the inkjet head can be increased. For this reason, the frequency | count of the scanning of the inkjet head required in order to form one ink layer can be decreased.
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記構成に加えて、上記インク吐出工程では、上記ノズル列から上記インクを吐出しながら、上記インクジェットヘッドを走査して、1回の走査で上記1つのインク層を形成する。 In one aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, in addition to the above-described configuration, in the ink discharge step, the ink jet head is scanned while discharging the ink from the nozzle row, thereby performing one time. The one ink layer is formed by scanning.
上記構成によれば、1回のインクジェットヘッドの走査によって1つインク層を形成するため、1回の紫外線照射によって硬さの均一なインク層を形成することができる。 According to the above configuration, since one ink layer is formed by one scan of the ink jet head, an ink layer having a uniform hardness can be formed by one ultraviolet irradiation.
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記インク吐出工程では、1つの上記ノズル列から上記インクを吐出しながら、上記インクジェットヘッドを走査して、複数回の走査で、上記1つのインク層を形成してもよい。 In one aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, in the ink ejection step, the ink jet head is scanned while ejecting the ink from one nozzle row, and a plurality of scans are performed. One ink layer may be formed.
上記構成によれば、1つのノズル列を備えたインクジェットヘッドに複数回の走査をさせることで、1つのインク層を形成した後に紫外線を照射することができる。このため、インク層を均一に硬化することができる。従って、圧力を加えられることにより厚さのムラが発生することを防止できるインク層を形成することができ、3次元造形物を製造するために適したインク層を形成することができる。 According to the above configuration, ultraviolet rays can be irradiated after one ink layer is formed by causing an inkjet head having one nozzle row to scan a plurality of times. For this reason, the ink layer can be uniformly cured. Therefore, it is possible to form an ink layer that can prevent unevenness in thickness due to application of pressure, and it is possible to form an ink layer suitable for manufacturing a three-dimensional structure.
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記構成に加えて、上記紫外線照射工程の後、加圧手段よって上記1つのインク層を平坦にする平坦化工程を包含する。 One aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention includes, in addition to the above configuration, a flattening step of flattening the one ink layer by a pressurizing unit after the ultraviolet irradiation step.
上記構成によれば、硬さの均一なインク層に圧力を加えることによって、厚さのムラのない平坦なインク層を形成することができる。 According to the above configuration, it is possible to form a flat ink layer having no thickness unevenness by applying pressure to the ink layer having a uniform hardness.
本発明に係る3次元造形物の製造装置の一態様は、インク層の上を走査するインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドが走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズルからなる複数のノズル列と、を備え、複数の上記ノズル列を、上記第1方向に移動する或るノズル列のノズルの軌跡と、上記第1方向に移動する別のノズル列のノズルの軌跡とが互いに重ならないように配列している。 One aspect of the three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the present invention includes an inkjet head that scans over an ink layer, and a plurality of nozzles that are provided along a second direction that intersects the first direction that the inkjet head scans. The nozzle trajectory of a nozzle row that moves in the first direction and the nozzle trajectory of another nozzle row that moves in the first direction. Are arranged so that they do not overlap with each other.
上記構成によれば、インクジェットヘッドが1回の走査によって吐出することができるインク層の解像度を高くすることができる。また、硬さの均一なインク層を形成することができる。つまり、本発明に係る3次元造形物の製造方法を好適に実施することができる。 According to the said structure, the resolution of the ink layer which an inkjet head can discharge by one scan can be made high. In addition, an ink layer having a uniform hardness can be formed. That is, the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present invention can be suitably implemented.
本発明に係る3次元造形物の製造装置は、インク層を平坦化させる加圧手段を備えている。 The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the present invention includes a pressurizing unit that flattens the ink layer.
上記構成によれば、インク層に圧力を加えることにより平坦なインク層を形成することができる。 According to the above configuration, a flat ink layer can be formed by applying pressure to the ink layer.
本発明によれば、圧力を加えられることにより厚さのムラが発生することを防止できるインク層を形成することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to form an ink layer capable of preventing the occurrence of thickness unevenness when pressure is applied.
<第1の実施形態>
図1を用いて本発明の一実施形態(第1の実施形態)に係る3次元造形物の製造方法についてより詳細に説明する。
<First Embodiment>
A method for manufacturing a three-dimensional structure according to one embodiment (first embodiment) of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
図1の(a)〜(b)に示すように、一実施形態に係る3次元造形物の製造方法は、インクジェットヘッド30が走査する第1方向(X方向)に交わる第2方向(Y方向)に沿って設けられた複数のノズル1からなる複数のノズル列10のうち、光が照射されることで硬化するインクを吐出して、1つの上記インク層50を形成するインク吐出工程と、インク吐出工程で1つの上記インク層50を形成した後、光を照射することによって、1つの上記インク層50を硬化させる紫外線照射工程と、を包含している。
As shown to (a)-(b) of FIG. 1, the manufacturing method of the three-dimensional structure which concerns on one Embodiment is the 2nd direction (Y direction) which cross | intersects the 1st direction (X direction) which the inkjet head 30 scans. Ink discharge process of forming one
これによって、インク層50を形成するために要するインクを吐出した後に、当該インク層50に同じ条件で紫外線を照射することができる。このため、インク層50を均一に硬化させることができる。従って、圧力を加えられることにより、インク層に波状のムラが発生し、厚さが不均一になることを防止できるインク層50を形成することができる。つまり、3次元造形物を製造するために適したインク層50を形成することができる。この、インク層の波状のムラのことを、以下、「パスムラ」ということもある。
Thereby, after ejecting the ink required to form the
また、本実施形態では、インクジェットヘッド30の1回の走査で複数のノズル列10からインクを吐出することで1つのインク層50を形成し、紫外線照射工程を行なう。
Further, in the present embodiment, one
また、図1の(c)に示すように、紫外線照射工程の後、加圧手段よって上記1つのインク層を平坦にする平坦化工程を包含している。 Further, as shown in FIG. 1C, a flattening step of flattening the one ink layer by a pressurizing means after the ultraviolet irradiation step is included.
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法では、ノズル吐出工程、紫外線照射工程及び平坦化工程を繰り返すことによって、1つのインク層50を積層していく。図1(a)〜(c)では、一例として、本実施形態に係る3次元造形物の製造方法による、インク層50(1)の上へのインク層50(2)の形成について説明する。
In the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment, one
〔インク吐出工程〕
図1の(a)に示すように、本実施形態に係る3次元造形物の製造方法が包含しているインク吐出工程では、X方向に移動するノズル1の軌跡が、互いに重ならないように、複数のノズル列10が配列されており、上記インクを吐出する。
[Ink ejection process]
As shown in FIG. 1A, in the ink ejection process included in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to this embodiment, the trajectories of the
これにより、1回のインクジェットヘッドの走査によって形成されるインク層50の解像度を高くすることができる。また、1つのインク層を形成するために要するインクジェットヘッドの走査の回数を少なくすることができる。
Thereby, the resolution of the
また、複数のノズル列10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色に変えて、クリア、白色又は特色のインクを単色で吐出する構成してもよい。これによって、単一色のインク層を好適に形成することができる。
The plurality of
インクジェットヘッドに設けられた複数のノズル列10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色を吐出する構成してもよい。これによって、解像度の高いインク層を形成することができ、繊細な画像を3次元造形物に印刷できる。
The plurality of
(複数のノズル列10)
図1の(a)に示すように、複数のノズル列10は、一例として、ノズル列11〜13からなり、各ノズル列は、複数のノズル1を備えている。ここで、各ノズル列11〜13に設けられたノズル1は、ぞれぞれ、ノズル列11〜13におけるノズル1の軌跡が互いに重ならないようにずらして配列されている。これによって、複数のノズル列10の走査方向に交わる方向であるY方向に沿った幅aにおいて、1回の走査によって吐出されるインク層50の解像度を向上させることができる。つまり、ノズル列11、ノズル列12及び13の何れか1つによるインクの吐出では達成し得ない解像度を得ることができる。
(Multiple nozzle rows 10)
As shown to (a) of FIG. 1, the some
また、図1の(a)では、複数のノズル列10として、3つのノズル列11〜13を備えた例を示しているが、ノズル列の数はこれに限定されない。本発明に係る3次元造形物の製造方法では、ノズル列の数と1つのノズル列によって形成できるインク層の解像度とを適宜調整することによって、図1の(a)に示す幅aにおける解像度を向上するとよい。
1A illustrates an example in which three
例えば、ノズル列11〜13を互いにずらすように配置して、幅aにおいて、300dpi以上、2000dpi以下の解像度でインクを一度に吐出すればよい。これによって、インクジェットヘッドを1回走査させることによって十分な解像度のインク層50を形成することができる(図1の(b))。
For example, the
(インク)
本発明に係る3次元造形物の製造方法において用いられる光を照射することにすることによって硬化するインクとは、典型的には紫外線硬化型インクである。紫外線硬化型インクとは、紫外線が照射されることによって硬化するインクであり、紫外線の照射を受けることで重合するモノマーまたはオリゴマー等の樹脂をバインダとして含む。このような樹脂としては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられる。また、紫外線硬化型インクは、光重合開始剤、増感剤等、顔料、及び染料等を含むことができる。また、他の成分として、例えば、レベリング剤、防黴剤等を含んでもよい。
(ink)
The ink that is cured by irradiating light used in the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention is typically an ultraviolet curable ink. The ultraviolet curable ink is an ink that is cured by being irradiated with ultraviolet rays, and includes, as a binder, a resin such as a monomer or an oligomer that is polymerized by being irradiated with ultraviolet rays. Examples of such a resin include epoxy acrylate, urethane acrylate, and polyester acrylate. The ultraviolet curable ink may contain a photopolymerization initiator, a sensitizer, a pigment, a dye, and the like. Moreover, you may contain a leveling agent, an antifungal agent, etc. as another component, for example.
〔紫外線照射工程〕
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法では、インク吐出工程で1つのインク層50を形成した後、光を照射することによって、1つのインク層50を硬化させる紫外線照射工程と、を包含している。
[Ultraviolet irradiation process]
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment includes an ultraviolet irradiation process for curing one
紫外線照射工程において、紫外線を照射する手段は、特に限定されず、従来公知の紫外線硬化型インクに使用する光源が採用され得るが、一例として、図3の(a)に示すように、インクジェットヘッド30に設けられたUVLED20によって紫外線を照射するとよい。
In the ultraviolet irradiation step, the means for irradiating the ultraviolet rays is not particularly limited, and a light source used for a conventionally known ultraviolet curable ink can be adopted. As an example, as shown in FIG. The
例えば、図3の(a)のX方向において紙面向かって右側にインクジェットヘッド30を走査させる場合、複数のノズル列10によってインクを吐出しつつ、インクジェットヘッド30の紙面向かって左側に位置するUVLED20によってインク層50に紫外線を照射するとよい。これによって、インクジェットヘッド30の1回の走査によって、インク吐出工程において1つのインク層を形成し、連続的に紫外線照射工程を行なうことができる。その後、連続的に紫外線照射工程によってインク層50を硬化させることができる。つまり、硬さの均一なインク層50をインクジェットヘッド30の1回の走査によって好適に形成することができる(図1の(b))。
For example, when the
〔平坦化工程〕
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法では、紫外線照射工程の後、加圧部(加圧手段)によって上記1つのインク層を平坦にする平坦化工程を包含している。
[Planarization process]
The three-dimensional structure manufacturing method according to the present embodiment includes a flattening step of flattening the one ink layer by a pressurizing unit (pressurizing means) after the ultraviolet irradiation step.
平坦化工程では、紫外線照射した後のインク層50に対して加圧手段によって力を加え、インク層50を平坦化する(図1の(c))。
In the flattening step, a force is applied to the
これによって、インク層50の厚さを均一にすることができ、インク層50を精度よく積層することができる。従って、インク層のパスムラによって3次元造形物に歪を生じることを防止できる。
Thereby, the thickness of the
加圧部(加圧手段)としては、例えば、金属ローラ、平板状の金属部材、シリコン等のパッドゴム又はテフロン(登録商標)製のローラやテフロン(登録商標)製のフィルム等を用いてもよい。 As the pressurizing unit (pressurizing means), for example, a metal roller, a flat metal member, pad rubber such as silicon, a Teflon (registered trademark) roller, a Teflon (registered trademark) film, or the like may be used. .
平坦化工程では、例えば、ポリエチレンフィルム等を紫外線照射後のインク層50に被覆し、当該ポリエチレンフィルムを介して、加圧部によりインク層50に圧力をかければよい。これによって、加圧部がインク層50のインクによって汚染されることを防止しつつ、好適にインク層50を平坦化することができる。
In the flattening step, for example, a polyethylene film or the like may be coated on the
図1の(b)に示すインク層50は、解像度が高く、硬化後の樹脂の硬さが均一である。従って、平坦化工程によって、インク層50を好適に平坦化することができる(図1の(c))。
The
一方、マルチパス方式により形成されたインク層60は、インク層60、60’及び60”においてそれぞれ紫外線が照射された回数が異なる(図4の(b))。従って、加圧手段によってインク層60に圧力を加えると、インク層60を形成するインクの硬さのばらつきに起因して、パスムラが生じる(図4の(c))。従って、マルチパス方式によって形成されたインク層60を積層すると、3次元造形物に歪が生じる。
On the other hand, the
<第2の実施形態>
図2を用いて本発明の一実施形態(第2の実施形態)に係る3次元造形物の製造方法についてより詳細に説明する。
<Second Embodiment>
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to one embodiment (second embodiment) of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法では、インク吐出工程では、1つのノズル列から上記インクを吐出しながら、インクジェットヘッド31を走査して、複数回の走査で、上記1つのインク層50を形成する。
In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment, in the ink ejection process, the
上記の構成によっても、1つのインク層50を形成した後に、1回の紫外線照射によって当該インク層50に紫外線照射を行なうことができる。従って、1つのインク層50の硬さを均一にすることができる。
Also with the above configuration, after forming one
なお、本実施形態においても、インク吐出工程、紫外線照射工程及び平坦化工程を繰り返すことによって3次元造形物を製造することは言うまでもない。 In this embodiment as well, it goes without saying that a three-dimensional structure is manufactured by repeating the ink discharge process, the ultraviolet irradiation process, and the flattening process.
また、本実施形態では、一例として、図2の(a)及び(b)に示すように、1つのインク層50(1)の上に、予め紫外線照射によって硬化したサポート材51を型枠として用いる構成についても説明する。
In the present embodiment, as an example, as shown in FIGS. 2A and 2B, a
(サポート材51)
サポート材51は、紫外線照射前における未硬化のインク層50(2)が流動し、解像度の劣化を生じることを防止するために用いられる型枠である。図2の(a)に示すように、インク吐出工程を行なう前に、インク層50(2)を形成する予定であるインク層50(1)に型枠となるサポート材51を予め形成しておけばよい。
(Support material 51)
The
サポート材51は、インクジェット法を用いて吐出するインクから形成することができることが好ましい。サポート材51は、その上にインク層が形成されても当該インク層が落下しない程度の強度を有するが、最終的には3次元造形物には含まれない部分である。このため、サポート材51は、除去可能なインクから構成される。サポート材51は、紫外線によって硬化(後工程で除去できる程度に硬化)するインクを用いるとよい。また、一例として、水溶性であって後に水で溶かして除去可能なインク等を用いてもよい。
It is preferable that the
〔インク吐出工程〕
本実施形態(第2の実施形態)に係る3次元造形物の製造方法が包含しているインク吐出工程では、図3の(b)に示すインクジェットヘッド31を用いてインクを吐出すればよい。ここで、インクジェットヘッド31は、複数のノズル列10のノズルのX方向における軌跡が重なっている。つまり、インクジェットヘッド31は、例えば、マルチパス方式において用いられるインクジェットヘッドである。本実施形態に係る3次元造形物の製造方法は、一般的に用いられるインクジェットヘッドを用いて実施することができる。
[Ink ejection process]
In the ink discharge process included in the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present embodiment (second embodiment), ink may be discharged using the
なお、本実施形態においても、インクジェットヘッド31のノズル列11〜14は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色を吐出する構成してもよい。また、さらに、クリア、白色又は特定色のインクを吐出するノズルをさらに備えていてもよい。また、複数のノズル列10は、YMCKの4色に変えて、クリア、白色又は特定色のインクを単色で吐出する構成してもよい。
Also in this embodiment, the
ただし、本実施形態に係るインク吐出工程では、インクジェットヘッド31に複数回の走査をさせつつ、インクを吐出している間、UVLED20によって紫外線照射を行なわない。これによって、1つのインク層50を形成するために必要なインクを吐出する(図2の(b))。このため、1回のインク層50の形成に対して、1回の紫外線をすることができる。従って、インク層50の硬さを均一にすることができる。
However, in the ink ejection process according to the present embodiment, UV irradiation is not performed by the
インクジェットヘッドの走査の回数は、例えば、1回以上、32回以下の回数であることが好ましく、4回以上、16回以下の回数であることがより好ましい。インクジェットヘッド31の走査回数を4回以上、16回以下の回数にすることによって、十分な解像度のインク層50を形成することができる。また、後の紫外線照射工程において好適に硬化できる厚さのインク層50を形成することができる。
The number of scans of the inkjet head is, for example, preferably 1 or more and 32 or less, more preferably 4 or more and 16 or less. By setting the number of scans of the
〔紫外線照射工程〕
インクジェットヘッド31を複数回走査させつつインクを吐出することによって、1つのインク層50(1)の上にインク層50(2)を形成した後、紫外線照射工程を行なう。また、紫外線照射工程では、第1の実施形態と同様に、紫外線を照射する手段は、特に限定されないが、図3の(b)に示すように、インクジェットヘッド31に設けられたUVLED20によって紫外線を照射するとよい。
[Ultraviolet irradiation process]
An ink layer 50 (2) is formed on one ink layer 50 (1) by ejecting ink while scanning the inkjet head 31 a plurality of times, and then an ultraviolet irradiation process is performed. Further, in the ultraviolet irradiation step, as in the first embodiment, the means for irradiating the ultraviolet rays is not particularly limited. However, as shown in FIG. 3B, the
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法では、インクジェットヘッド31は、インク吐出工程では紫外線を照射せず、インク吐出工程が終了した後に、UVLED20によって紫外線を照射する。このため、第1実施形態の場合と同様に、1つのインク層50(2)に対して、同一光量の紫外線を同一条件によって照射することができる。従って、インク層50(2)の硬さを均一にすることができる。
In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to this embodiment, the
本実施形態に係る3次元造形物の製造方法においても、インク層50の硬さを均一にすることができるため、第1の実施形態と同様に平坦化工程を行なえば、インク層50(2)を好適に平坦化することができる。従って、本実施形態において平坦化工程の説明は省略する。
Also in the manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment, since the hardness of the
<3次元造形物の製造装置>
図3の(a)を用いて本発明に係る3次元造形物の製造装置が備えているインクジェットヘッドの一実施形態であるインクジェットヘッド30についてより詳細に説明する。
<Manufacturing device for three-dimensional structure>
The
図3の(a)に示すように、一実施形態に係る3次元造形物の製造装置は、インクジェットヘッド30を備えており、インクジェットヘッド30はノズル列11〜14からなる複数のノズル列10及びUVLED20を備えている。また、一実施形態に係る3次元造形物の製造装置は、加圧部(加圧手段、図示せず)を備えている。
As shown to (a) of FIG. 3, the manufacturing apparatus of the three-dimensional structure which concerns on one Embodiment is provided with the
(インクジェットヘッド30)
インクジェットヘッド30は、インク層の上を走査しつつ、複数のノズル列10からインクを吐出することによってインク層を形成する。
(Inkjet head 30)
The
インクジェットヘッド30は、インクジェットヘッド30が走査する第1方向(X方向)に交わる第2方向(Y方向)に沿って設けられた複数のノズル1からなる複数のノズル列10を備え、複数のノズル列10を、X方向に移動するノズル列11〜14のノズルの軌跡が互いに重ならないように配列している。
The
ノズル列11〜14において、各1つのノズル列からインクを吐出することにより形成されるインク層の解像度は、70dpi以上、2400dpi以下の解像度であることが好ましく、150dpi以上、600dpi以下の解像度であることがより好ましい。
In the
1つのノズル列から吐出されるインクの解像度が、好ましくは70dpi以上、2400dpi以下であれば、複数のノズル列を設けることによって1つのノズル列では達成し得ない高い解像度のインク層を形成することができる。また、各ノズル列に設けられたノズル1のX方向における軌跡が重複しないように、各ノズル列の配列を好適に調整することができる。
If the resolution of the ink ejected from one nozzle row is preferably 70 dpi or more and 2400 dpi or less, a high resolution ink layer that cannot be achieved by one nozzle row is formed by providing a plurality of nozzle rows. Can do. In addition, the arrangement of the nozzle rows can be suitably adjusted so that the trajectories in the X direction of the
また、インクジェットヘッド30は、100dpi以上、5000dpi以下の解像度になるように複数のノズル列10を用いて一度にインクを吐出することが好ましく、300dpi以上、2000dpi以下の解像度になるように複数のノズル列10を用いて一度にインクを吐出することがより好ましい。
In addition, the
インクジェットヘッド30が、300dpi以上、2000dpi以下の解像度の印刷ができる複数のノズル列10を備えていれば、1つのノズル列によって吐出されるインク層の解像度を過度に高めなくても、複数のノズル列10によって高い解像度のインク層を形成することができる。
If the
このように、各ノズル列の解像度を調整することにより、複数のノズル列の解像度を調整することで、複数のノズル列10は、1回の走査においてY方向に沿った幅aにおいて、300dpi以上、2000dpi以下の解像度でインクを吐出できるようにすればよい(図1の(a))。これによって、一度のインクジェットヘッドの走査によって、十分な解像度のインクを吐出することができる。従って、本発明に係る3次元造形物の製造方法を好適に実施することができる。
As described above, by adjusting the resolution of each nozzle row by adjusting the resolution of each nozzle row, the plurality of
(UVLED20)
図3の(a)に示すように、紫外線を照射する手段としてインクジェットヘッド30にUVLED20を設けられている。ここで、UVLED20は、インクジェットヘッド30が走査するX方向において、複数のノズル列10の走査方向の前後にも設けておけばよい。これによって、図3の(a)のX方向において前後のいずれにインクジェットヘッド30が走査する場合であっても、複数のノズル列10によってインクを吐出してインク層50を形成した後、連続的にインク層50に紫外線を照射することができる。
(UVLED20)
As shown in FIG. 3A, the
(加圧部)
また、3次元造形物の製造装置は、インク層50を平坦化させる加圧部(加圧手段)を備えている。加圧部は、上述のように、金属ローラ、平板状の金属部材、シリコン等のパッドゴム又はテフロン(登録商標)製のローラやテフロン(登録商標)製のフィルム等で構成すればよい。
(Pressure part)
The three-dimensional structure manufacturing apparatus includes a pressurization unit (pressurization unit) that flattens the
〔付記的事項〕
本発明の一態様に係る3次元造形物の製造方法は、インク層50を積層させて3次元造形物を形成するための3次元造形物の製造方法であって、インクジェットヘッド30が走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズル1からなる複数のノズル列10のうち、少なくとも1つのノズル列から、光が照射されることで硬化するインクを吐出して、1つの上記インク層50を形成するインク吐出工程と、上記インク吐出工程で1つの上記インク層50を形成した後、光を照射することによって、1つの上記インク層50を硬化させる紫外線照射工程と、を包含している。
[Additional Notes]
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a three-dimensional structure for forming a three-dimensional structure by laminating the ink layers 50, and is a first method that the
上記構成によれば、インク層50を形成するために要するインクを吐出した後に、当該インク層50に同じ条件で紫外線を照射することができる。このため、インク層50を均一に硬化させることができる。従って、圧力を加えられることにより厚さのムラが発生することを防止できるインク層50を形成することができる。つまり、3次元造形物を製造するために適したインク層50を形成することができる。
According to the above configuration, after ejecting the ink required to form the
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記インク吐出工程では、上記第1方向に移動するノズル1の軌跡が、互いに重ならないように、複数の上記ノズル列10が配列されており、上記インクを吐出する。
In one aspect of the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present invention, in the ink ejection step, the plurality of
上記構成によれば、1回のインクジェットヘッド30の走査によって形成されるインク層50の解像度を高くすることができる。このため、1つのインク層50を形成するために要するインクジェットヘッド30の走査の回数を少なくすることができる。
According to the above configuration, the resolution of the
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記構成に加えて、上記インク吐出工程では、上記ノズル列10から上記インクを吐出しながら、上記インクジェットヘッドを走査して、1回の走査で上記1つのインク層50を形成する。
In one aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, in addition to the above configuration, in the ink ejection step, the ink jet head is scanned while the ink is ejected from the
上記構成によれば、1回のインクジェットヘッド30の走査によって1つインク層50を形成するため、1回の紫外線照射によって硬さの均一なインク層50を形成することができる。
According to the above configuration, since one
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記インク吐出工程では、1つの上記ノズル列11、12、又は13から上記インクを吐出しながら、上記インクジェットヘッド31を走査して、複数回の走査で、上記1つのインク層50を形成してもよい。
In one aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention, in the ink ejection step, the
上記構成によれば、1つのノズル列11、12、又は13を備えたインクジェットヘッドに複数回の走査をさせることで、1つのインク層50を形成した後に紫外線を照射することができる。このため、インク層50を均一に硬化することができる。従って、圧力を加えられることにより厚さのムラが発生することを防止できるインク層50を形成することができ、3次元造形物を製造するために適したインク層50を形成することができる。
According to the above configuration, ultraviolet rays can be irradiated after one
本発明に係る3次元造形物の製造方法の一態様は、上記構成に加えて、上記紫外線照射工程の後、加圧部よって上記1つのインク層50を平坦にする平坦化工程を包含する。
One aspect of the method for producing a three-dimensional structure according to the present invention includes, in addition to the above configuration, a flattening step of flattening the one
上記構成によれば、硬さの均一なインク層50に圧力を加えることによって、厚さのムラのない平坦なインク層50を形成することができる。
According to the above configuration, by applying pressure to the
本発明に係る3次元造形物の製造装置の一態様は、インク層の上を走査するインクジェットヘッド30と、上記インクジェットヘッド30が走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズル1からなる複数のノズル列10と、を備え、複数の上記ノズル列10を、上記第1方向に移動する或るノズル列11のノズルの軌跡と、上記第1方向に移動する別のノズル列12〜14のノズルの軌跡とが互いに重ならないように配列している。
One aspect of the three-dimensional structure manufacturing apparatus according to the present invention includes a plurality of ink jet heads 30 that scan over an ink layer and a second direction that intersects a first direction that the
上記構成によれば、インクジェットヘッド30が1回の走査によって吐出することができるインク層50の解像度を高くすることができる。従って、硬さの均一なインク層50を形成することができる。つまり、本発明に係る3次元造形物の製造方法を好適に実施することができる。
According to the above configuration, the resolution of the
本発明に係る3次元造形物の製造装置は、インク層50を平坦化させる加圧部(加圧手段)を備えている。
The apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to the present invention includes a pressurizing unit (pressurizing unit) that flattens the
上記構成によれば、硬さの均一なインク層50に圧力を加えることによって、厚さのムラのない平坦なインク層50を形成することができる。
According to the above configuration, by applying pressure to the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、3次元造形物の製造に利用することができる。 The present invention can be used for manufacturing a three-dimensional structure.
1 ノズル
10 ノズル列
11 ノズル列
12 ノズル列
13 ノズル列
14 ノズル列
30 インクジェットヘッド
31 インクジェットヘッド
1
Claims (7)
インクジェットヘッドが走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズルからなる複数のノズル列のうち、少なくとも1つのノズル列から、光が照射されることで硬化するインクを吐出して、1つの上記インク層を形成するインク吐出工程と、
上記インク吐出工程で1つの上記インク層を形成した後、光を照射することによって、1つの上記インク層を硬化させる紫外線照射工程と、を包含することを特徴とする3次元造形物の製造方法。 A method for manufacturing a three-dimensional structure for forming a three-dimensional structure by laminating ink layers,
Ink that is cured by being irradiated with light from at least one nozzle row out of a plurality of nozzle rows composed of a plurality of nozzles provided along a second direction intersecting with the first direction scanned by the inkjet head is ejected. And an ink ejection step for forming one ink layer,
A method of producing a three-dimensional structure, comprising: forming an ink layer in the ink ejection step, and then irradiating light to cure the one ink layer. .
上記インクジェットヘッドが走査する第1方向に交わる第2方向に沿って設けられた複数のノズルからなる複数のノズル列と、を備え、
複数の上記ノズル列を、上記第1方向に移動する或るノズル列のノズルの軌跡と、上記第1方向に移動する別のノズル列のノズルの軌跡とが互いに重ならないように配列していることを特徴とする3次元造形物の製造装置。 An inkjet head that scans over the ink layer;
A plurality of nozzle rows comprising a plurality of nozzles provided along a second direction intersecting a first direction scanned by the inkjet head,
The plurality of nozzle rows are arranged such that the nozzle trajectory of one nozzle row moving in the first direction and the nozzle trajectory of another nozzle row moving in the first direction do not overlap each other. An apparatus for producing a three-dimensional structure characterized by that.
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