JP2015231688A - ３次元造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元造形物の直線部の歪みを抑制することができる３次元造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】３次元造形物の製造方法はインクジェットプリンタにおいて実行される。インクジェットプリンタはインクを作業面に吐出する吐出部と吐出部を主走査方向に往復移動させるキャリッジ駆動部５と作業面を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させる軸心回転部を備えインクを露光する。３次元造形物の製造方法は第１の直線部形成工程と回転工程と第２の直線部形成工程を含む。第１の直線部形成工程では主走査方向に移動する吐出部がインクを吐出して３次元造形物の第１の直線部を形成する。回転工程では軸心回転部が作業面を軸心回りに回転させる。第２の直線部形成工程では主走査方向に移動する吐出部がインクを吐出して３次元造形物の第１の直線部に交差する第２の直線部を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、３次元造形物の製造方法に関する。

吐出したインクなどの造形材を積層していくことによって３次元造形物を形作る３次元プリンタ及び３次元造形物の製造方法が知られている。例えば、下記の特許文献１及び２に記載の３次元プリンタは、３次元造形物の３次元データを複数の層に分割し、その最下層から順に吐出部から造形材を吐出し硬化して積層していくことによって、その３次元データに合わせた３次元造形物を形作る。これらの３次元プリンタは、造形材としてのインクを吐出するインクジェット式のヘッドを備えている。特許文献１及び２の３次元プリンタは、造形材として紫外線硬化インクを使用しており、吐出されて着弾した紫外線硬化インクに対して硬化部から紫外線を照射することで、この紫外線硬化インクを硬化させる。

特許第４４２０６８５号公報 特開２０１３−０６７０３６号公報

ところで、前述した特許文献１及び２の３次元プリンタでは、インクを吐出させ、吐出させたインクの滴同士を重ねることなどによって、３次元造形物を造形するので、３次元造形物の所定長さ以上の直線をなす直線部が歪んで湾曲してしまうことがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３次元造形物の直線部の歪みを抑制することができる３次元造形物の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る３次元造形物の製造方法は、露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部と、前記吐出部を主走査方向に往復移動させる往復移動部と、前記作業面又は前記吐出部を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させる軸心回転部と、を備え、前記作業面に吐出されたインクを露光する３次元プリンタにおいて実行される３次元造形物の製造方法であって、前記往復移動部が前記吐出部を前記主走査方向に移動させながら、前記吐出部がインクを吐出して、前記３次元造形物の前記主走査方向と平行な第１の直線部を形成する第１の直線部形成工程と、前記第１の直線部形成工程後に、前記軸心回転部が前記作業面又は前記吐出部を前記軸心回りに回転させる回転工程と、前記回転工程後に、前記往復移動部が前記吐出部を前記主走査方向に移動させながら、前記吐出部がインクを吐出して、前記３次元造形物の前記第１の直線部に交差するとともに前記主走査方向と平行な第２の直線部を形成する第２の直線部形成工程と、を含むことを特徴とする。

この発明では、吐出部を主走査方向に移動させながら吐出部がインクを吐出して主走査方向と平行な第１の直線部及び第２の直線部を形成する。このために、吐出部から吐出されたインクの滴が平面視において主走査方向に直線状に移動することとなる。さらに、吐出部からインクを吐出するので、吐出部から吐出されたインクの滴の直ぐ後方に次に吐出されたインクの滴が位置することとなって、前方の滴が空気を押しのけて気圧が低下した所を後方の滴が進むこととなる。したがって、吐出部から吐出されたインクの滴が主走査方向に沿って直線状に並ぶこととなり、作業面などに着弾した複数のインクの滴も主走査方向に沿って直線状に並ぶこととなる。よって、３次元造形物の直線部の歪みを抑制し、湾曲することを抑制することができる。また、この発明では、作業面又は吐出部を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させて、吐出部からインクを吐出できるので、より多種多様な形状の３次元造形物の直線部を歪ませることなく、造形することができる。

本発明に係る３次元造形物の製造方法は、３次元造形物の直線部の歪みを抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。 図２は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される３次元造形物の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るインクジェットプリンタにおいて実行される３次元造形物の製造方法のフローチャートの一例である。 図４は、図２に示された３次元造形物の一部の層を造形する前の状態を説明する平面図である。 図５は、図４に示された３次元造形物の一部の層の第１の直線部を造形した状態を説明する平面図である。 図６は、図５に示された３次元造形物の一部の層を軸心回りに９０度回転した状態を説明する平面図である。 図７は、図６に示された３次元造形物の一部の層の第２の直線部を造形した状態を説明する平面図である。

以下に、本発明に係る３次元造形物の製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。図２は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される３次元造形物の一例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係るインクジェットプリンタにおいて実行される３次元造形物の製造方法のフローチャートの一例である。図４は、図２に示された３次元造形物の一部の層を造形する前の状態を説明する平面図である。図５は、図４に示された３次元造形物の一部の層の第１の直線部を造形した状態を説明する平面図である。図６は、図５に示された３次元造形物の一部の層を軸心回りに９０度回転した状態を説明する平面図である。図７は、図６に示された３次元造形物の一部の層の第２の直線部を造形した状態を説明する平面図である。

実施形態に係る３次元造形物の製造方法は、図１に示された３次元プリンタとしてのインクジェットプリンタ１において実行される。インクジェットプリンタ１は、いわゆるインクジェット法を用いて、３次元の立体造形物である３次元造形物Ｗ（一例を図２に示す）を製造する立体造形装置である。このインクジェットプリンタ１は、典型的には、３次元造形物Ｗの３次元データに基づいて当該３次元造形物Ｗを上下方向に複数の層ＬＹ（図２に示す）に分割し、その３次元造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データに基づいて造形材（インクを硬化させたもの）を下側の層ＬＹから順に積層していくことで、その３次元データに合わせた３次元造形物Ｗを形成するものである。

図２に一例を示す３次元造形物Ｗは、互いに平行な５本の第１の直線部Ｗ１と、第１の直線部Ｗ１に直交（交差）する５本の第２の直線部Ｗ２とを備えて、全体として平面視が格子状に形成されている。第１の直線部Ｗ１と第２の直線部Ｗ２とは、直線状に延在している。５本の第１の直線部Ｗ１は、等間隔に配置され、５本の第２の直線部Ｗ２は、等間隔に配置されている。また、第１の直線部Ｗ１と第２の直線部Ｗ２の長さは、所定長さ以上であり、互いに等しく形成されている。なお、本発明でいう所定長さとは、直線部Ｗ１，Ｗ２の長手方向に交差する方向に吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出して形成した直線部Ｗ１，Ｗ２が、３次元造形物Ｗの外観上の美観を歪みが損ねる程度の長さをいう。しかしながら、本発明では、３次元造形物Ｗの形状はこれに限らない。なお、直線部Ｗ１，Ｗ２の長さをＬとし、長線方向の所定長さをｌとすると、Ｌ＜ｌ／２（ただし、ｌは、1ｍｍ以上とする）。

インクジェットプリンタ１は、図１に示すように、上面が作業面２ａをなす載置台２と、主走査方向に設けたＹバー３と、キャリッジ４と、キャリッジ駆動部５（往復移動部に相当）と、載置台駆動部６と、制御部７と、入力装置８などを備える。

載置台２の作業面２ａは、水平方向（図１に示すＸ軸とＹ軸との双方と平行な方向）に平坦に形成され、その上に造形材としてのインクが下側の層ＬＹから順に積層される平面である。載置台２は、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。

Ｙバー３は、載置台２の鉛直方向上側に所定の間隔をあけて設けられる。Ｙバー３は、水平方向（Ｙ軸）と平行な主走査方向に沿って直線状に設けられる。Ｙバー３は、キャリッジ４の主走査方向に沿った往復移動をガイドする。

キャリッジ４は、Ｙバー３に保持され、当該Ｙバー３に沿って主走査方向に往復移動可能である。キャリッジ４は、主走査方向に移動制御される。キャリッジ４は、鉛直方向に対して載置台２と対向する面に、図示しないホルダ等を介して吐出部４１と紫外線照射器４２が設けられる。

吐出部４１は、露光することで硬化度が変化する造形材としてのインクを作業面２ａに吐出するものである。実施形態の吐出部４１は、少なくとも、露光することで硬化度が変化するインクとして、３次元造形物Ｗを形成するインクを吐出する。吐出部４１は、キャリッジ４に設けられかつ図示しないインクタンクに貯留されているインクを作業面２ａに吐出可能な吐出ノズル（図示せず）を複数備えている。複数の吐出ノズルは、Ｙバー３の長手方向、即ち主走査方向に沿って並べられている。

吐出部４１は、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。吐出部４１の吐出ノズルは、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介してインクタンクと接続されている。吐出部４１の吐出ノズルは、インクタンクの数、言い換えれば、同時に印刷可能なインクの種類の数等に応じて単数、あるいは複数が設けられる。吐出部４１の吐出ノズルは、インクタンク内のインクを作業面２ａに向けてインクジェット方式で吐出することができるインクジェットヘッドである。ここで、露光することで硬化度が変化するインクとしては、例えば、紫外線を照射することで硬化するＵＶ（紫外線）硬化インクを用いることができ、例えば、製造する３次元造形物Ｗの色彩に応じて、白色インク、着色インク、透明インク等を適宜用いることができる。吐出部４１は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。

紫外線照射器４２は、作業面２ａに吐出されたインクに対して露光可能なものである。紫外線照射器４２は、例えば、紫外線を照射可能なＬＥＤモジュール等により構成される。紫外線照射器４２は、キャリッジ４に設けられ、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。紫外線照射器４２は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。

キャリッジ駆動部５は、Ｙバー３に対してキャリッジ４即ち吐出部４１を主走査方向に相対的に往復移動させる駆動装置である。キャリッジ駆動部５は、例えば、キャリッジ４に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動する電動機等の駆動源を含んで構成され、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ４を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ４を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部５は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。

載置台駆動部６は、図１に示すように、鉛直方向移動部６１と、副走査方向移動部６２と、軸心回転部６３とを備える。鉛直方向移動部６１は、載置台２をＺ軸と平行な鉛直方向に沿って上下移動することで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に鉛直方向に沿って上下移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを鉛直方向に沿って接近離間させることができる。つまり、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２に対して作業面２ａを鉛直方向に沿って相対移動可能とする。

副走査方向移動部６２は、載置台２を主走査方向に対して直交するＸ軸と平行な副走査方向に移動させることで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に副走査方向に沿って往復移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを副走査方向に沿って往復移動させることができる。つまり、副走査方向移動部６２は、吐出部４１と、紫外線照射器４２と、作業面２ａとを副走査方向に相対的に往復移動可能とする。実施形態では、副走査方向移動部６２は、載置台２を副走査方向に移動させるが、本発明では、これに限定されることなく、Ｙバー３毎、吐出部４１及び紫外線照射器４２を副走査方向に移動させてもよい。

軸心回転部６３は、作業面２ａ又は吐出部４１を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させるものである。本実施形態の軸心回転部６３は、載置台２を鉛直方向と平行な軸心（Ｚ軸）回りに回転することで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に軸心回りに回転させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを軸心回りに回転させることができる。つまり、軸心回転部６３は、吐出部４１と、紫外線照射器４２と、作業面２ａとを鉛直方向と平行な軸心回りに回転自在とする。また、本発明では、軸心回転部６３は、吐出部４１をキャリッジ４及びＹバー３毎、鉛直方向と平行な軸心回りに回転させてもよい。

制御部７は、吐出部４１、紫外線照射器４２、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６等を含むインクジェットプリンタ１の各部を制御する。制御部７は、３次元造形物Ｗの直線部Ｗ１，Ｗ２の未造形の層ＬＹの長手方向を主走査方向と平行に位置付けて、吐出部４１を主走査方向に移動させながら吐出部４１から作業面２ａにインクを所定間隔毎に連続して吐出して、３次元造形物Ｗの直線部Ｗ１，Ｗ２の未造形の層ＬＹを造形するものである。制御部７は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御部７は、吐出部４１を制御し、インク（造形インク）の吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部７は、紫外線照射器４２を制御し、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御部７は、キャリッジ駆動部５を制御し、キャリッジ４の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部７は、載置台駆動部６を制御し、載置台２の鉛直方向、副走査方向に沿った相対移動及び軸心回りの相対移動、を制御する。

入力装置８は、制御部７に接続され、３次元造形物Ｗの形状に関する３次元データを入力するものである。入力装置８は、例えば、制御部７に有線／無線で接続されるＰＣ、種々の端末等によって構成される。

次に、図３のフローチャートを参照して、上記で説明したインクジェットプリンタ１を用いた３次元造形物の製造方法の一例を説明する。図３に示された３次元造形物の製造方法は、インクジェットプリンタ１の制御部７によって実行される。なお、図３の説明に際しては、適宜、図４〜図７も参照する。図４〜図７において、各層ＬＹの未造形の部分を点線で示し、造形済みの部分を実線で示す。

実施形態の３次元造形物の製造方法は、形状データ生成工程（ステップＳＴ１）と、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）と、第１の直線部形成工程（ステップＳＴ３）と、回転工程（ステップＳＴ４）と、第２の直線部形成工程（ステップＳＴ５）と、移動工程（ステップＳＴ７）とを含み、第１の直線部形成工程（ステップＳＴ３）と、回転工程（ステップＳＴ４）と、第２の直線部形成工程（ステップＳＴ５）と、移動工程（ステップＳＴ７）とを繰り返し実行し、吐出部４１からインクを層ＬＹ毎に吐出することで、３次元造形物Ｗを製造するものである。上記形状データ生成工程（ステップＳＴ１）、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）、第１の直線部形成工程（ステップＳＴ３）、回転工程（ステップＳＴ４）、第２の直線部形成工程（ステップＳＴ５）、移動工程（ステップＳＴ７）は、インクジェットプリンタ１の制御部７によって当該インクジェットプリンタ１の各部の駆動が制御されることで行われる。

本実施形態の３次元造形物の製造方法では、まず、制御部７は、形状データ生成工程として、３次元造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データを生成する（ステップＳＴ１）。この場合、制御部７は、入力装置８から入力される３次元造形物Ｗの形状に関する３次元データに基づいて、鉛直方向に沿った所定の厚みの層ＬＹ毎の３次元造形物Ｗの形状データを演算、生成する。

次に、制御部７は、吐出パターン生成工程として、３次元造形物Ｗの各層ＬＹ毎の吐出パターンを生成し、当該生成した吐出パターンを実現可能な吐出制御量、露光制御量、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。制御部７は、軸心回転部６３に作業面２ａを軸心回りに回転させて、３次元造形物Ｗの直線部Ｗ１，Ｗ２を主走査方向と順に平行にし、吐出部４１を主走査方向に移動させながら吐出部４１からインクを所定間隔毎に連続して吐出して、未造形の直線部Ｗ１，Ｗ２を造形するキャリッジ４、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。

具体的には、制御部７は、軸心回転部６３に作業面２ａを軸心回りに回転させて、未造形の第１の直線部Ｗ１を主走査方向と平行に位置付けて、吐出部４１を主走査方向に移動させながら吐出部４１からインクを所定間隔毎に連続して吐出して第１の直線部Ｗ１を造形した後に、作業面２ａを鉛直方向と平行な軸心回りに回転させて、未造形の第２の直線部Ｗ２を主走査方向と平行に位置付けて、吐出部４１を主走査方向に移動させながら吐出部４１からインクを所定間隔毎に連続して吐出して第２の直線部Ｗ２を造形するキャリッジ４、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。なお、インクを所定間隔毎に連続的して吐出するとは、吐出部４１からインクの滴のうちの前方に位置する滴が空気を押しのけて気圧が低下した所に後方の滴が侵入して、後方の滴が前方の滴に吸引されるように、インクを吐出することをいう。即ち、吐出部４１から吐出されたインクの滴のうち後方の滴が前方の滴の発生した気流であるスリップストリームに入ることをいう。

次に、第１の直線部形成工程として、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）の後に、図５に例示するように、生成した吐出パターンとおりに、キャリッジ駆動部５が吐出部４１を主走査方向に移動させながら、吐出部４１がインクを吐出して、３次元造形物Ｗの主走査方向と平行な第１の直線部Ｗ１を形成する（ステップＳＴ３）。

具体的には、制御部７は、３次元造形物Ｗの各層ＬＹを造形する際には、軸心回転部６３を制御して、例えば、図４に示すように、３次元造形物Ｗのこれから造形する未造形の層ＬＹの第１の直線部Ｗ１と第２の直線部Ｗ２とのうちの第１の直線部Ｗ１の長手方向を主走査方向と平行に位置付ける。さらに、制御部７は、副走査方向移動部６２に複数の第１の直線部Ｗ１のうちいずれか一つを吐出部４１の下方に位置付け、鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａの鉛直方向の位置を適切な位置にし、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを主走査方向の第１の直線部Ｗ１を造形するのに適切な位置にする。

そして、制御部７は、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを主走査方向に移動させながら、吐出パターン生成工程で生成された適切なタイミングで吐出部４１の吐出ノズルからインクを所定間隔毎に連続して吐出するとともに紫外線照射器４２に露光させる。吐出されたインクは、作業面２ａに着弾して硬化される。

制御部７は、必要に応じて、キャリッジ駆動部５を制御して主走査方向に吐出部４１を１回以上往復移動させるとともに副走査方向移動部６２を制御して作業面２ａを副走査方向に相対的に移動させ、吐出部４１からインクを吐出させて、第１の直線部Ｗ１の層ＬＹを造形する。制御部７は、一つの第１の直線部Ｗ１の層ＬＹの造形が完了すると、副走査方向移動部６２を制御して作業面２ａを副走査方向に相対的に移動させて、次の未造形の第１の直線部Ｗ１を吐出部４１の下方に位置付ける。そして、制御部７は、先ほどと同様に、次の第１の直線部Ｗ１の層ＬＹを造形し、図５に示すように、すべての第１の直線部Ｗ１の層ＬＹを順に造形する。

次に、回転工程として、第１の直線部形成工程後に、図６に例示するように、軸心回転部６３が作業面２ａを軸心回りに回転させる（ステップＳＴ４）。具体的には、制御部７は、すべての第１の直線部Ｗ１の層ＬＹを造形した後に、軸心回転部６３に載置台２を軸心回りに回転させて、図６に示すように、３次元造形物Ｗのこれから造形する未造形の層ＬＹの第２の直線部Ｗ２の長手方向を主走査方向と平行に位置付ける。さらに、制御部７は、副走査方向移動部６２に複数の第２の直線部Ｗ２のうちいずれか一つを吐出部４１の下方に位置付け、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを主走査方向の第２の直線部Ｗ２を造形するのに適切な位置にする。

次に、第２の直線部形成工程として、回転工程後に、キャリッジ駆動部５が吐出部４１を主走査方向に移動させながら、吐出部４１がインクを吐出して、３次元造形物Ｗの第１の直線部Ｗ１に交差するとともに主走査方向と平行な第２の直線部Ｗ２を形成する（ステップＳＴ５）。具体的には、制御部７は、第１の直線部Ｗ１と同様に、主走査方向に吐出部４１を移動させながら、吐出パターン生成工程で生成された適切なタイミングで吐出部４１の吐出ノズルからインクを所定間隔毎に連続して吐出するとともに紫外線照射器４２に露光させるなどして、複数の第２の直線部Ｗ２の層ＬＹを順に造形する。こうして、制御部７は、キャリッジ駆動部５を制御して吐出部４１を主走査方向に移動させ、副走査方向移動部６２を制御して吐出部４１と作業面２ａとを副走査方向に相対的に移動させて、直線部Ｗ１，Ｗ２の各層ＬＹを造形する。

次に、３次元造形物Ｗの形成が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ６）。この場合、制御部７は、入力装置８から入力される３次元造形物Ｗの形状に関する３次元データや、形状データ生成工程（ステップＳＴ１）で生成した３次元造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データ等に基づいて、３次元造形物Ｗの形成が終了したか否かを判定する。

３次元造形物Ｗの形成が終了していないと判定した場合（ステップＳＴ６：Ｎｏ）、移動工程として、第２の直線部形成工程（ステップＳＴ５）の後に鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａをキャリッジ４から離間する側に１層ＬＹ分下降させて（ステップＳＴ７）、第１の直線部形成工程（ステップＳＴ３）に戻って、第１の直線部形成工程以降のステップを繰り返し実行する。そして、制御部７は、次の層ＬＹに対する第１の直線部形成工程（ステップＳＴ３）、回転工程（ステップＳＴ４）、第２の直線部形成工程（ステップＳＴ５）、移動工程（ステップＳＴ７）を繰り返し、最も下側の層ＬＹから順に３次元造形物Ｗを造形する。

制御部７は、３次元造形物Ｗの形成が終了したと判定した場合（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）、実施形態の３次元造形物の製造方法を終了する。

以上の実施形態に係るインクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、軸心回転部６３に作業面２ａを軸心回りに回転させて、未造形の所定長さ以上の直線部Ｗ１，Ｗ２を主走査方向と平行に位置付けて、吐出部４１を主走査方向に移動させながら吐出部４１がインクを吐出して主走査方向と平行な第１の直線部Ｗ１及び第２の直線部Ｗ２を形成する。吐出部４１は、主走査方向に移動にインクを所定間隔毎に連続して吐出する。このために、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、吐出部４１から吐出されたインクの滴が平面視において主走査方向に直線状に移動することとなる。

さらに、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、吐出部４１からインクを所定間隔毎に連続して吐出するので、吐出部４１から吐出されたインクの滴の直ぐ後方に次に吐出されたインクの滴が位置することとなって、前方の滴が空気を押しのけて気圧が低下した所を後方の滴が進むこととなる。したがって、吐出部４１から所定間隔毎に連続して吐出されたインクの滴が主走査方向に沿って略直線状に並ぶこととなり、作業面２ａなどに着弾した複数のインクの滴も主走査方向に沿って直線状に並ぶこととなる。よって、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、３次元の３次元造形物Ｗの直線部Ｗ１，Ｗ２の歪みを抑制し、直線部Ｗ１，Ｗ２が湾曲することを抑制することができる。また、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、作業面２ａを鉛直方向と平行な軸心回りに回転させて、吐出部４１からインクを吐出できるので、より多種多様な形状の３次元の３次元造形物Ｗを造形することができる。

また、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、作業面２ａを鉛直方向と平行な軸心回りに回転させて、互いに交差する第１の直線部Ｗ１と第２の直線部Ｗ２を順に造形するので、互いに交差する直線部Ｗ１，Ｗ２を有する３次元造形物Ｗであっても、直線部Ｗ１，Ｗ２の歪みを抑制しながら造形することができる。

さらに、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物の製造方法は、吐出部４１と作業面２ａとを主走査方向に加えて副走査方向に相対的に移動させて、吐出部４１からインクを吐出できるので、より多種多様な形状の３次元の３次元造形物Ｗを造形することができる。

次に、本発明の発明者は、本発明の効果について確認した結果を以下の表１に示す。

表１において、本発明品１〜４は、キャリッジ駆動部５に吐出部４１を主走査方向に移動させながらインクを吐出した際の作業面２ａに着弾したインクの滴の主走査方向の直線状の並び具合を感応評価で示している。比較例１〜４は、副走査方向移動部６２に作業面２ａを副走査方向に移動させながらインクを吐出した際の作業面２ａに着弾したインクの滴の副走査方向の直線状の並び具合を感応評価で示している。なお、表１において、二重丸は、着弾したすべてのインクの滴が直線状に並んだことを示し、丸は、着弾したインクの滴のうちほとんどが直線状に並ぶが、いくつかが直線からずれたことを示し、バツは、着弾したインクの滴のほとんどが直線に並んでいなかったことを示している。

また、本発明品１及び比較例１は、着弾したインクの滴の間隔が２ｍｍとなるように吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出した。本発明品２及び比較例２は、着弾したインクの滴の間隔が４ｍｍとなるように吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出した。本発明品３及び比較例３は、着弾したインクの滴の間隔が８ｍｍとなるように吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出した。本発明品４及び比較例４は、着弾したインクの滴の間隔が１６ｍｍとなるように吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出した。

表１によれば、比較例１〜４の全てが着弾したインクの滴のほとんどが直線に並んでいなかったのに対し、本発明品１〜３が着弾したインクの滴の全てが直線に並び、本発明品４が着弾したインクの滴のほとんどが直線に並んだ。このように、表１によれば、主走査方向に吐出部４１を移動させながら吐出部４１の吐出ノズルからインクを所定間隔毎に連続して吐出することで、３次元造形物Ｗの直線部Ｗ１，Ｗ２の歪みを抑制できることが明らかとなった。

前述した実施形態では、互いに直交する第１の直線部Ｗ１と第２の直線部Ｗ２を備えた３次元造形物Ｗを造形する例を示している。しかしながら、本発明では、これに限らず種々の形状の３次元造形物Ｗを造形してもよく、もちろん、９０度以外の角度で交差する直線部を備えた３次元造形物Ｗを造形してもよく、もちろん、３以上の直線部を備えた３次元造形物Ｗを造形してもよい。

また、本発明のインクジェットプリンタ１は、吐出部４１が露光することで硬化度が変化するインクとして、３次元造形物Ｗの輪郭に沿ったサポート体を形成する、硬化後に易水溶性や易アルコール溶性あるいは加熱溶解性を有するサポートインクを吐出してもよい。ここで、露光することで硬化度が変化するサポートインクとしては、例えば、紫外線を照射することで硬化するＵＶ（紫外線）硬化インクを用いることができ、例えば、硬化後の造形インクから剥離しやすいインクを用いることが好ましい。また、サポート体は、３次元造形物Ｗのオーバーハング部分や孤立部分を造形するために用いられ、これらのオーバーハング部分や孤立部分の輪郭に沿って形成される。サポート体は、その内側に吐出部４１の吐出ノズルから造形インクが吐出されて、オーバーハング部分や孤立部分の輪郭を形成する。サポート体は、３次元造形物Ｗの完成後に当該３次元造形物Ｗから剥離、除去される。

前述したように、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されない。本発明では、実施形態をその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせの変更等を行うことができる。

１ インクジェットプリンタ（３次元プリンタ）
２ａ 作業面
４１ 吐出部
５ キャリッジ駆動部（往復移動部）
６ 載置台駆動部
６１ 鉛直方向移動部
６２ 副走査方向移動部
６３ 軸心回転部
７ 制御部
Ｗ ３次元造形物
Ｗ１ 第１の直線部（直線部）
Ｗ２ 第２の直線部（直線部）

Claims (1)

1. 露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部と、
   前記吐出部を主走査方向に往復移動させる往復移動部と、
   前記作業面又は前記吐出部を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させる軸心回転部と、を備え、前記作業面に吐出されたインクを露光する３次元プリンタにおいて実行される３次元造形物の製造方法であって、
   前記往復移動部が前記吐出部を前記主走査方向に移動させながら、前記吐出部がインクを吐出して、前記３次元造形物の前記主走査方向と平行な第１の直線部を形成する第１の直線部形成工程と、
   前記第１の直線部形成工程後に、前記軸心回転部が前記作業面又は前記吐出部を前記軸心回りに回転させる回転工程と、
   前記回転工程後に、前記往復移動部が前記吐出部を前記主走査方向に移動させながら、前記吐出部がインクを吐出して、前記３次元造形物の前記第１の直線部に交差するとともに前記主走査方向と平行な第２の直線部を形成する第２の直線部形成工程と、を含むことを特徴とする３次元造形物の製造方法。

Images