JP2016198896A - 三次元造形物の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態に係る、三次元造形物の製造方法について説明するが、まずは、本実施形態において製造しようとする三次元造形物、および当該三次元造形物を製造するための製造装置の概要を説明する。
図1は、本実施形態において、製造しようとする三次元造形物を示す図である。図1の(a)は、三次元造形物の外観図であり、図1の(b)は、図1の(a)の切断線A−A’における三次元造形物の矢視断面の一部分を示す図である。
以下には、本実施形態において、製造しようとする三次元造形物5の各層について説明する。
図3は、本実施形態における、三次元造形物の製造装置60(以下、製造装置60と記載する)の主要構成を示した図である。なお、図3には、製造途中の三次元造形物5も併せて図示している。
記録ユニット10は、インクジェット法を用いて、上述したインクを吐出すると共に、吐出したインクを硬化させるためのユニットである。図4は、記録ユニット10の具体的構成を図示したものであり、記録ユニット10のインク吐出面(下面)を示している。記録ユニット10は、図4に示すように、キャリッジ13と、インクジェットヘッド11と、UV照射部12とを有している。
キャリッジ13は、Y軸に沿って往復移動可能であり、インクジェットヘッド11およびUV照射部12を搭載している。キャリッジ13の移動は、後述する制御ユニット20によって制御される。
インクジェットヘッド11は、インクジェット法を用いて上述したインクを吐出する。具体的には、インクジェットヘッド11は、図4に示すように、第1インクジェットヘッドノズル部11Aと、第2インクジェットヘッドノズル部11Bと、第3インクジェットヘッドノズル部11Cとを有している。
UV照射部12は、インク硬化用の光源を有した複数の照射器12Aを有しており、これをキャリッジ13に搭載されている。具体的には、UV照射部12は、Y軸方向に沿って配列した3つの照射器12Aを有している。キャリッジ13には、図4の紙面右側から左側に向かってY軸方向に沿って、照射器12A、第3インクジェットヘッドノズル部11C、第1インクジェットヘッドノズル部11A、照射器12A、第2インクジェットヘッドノズル部11Bおよび照射器12Aがこの順で配列している。このように、すべてのノズル列がY方向に配列して設けられているため、1回のY方向への移動で一層を構成するすべてのインクを吐出することが可能であると共に、吐出と同時に紫外線照射も行うため、吐出と硬化とを同じタイミングで行うことができる。
制御ユニット20は、インクジェットヘッド11によるインク吐出の制御、UV照射部12によるUV照射の制御およびキャリッジ13の移動(走査)の制御等、各種部材の制御を行うユニットである。
基台40は、記録ユニット10のインクジェットヘッド11から吐出されたインクを堆積させるプレート状のステージである。基台40上に、図3に示すように三次元造形物5が製造される。
本実施形態に係る、三次元造形物5の製造方法について、図5および図6を参照して説明する。図5は、三次元造形物5の製造方法の流れを示すフロー図である。また、図6は、図5のフロー図に基づいて実際に製造する三次元造形物5の断面図である。
造形本体部分Aに使用するモデル材が透明である場合は、白色インクで被覆部分Bを形成することにより、三次元造形物5の表層側からコア部分15に使用されている加飾インクの色が外殻部分16を通して出現してしまうことを抑制し、加飾部分に対して減法混色により色調表現することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、モデル材が白色である場合には、補正造形データ作成部34は、図7に示す断面を有する三次元造形物5を製造する補正造形データを作成してもよい。この場合、補正造形データ作成部34は、図7に示すように、被覆部分Bがない補正造形データを作成する。モデル材が白色であれば、造形本体部分Aの外殻部分16が被覆部分Bの機能をなすため、当該被覆部分Bを省略することができる。被覆部分Bを省略する場合の製造方法は、図5のS7を省略すればよい。
補正造形データを作成するにあたり、造形本体部分Aにおけるコア部分15および外殻部分16それぞれの領域の割合、ならびにコア部分15に用いる加飾インクおよびその使用量等には特に限定はない。以下には、これらの決定方法の一例を示すが、本発明はこれに限定されるわけではない。
例えば、補正造形データ作成部34は、モデル材の総量が加飾インクの総量よりも多いという比較結果の情報をインク使用量比較部33より受け取った場合、両者の差分に応じて、コア部分15および外殻部分16の領域を決定してもよい。これにより、モデル材の総量および加飾インクの総量の差分に応じて、コア部分15および外殻部分16の領域を決定しているため、より正確にモデル材と加飾インクとの使用量の差を低減することができる。
ここで、補正造形データ作成部34は、コア部分15に用いる加飾インクを、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に応じて決定してもよい。例えば、補正造形データ作成部34は、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に基づき、コア部分15に用いる加飾インクとして最も使用量が少ない加飾インクを選択したり、使用量が少ない複数の加飾インクを選択したりすればよい。これにより、コア部分15に用いる加飾インクを、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に応じて決定しているため、各加飾インクについて、より正確にモデル材との使用量の差を低減することができる。
以上では、製造する三次元造形物5に使用するモデル材の総量および加飾インクの総量の差分に応じて、コア部分15および外殻部分16の領域を決定する例を示したが、本発明はこれに限定されない。
上述した実施形態では、コア部分15を加飾インクで形成し、外殻部分16をモデル材で形成する例を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。そこで、以下には、上述した実施形態とは別の実施形態について、図8および図9を参照して説明する。図8は、三次元造形物5の製造方法の流れを示すフロー図である。また、図9は、図8のフロー図に基づいて実際に製造される三次元造形物5の断面図である。
本実施形態に係る、三次元造形物5の製造方法では、図9に示す断面を有する三次元造形物5を製造する補正造形データを作成する。図9に示す三次元造形物5では、モデル材および加飾インクを混合した混合材料を用いて、造形本体部分Aのコア部分15および外殻部分16の双方が形成されている。すなわち、図9に示す三次元造形物5では、モデル材および加飾インクを混合した混合材料を用いて造形本体部分Aが形成されている。
補正造形データを作成するにあたり、造形本体部分Aに用いる混合材料を構成する加飾インクおよびその使用量等には特に限定はない。以下には、これらの決定方法の一例を示すが、本発明はこれに限定されるわけではない。
例えば、補正造形データ作成部34は、モデル材の総量が加飾インクの総量よりも多いという比較結果の情報をインク使用量比較部33より受け取った場合、両者の差分に応じて、コア部分15および外殻部分16を形成するために用いる混合材料を構成する加飾インクの使用量を決定してもよい。これにより、モデル材の総量および加飾インクの総量の差分に応じて、コア部分15および外殻部分16を形成するために用いる混合材料を構成する加飾インクの使用量を決定するため、より正確にモデル材と加飾インクとの使用量の差を低減することができる。
ここで、補正造形データ作成部34は、コア部分15および外殻部分16を形成するために用いる混合材料を構成する加飾インクを、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に応じて決定してもよい。例えば、補正造形データ作成部34は、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に基づき、混合材料を構成する加飾インクとして最も使用量が少ない加飾インクを選択したり、使用量が少ない複数の加飾インクを選択したりすればよい。これにより、混合材料を構成する加飾インクを、インク使用量算出部32が算出した加飾インクの総量に応じて決定しているため、各加飾インクについて、より正確にモデル材との使用量の差を低減することができる。
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の製造方法は、造形本体部分Aおよび加飾部分Cを含む三次元造形物5の製造方法であって、少なくとも加飾インクおよびモデル材を用いて、上記本体部分Aを形成する造形本体部分形成工程と、上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分を被覆する上記加飾部分Cを形成する加飾部分形成工程と、を含むことを特徴とする。
2 光反射層
3 着色層
4 透明層
5 三次元造形物
6 支持体
10 記録ユニット
11 インクジェットヘッド
12 UV照射部
13 キャリッジ
15 コア部分
16 外殻部分
20 制御ユニット
31 造形データ受付部
32 インク使用量算出部
33 インク使用量比較部
34 補正造形データ作成部
35 印刷制御部
60 製造装置
A 造形本体部分
B 被覆部分
C 加飾部分
Claims (15)
- 造形本体部分および加飾部分を含む三次元造形物の製造方法であって、
少なくとも加飾インクおよびモデル材を用いて、上記造形本体部分を形成する造形本体部分形成工程と、
上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分を被覆する上記加飾部分を形成する加飾部分形成工程と、を含むことを特徴とする、三次元造形物の製造方法。 - 上記造形本体部分形成工程は、
少なくとも上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分のコア部分を形成するコア部分形成工程と、
少なくとも上記モデル材を用いて、上記コア部分の外殻をなす外殻部分であって、当該コア部分を被覆する外殻部分を形成する外殻部分形成工程と、を有することを特徴とする請求項1に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記コア部分形成工程では、上記加飾インクを用いて上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記モデル材を用いて上記外殻部分を形成することを特徴とする請求項2に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記コア部分形成工程では、上記モデル材および上記加飾インクを混合した混合材料を用いて上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記混合材料を用いて上記外殻部分を形成し、
白色インクを用いて、上記外殻部分を被覆する被覆部分を形成する被覆部分形成工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記三次元造形物の三次元データに基づき、当該三次元造形物の上記造形本体部分を、上記モデル材のみを用いて形成する場合に使用する当該モデル材の総量と、当該三次元造形物の上記加飾部分を、上記加飾インクのみを用いて形成する場合に使用する当該加飾インクの総量とを算出する算出工程と、
上記算出工程で算出した上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量とを比較する比較工程と、をさらに含み、
上記比較工程の結果、上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量との差が所定の量よりも多い場合に、上記造形本体部分形成工程および上記加飾部分形成工程を行うことを特徴とする請求項1〜4に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記造形本体部分形成工程は、
少なくとも上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分のコア部分を形成するコア部分形成工程と、
少なくとも上記モデル材を用いて、上記コア部分の外殻をなす外殻部分であって、当該コア部分を被覆する外殻部分を形成する外殻部分形成工程と、を有し、
上記コア部分形成工程では、上記加飾インクを用いて上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記モデル材を用いて上記外殻部分を形成し、
上記比較工程の結果、上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量との差が所定の量よりも多い場合に、両者の差分に応じて、上記コア部分および上記外殻部分の領域を決定する領域決定工程をさらに含み、
上記コア部分形成工程では、上記領域決定工程で決定された領域に対して、上記加飾インクを用いて上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記領域決定工程で決定された領域に対して、上記モデル材を用いて上記外殻部分を形成することを特徴とする請求項5に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記算出工程において算出された上記加飾インクの総量に応じて、上記コア部分を形成するために用いる上記加飾インクを決定する加飾インク決定工程と、
上記領域決定工程において決定された上記コア部分の領域に応じて、上記加飾インク決定工程において決定された上記加飾インクの使用量を決定する使用量決定工程とをさらに含み、
上記コア部分形成工程では、上記領域決定工程で決定された領域に対して、上記加飾インク決定工程で決定された上記加飾インクを用いて、上記使用量決定工程で決定された使用量で上記コア部分を形成することを特徴とする、請求項6に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記造形本体部分形成工程は、
少なくとも上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分のコア部分を形成するコア部分形成工程と、
少なくとも上記モデル材を用いて、上記コア部分の外殻をなす外殻部分であって、当該コア部分を被覆する外殻部分を形成する外殻部分形成工程と、を有し、
上記コア部分形成工程では、上記モデル材および上記加飾インクを混合した混合材料を用いて上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記混合材料を用いて上記外殻部分を形成し、
白色インクを用いて、上記外殻部分を被覆する被覆部分を形成する被覆部分形成工程をさらに含み、
上記比較工程の結果、上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量との差が所定の量よりも多い場合に、両者の差分に応じて、上記コア部分および上記外殻部分を形成するために用いる上記混合材料を構成する上記加飾インクの使用量を決定する使用量決定工程をさらに含み、
上記コア部分形成工程では、上記使用量決定工程で決定された使用量の上記加飾インクを含む上記混合材料を用いて、上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記使用量決定工程で決定された使用量の上記加飾インクを含む上記混合材料を用いて、上記外殻部分を形成することを特徴とする請求項5に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記算出工程において算出された上記加飾インクの総量に応じて、上記混合材料を構成する上記加飾インクを決定する加飾インク決定工程をさらに含み、
上記コア部分形成工程では、上記加飾インク決定工程で決定された上記加飾インクであって、上記使用量決定工程で決定された使用量の上記加飾インクを含む上記混合材料を用いて、上記コア部分を形成し、
上記外殻部分形成工程では、上記加飾インク決定工程で決定された上記加飾インクであって、上記使用量決定工程で決定された使用量の上記加飾インクを含む上記混合材料を用いて、上記外殻部分を形成することを特徴とする請求項8に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 白色インクを用いて、上記造形本体部分を被覆する被覆部分を形成する被覆部分形成工程をさらに含み、
上記加飾部分形成工程では、上記加飾インクを用いて、上記被覆部分を被覆する上記加飾部分を形成することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記造形本体部分形成工程は、
少なくとも上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分のコア部分を形成するコア部分形成工程と、
少なくとも上記モデル材を用いて、上記コア部分の外殻をなす外殻部分であって、当該コア部分を被覆する外殻部分を形成する外殻部分形成工程と、を有し、
上記外殻部分形成工程では、上記コア部分で用いた上記加飾インクの色が、上記外殻部分を通して出現しない厚みで上記外殻部分を形成することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記造形本体部分形成工程は、
少なくとも上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分のコア部分を形成するコア部分形成工程と、
少なくとも上記モデル材を用いて、上記コア部分の外殻をなす外殻部分であって、当該コア部分を被覆する外殻部分を形成する外殻部分形成工程と、を有し、
上記コア部分の体積は、上記外殻部分の体積よりも大きく、
上記外殻部分の体積は、上記加飾部分の体積以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の、三次元造形物の製造方法。 - 上記モデル材および上記加飾インクは、同じ硬化収縮率を有していることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の、三次元造形物の製造方法。
- インクジェット法を用いて上記モデル材および上記加飾インクを吐出して、上記三次元造形物を製造することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の、三次元造形物の製造方法。
- 造形本体部分および加飾部分を含む三次元造形物を製造するための製造装置であって、
モデル材および加飾インクを用いて上記三次元造形物を形成する印刷部と、
上記三次元造形物の三次元データに基づき、当該三次元造形物の上記造形本体部分を、上記モデル材のみを用いて形成する場合に使用する当該モデル材の総量と、当該三次元造形物の上記加飾部分を、上記加飾インクのみを用いて形成する場合に使用する当該加飾インクの総量とを算出する算出部と、
上記算出部が算出した上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量とを比較する比較部と、を備え、
上記印刷部は、上記比較部による比較の結果、上記モデル材の総量と上記加飾インクの総量との差が所定の量よりも多い場合に、
少なくとも加飾インクおよびモデル材を用いて、上記造形本体部分を形成し、
上記加飾インクを用いて、上記造形本体部分を被覆する上記加飾部分を形成することを特徴とする製造装置。
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