JP2018065359A - Three-dimensional molding device - Google Patents

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JP2018065359A JP2016207223A JP2016207223A JP2018065359A JP 2018065359 A JP2018065359 A JP 2018065359A JP 2016207223 A JP2016207223 A JP 2016207223A JP 2016207223 A JP2016207223 A JP 2016207223A JP 2018065359 A JP2018065359 A JP 2018065359A
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mounting table
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将勝 大川
Masakatsu Okawa
将勝 大川
和浩 越智
Kazuhiro Ochi
和浩 越智
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Mimaki Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional molding device capable of molding a solid molded article while suppressing molding of a support material.SOLUTION: The three-dimensional molding device 1 which cures an ultraviolet-curable ink discharged towards a work plane 11a and thereby molds a solid molding article on the work plane 11a comprises: a mounting stand 11 which has a work plane 11a; an inkjet head 14 which discharges an ultraviolet-curable ink toward the work plane 11a; and a carriage drive part 16 which moves the inkjet head 14 in the main scanning direction; and a B axis tilt drive part 17d which tilts the mounting stand 11 with B axis as the center, the B axis being extending in the direction orthogonal to C axis, which extends in the perpendicular direction to the work plane 11a of the mounting stand 11, and the main scanning direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus.

作業面上に、層状の造形材を積層方向に複数積層することにより立体造形物を造形する三次元造形装置が知られている。このような三次元造形装置では、機能性インクとして、例えば紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型インクが用いられ、この紫外線光硬化型インクを硬化させることで造形材となる。このような三次元造形装置では、立体造形物と共に、立体造形物を支持するサポート材を造形する場合がある。サポート材を用いた造形としては、例えば特許文献1に、人工臓器の撮影データに基づいて三次元プリンタによって光硬化性の造形樹脂(造形材)およびサポート樹脂(サポート材)を順次積層して外形体を形成し、外形体からサポート樹脂を除去することで内部に空洞部を有する臓器モデルの型(殻体型)を形成することが記載されている。   A three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional model by stacking a plurality of layered modeling materials in a stacking direction on a work surface is known. In such a three-dimensional modeling apparatus, for example, an ultraviolet curable ink that is cured by irradiating ultraviolet rays is used as the functional ink, and the ultraviolet curable ink is cured to form a modeling material. In such a three-dimensional modeling apparatus, a support material that supports the three-dimensional modeled object may be modeled together with the three-dimensional modeled object. As modeling using a support material, for example, in Patent Document 1, a photocurable molding resin (modeling material) and a support resin (support material) are sequentially laminated by a three-dimensional printer based on imaging data of an artificial organ. It is described that a body model is formed, and a support resin is removed from the outer body to form a model (shell body type) of an organ model having a cavity inside.

特開2014−21174号公報JP 2014-21174 A

しかしながら、立体造形物を支持するために、サポート材を造形すると、サポート材は、立体造形物の造形後において、不要な部分となることから、サポート材の造形に用いられるインクを浪費することとなり、また、サポート材を造形する造形作業の作業時間もかかってしまう。   However, if the support material is modeled to support the three-dimensional object, the support material becomes an unnecessary part after the three-dimensional object is modeled, so that the ink used for modeling the support material is wasted. Also, it takes time for modeling work for modeling the support material.

そこで、本発明は、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物を造形することができる三次元造形装置を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the three-dimensional modeling apparatus which can model a three-dimensional molded item, suppressing modeling of a support material.

本発明の三次元造形装置は、作業面に向かって吐出された機能性インクを硬化させて前記作業面上に立体造形物を造形する三次元造形装置において、前記作業面を有する載置台と、前記作業面に向かって前記機能性インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドを主走査方向に移動させるヘッド駆動部と、前記載置台の前記作業面に対して垂直な方向に延在するC軸と前記主走査方向とに直交する方向に延在するB軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるB軸傾斜駆動部と、を備えることを特徴とする。   The three-dimensional modeling apparatus of the present invention is a three-dimensional modeling apparatus that cures the functional ink discharged toward the work surface and forms a three-dimensional object on the work surface, and a mounting table having the work surface; A droplet discharge head that discharges the functional ink toward the work surface, a head drive unit that moves the droplet discharge head in the main scanning direction, and a direction perpendicular to the work surface of the mounting table And a B-axis tilt drive unit that tilts the mounting table about a C-axis that extends and a B-axis that extends in a direction orthogonal to the main scanning direction.

この構成によれば、立体造形物が主走査方向に張り出した部位を有する場合、B軸を中心にして載置台を傾斜させることにより、張り出した部位が主走査方向からC軸の軸方向となるように傾けることができる。そして、C軸の軸方向に沿って、張り出した部位を液滴吐出ヘッドにより造形することができる。このため、主走査方向に張り出した部位を造形する場合には、サポート材が必要であったが、C軸の軸方向に沿って造形される張り出した部位は、サポート材による支持が不要となることから、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。   According to this configuration, when the three-dimensional object has a portion protruding in the main scanning direction, the protruding portion is changed from the main scanning direction to the axial direction of the C axis by inclining the mounting table about the B axis. Can be tilted. And the overhang | projection site | part can be modeled with a droplet discharge head along the axial direction of C axis | shaft. For this reason, a support material is required when modeling a portion that protrudes in the main scanning direction. However, the protruding portion that is formed along the axial direction of the C-axis does not need to be supported by the support material. Therefore, it is possible to model a three-dimensional modeled object while suppressing the modeling of the support material.

また、前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における中央に設けられることが好ましい。   The B axis is preferably provided at the center of the work surface in the main scanning direction.

この構成によれば、作業面の主走査方向における中央を軸として、載置台をバランスさせて傾斜させることができる。つまり、作業面の主走査方向の一方が液滴吐出ヘッドから離れると、作業面の主走査方向の他方が液滴吐出ヘッドに近づくことから、作業面の主走査方向の両側をバランスさせた状態で、載置台を傾斜させることができる。   According to this configuration, the mounting table can be balanced and inclined with the center of the work surface in the main scanning direction as an axis. That is, when one side of the work surface in the main scanning direction moves away from the droplet discharge head, the other side of the work surface in the main scanning direction approaches the droplet discharge head, so that both sides of the work surface in the main scanning direction are balanced. Thus, the mounting table can be tilted.

また、前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における一方側に設けられることが好ましい。   The B-axis is preferably provided on one side of the work surface in the main scanning direction.

この構成によれば、作業面の主走査方向における一方側を軸として、載置台を傾斜させることができる。このため、載置台の作業面の全面を液滴吐出ヘッドから離れるように、載置台を傾斜させることができることから、載置台の一部が液滴吐出ヘッドに近づくことを抑制でき、載置台と液滴吐出ヘッドとの物理的な干渉を抑制することができる。   According to this configuration, the mounting table can be inclined with the one side of the work surface in the main scanning direction as an axis. For this reason, since the mounting table can be inclined so that the entire work surface of the mounting table is separated from the droplet discharge head, it is possible to suppress a part of the mounting table from approaching the droplet discharge head, Physical interference with the droplet discharge head can be suppressed.

また、前記C軸を中心にして、前記載置台を回転させるC軸回転駆動部を、さらに備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include a C-axis rotation drive unit that rotates the mounting table around the C-axis.

この構成によれば、C軸を中心に載置台を回転させることができ、載置台を、いわゆるターンテーブルとして機能させることができる。このため、立体造形物の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、載置台を回転させて立体造形物の位置を変化させることにより、張り出し部位の張り出し方向を主走査方向に向けることができ、この後、B軸を中心に載置台を傾斜させることで、張り出し方向をC軸の軸方向に沿った方向とすることができる。よって、立体造形物の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。   According to this configuration, the mounting table can be rotated around the C axis, and the mounting table can function as a so-called turntable. For this reason, regardless of the direction in which the projecting part of the three-dimensional modeled object is projected, the projecting direction of the projecting part is directed to the main scanning direction by rotating the mounting table and changing the position of the three-dimensional modeled object. After that, by tilting the mounting table around the B axis, the overhanging direction can be made to be a direction along the axial direction of the C axis. Therefore, even if the projecting direction of the projecting part of the three-dimensional model is any direction, the projecting part can be modeled along the axial direction of the C-axis, and the three-dimensional modeled object is further suppressed while modeling the support material. Can be shaped.

また、前記B軸及び前記C軸に直交する方向に延在するA軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるA軸傾斜駆動部を、さらに備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include an A-axis tilt drive unit that tilts the mounting table around an A-axis extending in a direction orthogonal to the B-axis and the C-axis.

この構成によれば、立体造形物がB軸の軸方向に張り出した部位を有する場合、A軸を中心にして載置台を傾斜させることにより、張り出した部位がB軸の軸方向からC軸の軸方向となるように傾けることができる。そして、C軸の軸方向に沿って、張り出した部位を液滴吐出ヘッドにより造形することができる。よって、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。   According to this configuration, when the three-dimensional structure has a portion projecting in the axial direction of the B axis, the projecting portion is inclined from the axial direction of the B axis to the C axis by inclining the mounting table around the A axis. It can be tilted to be axial. And the overhang | projection site | part can be modeled with a droplet discharge head along the axial direction of C axis | shaft. Therefore, the projecting part can be modeled along the axial direction of the C axis, and the three-dimensional modeled object can be modeled while further suppressing the modeling of the support material.

また、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記機能性インクの吐出量に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記機能性インクの吐出量を減らすことが好ましい。   In addition, the apparatus further includes a control unit that controls the droplet discharge head, the head driving unit, and the B-axis tilt driving unit, and the control unit tilts the mounting table by the B-axis tilt driving unit, When ejecting the functional ink from the droplet ejection head, the side closer to the droplet ejection head than the ejection amount of the functional ink on the side farther from the droplet ejection head in the main scanning direction. It is preferable to reduce the discharge amount of the functional ink.

この構成によれば、載置台を傾斜させると、載置台の一部は、液滴吐出ヘッドから遠ざかり、載置台の他部は、載置台の一部に比して相対的に液滴吐出ヘッドに近づく。このため、液滴吐出ヘッドから遠い側の機能性インクの吐出量を多くし、液滴吐出ヘッドに近い側の機能性インクの吐出量を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。   According to this configuration, when the mounting table is tilted, a part of the mounting table is moved away from the droplet discharge head, and the other part of the mounting table is relatively smaller than the part of the mounting table. Get closer to. For this reason, the amount of functional ink on the side far from the droplet ejection head is increased and the amount of functional ink on the side near the droplet ejection head is reduced, so that the modeling material on the far side having a large movement amount can be used. The thickness can be increased, and the thickness of the modeling material on the near side where the movement amount is small can be reduced.

また、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記造形材の積層数に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記造形材の積層数を減らすことが好ましい。   Further, the unit further includes a control unit that controls the droplet discharge head, the head driving unit, and the B-axis tilt driving unit, and the three-dimensional modeled object is a layered modeling material obtained by curing the functional ink The control unit discharges the functional ink from the droplet discharge head while tilting the mounting table by the B-axis tilt driving unit. In this case, it is preferable that in the main scanning direction, the number of the modeling material on the side closer to the droplet ejection head is reduced as compared with the number of the modeling material on the side far from the droplet ejection head.

この構成によれば、載置台を傾斜させると、載置台の一部は、液滴吐出ヘッドから遠ざかり、載置台の他部は、載置台の一部に比して相対的に液滴吐出ヘッドに近づく。このため、液滴吐出ヘッドから遠い側の造形材の積層数を多くし、液滴吐出ヘッドに近い側の造形材の積層数を減らすことで、移動量が大きいB軸の遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さいB軸の近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。   According to this configuration, when the mounting table is tilted, a part of the mounting table is moved away from the droplet discharge head, and the other part of the mounting table is relatively smaller than the part of the mounting table. Get closer to. For this reason, by increasing the number of layers of modeling material on the side far from the droplet discharge head and reducing the number of layers of modeling material on the side near the droplet discharge head, the modeling material on the far side of the B-axis with a large amount of movement The thickness of the modeling material on the side close to the B axis with a small amount of movement can be reduced.

また、前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、硬化前の前記単位層の余剰部分を除去して、硬化後の前記単位層を平坦化させる平坦化ローラと、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部、前記B軸傾斜駆動部及び前記平坦化ローラを制御する制御部を、さらに備え、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記単位層ごとに前記平坦化ローラにより硬化前の前記単位層の余剰部分を除去することが好ましい。   Further, the three-dimensional modeled object is modeled by laminating a unit layer, which is a layered modeling material obtained by curing the functional ink, on the work surface, and an excess portion of the unit layer before curing is formed. A flattening roller for removing and flattening the unit layer after curing; and a controller for controlling the droplet discharge head, the head driving unit, the B-axis tilt driving unit, and the flattening roller. When the functional ink is ejected from the liquid droplet ejection head while the mounting table is tilted by the B-axis tilt driving unit, the control unit is cured by the flattening roller for each unit layer before the curing. It is preferable to remove excess portions of the unit layer.

この構成によれば、載置台を傾斜させて造形された単位層を、平坦化ローラにより平坦にすることができるため、単位層の厚さを適切な厚さとなるように造形することができ、立体造形物を好適に造形することができる。   According to this configuration, since the unit layer formed by inclining the mounting table can be flattened by the flattening roller, the unit layer can be formed to have an appropriate thickness, A three-dimensional model can be suitably modeled.

図1は、実施形態1に係る三次元造形装置によって造形される立体造形物を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a three-dimensional structure formed by the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施形態1に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. 図3は、実施形態1に係る三次元造形装置の載置台上に造形される立体造形物を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional modeled object that is modeled on the mounting table of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. 図4は、実施形態2に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment. 図5は、実施形態3に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the third embodiment. 図6は、実施形態4に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the fourth embodiment. 図7は、実施形態5に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth embodiment.

以下に、本発明に係る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、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る三次元造形装置によって造形される立体造形物を示す斜視図である。図2は、実施形態1に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。図3は、実施形態1に係る三次元造形装置の載置台上に造形される立体造形物を示す模式図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a three-dimensional structure formed by the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional modeled object that is modeled on the mounting table of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment.

実施形態1に係る三次元造形装置1は、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)14を用いた、いわゆるインクジェット方式の3Dプリンタである。この三次元造形装置1は、層状の造形材となる単位層を鉛直方向の下方側から上方側に向かって複数積層することで、立体造形物5を造形している。三次元造形装置1の説明に先立ち、図1を参照して、立体造形物5について説明する。   The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the first embodiment is a so-called inkjet 3D printer using an inkjet head (droplet ejection head) 14. The three-dimensional modeling apparatus 1 models a three-dimensional model 5 by stacking a plurality of unit layers, which are layered modeling materials, from the lower side in the vertical direction toward the upper side. Prior to the description of the three-dimensional modeling apparatus 1, the three-dimensional model 5 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、三次元造形装置1により造形される立体造形物5は、所定の方向に張り出した部位を有するものとなっており、図1には、一例として円筒形状の立体造形物5を図示している。図1に示す円筒の立体造形物5は、その軸心Iの軸方向が、軸方向の両側の端面(上面及び下面)に対して傾斜している。つまり、上面及び下面が水平面である場合、立体造形物5の軸心Iは、水平面に対して傾斜する軸方向となっており、立体造形物5は、鉛直方向(Z方向)の下方側から上方側に向かって、水平方向に張り出している。ここで、上記したように、立体造形物5は、単位層がZ方向に複数積層されることで造形されることから、立体造形物5の張り出した部位は支持する必要がある。   As shown in FIG. 1, a three-dimensional structure 5 formed by the three-dimensional modeling apparatus 1 has a portion projecting in a predetermined direction, and FIG. 1 shows a cylindrical three-dimensional structure as an example. 5 is illustrated. In the cylindrical three-dimensional structure 5 shown in FIG. 1, the axial direction of the axis I is inclined with respect to the end surfaces (upper surface and lower surface) on both sides in the axial direction. That is, when the upper surface and the lower surface are horizontal surfaces, the axis I of the three-dimensional structure 5 is an axial direction inclined with respect to the horizontal surface, and the three-dimensional structure 5 is viewed from the lower side in the vertical direction (Z direction). It projects horizontally in the upward direction. Here, as described above, since the three-dimensional structure 5 is formed by stacking a plurality of unit layers in the Z direction, it is necessary to support the protruding portion of the three-dimensional structure 5.

次に、図2を参照して、三次元造形装置1について説明する。図2に示すように、三次元造形装置1は、載置台11と、Yバー12と、キャリッジ13と、インクジェットヘッド14と、紫外線照射器15と、キャリッジ駆動部(ヘッド駆動部)16と、載置台駆動部17と、制御部18と、入力部19とを備える。   Next, the three-dimensional modeling apparatus 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the three-dimensional modeling apparatus 1 includes a mounting table 11, a Y bar 12, a carriage 13, an inkjet head 14, an ultraviolet irradiator 15, a carriage driving unit (head driving unit) 16, The mounting table drive unit 17, the control unit 18, and the input unit 19 are provided.

載置台11は、水平面内において延在する板状に形成されており、鉛直方向の上面が作業面11aとなっている。作業面11aは、初期位置において、水平面(図2のXY面)と平行な面となっており、平坦に形成されている。この作業面11aは、単位層が複数積層されることで、立体造形物5が造形される平面となっている。そして、図3に示すように、載置台11は、作業面11aを傾斜可能に移動させられ、傾斜した作業面11a上に立体造形物5を造形することが可能となっている。載置台11の作業面11aは、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。   The mounting table 11 is formed in a plate shape extending in a horizontal plane, and the upper surface in the vertical direction is a work surface 11a. The work surface 11a is parallel to the horizontal plane (XY plane in FIG. 2) at the initial position, and is formed flat. The work surface 11a is a flat surface on which the three-dimensional structure 5 is formed by stacking a plurality of unit layers. And as shown in FIG. 3, the mounting base 11 is made to move the work surface 11a so that inclination is possible, and it can shape | mold the three-dimensional molded item 5 on the inclined work surface 11a. The work surface 11a of the mounting table 11 is formed in, for example, a substantially rectangular shape, but is not limited thereto.

Yバー12は、載置台11の鉛直方向の上側に所定の間隔をあけて設けられる。Yバー12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12は、主走査方向に沿って往復移動するキャリッジ13をガイドする。   The Y bar 12 is provided at a predetermined interval above the mounting table 11 in the vertical direction. The Y bar 12 is provided linearly along the main scanning direction parallel to the horizontal direction (Y axis). The Y bar 12 guides the carriage 13 that reciprocates along the main scanning direction.

キャリッジ13は、Yバー12に保持され、当該Yバー12に沿って主走査方向(Y方向)に往復移動可能である。キャリッジ13は、主走査方向に移動制御される。また、キャリッジ13は、鉛直方向において載置台11の作業面11aと対向する面に、インクジェットヘッド14と紫外線照射器15とを保持している。   The carriage 13 is held by the Y bar 12 and can reciprocate in the main scanning direction (Y direction) along the Y bar 12. The carriage 13 is controlled to move in the main scanning direction. The carriage 13 holds an inkjet head 14 and an ultraviolet irradiator 15 on a surface facing the work surface 11a of the mounting table 11 in the vertical direction.

インクジェットヘッド14は、機能性インクとしての紫外線硬化型インクを作業面11aに向かって吐出するものである。インクジェットヘッド14は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。インクジェットヘッド14は、例えば、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介して、キャリッジ13に搭載される不図示のインクタンクに接続されている。インクジェットヘッド14は、立体造形物5の造形に用いられる紫外線硬化型インクの種類に応じて、複数設けられている。このインクジェットヘッド14は、インクタンク内の紫外線硬化型インクを、載置台11の作業面11aに向けてインクジェット方式で吐出する。   The inkjet head 14 ejects ultraviolet curable ink as functional ink toward the work surface 11a. The inkjet head 14 is mounted on the carriage 13 and can reciprocate in the main scanning direction as the carriage 13 moves along the main scanning direction. The inkjet head 14 is connected to an ink tank (not shown) mounted on the carriage 13 via various ink flow paths, a regulator, a pump, and the like, for example. A plurality of inkjet heads 14 are provided in accordance with the type of ultraviolet curable ink used for modeling the three-dimensional model 5. The inkjet head 14 ejects ultraviolet curable ink in the ink tank toward the work surface 11 a of the mounting table 11 by an inkjet method.

ここで、紫外線硬化型インクの種類としては、例えば、造形する立体造形物5の色彩に応じて、白色インク、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)及び黒色(K)等の着色インク、透明インク等を適宜用いることができる。インクジェットヘッド14は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。   Here, as the type of the ultraviolet curable ink, for example, white ink, cyan (C), magenta (M), yellow (Y), black (K), etc., according to the color of the three-dimensional model 5 to be modeled. Colored ink, transparent ink, and the like can be used as appropriate. The inkjet head 14 is electrically connected to the control unit 18, and the driving of the inkjet head 14 is controlled by the control unit 18.

紫外線照射器15は、作業面11aに吐出された紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射するものである。紫外線照射器15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15は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。紫外線照射器15は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。   The ultraviolet irradiator 15 irradiates the ultraviolet curable ink discharged onto the work surface 11a with ultraviolet rays. The ultraviolet irradiator 15 is configured by, for example, an LED module that can irradiate ultraviolet rays. The ultraviolet irradiator 15 is mounted on the carriage 13 and can reciprocate in the main scanning direction as the carriage 13 moves along the main scanning direction. The ultraviolet irradiator 15 is electrically connected to the control unit 18, and its driving is controlled by the control unit 18.

キャリッジ駆動部(ヘッド駆動部)16は、Yバー12に対してキャリッジ13を、すなわちインクジェットヘッド14及び紫外線照射器15を、主走査方向に相対的に往復移動させる(走査する)駆動装置である。キャリッジ駆動部16は、例えば、キャリッジ13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13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13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16は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。   The carriage drive unit (head drive unit) 16 is a drive unit that reciprocally moves (scans) the carriage 13 relative to the Y bar 12, that is, the inkjet head 14 and the ultraviolet irradiator 15 in the main scanning direction. . The carriage drive unit 16 includes, for example, a transmission mechanism such as a conveyance belt connected to the carriage 13 and a drive source such as an electric motor that drives the conveyance belt, and transmits the power generated by the drive source via the transmission mechanism. Thus, the power is converted into power for moving the carriage 13 along the main scanning direction, and the carriage 13 is reciprocated along the main scanning direction. The carriage drive unit 16 is electrically connected to the control unit 18, and the drive is controlled by the control unit 18.

載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14に対して載置台11を相対移動させるものであり、図2に示すように、鉛直方向移動部17aと、副走査方向移動部17bと、軸心回転部17cと、B軸傾斜駆動部17dと、を備える。   The mounting table drive unit 17 moves the mounting table 11 relative to the inkjet head 14, and as shown in FIG. 2, the vertical direction moving unit 17a, the sub-scanning direction moving unit 17b, and the axis rotation unit. 17c and a B-axis tilt drive unit 17d.

鉛直方向移動部17aは、載置台11を鉛直方向(Z方向)に沿って上下移動することで、載置台11に形成された作業面11aを、インクジェットヘッド14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17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15等に対して、作業面11aを鉛直方向に沿って近づけたり離したりすることができる。つまり、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15に対して作業面11aを鉛直方向に沿って相対移動可能とする。   The vertical direction moving unit 17 a moves the mounting table 11 up and down along the vertical direction (Z direction), thereby moving the work surface 11 a formed on the mounting table 11 in the vertical direction relative to the inkjet head 14. It moves up and down along. Thereby, the mounting table drive unit 17 can bring the work surface 11a closer to or away from the inkjet head 14, the ultraviolet irradiator 15 and the like along the vertical direction. That is, the mounting table driving unit 17 can move the work surface 11 a relative to the inkjet head 14 and the ultraviolet irradiator 15 along the vertical direction.

副走査方向移動部17bは、載置台11を主走査方向に対して直交するX方向と平行な副走査方向に移動させることで、載置台11に形成された作業面11aをインクジェットヘッド14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17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15等に対して、作業面11a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17bは、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15と、作業面11a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1では、副走査方向移動部17bは、載置台11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12毎、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15を副走査方向に移動させてもよい。   The sub-scanning direction moving unit 17b moves the mounting table 11 in the sub-scanning direction parallel to the X direction orthogonal to the main scanning direction, so that the work surface 11a formed on the mounting table 11 is moved with respect to the inkjet head 14. Relatively reciprocating along the sub-scanning direction. Thereby, the mounting table drive unit 17 can reciprocate the work surface 11a along the sub-scanning direction with respect to the inkjet head 14, the ultraviolet irradiator 15, and the like. That is, the sub-scanning direction moving unit 17b can relatively reciprocate the inkjet head 14, the ultraviolet irradiator 15, and the work surface 11a in the sub-scanning direction. In the first embodiment, the sub-scanning direction moving unit 17b moves the mounting table 11 in the sub-scanning direction. However, the present invention is not limited to this, and the Y-bar 12, the inkjet head 14, and the ultraviolet irradiator 15 are not limited thereto. May be moved in the sub-scanning direction.

軸心回転部(C軸回転駆動部)17cは、載置台11をC軸回りに回転させることで、載置台11に形成された作業面11aをインクジェットヘッド14に対して相対的に回転させるものであり、いわゆるターンテーブルとして機能している。ここで、C軸は、載置台11の平坦な作業面11aに対して、垂直な方向に延在する軸となっており、C軸の軸方向は、後述するB軸傾斜駆動部17dの傾斜に追従して変化する。このため、C軸は、作業面11aが水平面である場合、鉛直方向と平行な方向となっている。これにより、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15等に対して、作業面11aをC軸回りに回転させることができる。   The shaft rotation unit (C-axis rotation drive unit) 17c rotates the mounting table 11 around the C axis to rotate the work surface 11a formed on the mounting table 11 relative to the inkjet head 14. It functions as a so-called turntable. Here, the C-axis is an axis extending in a direction perpendicular to the flat work surface 11a of the mounting table 11, and the axial direction of the C-axis is an inclination of a B-axis inclination driving unit 17d described later. It changes following. For this reason, the C axis is parallel to the vertical direction when the work surface 11a is a horizontal plane. Thereby, the mounting table drive unit 17 can rotate the work surface 11a around the C axis with respect to the inkjet head 14, the ultraviolet irradiator 15, and the like.

B軸傾斜駆動部17dは、載置台11の作業面11aに対して垂直な方向に延在するC軸と主走査方向であるY方向に延在するA軸とに直交するX方向に延在するB軸を中心にして、載置台11を傾斜させるものである。B軸は、作業面11aの主走査方向における中央に設けられている。このため、図3に示すように、B軸傾斜駆動部17dは、B軸を中心に載置台11を傾斜させると、B軸を挟んで、載置台11の主走査方向における一方側が下がり、載置台11の主走査方向における他方側が上がる。   The B-axis tilt drive unit 17d extends in the X direction orthogonal to the C axis extending in the direction perpendicular to the work surface 11a of the mounting table 11 and the A axis extending in the Y direction that is the main scanning direction. The mounting table 11 is tilted around the B axis. The B axis is provided at the center of the work surface 11a in the main scanning direction. For this reason, as shown in FIG. 3, when the B-axis tilt drive unit 17d tilts the mounting table 11 about the B-axis, one side of the mounting table 11 in the main scanning direction is lowered with the B-axis interposed therebetween. The other side of the mounting table 11 in the main scanning direction is raised.

制御部18は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15、キャリッジ駆動部16、載置台駆動部17等を含む三次元造形装置1の各部を制御する。制御部18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18は、インクジェットヘッド14を制御し、紫外線硬化型インクの吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部18は、紫外線照射器15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18は、キャリッジ駆動部16を制御し、キャリッジ13の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部18は、載置台駆動部17を制御し、載置台11の鉛直方向及び副走査方向に沿った相対移動を制御したり、載置台11のC軸回り及びB軸回りの相対移動(回転及び傾斜)を制御したりする。   The control unit 18 controls each unit of the three-dimensional modeling apparatus 1 including the inkjet head 14, the ultraviolet irradiator 15, the carriage driving unit 16, the mounting table driving unit 17, and the like. The control unit 18 includes hardware such as an arithmetic device and a memory, and a program that realizes these predetermined functions. The control unit 18 controls the inkjet head 14 to control the discharge amount, discharge timing, discharge period, and the like of the ultraviolet curable ink. The control unit 18 controls the ultraviolet irradiator 15 to control the intensity of ultraviolet light to be irradiated, the exposure timing, the exposure period, and the like. The control unit 18 controls the carriage driving unit 16 and controls the relative movement of the carriage 13 along the main scanning direction. The control unit 18 controls the mounting table driving unit 17 to control the relative movement of the mounting table 11 along the vertical direction and the sub-scanning direction, or relative movement (rotation) around the C axis and the B axis of the mounting table 11. And tilt).

入力部19は、制御部18に接続され、立体造形物5の造形に関する造形データを入力したり、立体造形物5の造形条件を設定したりするためのものである。入力部19は、例えば、制御部18に有線/無線で接続されるPC、種々の端末等のデバイスによって構成される。   The input unit 19 is connected to the control unit 18 and is used to input modeling data related to modeling of the three-dimensional model 5 or to set modeling conditions for the three-dimensional model 5. The input unit 19 includes, for example, devices such as a PC and various terminals connected to the control unit 18 by wire / wireless.

次に、上記の三次元造形装置1による立体造形物5の造形に関する制御(以下、造形制御という。)について説明する。三次元造形装置1の制御部18は、立体造形物5の造形データに基づいて、立体造形物5の造形に関する造形制御を実行している。   Next, control (hereinafter referred to as modeling control) related to modeling of the three-dimensional model 5 by the three-dimensional modeling apparatus 1 will be described. The control unit 18 of the three-dimensional modeling apparatus 1 executes modeling control related to modeling of the three-dimensional model 5 based on the modeling data of the three-dimensional model 5.

ここで、制御部18は、造形データに基づき、積層される複数の単位層に対応するスライスデータをそれぞれ作成する。このスライスデータは、立体造形物5を構成する単位層を造形するためのデータである。例えば、造形する立体造形物5が図1に示すものである場合、後述する造形制御において、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11を単位層ごとにB軸回りに傾斜させることから、各単位層のスライスデータは、載置台11の傾斜を考慮して生成される。つまり、制御部18は、B軸回りに傾斜させた所定の傾斜角度を考慮して、各単位層のスライスデータを生成する。そして、制御部18は、スライスデータに基づいて、単位層を造形すると共に、単位層を積層するように、各部を造形制御することで、立体造形物5を造形する。   Here, the control unit 18 creates slice data corresponding to a plurality of unit layers to be stacked, based on the modeling data. This slice data is data for modeling the unit layer constituting the three-dimensional model 5. For example, when the three-dimensional model 5 to be modeled is the one shown in FIG. 1, in the modeling control described later, the mounting table 11 is tilted about the B axis for each unit layer by the B axis tilt driving unit 17 d, so that each unit The slice data of the layer is generated in consideration of the inclination of the mounting table 11. That is, the control unit 18 generates slice data of each unit layer in consideration of a predetermined inclination angle inclined about the B axis. And the control part 18 models the three-dimensional molded item 5 by modeling each part so that a unit layer may be laminated | stacked while modeling a unit layer based on slice data.

具体的に、制御部18は、図1に示すような立体造形物5を造形する場合、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11を傾斜させながら、インクジェットヘッド14から紫外線硬化型インクを吐出している。以下、図3を参照して、図1に示す立体造形物5の造形制御について説明する。図3では、図1の立体造形物5の軸心Iの軸方向が、鉛直方向(Z方向)となるように、載置台11を傾斜させている。   Specifically, when the three-dimensional model 5 as shown in FIG. 1 is modeled, the control unit 18 discharges ultraviolet curable ink from the inkjet head 14 while tilting the mounting table 11 by the B-axis tilt driving unit 17d. ing. Hereinafter, with reference to FIG. 3, modeling control of the three-dimensional model 5 shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 3, the mounting table 11 is inclined so that the axial direction of the axis I of the three-dimensional structure 5 of FIG. 1 is the vertical direction (Z direction).

図3に示すように、造形開始時における載置台11の初期位置は、作業面11aが水平面と平行な面となる位置となっている(ステップS101)。この状態において、造形される立体造形物5の軸心Iの軸方向は、鉛直方向に対して傾斜しており、制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となるまで、単位層を繰り返し造形する。つまり、制御部18は、単位層のスライスデータに基づいて単位層を造形し、この後、所定の傾斜角度分だけ載置台11を傾斜させると共に、載置台11を下方側に移動させる。そして、制御部18は、単位層の造形と載置台11の傾斜及び下方への移動とを繰り返し行うことで、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となるまで、単位層を積層して造形する(ステップS102)。   As shown in FIG. 3, the initial position of the mounting table 11 at the start of modeling is a position where the work surface 11a is a surface parallel to the horizontal plane (step S101). In this state, the axial direction of the axis I of the three-dimensional object 5 to be modeled is inclined with respect to the vertical direction, and the control unit 18 continues until the axis I of the three-dimensional object 5 is in the vertical direction. The unit layer is formed repeatedly. That is, the control unit 18 shapes the unit layer based on the slice data of the unit layer, and thereafter tilts the mounting table 11 by a predetermined tilt angle and moves the mounting table 11 downward. And the control part 18 laminates | stacks a unit layer until the axial center I of the three-dimensional molded item 5 becomes a vertical direction by repeatedly performing modeling of a unit layer and the inclination of the mounting base 11, and a downward movement. Modeling is performed (step S102).

ここで、制御部18は、単位層の造形時において、インクジェットヘッド14から吐出する紫外線硬化型インクの吐出量を、主走査方向において変えている。これは、載置台11をB軸回りに傾斜させると、載置台11の主走査方向における一方側が下降する一方で、載置台11の主走査方向における他方側が上昇することで、載置台11の一方側がインクジェットヘッド14から離れ、載置台11の他方側がインクジェットヘッド14に近づくからである。このため、制御部18は、インクジェットヘッド14から離れた遠い側(すなわち、下降した載置台11の一方側)の紫外線硬化型インクの吐出量に比して、インクジェットヘッド14に近い側(すなわち、上昇した載置台11の他方側)の紫外線硬化型インクの吐出量を、主走査方向に沿って連続的にまたは段階的に減らしている。   Here, the control unit 18 changes the discharge amount of the ultraviolet curable ink discharged from the inkjet head 14 in the main scanning direction during the modeling of the unit layer. This is because when the mounting table 11 is tilted around the B axis, one side of the mounting table 11 in the main scanning direction is lowered, while the other side of the mounting table 11 in the main scanning direction is raised, This is because the side is separated from the inkjet head 14 and the other side of the mounting table 11 is close to the inkjet head 14. For this reason, the control unit 18 is closer to the inkjet head 14 (i.e., the discharge amount of the ultraviolet curable ink on the far side away from the inkjet head 14 (i.e., one side of the lowered mounting table 11) (i.e. The discharge amount of the ultraviolet curable ink on the other side of the raised mounting table 11 is continuously or stepwise reduced along the main scanning direction.

制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となると、B軸傾斜駆動部17dによる載置台11の傾斜を停止し、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となった状態を維持する(ステップS103)。そして、制御部18は、鉛直方向移動部17aにより載置台11を下方側に移動させながら、単位層のスライスデータに基づいて残りの単位層を積層することで、立体造形物5を造形する。   When the axis I of the three-dimensional object 5 is in the vertical direction, the control unit 18 stops the inclination of the mounting table 11 by the B-axis inclination driving unit 17d, and the axis I of the three-dimensional object 5 is in the vertical direction. Is maintained (step S103). And the control part 18 models the three-dimensional molded item 5 by laminating | stacking the remaining unit layer based on the slice data of a unit layer, moving the mounting base 11 to the downward side by the vertical direction moving part 17a.

以上のように、実施形態1によれば、立体造形物5が主走査方向に張り出した部位を有する場合、B軸を中心にして載置台11を傾斜させることにより、張り出した部位が主走査方向から鉛直方向(Z方向)となるように傾けることができる。そして、鉛直方向に沿って、張り出した部位をインクジェットヘッド14により造形することができる。このため、主走査方向に張り出した部位を造形する場合には、サポート材が必要であったが、鉛直方向に沿って造形される張り出した部位は、サポート材による支持が不要となる。つまり、造形される単位層は、載置台11を傾斜させることによって、下方側の単位層において支持することが可能となることから、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。   As described above, according to the first embodiment, when the three-dimensional structure 5 has a portion protruding in the main scanning direction, the protruding portion is inclined in the main scanning direction by inclining the mounting table 11 about the B axis. Can be tilted so as to be in the vertical direction (Z direction). And the overhang | projection site | part can be modeled with the inkjet head 14 along a perpendicular direction. For this reason, when modeling the site | part projected in the main scanning direction, the support material was required, but the projecting site modeled along the vertical direction does not need to be supported by the support material. That is, since the unit layer to be modeled can be supported on the lower unit layer by inclining the mounting table 11, the three-dimensional model 5 is modeled while suppressing the modeling of the support material. be able to.

また、実施形態1によれば、B軸を作業面11aの主走査方向における中央に設けることで、載置台11をB軸を中心にバランスさせて傾斜させることができる。つまり、作業面11aの主走査方向の一方がインクジェットヘッド14から離れると、作業面11aの主走査方向の他方がインクジェットヘッド14に近づくことから、作業面11aの主走査方向の両側をバランスさせた状態で、載置台11を傾斜させることができる。   Further, according to the first embodiment, by providing the B axis at the center of the work surface 11a in the main scanning direction, the mounting table 11 can be tilted while being balanced around the B axis. That is, when one side of the work surface 11a in the main scanning direction moves away from the ink jet head 14, the other side of the work surface 11a in the main scanning direction approaches the ink jet head 14, so both sides of the work surface 11a in the main scanning direction are balanced. In this state, the mounting table 11 can be tilted.

また、実施形態1によれば、傾斜させた載置台11の主走査方向において、インクジェットヘッド14から遠い側の紫外線硬化型インクの吐出量を多くし、インクジェットヘッド14に近い側の紫外線硬化型インクの吐出量を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材(単位層)の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材(単位層)の厚みを薄くすることができる。   Further, according to the first embodiment, in the main scanning direction of the inclined mounting table 11, the discharge amount of the ultraviolet curable ink on the side far from the inkjet head 14 is increased, and the ultraviolet curable ink on the side close to the inkjet head 14. By reducing the discharge amount, the thickness of the modeling material (unit layer) on the far side where the movement amount is large can be increased, and the thickness of the modeling material (unit layer) on the near side where the movement amount is small can be reduced.

なお、実施形態1では、図1に示す立体造形物5の造形制御において、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11をB軸回りに傾斜させたが、この構成に限定されず、例えば、立体造形物5に応じて、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11をB軸回りに傾斜させると共に、軸心回転部17cにより載置台11を軸心回り(C軸回り)に回転させてもよい。この構成によれば、立体造形物5の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、載置台11を回転させて立体造形物5の位置を変化させることにより、張り出し部位の張り出し方向を主走査方向に向けることができ、この後、B軸を中心に載置台11を傾斜させることで、張り出し方向をC軸の軸方向に沿った方向とすることができる。よって、立体造形物5の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。   In the first embodiment, in the modeling control of the three-dimensional model 5 illustrated in FIG. 1, the mounting table 11 is tilted around the B axis by the B axis tilt driving unit 17 d, but the configuration is not limited thereto. Depending on the model 5, the mounting table 11 may be tilted about the B axis by the B-axis tilt driving unit 17d, and the mounting table 11 may be rotated about the axis (around the C axis) by the axis rotation unit 17c. . According to this configuration, even if the projecting direction of the projecting part of the three-dimensional structure 5 is any direction, the projecting direction of the projecting part can be changed by rotating the mounting table 11 to change the position of the three-dimensional structure 5. After that, by tilting the mounting table 11 around the B axis, the overhanging direction can be set to a direction along the axial direction of the C axis. Therefore, even if the projecting direction of the projecting part of the three-dimensional model 5 is any direction, the projecting part can be modeled along the axial direction of the C axis, and the three-dimensional modeling is performed while further suppressing the modeling of the support material. The object 5 can be shaped.

また、実施形態1において、載置台駆動部17は軸心回転部17cを有する構成であったが、軸心回転部17cを省いた構成であってもよい。   Further, in the first embodiment, the mounting table driving unit 17 has the configuration including the axis rotation unit 17c, but may be configured to omit the axis rotation unit 17c.

[実施形態2]
次に、図4を参照して、実施形態2に係る三次元造形装置1について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図4は、実施形態2に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
[Embodiment 2]
Next, the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, parts that are different from the first embodiment will be described in order to avoid redundant descriptions, and parts that are the same as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment.

実施形態2の三次元造形装置1において、B軸傾斜駆動部17dは、X方向に延在するB軸を中心にして、載置台11を傾斜させており、B軸は、作業面11aの主走査方向における他方側(図4の右側)の端部に寄せて設けられている。   In the three-dimensional modeling apparatus 1 of Embodiment 2, the B-axis tilt driving unit 17d tilts the mounting table 11 about the B axis extending in the X direction, and the B axis is the main surface of the work surface 11a. It is provided close to the end of the other side (right side in FIG. 4) in the scanning direction.

このため、図4に示すように、造形開始時における載置台11の初期位置は、作業面11aが水平面と平行な面となる位置となっている(ステップS201)。この状態において、制御部18は、B軸傾斜駆動部17dによりB軸を中心に載置台11を傾斜させると、B軸が設けられる載置台11の主走査方向における他方側の高さが変わらずに、載置台11の主走査方向における一方側が下がる(ステップS202)。このとき、鉛直方向移動部17aによる載置台11の下方側への移動は、実施形態1のように載置台11の他方側が上昇しない分、少ない移動量となる。そして、制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となると、B軸傾斜駆動部17dによる載置台11の傾斜を停止し、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となった状態を維持する(ステップS203)。   For this reason, as shown in FIG. 4, the initial position of the mounting table 11 at the start of modeling is a position where the work surface 11a is parallel to the horizontal plane (step S201). In this state, when the control unit 18 tilts the mounting table 11 about the B axis by the B-axis tilt driving unit 17d, the height of the other side in the main scanning direction of the mounting table 11 on which the B axis is provided does not change. Then, one side of the mounting table 11 in the main scanning direction is lowered (step S202). At this time, the downward movement of the mounting table 11 by the vertical direction moving unit 17a is a small moving amount because the other side of the mounting table 11 does not rise as in the first embodiment. Then, when the axis I of the three-dimensional object 5 is in the vertical direction, the control unit 18 stops the inclination of the mounting table 11 by the B-axis inclination driving unit 17d, and the axis I of the three-dimensional object 5 is in the vertical direction. The maintained state is maintained (step S203).

以上のように、実施形態2によれば、作業面11aの主走査方向における一方側を軸として、載置台11を傾斜させることができる。このため、載置台11の作業面11aの全面をインクジェットヘッド14から離れるように、載置台11を傾斜させることができることから、載置台11の一部がインクジェットヘッド14に近づくことを抑制でき、載置台11とインクジェットヘッド14との物理的な干渉を抑制することができる。   As described above, according to the second embodiment, the mounting table 11 can be inclined with the one side of the work surface 11a in the main scanning direction as an axis. For this reason, since the mounting table 11 can be inclined so that the entire work surface 11 a of the mounting table 11 is separated from the inkjet head 14, it is possible to prevent a part of the mounting table 11 from approaching the inkjet head 14. Physical interference between the mounting table 11 and the inkjet head 14 can be suppressed.

[実施形態3]
次に、図5を参照して、実施形態3に係る三次元造形装置30について説明する。なお、実施形態3でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図5は、実施形態3に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。
[Embodiment 3]
Next, the three-dimensional modeling apparatus 30 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, parts that are different from the first and second embodiments will be described in order to avoid redundant descriptions, and parts that have the same configurations as those in the first and second embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the third embodiment.

実施形態3の三次元造形装置30において、載置台駆動部17は、A軸傾斜駆動部31をさらに備えたものとなっている。   In the three-dimensional modeling apparatus 30 of Embodiment 3, the mounting table driving unit 17 further includes an A-axis tilt driving unit 31.

A軸傾斜駆動部31は、主走査方向に平行な方向を軸方向であるA軸を中心にして、載置台11を傾斜させるものである。A軸は、作業面11aの副走査方向における中央に設けられてもよいし、作業面11aの副走査方向における一方側の端部に寄せて設けられてもよく、特に限定されない。A軸傾斜駆動部31は、A軸が作業面11aの副走査方向の中央に設けられる場合、A軸を中心に載置台11を傾斜させると、A軸を挟んで、載置台11の副走査方向における一方側が下がり、載置台11の副走査方向における他方側が上がる。また、A軸傾斜駆動部31は、A軸が作業面11aの副走査方向の一方側の端部に寄せて設けられ場合、A軸を中心に載置台11を傾斜させると、A軸が設けられる載置台11の副走査方向における他方側の高さが変わらずに、載置台11の副走査方向における一方側が下がる。   The A-axis tilt drive unit 31 tilts the mounting table 11 with the direction parallel to the main scanning direction as the axis, which is the axial direction. The A axis may be provided at the center of the work surface 11a in the sub-scanning direction, or may be provided close to one end of the work surface 11a in the sub-scanning direction, and is not particularly limited. When the A axis is provided in the center of the work surface 11a in the sub-scanning direction, the A-axis tilt drive unit 31 tilts the mounting table 11 around the A axis, and the sub-scan of the mounting table 11 sandwiches the A axis. One side in the direction is lowered, and the other side in the sub-scanning direction of the mounting table 11 is raised. Further, when the A axis is provided close to one end of the work surface 11a in the sub-scanning direction, the A axis tilt driving unit 31 is provided with the A axis when the mounting table 11 is tilted around the A axis. The height of the other side of the mounting table 11 in the sub-scanning direction is not changed, and one side of the mounting table 11 in the sub-scanning direction is lowered.

以上のように、実施形態3によれば、A軸を中心にして載置台11を傾斜させることができるため、立体造形物5が副走査方向に張り出した部位を有する場合、A軸を中心にして載置台11を傾斜させることにより、張り出した部位が副走査方向から鉛直方向となるように傾けることができる。そして、鉛直方向に沿って、張り出した部位をインクジェットヘッド14により造形することができる。よって、張り出し部位を鉛直方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。   As described above, according to the third embodiment, since the mounting table 11 can be tilted around the A axis, when the three-dimensional structure 5 has a portion protruding in the sub-scanning direction, the A axis is the center. By tilting the mounting table 11, the protruding part can be tilted so as to be in the vertical direction from the sub-scanning direction. And the overhang | projection site | part can be modeled with the inkjet head 14 along a perpendicular direction. Therefore, the projecting part can be modeled along the vertical direction, and the three-dimensional model 5 can be modeled while further suppressing the modeling of the support material.

[実施形態4]
次に、図6を参照して、実施形態4に係る三次元造形装置35について説明する。なお、実施形態4でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から3と異なる部分について説明し、実施形態1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態4に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
[Embodiment 4]
Next, the three-dimensional modeling apparatus 35 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, parts that are different from those in the first to third embodiments will be described in order to avoid duplicate descriptions, and parts that have the same configuration as those in the first to third embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the fourth embodiment.

実施形態4の三次元造形装置35において、制御部18は、単位層の積層数を、主走査方向において変えている。制御部18は、載置台11を傾斜させて、単位層を造形する場合、インクジェットヘッド14から離れた遠い側(すなわち、下降した載置台11の一方側)の単位層の積層数に比して、インクジェットヘッド14に近い側(すなわち、上昇した載置台11の他方側)の単位層の積層数を減らしている。つまり、制御部18は、造形データに基づくスライスデータの生成時において、インクジェットヘッド14から遠い側の単位層の積層数が多くなるように、また、インクジェットヘッド14に近い側の単位層の積層数が少なくるように、スライスデータを生成している。   In the three-dimensional modeling apparatus 35 of Embodiment 4, the control unit 18 changes the number of unit layers stacked in the main scanning direction. When the control unit 18 tilts the mounting table 11 to form a unit layer, the control unit 18 compares the number of unit layers on the far side away from the inkjet head 14 (that is, one side of the mounting table 11 lowered). The number of unit layers on the side close to the inkjet head 14 (that is, the other side of the raised mounting table 11) is reduced. That is, the controller 18 increases the number of unit layers on the side farther from the inkjet head 14 and increases the number of unit layers on the side closer to the inkjet head 14 when generating slice data based on the modeling data. Slice data is generated so that there are few.

以上のように、実施形態4によれば、傾斜させた載置台11の主走査方向において、インクジェットヘッド14から遠い側の単位層の積層数を多くし、インクジェットヘッド14に近い側の単位層の積層数を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, in the main scanning direction of the inclined mounting table 11, the number of unit layers on the side farther from the inkjet head 14 is increased, and the unit layer on the side closer to the inkjet head 14 is increased. By reducing the number of layers, the thickness of the far-side modeling material with a large movement amount can be increased, and the thickness of the near-side modeling material with a small movement amount can be reduced.

[実施形態5]
次に、図7を参照して、実施形態5に係る三次元造形装置40について説明する。なお、実施形態5でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から4と異なる部分について説明し、実施形態1から4と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図7は、実施形態5に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
[Embodiment 5]
Next, the three-dimensional modeling apparatus 40 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, in order to avoid redundant description, portions different from the first to fourth embodiments will be described, and portions having the same configurations as those of the first to fourth embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth embodiment.

実施形態5の三次元造形装置40は、単位層の硬化前の状態となる紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化するための平坦化ローラ41をさらに備えている。平坦化ローラ41は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化している。平坦化ローラ41は、その軸方向における幅が、立体造形物5よりも広い幅となっている。平坦化ローラ41は、主走査方向に沿って移動することで、紫外線硬化型インクの層の表面が水平面と平行な面となるように平坦化する。   The three-dimensional modeling apparatus 40 according to the fifth embodiment further includes a flattening roller 41 for flattening the surface of the ultraviolet curable ink layer that is in a state before the unit layer is cured. The flattening roller 41 is mounted on the carriage 13 and flattens the surface of the ultraviolet curable ink layer as the carriage 13 moves along the main scanning direction. The flattening roller 41 has a width in the axial direction wider than that of the three-dimensional structure 5. The flattening roller 41 moves along the main scanning direction to flatten the surface of the ultraviolet curable ink layer so that it is parallel to the horizontal plane.

制御部18は、載置台11を傾斜させながら単位層を造形する場合、先ず、所定の傾斜角度分だけ載置台11を傾斜させた後に、傾斜後の載置台11へ向かってインクジェットヘッド14から紫外線硬化型インクを吐出して、硬化前の単位層である紫外線硬化型インクの層を形成する。この後、制御部18は、紫外線硬化型インクの層に対して、平坦化ローラ41により余剰部分となる不要な紫外線硬化型インクを掻き取ることで、紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化する。この後、平坦化された紫外線硬化型インクの層は、紫外線照射器15により紫外線が照射されて硬化することで、単位層となる。   When the control unit 18 forms the unit layer while tilting the mounting table 11, the control unit 18 first tilts the mounting table 11 by a predetermined tilt angle, and then ultraviolet rays from the inkjet head 14 toward the mounting table 11 after tilting. The curable ink is ejected to form an ultraviolet curable ink layer which is a unit layer before curing. Thereafter, the controller 18 flattens the surface of the ultraviolet curable ink layer by scraping off the unnecessary ultraviolet curable ink which becomes an excess portion with the flattening roller 41 with respect to the ultraviolet curable ink layer. To do. Thereafter, the flattened ultraviolet curable ink layer becomes a unit layer by being cured by being irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiator 15.

以上のように、実施形態5によれば、載置台11を傾斜させながら造形される単位層を、平坦化ローラ41により平坦にすることができるため、単位層の厚さを適切な厚さとなるように造形することができ、立体造形物5を好適に造形することができる。   As described above, according to the fifth embodiment, the unit layer that is modeled while the mounting table 11 is tilted can be flattened by the flattening roller 41, so that the unit layer has an appropriate thickness. The three-dimensional model 5 can be modeled suitably.

1,30,35,40 三次元造形装置
5 立体造形物
11 載置台
11a 作業面
12 Yバー
13 キャリッジ
14 インクジェットヘッド
15 紫外線照射器
16 キャリッジ駆動部
17 載置台駆動部
17a 鉛直方向移動部
17b 副走査方向移動部
17c 軸心回転部
17d B軸傾斜駆動部
18 制御部
19 入力部
20 表示部
31 A軸傾斜駆動部
41 平坦化ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,30,35,40 Three-dimensional modeling apparatus 5 Three-dimensional modeling object 11 Mounting stand 11a Work surface 12 Y bar 13 Carriage 14 Inkjet head 15 Ultraviolet irradiator 16 Carriage drive part 17 Mounting stand drive part 17a Vertical direction moving part 17b Subscanning Direction moving unit 17c Axis rotating unit 17d B-axis tilt drive unit 18 Control unit 19 Input unit 20 Display unit 31 A-axis tilt drive unit 41 Flattening roller

Claims (8)

作業面に向かって吐出された機能性インクを硬化させて前記作業面上に立体造形物を造形する三次元造形装置において、
前記作業面を有する載置台と、
前記作業面に向かって前記機能性インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを主走査方向に移動させるヘッド駆動部と、
前記載置台の前記作業面に対して垂直な方向に延在するC軸と前記主走査方向とに直交する方向に延在するB軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるB軸傾斜駆動部と、を備えることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus that cures the functional ink discharged toward the work surface and forms a three-dimensional object on the work surface,
A mounting table having the work surface;
A droplet discharge head for discharging the functional ink toward the work surface;
A head drive unit for moving the droplet discharge head in the main scanning direction;
B-axis tilt drive for tilting the mounting table about a C-axis extending in a direction perpendicular to the work surface of the mounting table and a B-axis extending in a direction perpendicular to the main scanning direction. A three-dimensional modeling apparatus.
前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における中央に設けられることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the B axis is provided at a center of the work surface in the main scanning direction. 前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における一方側に設けられることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the B axis is provided on one side of the work surface in the main scanning direction. 前記C軸を中心にして、前記載置台を回転させるC軸回転駆動部を、さらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の三次元造形装置。   4. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, further comprising a C-axis rotation driving unit that rotates the mounting table around the C-axis. 5. 前記B軸及び前記C軸に直交する方向に延在するA軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるA軸傾斜駆動部を、さらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の三次元造形装置。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising an A-axis tilting drive unit that tilts the mounting table around an A-axis extending in a direction orthogonal to the B-axis and the C-axis. The three-dimensional modeling apparatus according to item 1. 前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記機能性インクの吐出量に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記機能性インクの吐出量を減らすことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
A control unit for controlling the droplet discharge head, the head driving unit, and the B-axis tilt driving unit;
When the functional ink is ejected from the droplet ejection head while the mounting table is tilted by the B-axis tilt driving unit, the control unit is arranged on the side farther from the droplet ejection head in the main scanning direction. 6. The three-dimensional image according to claim 1, wherein a discharge amount of the functional ink closer to the droplet discharge head is reduced as compared with a discharge amount of the functional ink. Modeling equipment.
前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、
前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記造形材の積層数に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記造形材の積層数を減らすことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
A control unit for controlling the droplet discharge head, the head driving unit, and the B-axis tilt driving unit;
The three-dimensional modeled object is modeled by laminating a unit layer, which is a layered modeling material obtained by curing the functional ink, on the work surface,
When the functional ink is ejected from the droplet ejection head while the mounting table is tilted by the B-axis tilt driving unit, the control unit is arranged on the side farther from the droplet ejection head in the main scanning direction. 6. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the number of layers of the modeling material closer to the droplet discharge head is reduced as compared with the number of stacks of the modeling material. .
前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、
硬化前の前記単位層の余剰部分を除去して、硬化後の前記単位層を平坦化させる平坦化ローラと、
前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部、前記B軸傾斜駆動部及び前記平坦化ローラを制御する制御部を、さらに備え、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記単位層ごとに前記平坦化ローラにより硬化前の前記単位層の余剰部分を除去することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
The three-dimensional modeled object is modeled by laminating a unit layer, which is a layered modeling material obtained by curing the functional ink, on the work surface,
Removing a surplus portion of the unit layer before curing to planarize the unit layer after curing;
A control unit for controlling the droplet discharge head, the head driving unit, the B-axis tilt driving unit, and the flattening roller;
When the functional ink is ejected from the droplet ejection head while the mounting table is tilted by the B-axis tilt driving unit, the unit before curing is cured by the flattening roller for each unit layer. The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein an excess portion of the layer is removed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020197098A (en) * 2019-06-05 2020-12-10 株式会社クボタ Work machine

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