JP2018171778A - 造形装置および造形方法 - Google Patents
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また特許文献2には、レーザ光源からのレーザビームを光硬化性樹脂層内部にスポット照射するレーザ光学系において、次のような特徴を有するマイクロ光造形装置が開示されている。それは、カバーガラスおよび/またはガラス基板の表面に位置合わせの基準となる標識を2次元的に分布させて配置するようにし、その位置を基準としてマイクロ光造形フォーカスポイントの位置決めをすることを特徴とするものである。
り当てられたプレート以外のプレート上に立体物が形成されてしまった場合には、発注者以外の者に立体物が送付されてしまうことが懸念される。これは、予め立体物ごとに割り当てられたプレートを区別することで、形成された立体物の管理を行う場合であれば、形成された立体物が、サポート材や容器等で覆われず、外観や構成等について秘密に管理されない場合であっても同様である。
造形装置本体に対して着脱可能に設けられたプレート上に、立体モデルの3次元形状データに基づいて造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記プレートには、前記3次元形状データを含む情報と関連付けされる固有の識別情報が付加されており、
前記プレート上の識別情報を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた前記プレート上の識別情報に関連付けられた前記3次元形状データに基づいて、当該プレート上に造形材料を積層させる制御手段と、
を有することを特徴とする造形装置を提供する。
造形装置本体に対して着脱可能に設けられたプレート上に、立体モデルの3次元形状データに基づいて造形材料を積層することによって立体物を作製する造形方法であって、
前記プレートには、前記3次元形状データを含む情報と関連付けされる固有の識別情報が付加されており、
前記プレート上の識別情報を読み取るステップと、
読み取られた前記プレート上の識別情報に関連付けられた前記3次元形状データに基づいて、当該プレート上に造形材料を積層させるステップと、
を有することを特徴とする造形方法を提供する。
本発明は、積層造形技術(AM技術)、すなわち、造形材料を2次元に配置して層状に
積層することによって立体物(3次元物体)を作製する技術を採用した造形装置に関する。ここで、造形材料の積層は、造形装置本体に着脱可能に設けられたプレート上で行われる。
本明細書では、造形装置を用いて作製しようとする立体モデル(つまり造形装置に与えられる3次元形状データが表す立体物)を「造形対象物」と呼ぶ。また、造形装置で作製された(出力された)立体物を「造形物」と呼ぶ。造形装置では、造形対象物に対応する構造(「構造体」と呼ぶ)と同時に付加的な構造(「付加体」と呼ぶ)が造形される。付加体には、構造体のオーバーハング部分や強度の弱い部分などを支持するための構造である「サポート体」、および、構造体の外観形状を秘匿するために構造体の全部又は一部を覆う構造である「カバー体」が含まれる。造形装置で作成された造形物から、付加体(サポート体およびカバー体)を除去することで、造形対象物に対応する「構造体」が得られる。
なお、構造体の外観形状を秘匿する構成としては、「構造体」とともに作製される「カバー体」の他に、プレート上に作製された造形物を覆う容器状の部材(単に「容器」と呼ぶ)をプレートに取り付ける構成が挙げられる。
構造材料としては、例えば、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、ABS、PS(ポリスチレン)など、熱可塑性の樹脂を用いることができる。あるいは、金属材料やセラミックス材料を用いてもよい。また、サポート材料としては、構造体からの除去を簡単にするため、熱可塑性と水溶性を有する材料を好ましく用いることができる。サポート材料としては、例えば、糖質、ポリ乳酸(PLA)、PVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコール)などを例示できる。
また、本明細書では、作製目的とする立体モデルの3次元形状データを積層方向に沿って複数層にスライスして得られる断面データから生成されるデジタルデータを「スライスデータ」と呼ぶ。スライスデータは、必要に応じて、サポート体の断面データ、カバー体の断面データなどの情報を付加して生成される。スライスデータに基づき造形材料で形成される層を「材料層」と呼ぶ。「材料層」は、用いる造形材料の種類に応じて、1又は複数の材料層を組み合わせて形成される粒子の層である。
以下に、実施例1について説明する。本実施例の造形装置は、プレートに付加された固有の識別情報(「プレートID」と呼ぶ)を読み取り、そのプレートIDに関連付けられた3次元形状データに基づいて、そのプレート上に積層造形を行うことを特徴とする。
図1は、本実施例の造形装置100を示す外観斜視図である。
図中には、造形ユニット10、プレート20、ステージ30、カメラユニット40、コード書き込みユニット(不図示)を収容する造形室50が示されている。また、造形室扉51、操作表示部60、カートリッジ収容部70、作業室80が示されている。
また、本実施例の造形装置100は、CPU(プロセッサ)、ROM、RAM、ユーザインタフェース部、通信部などにより構成される制御手段としてのシステム制御部101(図2参照)を備える。システム制御部101においては、ROM等に格納されたプログラムをCPUが実行することにより、造形装置100の動作制御を行う。なお、動作制御のプログラムは必ずしも造形装置100で実行される必要はなく、造形システムの中であればどこで実行されても構わない。ここで、カメラユニット40とシステム制御部101は読み取り手段を構成する。また、システム制御部101は、関連付け手段、設定手段を
構成する。
造形ユニット10は、主として材料層形成部3と中間転写体4と加熱部材6を有する。
材料層形成部3は、造形対象物の3次元形状データから生成された複数層のスライスデータに基づいて、造形材料からなる粒子状の材料層1を形成する。本実施例において、材料層形成部3は、電子写真プロセスを利用して造形材料からなる1層分の材料層を形成する。以下、材料層形成部3が電子写真プロセスを利用する例について説明するが、本発明は、インクジェットプロセスなどの他の方法を利用する場合にも適用することができる。
プレート20は、材料層1が積層されることで作製されていく造形物2を保持する積層面20aを有する基板(造形台)であり、ステージ30に着脱可能に保持される。加熱部材6は、中間転写体4の内周側に配置され、Z方向(高さ方向)に移動可能で、中間転写体4上の材料層1を加熱溶融するために温度制御される加熱部材である。加熱部材6は、積層位置8で、中間転写体4の内周面に当接可能な加熱面(加圧面)6aを有する。
積層位置8で、プレート20の積層面20aまたは積層面20a上(積層面上)の造形物2と、加熱部材6との間で、中間転写体4の表面(外周面)に担持された材料層1が挟まれることで、積層が行われる。
図3は、プレート20を示す概略斜視図である。
図3に示すように、プレート20は略方形の板状体であり、端部近傍にプレートID21が記されている。図3において、プレートID21はバーコードで表わされているが、これに限るものではなく、文字や記号その他の図形によるものであってもよい。また、プレートID21は、電磁的手段で読み取られるもの等、人の目には不可視であってもよい。
図4は、造形サービスシステム200の一構成例を示すシステム図である。
造形サービスシステム200は、造形装置100と、ネットワーク201を介して造形装置100に接続されたサーバ202および発注者端末203より構成される。
発注者端末203は、3次元造形発注用のアプリケーションプログラムがインストールされたコンピュータであり、造形物の造形を発注するための発注データを生成する発注データ作成装置として機能する。
れる。このスライスデータには、次のようなデータが含まれる。例えば、構造体の外観形状を秘匿するためにカバー体が用いられる場合(図6B参照)、スライスデータには、カバー体の断面データが含まれる。すなわち、付加体がサポート体とカバー体を含む場合は、スライスデータにサポート体の断面データとカバー体の断面データが含まれる。また、構造体の外観形状を秘匿するために容器が用いられ、造形物と容器の間がサポート体で充填される場合には、当該サポート体の断面データが、スライスデータに含まれる。
このスライスデータへの加工は、発注者端末203にインストールされた3次元造形発注用のアプリケーションプログラムにより行われる(アプリケーションプログラムによる情報処理がCPUやメモリ等のハードウェア資源を用いて具体的に実現される)。
本実施例の造形装置100、または造形装置100と接続したサーバ202は、ネットワーク201に対して、造形依頼を受け付けるためのホームページを表示する(S501)。発注者によりホームページ上で造形依頼がなされると(S502)、本実施例の造形装置100は発注者の造形依頼を、造形ジョブとして記憶・管理する(S503)。造形ジョブは発注データと、発注データに関連付けて保持される属性情報とからなる。属性情報には、発注データの識別情報、発注データの送受信日時に関する情報、造形物の納期に関する情報、造形対象物のフットプリント(上面投影形状・面積)に関する情報、発注者の識別情報等が含まれる。
造形装置100はまた、2以上の造形ジョブに基づいて造形プランを作成する(S505)。ここで、造形プランとは、造形ジョブをまとめて行うためのプレート20の割り当て、ステージ30上におけるプレート20の配置、造形開始・終了予定時刻の算出等をいう。すなわち、造形プランのプランニングにおいて、造形ジョブに係る造形対象物とプレート20との対応付け(関連付け)が行なわれる。
ここで、S507の確認サブフローについて説明する。
まず、カメラユニット40により造形室50内を撮像し(S5071)、得られた画像からプレート20のプレートID21を読み取り、プレートID21の位置及び/又は向きを認識する(S5072)。そして、造形室50内(造形装置本体内)でのプレートID21の位置及び/又は向きを造形プラン情報と対照して(S5073)、造形プランに則しているかどうかを判断し、造形プランに則しているときは確認フローを終了する。なお、造形プランに則していないときはオペレータに対してワーニングを行う(S5074)。オペレータによりセッティングが変更されたときは(S5075)、再びこの確認サブフローを実施する。
形装置100より消去する(S511)。
すべての造形ジョブに係る造形処理が終了すると(S512)、造形室扉51をアンロックし(S513)、オペレータに通知する(S514)。
したがって、予め割り当てられたプレート以外のプレート上に造形物が作製されることを防ぐことができ、例えばサイズ等の条件が適合しないプレート上に造形物が作製され造形不良が生じてしまうことを防ぐことが可能となる。また、作製された構造体がカバー体や容器等で覆われ秘匿されている場合であっても、プレート20のプレートID21により造形物を識別することができるので、その発注者に送付する等、作製された造形物の管理を適切に行うことが可能となる。
ここで、本実施例では、2以上の造形ジョブにより造形プランを作成する場合について説明したが、これに限るものではなく、1つの造形ジョブに従い造形プランを作成する形態においても、本発明を好適に適用することができる。また、プレート20に関しては、少なくとも1つのプレートが造形装置本体に着脱可能に設けられるものであればよい。ステージ30上に複数のプレートが配置される形態では、各プレートのプレートIDに対してそれぞれ3次元形状データが関連付けられることになる。
以下に、実施例2について説明する。なお、本実施例では、実施例1と異なる構成や処理について説明し、実施例1と同様の構成や処理についての説明は省略する。
本実施例では、プレートに付されたプレートIDが、造形物の発注者の名称または住所に関連付けられたものであることを特徴とする。
上述したように、本発明に係る造形装置100においては、作製された造形物がその外観によって識別できなくても、プレートID21により造形物を識別して管理を行うことを可能にする。依頼により造形出力を行う造形サービス事業において、形成された造形物の管理で特に重要となるのは、造形物が発注者のもとへ適切に届くことである。
このように本実施例では、プレート20のプレートID21と発注者識別情報とが関連付けられている。そこで、発注者識別情報が発注者の名称又は住所そのものであるとき、つまり、S501において表示したホームページが発注者の名称又は住所を入力させるものであれば、プレートID21は、造形物の発注者の名称又は住所に直接関連付けられることとなる。
、第2のホームページで発注者により入力された発注者の名称又は住所を参照して、造形物を発注者のもとに届けることができる。
以下に、実施例3について説明する。なお、本実施例では、実施例1、2と異なる構成や処理について説明し、実施例1、2と同様の構成や処理についての説明は省略する。
本実施例では、プレートID21が、造形物の発注者の名称または住所に関する情報を含んでおり、プレート20上の領域のうち、造形物が作製されても造形材料(構造材料又はサポート材料)で覆われない領域に表示されていることを特徴とする。なお、造形物が容器で覆われる場合には、プレート20上の領域のうち、造形物が作製されても造形材料で覆われない領域、かつ、造形物を覆う容器で覆われない領域に、プレートID21が表示されるものであるとよい。
また、本実施例におけるプレートID22には、発注者の名称と住所がアルファベットで表わされている。
本実施例の造形装置100においても、カメラユニット40により造形室50内を撮像する。そして、プレートID22を、まず、画像として取得する。
次に、一般的な光学的文字認識技術(いわゆるOCR(Optical character recognition)技術)により、プレートID22をコードに変換する。そして、当該コードに関連付けられた3次元形状データにより、そのプレート20上に積層造形を行う。
ここで、プレートID22は、造形物の発注者の名称または住所を含むものであるから、オペレータや配送事業者が直接的に造形物の発注者を認識することができる。
したがって、作製された造形物がその外観によって識別できなくても、プレートID22に基づき識別することができるので、造形物を発注者のもとに、より確実に届けることが可能になる。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (7)
- 造形装置本体に対して着脱可能に設けられたプレート上に、立体モデルの3次元形状データに基づいて造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置であって、
前記プレートには、前記3次元形状データを含む情報と関連付けされる固有の識別情報が付加されており、
前記プレート上の識別情報を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた前記プレート上の識別情報に関連付けられた前記3次元形状データに基づいて、当該プレート上に造形材料を積層させる制御手段と、
を有することを特徴とする造形装置。 - 前記プレート上の識別情報と、前記3次元形状データを含む情報とを関連付ける関連付け手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の造形装置。 - 前記プレートが造形装置本体内に配置されるときの前記プレートの位置及び/又は向きを設定する設定手段を有し、
前記制御手段は、
前記読み取り手段により読み取られた前記識別情報の位置及び/又は向きから、前記プレートが前記設定手段による設定に従って配置されているかどうかを判断し、
前記プレートが前記設定に従って配置されていると判断した場合に、前記立体物の作製を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の造形装置。 - 前記識別情報は、前記立体物の作製を発注する発注者の名称又は住所に関連付けられた情報である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の造形装置。 - 前記識別情報は、前記プレート上の領域のうち、当該プレート上に作製される前記立体物で隠れない領域に付加されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の造形装置。 - 前記立体物には、前記立体モデルに対応する構造体と、前記構造体の少なくとも一部を覆うカバー体とが含まれる
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の造形装置。 - 造形装置本体に対して着脱可能に設けられたプレート上に、立体モデルの3次元形状データに基づいて造形材料を積層することによって立体物を作製する造形方法であって、
前記プレートには、前記3次元形状データを含む情報と関連付けされる固有の識別情報が付加されており、
前記プレート上の識別情報を読み取るステップと、
読み取られた前記プレート上の識別情報に関連付けられた前記3次元形状データに基づいて、当該プレート上に造形材料を積層させるステップと、
を有することを特徴とする造形方法。
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JP7491197B2 (ja) | 2020-11-26 | 2024-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形装置および三次元造形システム |
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WO2016072352A1 (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-12 | 学校法人慶應義塾 | 立体物製造システム、立体物製造装置、積層用部材、立体物、立体物製造方法及びプログラム |
-
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