JP2020097196A - Three-dimensional molding apparatus and three-dimensional molding method - Google Patents

Three-dimensional molding apparatus and three-dimensional molding method Download PDF

Info

Publication number
JP2020097196A
JP2020097196A JP2018237131A JP2018237131A JP2020097196A JP 2020097196 A JP2020097196 A JP 2020097196A JP 2018237131 A JP2018237131 A JP 2018237131A JP 2018237131 A JP2018237131 A JP 2018237131A JP 2020097196 A JP2020097196 A JP 2020097196A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
modeling
dimensional
unit
molding
ejection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018237131A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7248972B2 (en
Inventor
隆司 當間
Takashi Taima
隆司 當間
田沼 千秋
Chiaki Tanuma
千秋 田沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mutoh Industries Ltd
Hosei University
Original Assignee
Mutoh Industries Ltd
Hosei University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mutoh Industries Ltd, Hosei University filed Critical Mutoh Industries Ltd
Priority to JP2018237131A priority Critical patent/JP7248972B2/en
Publication of JP2020097196A publication Critical patent/JP2020097196A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7248972B2 publication Critical patent/JP7248972B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

To provide a three-dimensional molding apparatus and method capable of molding a three-dimensional objet with higher accuracy in an inkjet system.SOLUTION: A three-dimensional molding apparatus according to the present invention includes: a discharge unit that discharges a molding material; curing means for curing the molding material; a molding table for holding a base material having a molding surface for discharging the molding material; a position adjustment mechanism that adjusts a relative position of the molding table in a three-dimensional space with respect to the discharge unit; and a control unit that controls the discharge head, the curing means, and the position adjustment mechanism. A laminate of the molding material is formed by discharging the molding material a plurality of times continuously in a state where the discharge head is stationary with respect to the molding table, by the control unit. After the discharging of the plurality of times, the laminate is cured by means of the curing means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、三次元造形装置及び三次元造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling device and a three-dimensional modeling method.

基材上に三次元造形物を追加的に造形するための三次元造形装置が広く用いられている。基材上の造形面は、平面には限られず、曲面である場合もあり、このような曲面の造形面にも、三次元造形物を高精度に形成することが求められている。 A three-dimensional modeling apparatus for additionally modeling a three-dimensional model on a substrate is widely used. The modeling surface on the base material is not limited to a flat surface but may be a curved surface, and it is required to form a three-dimensional modeled object with high accuracy even on such a curved modeling surface.

三次元造形方法には様々な方式が知られており、そのうちの1つとしてインクジェット方式が広く知られている。インクジェット方式は、例えば光又は熱硬化型のインクを走査線に沿って吐出した後、造形面に吐出されたインクに光(例えば紫外線)又は熱を照射して硬化させる。このような走査、インク吐出、及び硬化を繰り返すことにより、所望の形状の三次元造形物を形成することができる。 Various methods are known as a three-dimensional modeling method, and an inkjet method is widely known as one of them. In the inkjet method, for example, light or thermosetting ink is ejected along a scanning line, and then the ink ejected on the modeling surface is irradiated with light (for example, ultraviolet rays) or heat to be cured. By repeating such scanning, ink ejection, and curing, a three-dimensional structure having a desired shape can be formed.

このようなインクジェット方式において、益々高精度な造形が求められており、一例として直径が0.3mm程度の構造物の造形や真円度の高い柱状の造形が求められている。このような高精度な造形は、上記のような従来のインクジェット方式では困難である。 In such an ink jet system, more and more highly accurate modeling is required, and as an example, modeling of a structure having a diameter of about 0.3 mm or columnar modeling with high roundness is required. Such high-accuracy modeling is difficult with the conventional inkjet system as described above.

特開2005−205670号公報JP 2005-205670 A

本発明は、インクジェット方式において、より高精度な三次元造形物の造形が可能とする三次元造形装置及び方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and method capable of modeling a three-dimensional model with higher accuracy in an inkjet method.

上記の課題を解決するため、本発明に係る三次元造形装置は、造形材料を吐出する吐出部と、前記造形材料に光又は熱を与えて前記造形材料を硬化させる硬化手段と、前記造形材料を吐出する造形面を有する基材を保持するための造形テーブルと、前記吐出部に対する前記造形テーブルの三次元空間の相対的な位置を調整する位置調整機構と、前記吐出部、前記硬化手段、前記位置調整機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記吐出部を前記造形テーブルに対し静止させた状態で、前記造形材料を連続して複数回吐出して造形材料の積層体を形成し、その複数回の吐出後、前記硬化手段により前記積層体を硬化させるよう動作することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is a discharge unit that discharges a modeling material, a curing unit that applies light or heat to the modeling material to cure the modeling material, and the modeling material. A modeling table for holding a substrate having a modeling surface for discharging, a position adjusting mechanism for adjusting the relative position of the three-dimensional space of the modeling table with respect to the discharging section, the discharging section, the curing means, A control unit for controlling the position adjusting mechanism, wherein the control unit discharges the molding material continuously a plurality of times in a state where the discharging unit is stationary with respect to the molding table, and is a laminate of molding materials. Is formed, and after discharging a plurality of times, it is operated to cure the laminated body by the curing means.

この三次元造形装置において、前記位置調整機構は、前記造形テーブルの傾斜角を調整可能に構成されることができる。加えて、前記制御部は、前記造形材料の吐出方向と前記基材の法線が略一致するよう前記位置調整機構を制御するよう構成することができる。 In this three-dimensional modeling apparatus, the position adjusting mechanism can be configured to be able to adjust the tilt angle of the modeling table. In addition, the control unit may be configured to control the position adjusting mechanism such that the ejection direction of the modeling material and the normal line of the base material are substantially coincident with each other.

また、この三次元造形装置において、前記造形面の曲面形状データに基づき前記造形材料の三次元データをスライスデータに分割するスライスデータ生成部を更に備えることができる。また、前記制御部は、吐出パスに沿って前記吐出部を前記造形テーブルに対し相対的に移動させるよう構成されることができる。また、前記制御部は、前記吐出パスに沿った前記吐出部の移動、前記吐出部による前記造形材料の吐出、及び前記硬化手段による前記造形材料の硬化を、前記吐出パスの終点まで繰り返すよう構成されることができる。 Further, the three-dimensional modeling apparatus may further include a slice data generation unit that divides the three-dimensional data of the modeling material into slice data based on the curved surface shape data of the modeling surface. Also, the control unit may be configured to move the discharge unit relative to the modeling table along a discharge path. Further, the control unit is configured to repeat the movement of the ejection unit along the ejection path, the ejection of the modeling material by the ejection unit, and the curing of the modeling material by the curing unit until the end of the ejection path. Can be done.

また、本発明に係る三次元造形方法は、目標造形物を形成するための造形材料を吐出する吐出部を、基材を載置した造形テーブルに対し静止させた状態で、前記造形材料を連続して複数回吐出して造形材料の積層体を形成するステップと、前記造形材料の積層体に対し、光又は熱を照射して前記積層体を硬化させるステップと、前記吐出部を吐出パスに沿って移動させるステップとを備える。 In addition, the three-dimensional modeling method according to the present invention continuously discharges the modeling material in a state in which the discharging unit that discharges the modeling material for forming the target modeling object is stationary with respect to the modeling table on which the base material is placed. A plurality of times to form a laminate of the molding material, the laminate of the molding material is irradiated with light or heat to cure the laminate, and the discharge unit is used as a discharge path. Moving along.

この三次元造形方法において、前記造形テーブルの傾斜角を調整するステップを更に備えることができる。この場合、前記造形テーブルの傾斜角は、前記造形材料の吐出方向と前記基材の法線が略一致するように調整され得る。また、この方法において、前記造形面の曲面形状データに基づき前記造形材料の三次元データをスライスデータに分割するステップを更に備えることができる。 The three-dimensional modeling method may further include a step of adjusting an inclination angle of the modeling table. In this case, the inclination angle of the modeling table can be adjusted so that the ejection direction of the modeling material and the normal line of the base material substantially match. The method may further include a step of dividing the three-dimensional data of the modeling material into slice data based on the curved surface shape data of the modeling surface.

本発明によれば、インクジェット方式において、より高精度な三次元造形物の造形が可能とする三次元造形装置及び方法を提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional modeling apparatus and method capable of modeling a three-dimensional model with higher accuracy in an inkjet method.

第1の実施の形態の3Dプリンタ100の全体構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the whole structure of the 3D printer 100 of 1st Embodiment. 位置/傾斜角調整機構15の具体的な構成の一例を示す斜視図である。6 is a perspective view showing an example of a specific configuration of the position/tilt angle adjusting mechanism 15. FIG. 第1の実施の形態の3Dプリンタ100において目標造形物ASを基材BE上に形成する場合の基本的な手順を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining a basic procedure in case of forming target modeling thing AS on substrate BE in 3D printer 100 of a 1st embodiment. 第1の実施の形態の3Dプリンタ100の制御部200の詳細な構成の一例を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a detailed configuration of a control unit 200 of the 3D printer 100 according to the first embodiment. FIG. 基材BEの造形面の形状が曲面である場合における、目標造形物ASの三次元データ、及びスライスデータSiの生成を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining generation of three-dimensional data of target modeling thing AS and slice data Si in the case where the shape of the modeling surface of base material BE is a curved surface. 第1の実施の形態の3Dプリンタ100を用いた三次元造形方法の手順を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a procedure of a three-dimensional modeling method using the 3D printer 100 according to the first embodiment. 位置/傾斜角調整機構15による造形テーブル16の傾斜角の調整の様子を説明する概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating how the position/tilt angle adjusting mechanism 15 adjusts the tilt angle of the modeling table 16. 制御用CPU202から出力される駆動信号Ssh、Sij、Smcの波形の一例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an example of waveforms of drive signals Ssh, Sij, and Smc output from the control CPU 202. 第2の実施の形態の3Dプリンタ100の全体構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the whole structure of the 3D printer 100 of 2nd Embodiment.

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。 The present embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, functionally the same elements may be represented by the same numbers. It should be noted that although the accompanying drawings show embodiments and implementation examples in accordance with the principles of the present disclosure, these are for understanding of the present disclosure, and are used for limiting interpretation of the present disclosure. is not. The descriptions in this specification are merely exemplary, and are not intended to limit the scope of the claims or the application of the present disclosure in any sense.

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。 Although the present embodiment has been described in detail enough for those skilled in the art to carry out the present disclosure, other implementations/forms are also possible without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present disclosure. It is necessary to understand that the configuration and structure can be changed and various elements can be replaced. Therefore, the following description should not be limited to this.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の3Dプリンタ100の全体構成を示す概略斜視図である。この3Dプリンタ100は、フレーム11、Zガントリ12、Yガントリ13、X方向レール14、位置/傾斜角調整機構15、造形テーブル16、インクタンク17、インクジェットヘッド18(吐出部)、硬化ヘッド19(硬化手段)、及び昇降装置20A、20Bを備える。また、3Dプリンタ100内の各部の制御のため、制御部200が設けられている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the 3D printer 100 according to the first embodiment. The 3D printer 100 includes a frame 11, a Z gantry 12, a Y gantry 13, an X-direction rail 14, a position/tilt angle adjusting mechanism 15, a modeling table 16, an ink tank 17, an inkjet head 18 (ejection section), and a curing head 19 ( And a lifting device 20A, 20B. Further, a control unit 200 is provided for controlling each unit in the 3D printer 100.

フレーム11は、矩形形状の骨組を有しており、後述するZガントリ12等を内部に収納する。また、Zガントリ12は、フレーム11の内部において、昇降装置20A、20Bにより図1のZ方向に移動可能に構成されている。 The frame 11 has a rectangular frame, and accommodates a Z gantry 12 and the like, which will be described later, inside. Further, the Z gantry 12 is configured to be movable in the Z direction of FIG. 1 inside the frame 11 by the lifting devices 20A and 20B.

Yガントリ13は、Zガントリ12の表面を、図1のY方向に沿って摺動可能に構成されている。また、Yガントリ13の内壁には、X方向を長手方向として延びるX方向レール14が接続されており、このX方向レール14に沿って位置/傾斜角調整機構15が移動可能に配置されている。位置/傾斜角調整機構15は、造形テーブル16を保持し、造形テーブル16の載置面の傾斜方向を調整可能に構成されている。造形テーブル16は、目標造形物を形成するための基材を載置するための基台である。 The Y gantry 13 is configured to be slidable on the surface of the Z gantry 12 along the Y direction in FIG. An X-direction rail 14 extending in the X-direction as a longitudinal direction is connected to an inner wall of the Y gantry 13, and a position/tilt angle adjusting mechanism 15 is movably arranged along the X-direction rail 14. .. The position/tilt angle adjusting mechanism 15 is configured to hold the modeling table 16 and adjust the tilt direction of the mounting surface of the modeling table 16. The modeling table 16 is a base on which a base material for forming the target modeling object is placed.

位置/傾斜角調整機構15は、例えば図2に一例として示すような6軸パラレルリンク機構を有する調整機構とすることができる。この図2の機構は、X方向レール14に沿って摺動可能にされた基台151と、基台151の表面に放射状に配置されるスライダ152と、スライダ152においてその下端が摺動可能に保持され且つ上端が造形テーブル16の底面にユニバーサルジョイント等(図示せず)を介して接続される摺動バー153とを備えている。 The position/tilt angle adjusting mechanism 15 can be an adjusting mechanism having a 6-axis parallel link mechanism as shown in FIG. 2 as an example. The mechanism of FIG. 2 has a base 151 slidable along the X-direction rail 14, a slider 152 radially arranged on the surface of the base 151, and a lower end of the slider 152 slidable. A sliding bar 153, which is held and whose upper end is connected to the bottom surface of the modeling table 16 via a universal joint or the like (not shown), is provided.

この位置/傾斜角調整機構15(位置調整機構)は、Zガントリ12、Yガントリ13、及びX方向レール14によりXYZの3方向(三次元方向、三次元空間)に造形テーブル16を移動可能とされると共に、摺動バー153の下端の位置を調整することにより、造形テーブル16の傾斜角を調整することができる。この構成によれば、傾斜角を3方向に調整することができる。すなわち、Zガントリ12、Yガントリ13、X方向レール14、及び位置/傾斜角調整機構15により、XYZ方向も含め6軸方向の調整が可能になる。なお、Zガントリ12、Yガントリ13、及び位置/傾斜角調整機構15は、後述する駆動検知機構208−1〜6内のアクチュエータにより駆動されるとともに、その位置及び傾斜角(回転量)は駆動検知機構208−1〜6内のセンサにより検知される。 The position/tilt angle adjusting mechanism 15 (position adjusting mechanism) is capable of moving the modeling table 16 in three directions of XYZ (three-dimensional direction, three-dimensional space) by the Z gantry 12, the Y gantry 13, and the X-direction rail 14. In addition, by adjusting the position of the lower end of the sliding bar 153, the inclination angle of the modeling table 16 can be adjusted. With this configuration, the tilt angle can be adjusted in three directions. That is, the Z gantry 12, the Y gantry 13, the X-direction rails 14, and the position/tilt angle adjusting mechanism 15 enable adjustment in the 6-axis directions including the XYZ directions. The Z gantry 12, the Y gantry 13, and the position/tilt angle adjustment mechanism 15 are driven by actuators in drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 described later, and their positions and tilt angles (rotation amounts) are driven. It is detected by the sensors in the detection mechanisms 208-1 to 208-6.

位置/傾斜角調整機構15は、インク吐出による造形動作の間、インクジェットヘッド18からのインクの吐出方向が、基材の造形面の法線と略一致するよう、その傾斜角が調整される。なお、基材が平面形状(板材等)である場合、この位置/傾斜角調整機構15は省略することもできる。 The position/tilt angle adjusting mechanism 15 adjusts the tilt angle of the inkjet head 18 so that the direction of ink ejection from the inkjet head 18 substantially coincides with the normal to the modeling surface of the substrate during the modeling operation by ejecting ink. When the base material has a planar shape (a plate material or the like), the position/tilt angle adjusting mechanism 15 can be omitted.

Zガントリ12、Yガントリ13、及び位置/傾斜角調整機構15の以上のような動作により、造形テーブル16上は、X方向、Y方向、Z方向の3方向に移動可能とされる。更に、位置/傾斜角調整機構15による傾斜角の調整により、造形テーブル16の傾斜角が調整可能とされる。造形テーブル16上の基材の造形平面の傾斜角が調整されることにより、造形平面が曲面である基材上にも容易に且つ高精度に追加的な造形を行うことが可能になる。 The Z gantry 12, the Y gantry 13, and the position/tilt angle adjusting mechanism 15 can be moved in the X direction, the Y direction, and the Z direction on the modeling table 16 by the above-described operations. Further, the tilt angle of the modeling table 16 can be adjusted by adjusting the tilt angle by the position/tilt angle adjusting mechanism 15. By adjusting the inclination angle of the shaping plane of the base material on the shaping table 16, it becomes possible to easily and highly accurately perform additional shaping even on the base material whose shaping plane is a curved surface.

図1の装置では、インクタンク17、インクジェットヘッド18、及び硬化ヘッド19は、造形テーブル16の上方のフレーム11に固定的に保持されている。このインクジェットヘッド18に対し造形テーブル16が相対的に移動することにより、造形工程が実行され得る。必要に応じ、インクタンク17、インクジェットヘッド18、及び硬化ヘッド19を、フレーム11に対し移動可能なよう、移動調整機構を設けても良い。なお、造形テーブル16の移動制御においては、造形テーブル16上に載置された基材BE、又は目標造形物ASと、インクジェットヘッド18との間の距離が所定のクリアランス距離を維持するように制御がなされるのが好ましい。この制御は、光センサ等の距離センサにより計測し、その計測結果に基づいてもよいし、基材BEのCADデータに基づいて行ってもよい。 In the apparatus of FIG. 1, the ink tank 17, the inkjet head 18, and the curing head 19 are fixedly held by the frame 11 above the modeling table 16. The modeling process can be performed by moving the modeling table 16 relative to the inkjet head 18. If necessary, a movement adjusting mechanism may be provided so that the ink tank 17, the inkjet head 18, and the curing head 19 can be moved with respect to the frame 11. In the movement control of the modeling table 16, control is performed so that the distance between the substrate BE placed on the modeling table 16 or the target modeling object AS and the inkjet head 18 maintains a predetermined clearance distance. Is preferably performed. This control may be performed by a distance sensor such as an optical sensor and based on the measurement result, or may be performed based on the CAD data of the base material BE.

インクタンク17は、インクジェットヘッド18から吐出するインクを保持している。そして、インクジェットヘッド18は、このインクを重力方向(Z方向)に沿って吐出して三次元造形物を形成する。この3Dプリンタ100では、インクジェットヘッド18は、フレーム11及び造形テーブル16に対し静止した状態でインクを吐出するよう構成されている。インクジェットヘッド18によるインクの吐出中は、造形テーブル16も静止状態としてインクを吐出する。このため、インクジェットヘッド18からのインクは、吐出目標位置に対して鉛直方向(Z方向)に沿って吐出される。 The ink tank 17 holds the ink ejected from the inkjet head 18. Then, the inkjet head 18 ejects this ink along the direction of gravity (Z direction) to form a three-dimensional structure. In this 3D printer 100, the inkjet head 18 is configured to eject ink in a stationary state with respect to the frame 11 and the modeling table 16. While the inkjet head 18 is ejecting ink, the modeling table 16 is also stationary and ejects ink. Therefore, the ink from the inkjet head 18 is ejected along the vertical direction (Z direction) with respect to the ejection target position.

なお、インクとしては、紫外線が照射されることによって硬化する紫外線硬化型インクを用いることができる。紫外線以外にも、加熱や電子ビームの照射により硬化する硬化型インクも使用可能である。以下では一例として紫外線硬化型インクを使用した例について主に説明する。 As the ink, an ultraviolet curable ink that is cured by being irradiated with ultraviolet rays can be used. In addition to ultraviolet rays, curable ink that is cured by heating or electron beam irradiation can also be used. Hereinafter, an example using an ultraviolet curable ink will be mainly described as an example.

この第1の実施の形態の3Dプリンタ100は、後述するように造形材料を形成する位置に沿ってインクジェットヘッド18を移動させて三次元造形物を形成するベクタースキャン方式を採用している。すなわち、造形領域の全体を複数の平行な走査線に沿って走査して造形物を形成するラスタスキャン方式とは異なり、ベクタースキャン方式においては、インクジェットヘッド18が造形材料を形成すべき位置のみを通過するよう吐出パスがコンピュータにより生成され、この吐出パスに沿ってインクジェットヘッド18が造形テーブル16に対し相対的に移動する。 The 3D printer 100 according to the first embodiment employs a vector scan method in which the inkjet head 18 is moved along a position where a modeling material is formed to form a three-dimensional modeled object as described later. That is, unlike the raster scan method in which the entire modeling area is scanned along a plurality of parallel scanning lines to form a modeled object, in the vector scan method, only the position where the inkjet head 18 should form the modeling material is determined. A discharge path is generated by a computer so as to pass therethrough, and the inkjet head 18 moves relative to the modeling table 16 along the discharge path.

更に、この3Dプリンタ100では、ベクタースキャン方式を実行しつつ、図3に示すように、同一箇所においてインクジェットヘッド18を静止させた状態で、基材BEに対し複数回インクの吐出を繰り返し((1))、その複数回のインク吐出後、紫外線照射等による硬化処理を行い((2))、インクの積層物を形成し、目標造形物ASを基材BE上に形成する。一例として、インクジェットヘッド18は、1回当たり5〜20pl程度のインクを吐出し、この吐出を同一箇所で数十回〜数千回程度繰り返し、その後硬化処理を行う。前述のように、インクジェットヘッド18は、フレーム11及び造形テーブル16に対し静止した状態でインクを吐出するよう構成されている。これにより、インクの吐出回数に応じた高さを有する柱状の造形物を形成することができる。インクジェットヘッドが走査方向に移動しながらインクを吐出する場合、インクはインクジェットヘッドの移動方向のベクトルとインク吐出方向のべクトルとの和の方向である斜め方向に飛翔する。このため、図3のような柱状の造形物を形成することはできない。本実施の形態のように、インクジェットヘッド18を造形テーブル16に対し静止させた状態で連続してインクを複数回吐出し、その後硬化することにより、このような柱状の造形物の形成が可能になる。 Furthermore, in this 3D printer 100, while executing the vector scan method, as shown in FIG. 3, ink is repeatedly ejected onto the base material BE a plurality of times with the inkjet head 18 kept stationary at the same location ((( 1)), and after the ink is ejected a plurality of times, a curing process is performed by ultraviolet irradiation or the like ((2)) to form a stack of inks, and the target modeled object AS is formed on the base material BE. As an example, the inkjet head 18 ejects about 5 to 20 pl of ink each time, repeats this ejection several tens to several thousands times at the same location, and then performs a curing process. As described above, the inkjet head 18 is configured to eject the ink in a stationary state with respect to the frame 11 and the modeling table 16. This makes it possible to form a columnar shaped article having a height according to the number of times the ink is ejected. When the inkjet head ejects ink while moving in the scanning direction, the ink flies in an oblique direction which is the sum of the vector in the moving direction of the inkjet head and the vector in the ink ejection direction. Therefore, it is not possible to form a columnar shaped article as shown in FIG. As in the present embodiment, it is possible to form such a columnar shaped object by continuously ejecting the ink a plurality of times with the inkjet head 18 stationary with respect to the modeling table 16 and then curing the ink. Become.

所定回数の吐出と硬化処理が完了したら、インクジェットヘッド18は、定められた吐出パスに沿って移動し((3))、以下、上記の処理(1)(2)が繰り返される。同一箇所での吐出の回数は、1回当たりのインクの吐出量、インクの各種性状(粘度を含む)、環境温度、基材の性状(材料、表面粗さ、曲率等)に依存する。 When the ejection and the curing process are completed a predetermined number of times, the inkjet head 18 moves along the determined ejection path ((3)), and the above processes (1) and (2) are repeated. The number of times the ink is ejected at the same location depends on the amount of ink ejected per time, various properties of the ink (including viscosity), environmental temperature, and properties of the base material (material, surface roughness, curvature, etc.).

なお、この第1の実施の形態におけるベクタースキャン方式は、造形テーブル16に対しインクジェットヘッド18が相対的に移動すればよく、移動対象は造形テーブル16であってもよいし、インクジェットヘッド18であってもよい。ただし、いずれの場合にも、インク吐出時においては、インクジェットヘッド18は造形テーブル16に対し静止した状態に維持される。以下の実施の形態では、主に前者の方式について説明するが、これに限定されるものではない。 In the vector scanning method according to the first embodiment, the inkjet head 18 may move relative to the modeling table 16, and the moving target may be the modeling table 16 or the inkjet head 18. May be. However, in any case, the inkjet head 18 is maintained stationary with respect to the modeling table 16 during ink ejection. In the following embodiments, the former method will be mainly described, but the present invention is not limited to this.

インクを連続的に吐出して図2に示すような柱状の造形物を形成するため、吐出するインクは、所定値以上の粘度を有するインクであることが好適である。一例として、紫外線硬化型インクが重合型モノマー等を材料として形成される場合、インクの粘度は20mPa・s以下とすることができる。ただし、インクの積層物が形成可能である限り、インクの材料、粘度、混合物の有無は不問である。インクの材料、混合物の材料若しくは比率、造形時の環境温度、1回当たりの吐出量、その他の条件により、求められる粘度の値は異なると想定される。なお、紫外線硬化型インクは、無溶剤型のものであってもよいし、溶剤型(溶剤を基材として含む)であってもよい。 Since the ink is continuously ejected to form a columnar shaped article as shown in FIG. 2, the ejected ink is preferably an ink having a viscosity of a predetermined value or more. As an example, when the ultraviolet curable ink is formed of a polymerizable monomer or the like as a material, the viscosity of the ink can be 20 mPa·s or less. However, as long as the ink stack can be formed, the ink materials, the viscosity, and the presence or absence of the mixture do not matter. It is assumed that the required viscosity value differs depending on the ink material, the material or ratio of the mixture, the environmental temperature during modeling, the discharge amount per time, and other conditions. The ultraviolet curable ink may be a solventless type or a solvent type (including a solvent as a base material).

3Dプリンタ100は、制御部200からの各種制御信号により制御される。図4に、この制御部200の詳細な構成の一例を示す。制御部200は、インクジェットヘッド18、硬化ヘッド19、及び駆動検知機構208−1〜6を制御するための構成として、ホストPC201、制御用CPU202、ヘッド制御部203、硬化ヘッドドライバ204、インクジェットヘッドドライバ205、機構制御部206、及び機構ドライバ207を備えている。駆動検知機構208−1〜6は、それぞれ、内蔵するアクチュエータにより、造形テーブル16のXYZ方向への移動、及び傾斜角の調整のためZガントリ12、Yガントリ13、及び位置/傾斜角調整機構15を駆動するとともに、内蔵するセンサにより、その位置や傾斜角を検知する。 The 3D printer 100 is controlled by various control signals from the control unit 200. FIG. 4 shows an example of a detailed configuration of the control unit 200. The control unit 200 has a configuration for controlling the inkjet head 18, the curing head 19, and the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6. The host PC 201, the control CPU 202, the head control unit 203, the curing head driver 204, and the inkjet head driver. 205, a mechanism control unit 206, and a mechanism driver 207. Each of the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 has a Z gantry 12, a Y gantry 13, and a position/tilt angle adjusting mechanism 15 for moving the modeling table 16 in the XYZ directions and adjusting the tilt angle by the built-in actuators. Is driven, and its position and tilt angle are detected by a built-in sensor.

ホストPC201は、目標造形物ASの三次元データに基づいて、当該三次元データを積層方向に並ぶ複数の曲面データであるスライスデータSiに分解する。すなわち、ホストPC201は、三次元データをスライスデータに分割するスライスデータ生成部として機能する。スライスデータSiは、目標造形物ASが形成される基材BEの造形面の形状に合致する形状を与えられる。例えば、基材BEの造形面の形状が平面であれば、スライスデータSiも平面形状とされ得る。一方、基材BEの造形面の形状が曲面である場合には、図5に示すように、目標造形物ASの三次元データもこの曲面形状に沿った形状を与えられるのが好適である。また、スライスデータSiも、基材BEの造形面の形状に合わせた曲面形状を有するのが好適である。スライスデータSiの各々は、複数回のインクの吐出に相当する厚さを有している。なお、積層方向の複数のスライスデータSiは、全て均一の厚さを有する必要はなく、厚さは互いに異なっていても良い。 The host PC 201 decomposes the three-dimensional data of the target object AS into slice data Si which is a plurality of curved surface data arranged in the stacking direction. That is, the host PC 201 functions as a slice data generation unit that divides three-dimensional data into slice data. The slice data Si is given a shape that matches the shape of the modeling surface of the base material BE on which the target modeling object AS is formed. For example, if the shape of the modeling surface of the base material BE is a plane, the slice data Si can also be a plane shape. On the other hand, in the case where the shape of the modeling surface of the base material BE is a curved surface, it is preferable that the three-dimensional data of the target modeling object AS also be given a shape that conforms to this curved surface shape, as shown in FIG. Further, it is preferable that the slice data Si also has a curved surface shape that matches the shape of the modeling surface of the base material BE. Each of the slice data Si has a thickness corresponding to a plurality of ink ejections. The slice data Si in the stacking direction do not all have to have a uniform thickness, and the thicknesses may be different from each other.

図4に戻って説明を続ける。ホストPC201は更に、生成されたスライスデータに基づき、インクジェットヘッド18、硬化ヘッド19及び駆動検知機構208−1〜6を制御するための制御データを生成する。ホストPC201は、CAMツールを用いて、制御データに基づきインクジェットヘッド18の相対的な移動経路を示す吐出パスデータを設定可能に構成されている。設定された吐出パスは、目標造形物ASの三次元データ、装置の動作環境、インクの性状データ、その他造形環境に関する各種データ(温度、湿度等を含む)に従いホストPC201において事前検証され、必要な修正が適用される。事前検証が不要であれば、CAMツールは省略して、スライスデータのみに基づいて吐出パスデータを生成することもできる。 Returning to FIG. 4, the description will be continued. The host PC 201 further generates control data for controlling the inkjet head 18, the curing head 19, and the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 based on the generated slice data. The host PC 201 is configured to be able to set ejection path data indicating a relative movement path of the inkjet head 18 based on control data using a CAM tool. The set ejection path is pre-verified in the host PC 201 according to the three-dimensional data of the target modeling object AS, the operating environment of the apparatus, the property data of the ink, and other various data (including temperature, humidity, etc.) related to the modeling environment, and is required. The fix is applied. If the preliminary verification is unnecessary, the CAM tool can be omitted and the ejection pass data can be generated based on only the slice data.

制御用CPU202は、ホストPC201から出力された吐出パスのデータに基づき、インクジェットヘッド18及び硬化ヘッド19を制御するためのインク吐出・硬化制御データと、駆動検知機構208−1〜6を制御するための駆動制御データを生成する。 The control CPU 202 controls the ink ejection/curing control data for controlling the inkjet head 18 and the curing head 19 and the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 based on the ejection path data output from the host PC 201. Drive control data is generated.

ヘッド制御部203は、吐出・硬化制御データに従い、硬化ヘッドドライバ204に対し、硬化ヘッド19から硬化のために照射される紫外線の照射の開始タイミング、照射時間、照射量等を示す駆動信号Smcを出力する。硬化ヘッドドライバ204は、この駆動信号Smcに従い硬化ヘッド19を駆動する。 In accordance with the ejection/curing control data, the head control unit 203 sends to the curing head driver 204 a drive signal Smc indicating the start timing, irradiation time, irradiation amount, etc. of the irradiation of the ultraviolet rays irradiated from the curing head 19 for curing. Output. The curing head driver 204 drives the curing head 19 according to the drive signal Smc.

また、ヘッド制御部203は、インク吐出・硬化制御データに従い、インクジェットヘッドドライバ205に対し、インクジェットヘッド18から吐出されるインクの吐出の開始タイミング、吐出回数、及び1回当たりの吐出量等を示す駆動信号Sijを出力する。インクジェットヘッドドライバ205は、この駆動信号Sijに従ってインクジェットヘッド18を駆動する。 Further, the head control unit 203 indicates to the inkjet head driver 205, according to the ink ejection/curing control data, the ejection start timing of the ink ejected from the inkjet head 18, the number of ejections, the ejection amount per ejection, and the like. The drive signal Sij is output. The inkjet head driver 205 drives the inkjet head 18 according to the drive signal Sij.

機構制御部206は、駆動制御データに従い、機構ドライバ207に対し、駆動検知機構208−1〜6における駆動開始タイミング、及び駆動量を示す駆動信号Sshを出力する。機構ドライバ207は、この駆動信号Sshに基づいて駆動検知機構208−1〜6を駆動する。 The mechanism control unit 206 outputs the drive signal Ssh indicating the drive start timing and the drive amount in the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 to the mechanism driver 207 according to the drive control data. The mechanism driver 207 drives the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 based on the drive signal Ssh.

次に、図1の装置を使用した三次元造形方法の実行手順について、図6のフローチャートを参照して説明する。まず、ホストPC201は、目標造形物ASが形成される基材BEの造形面の曲面形状データを取得する(ステップS11)。造形面の曲面形状データは、実際に基材BEの造形面をカメラ(図示せず)で撮影して取得してもよいし、基材BEのCADデータを外部から受信することで取得することも可能である。 Next, an execution procedure of the three-dimensional modeling method using the apparatus of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the host PC 201 acquires the curved surface shape data of the modeling surface of the base material BE on which the target modeling object AS is formed (step S11). The curved surface shape data of the modeling surface may be acquired by actually photographing the modeling surface of the base material BE with a camera (not shown), or by acquiring the CAD data of the base material BE from the outside. Is also possible.

次に、造形物データ、及びステップS11で得られた造形面の曲面形状データから、目標造形物ASの三次元データのスライスデータSiを生成する(ステップS12)。図5で説明したように、造形面の曲面形状データとスライスデータSiの形状が略一致するよう、目標造形物の三次元データがスライスされる。 Next, the slice data Si of the three-dimensional data of the target object AS is generated from the object data and the curved surface shape data of the object surface obtained in step S11 (step S12). As described with reference to FIG. 5, the three-dimensional data of the target modeling object is sliced so that the curved surface shape data of the modeling surface and the shape of the slice data Si substantially match.

スライスデータSiが生成されると、このスライスデータSiに基づいて、インクジェットヘッド18が相対的に移動する吐出パスがホストPC201において生成される(ステップS13)。ホストPC201は、N番目のスライスデータS内の造形領域に対する吐出を完了した後、N+1番目のスライスデータSN+1内の造形領域に対する吐出に移行する、という手順で吐出が実行されるよう、吐出パスを生成する。吐出パスが生成されると、前述したように、この吐出パスに従って、インク吐出・硬化制御データ及び駆動制御データが生成される(ステップS14、S15)。 When the slice data Si is generated, an ejection path in which the inkjet head 18 relatively moves is generated in the host PC 201 based on the slice data Si (step S13). The host PC 201 completes the ejection of the modeling area in the Nth slice data S N , and then shifts to the ejection of the modeling area in the N+ 1th slice data S N+1 . Generate a path. When the ejection path is generated, as described above, the ink ejection/curing control data and the drive control data are generated according to the ejection path (steps S14 and S15).

その後、駆動検知機構208−1〜6を駆動させて造形テーブル16を吐出パスの初期位置まで移動させ、且つ造形テーブル16の傾斜角を、造形面の曲面形状データに従って調整する(ステップS16)。XYZ方向の移動は、Zガントリ12、Yガントリ13、及びX方向レール14に沿った位置/傾斜角調整機構15の移動により行われる。また、図7に示すように、6本の摺動バー153の移動量を調整することで、3方向の傾斜角を調整することが可能になる。これにより、造形面SFのインク吐出位置の法線を、Z方向と略平行にすることができる。 After that, the drive detection mechanisms 208-1 to 208-6 are driven to move the modeling table 16 to the initial position of the ejection path, and the inclination angle of the modeling table 16 is adjusted according to the curved surface shape data of the modeling surface (step S16). Movement in the XYZ directions is performed by movement of the position/tilt angle adjusting mechanism 15 along the Z gantry 12, the Y gantry 13, and the X-direction rail 14. Further, as shown in FIG. 7, it is possible to adjust the tilt angles in the three directions by adjusting the movement amounts of the six sliding bars 153. As a result, the normal line of the ink ejection position on the modeling surface SF can be made substantially parallel to the Z direction.

造形テーブル16の位置及び傾斜角の調整が完了したことが検知されると(ステップS17)、その位置で、造形テーブル16とインクジェットヘッド18とを相対的に静止させた状態で、定められた回数nだけインクジェットヘッド18からのインクの吐出が繰り返される(ステップS18)。同一箇所においてn回のインクの吐出が完了すると、硬化ヘッド19から紫外線が吐出されたインクに向けて照射され、紫外線によるインクの硬化が行われる(ステップS19)。以降、吐出パスに沿った移動により、インクジェットヘッド18が吐出パスの終点に達し、吐出パスに沿った造形が完了するまで、ステップS16〜S19の動作が繰り返される(ステップS20)。 When it is detected that the adjustment of the position and the tilt angle of the modeling table 16 is completed (step S17), the modeling table 16 and the inkjet head 18 are relatively stationary at the position, and the predetermined number of times is determined. The ink is repeatedly ejected from the inkjet head 18 by n (step S18). When ink ejection is completed n times at the same location, the ink ejected from the curing head 19 is irradiated with ultraviolet rays, and the ink is cured by the ultraviolet rays (step S19). After that, the operations of steps S16 to S19 are repeated until the inkjet head 18 reaches the end point of the ejection path due to the movement along the ejection path and the modeling along the ejection path is completed (step S20).

図8に、制御用CPU202から出力される駆動信号Ssh、Sij、Smcの波形の一例を示す。駆動検知機構Sshが立ち上がると、信号Sshに含まれる情報に従って造形テーブル16の位置及び傾斜角が制御される。所望の位置及び傾斜角が得られたことがセンサにより検知されると、駆動信号Sijが立ち上がる。駆動信号Sijは、インクジェットヘッド18から連続的にインクを吐出するため、図8に示すような連続パルス信号とすることができ、1つのパルスごとにインクジェットヘッド18からインクが吐出される。 FIG. 8 shows an example of the waveforms of the drive signals Ssh, Sij, Smc output from the control CPU 202. When the drive detection mechanism Ssh starts up, the position and inclination angle of the modeling table 16 are controlled according to the information included in the signal Ssh. When the sensor detects that the desired position and inclination angle are obtained, the drive signal Sij rises. Since the drive signal Sij ejects ink continuously from the inkjet head 18, it can be a continuous pulse signal as shown in FIG. 8, and the ink is ejected from the inkjet head 18 for each pulse.

インクの吐出が終わると、駆動信号Smcが立ち上がり、これにより硬化ヘッド19から紫外線がインクの積層体に向けて照射され、積層体のインクが硬化する。以上の信号が、吐出パスの終点まで順次繰り返される。 When the ejection of the ink is completed, the drive signal Smc rises, whereby the curing head 19 irradiates ultraviolet rays toward the ink stack, and the ink in the stack is cured. The above signals are sequentially repeated until the end of the ejection pass.

以上説明したように、この第1の実施の形態に係る三次元造形装置によれば、生成された吐出パスに沿って、インクジェットヘッド18が、造形テーブル16に対し静止した状態で連続的にインクを吐出し、その後紫外線照射等により積層されたインクの造形物を硬化される。この動作により、造形面上に、吐出されるインクの幅に相当する幅を有する柱状の造形物を形成することができる。この連続的なインクの吐出、紫外線硬化、及び吐出パスに沿ったインクジェットヘッド18の移動が繰り返されることで、基材上に追加的な造形を高精度に実行することができる。 As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment, the inkjet head 18 continuously inks along the generated ejection path in a stationary state with respect to the modeling table 16. Is ejected, and thereafter, the formed ink model is cured by ultraviolet irradiation or the like. By this operation, a columnar shaped article having a width corresponding to the width of the ejected ink can be formed on the modeling surface. By repeating the continuous ejection of ink, the ultraviolet curing, and the movement of the inkjet head 18 along the ejection path, it is possible to perform additional modeling with high accuracy on the base material.

また、この第1の実施の形態では、位置/傾斜角調整機構15により、造形テーブル16の傾斜角を調整し、インクジェットヘッド18からのインクの吐出方向と、基材BEの造形面の法線方向とを略一致させることができる。両者が一致することにより、上記のような柱状の造形物をより高精度に形成することが可能になる。 Further, in the first embodiment, the tilt angle of the modeling table 16 is adjusted by the position/tilt angle adjusting mechanism 15, the ink ejection direction from the inkjet head 18 and the normal line of the modeling surface of the base material BE. The directions can be made to substantially match. By matching the two, it becomes possible to more accurately form the columnar shaped article as described above.

[第2の実施の形態]
次に、図9を参照して、第2の実施の形態に係る三次元造形装置を説明する。図9において、図1と同一の構成要素については同一の参照符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 9, a three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment will be described. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and therefore, duplicated description will be omitted below.

この第2の実施の形態の三次元造形装置は、位置/傾斜角調整機構15の構造が、第1の実施の形態とは異なっている。この第1の実施の形態の位置/傾斜角調整機構15は、6軸パラレルリンク機構を有することにより、XYZ方向の3方向に加え、更に3方向に傾斜角を調整可能な構成を備える。これに対し、この第2の実施の形態の位置/傾斜角調整機構15は、2方向にのみ傾斜角を調整可能で、XYZ方向を含め5方向に調整が可能に構成されている。 The structure of the position/tilt angle adjusting mechanism 15 of the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment is different from that of the first embodiment. The position/tilt angle adjusting mechanism 15 according to the first embodiment has a 6-axis parallel link mechanism so that the tilt angle can be adjusted in three directions in addition to the three directions in the XYZ directions. On the other hand, the position/tilt angle adjusting mechanism 15 according to the second embodiment can adjust the tilt angle only in two directions, and can be adjusted in five directions including the XYZ directions.

第2の実施の形態の位置/傾斜角調整機構15は、一例として図9に示すように、回転摺動部154と、基台155と、回転軸156と、シャフト157とを備えている。回転摺動部154は、X方向レール14に沿って直線状に移動可能にされているとともに、X方向レール14の径方向に沿って回転可能にも構成されている。基台155の底面は、この回転摺動部154の上端と接続されている。 The position/tilt angle adjusting mechanism 15 of the second embodiment includes a rotary sliding portion 154, a base 155, a rotary shaft 156, and a shaft 157, as shown in FIG. 9 as an example. The rotary sliding portion 154 is configured to be linearly movable along the X-direction rail 14, and is also configured to be rotatable along the radial direction of the X-direction rail 14. The bottom surface of the base 155 is connected to the upper end of the rotary sliding portion 154.

基台155は、そのY方向の両端においてZ方向に立ち上がる側壁を有しており、この2つの側壁の間に回転軸156が取り付けられている。回転軸156は、Y方向を長手方向として取り付けられるとともに、基台155の側壁に対しその径方向に回動可能に構成されている。 The base 155 has side walls standing up in the Z direction at both ends in the Y direction, and a rotary shaft 156 is attached between the two side walls. The rotary shaft 156 is attached with the Y direction as the longitudinal direction and is configured to be rotatable in the radial direction with respect to the side wall of the base 155.

回転軸156には、シャフト157の下端が取り付けられており、シャフト157の上端には、造形テーブル16が接続されている。この構成によれば、回転摺動部154及び回転軸156の回転により、造形テーブル16を2方向に回動させ、その傾斜角を2方向において調整することができる。 A lower end of a shaft 157 is attached to the rotary shaft 156, and a shaping table 16 is connected to an upper end of the shaft 157. With this configuration, the modeling table 16 can be rotated in two directions by the rotation of the rotary sliding portion 154 and the rotary shaft 156, and the inclination angle thereof can be adjusted in the two directions.

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、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、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the scope equivalent thereto.

例えば、上記の実施の形態では、ベクタースキャン方式を実行する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。インクジェットヘッド18を造形テーブル16に対し静止させた状態で、インクを連続して複数回吐出してインクの積層体を形成し、その複数回の吐出後、硬化ヘッド19により積層体を硬化させるよう動作する限りにおいて、ラスタスキャン又はそれに近似する方式が採用されてもよい。ラスタスキャン方式が採用される場合におけるインクジェットヘッドの構造は、ラインヘッドであってもよいし、シャトルヘッドであってもよい。その場合のインクジェットヘッドには複数のノズル(吐出口)が設けられており、そのノズル列を複数列並べて設ければ、インクジェットヘッド18と造形テーブル16の法線方向の位置関係が維持されている平坦範囲内にある多数のノズルを使用して効率よく積層する事もできる。 For example, in the above embodiment, an example in which the vector scan method is executed has been described, but the present invention is not limited to this. While the inkjet head 18 is stationary with respect to the modeling table 16, the ink is continuously discharged a plurality of times to form a stack of inks, and after the plurality of discharges, the curing head 19 cures the stack. As long as it operates, raster scanning or a method similar thereto may be adopted. The structure of the inkjet head when the raster scan method is adopted may be a line head or a shuttle head. In this case, the inkjet head is provided with a plurality of nozzles (ejection ports), and if a plurality of nozzle rows are provided side by side, the positional relationship between the inkjet head 18 and the modeling table 16 in the normal direction is maintained. It is also possible to stack efficiently by using a large number of nozzles within a flat area.

11…フレーム、 12…Zガントリ、 13…Yガントリ、 14…X方向レール、 15…位置/傾斜角調整機構、 16…造形テーブル、 17…インクタンク、 18…インクジェットヘッド、 19…硬化ヘッド、 20A、20B…昇降装置、 100…3Dプリンタ、 151…基台、 152…スライダ、 153…摺動バー、 200…制御部、 201…ホストPC、 202…制御用CPU、 203…ヘッド制御部、 204…硬化ヘッドドライバ、 205…インクジェットヘッドドライバ、 206…機構制御部、 207…機構ドライバ、 208−1〜6…駆動検知機構、 AS…目標造形物、 BE…基材。 11... Frame, 12... Z gantry, 13... Y gantry, 14... X direction rail, 15... Position/tilt angle adjusting mechanism, 16... Modeling table, 17... Ink tank, 18... Inkjet head, 19... Curing head, 20A , 20B... Elevating device, 100... 3D printer, 151... Base, 152... Slider, 153... Sliding bar, 200... Control unit, 201... Host PC, 202... Control CPU, 203... Head control unit, 204... Curing head driver, 205... Inkjet head driver, 206... Mechanism control part, 207... Mechanism driver, 208-1 to 6... Drive detection mechanism, AS... Target modeling object, BE... Base material.

Claims (8)

造形材料を吐出する吐出部と、
前記造形材料に光又は熱を与えて前記造形材料を硬化させる硬化手段と、
前記造形材料を吐出する造形面を有する基材を保持するための造形テーブルと、
前記吐出部に対する前記造形テーブルの三次元空間の相対的な位置を調整する位置調整機構と、
前記吐出部、前記硬化手段、及び前記位置調整機構を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記吐出部を前記造形テーブルに対し静止させた状態で、前記造形材料を連続して複数回吐出して前記造形材料の積層体を形成し、その複数回の吐出後、前記硬化手段により前記積層体を硬化させるよう動作する
ことを特徴とする三次元造形装置。
A discharge unit that discharges the molding material,
Curing means for applying light or heat to the modeling material to cure the modeling material;
A modeling table for holding a substrate having a modeling surface for discharging the modeling material,
A position adjusting mechanism for adjusting the relative position of the modeling table in the three-dimensional space with respect to the discharging unit;
A control unit that controls the discharge unit, the curing unit, and the position adjustment mechanism,
The control unit continuously discharges the modeling material a plurality of times to form a laminate of the modeling material in a state where the discharging unit is stationary with respect to the modeling table, and after the discharging is performed a plurality of times, the A three-dimensional modeling apparatus, which operates so as to cure the laminate by a curing unit.
前記位置調整機構は、前記造形テーブルの傾斜角を調整可能に構成され、
前記制御部は、前記造形材料の吐出方向と前記基材の法線が略一致するよう前記位置調整機構を制御する、請求項1に記載の三次元造形装置。
The position adjusting mechanism is configured to be able to adjust the inclination angle of the modeling table,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the position adjusting mechanism such that a discharge direction of the modeling material and a normal line of the base material substantially match.
前記造形面の曲面形状データに基づき前記造形材料の三次元データをスライスデータに分割するスライスデータ生成部を更に備える、請求項1に記載の三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, further comprising a slice data generation unit that divides three-dimensional data of the modeling material into slice data based on curved surface shape data of the modeling surface. 前記制御部は、吐出パスに沿って前記吐出部を前記造形テーブルに対し相対的に移動させるよう構成された、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the control unit is configured to move the discharging unit relative to the modeling table along a discharging path. 前記制御部は、前記吐出パスに沿った前記吐出部の移動、前記吐出部による前記造形材料の吐出、及び前記硬化手段による前記造形材料の硬化を、前記吐出パスの終点まで繰り返すよう構成された、請求項4に記載の三次元造形装置。 The control unit is configured to repeat the movement of the ejection unit along the ejection path, the ejection of the modeling material by the ejection unit, and the curing of the modeling material by the curing unit until the end point of the ejection path. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 4. 目標造形物を形成するための造形材料を吐出する吐出部を、基材を載置した造形テーブルに対し静止させた状態で、前記造形材料を連続して複数回吐出して造形材料の積層体を形成するステップと、
前記造形材料の積層体に対し、光又は熱を照射して前記積層体を硬化させるステップと、
前記吐出部を吐出パスに沿って移動させるステップと
を備えた、三次元造形方法。
A stack of molding materials by continuously discharging the molding material a plurality of times in a state in which the discharging unit that discharges the molding material for forming the target molding object is stationary with respect to the molding table on which the base material is placed. Forming a
A step of irradiating light or heat to the laminate of the molding material to cure the laminate;
And a step of moving the discharge part along a discharge path.
前記造形テーブルの傾斜角を調整するステップを更に備え、
前記造形テーブルの傾斜角は、前記造形材料の吐出方向と前記基材の法線が略一致するように調整される、請求項6に記載の三次元造形方法。
Further comprising the step of adjusting the inclination angle of the modeling table,
The three-dimensional modeling method according to claim 6, wherein an inclination angle of the modeling table is adjusted so that a discharge direction of the modeling material and a normal line of the base material substantially match with each other.
前記造形材料を吐出する造形面の曲面形状データに基づき前記造形材料の三次元データをスライスデータに分割するステップを更に備える、請求項6又は7に記載の三次元造形方法。 The three-dimensional modeling method according to claim 6 or 7, further comprising dividing the three-dimensional data of the modeling material into slice data based on curved surface shape data of a modeling surface on which the modeling material is ejected.
JP2018237131A 2018-12-19 2018-12-19 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method Active JP7248972B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018237131A JP7248972B2 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018237131A JP7248972B2 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020097196A true JP2020097196A (en) 2020-06-25
JP7248972B2 JP7248972B2 (en) 2023-03-30

Family

ID=71106809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018237131A Active JP7248972B2 (en) 2018-12-19 2018-12-19 Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7248972B2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006130864A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Seiko Epson Corp The molding method of solid molded object by liquid discharge method
JP2007253088A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Seiko Epson Corp Liquid drop application method and liquid drop application apparatus
JP2010201560A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Fujifilm Corp Method and apparatus for manufacturing spherical structure
JP2014516841A (en) * 2011-06-16 2014-07-17 アールブルク ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー Apparatus and method for manufacturing a three-dimensional object
JP2016035430A (en) * 2014-08-04 2016-03-17 ローランドディー.ジー.株式会社 Stage mechanism
US20160229119A1 (en) * 2015-02-10 2016-08-11 Optomec, Inc. Fabrication of Three Dimensional Structures By In-Flight Curing of Aerosols
JP2018069545A (en) * 2016-10-28 2018-05-10 Ntn株式会社 Three-dimensional molding apparatus
JP2018149778A (en) * 2017-03-15 2018-09-27 株式会社ミマキエンジニアリング Molding apparatus and molding method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006130864A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Seiko Epson Corp The molding method of solid molded object by liquid discharge method
JP2007253088A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Seiko Epson Corp Liquid drop application method and liquid drop application apparatus
JP2010201560A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Fujifilm Corp Method and apparatus for manufacturing spherical structure
JP2014516841A (en) * 2011-06-16 2014-07-17 アールブルク ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー Apparatus and method for manufacturing a three-dimensional object
JP2016035430A (en) * 2014-08-04 2016-03-17 ローランドディー.ジー.株式会社 Stage mechanism
US20160229119A1 (en) * 2015-02-10 2016-08-11 Optomec, Inc. Fabrication of Three Dimensional Structures By In-Flight Curing of Aerosols
JP2018069545A (en) * 2016-10-28 2018-05-10 Ntn株式会社 Three-dimensional molding apparatus
JP2018149778A (en) * 2017-03-15 2018-09-27 株式会社ミマキエンジニアリング Molding apparatus and molding method

Also Published As

Publication number Publication date
JP7248972B2 (en) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113658884B (en) Transmission path correction technique and related systems, methods, and apparatus
US9738032B2 (en) System for controlling operation of a printer during three-dimensional object printing with reference to a distance from the surface of object
JP6477500B2 (en) 3D modeling apparatus and 3D modeling method
JP6751595B2 (en) Modeling equipment and modeling method
US9205691B1 (en) System for compensating for drop volume variation between inkjets in a three-dimensional object printer
US9327537B2 (en) System for adjusting operation of a printer during three-dimensional object printing using an optical sensor
US9919539B2 (en) Printing apparatus, printed matter and method of manufacturing printed matter
JP2002210835A (en) Method for controlling deflection of laser beam and optical shaping apparatus
US9597839B2 (en) System for adjusting operation of a printer during three-dimensional object printing to compensate for errors in object formation
JP2018065308A (en) Molding apparatus and molding method
US11413826B2 (en) Method and system for additive manufacturing using closed-loop temperature control
US11148364B2 (en) Three dimensional modeling apparatus
JP2016055603A (en) Three-dimensional molding method and three-dimensional molding apparatus
JP2018047689A (en) System and method for printing on three-dimensional (3d) curved object
JP7248972B2 (en) Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method
JP2017109324A (en) Solid object molding device and adjustment method
KR101757989B1 (en) Delta-bot type three dimensional printer having heating unit
US20140232774A1 (en) Printing device
US20170246795A1 (en) Shaping apparatus
JP2019042696A (en) Decoration device
JP5682400B2 (en) Printing device
JP7310332B2 (en) 3D printer
JP2016150452A (en) Three-dimensional molding apparatus, manufacturing method, and computer program
KR20210044431A (en) Inkjet print apparatus and inkjet printing method using the same
JP6613821B2 (en) Image forming apparatus and image forming method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221101

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221115

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7248972

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150