JP2021160338A - Droplet discharge apparatus, droplet discharge method, and modeling program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法及び造形プログラムに関する。 The present invention relates to a droplet ejection device, a droplet ejection method and a modeling program.
今日において、液滴の吐出面に精度よく配置した被吐出媒体(造形粉)の上に液滴を吐出し、さらにその上に粉体を積層させて液滴を吐出して固化させる工程を繰り返す積層造形法(Additive Manufacturing)により三次元造形物を形成する立体造形装置が知られている。 Today, the process of ejecting a droplet onto a medium to be ejected (modeling powder) accurately arranged on the ejection surface of the droplet, further laminating the powder on the droplet, and ejecting the droplet to solidify it is repeated. A three-dimensional modeling device that forms a three-dimensional model by an additive manufacturing method is known.
このような立体造形装置では、粉体に精度良く液滴を着弾させたいことから、液滴の吐出速度は一定以上の速度を持たせ、さらに液滴を吐出する吐出面と粉体の距離も一定以下とすることが好ましい。また、三次元造形物の生産性(生産速度)を向上させたいことから、液滴の大きさも一定以上大きくすることが好ましい。さらに、三次元造形物の解像度(表面性又は精度)を高めるために、粉体の大きさ(粒径)を一定以下とすることが好ましい。 In such a three-dimensional modeling apparatus, since it is desired to land the droplets on the powder with high accuracy, the ejection speed of the droplets should be set to a certain speed or higher, and the distance between the ejection surface for ejecting the droplets and the powder should also be increased. It is preferably below a certain level. Further, since it is desired to improve the productivity (production rate) of the three-dimensional modeled object, it is preferable to increase the size of the droplets by a certain amount or more. Further, in order to increase the resolution (surface property or accuracy) of the three-dimensional modeled object, it is preferable to keep the size (particle size) of the powder below a certain level.
このような条件下では、液滴を吐出する吐出ヘッドのノズル面に粉体が付着しやすくなり、液滴の吐出不良を生ずる。この吐出不良を防止するために、頻繁にノズル面をクリーニングしてメンテナンスすると、メンテナンス時間が増えることで生産性が低下する。また、メンテナンスによるノズル撥水面の摩耗による吐出ヘッドの耐久性の低下、及び、メンテナンスで液滴が消費されることで、インクイールドの低下等の問題が発生する。 Under such conditions, the powder tends to adhere to the nozzle surface of the ejection head that ejects the droplets, resulting in poor ejection of the droplets. If the nozzle surface is frequently cleaned and maintained in order to prevent this ejection failure, the maintenance time increases and the productivity decreases. Further, the durability of the discharge head is lowered due to the wear of the water-repellent surface of the nozzle due to maintenance, and the droplets are consumed by the maintenance, which causes problems such as a drop in ink yield.
このような問題に対処する技術として、ノズル面の状態を観察し、観察結果に基づいてノズル面をメンテナンスする技術が知られている。 As a technique for dealing with such a problem, a technique for observing the state of the nozzle surface and maintaining the nozzle surface based on the observation result is known.
特許文献1(特開2008−132786号公報)には、吐出異常が検出され、かつ、吐出口面における固着物の付着が検出されない場合に、予備吐出動作及び液体吐出ヘッド内の液の吸引動作のうち少なくとも1つの動作を実施させる液体吐出装置が開示されている。これにより、状況に応じた効果的なワイピングを実現でき、清掃機能の向上を図ることができる。 In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-132786), when a discharge abnormality is detected and adhesion of a fixed substance on the discharge port surface is not detected, a preliminary discharge operation and a liquid suction operation in the liquid discharge head are performed. A liquid discharge device that performs at least one of the operations is disclosed. As a result, effective wiping according to the situation can be realized, and the cleaning function can be improved.
しかし、従来における吐出ヘッドのノズル面を観察してノズル面をメンテナンスする技術では、ノズルの信頼性は確保できるものの、原因の根本が粉体の制御部にある場合には、ノズル面のクリーニングだけでは根本的な原因が解消されない。このため、クリーニング頻度が多くなることで生産性が落ち、また、ノズルの撥水膜の耐久性が損なわれることが懸念される。 However, with the conventional technology of observing the nozzle surface of the discharge head and maintaining the nozzle surface, the reliability of the nozzle can be ensured, but if the root cause is the powder control unit, only the nozzle surface is cleaned. Does not eliminate the root cause. Therefore, there is a concern that the productivity is lowered due to the increased cleaning frequency, and the durability of the water-repellent film of the nozzle is impaired.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル面の汚れの原因を推定して対処可能とした液滴吐出装置、液滴吐出方法及び造形プログラムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a droplet ejection device, a droplet ejection method, and a modeling program capable of estimating the cause of dirt on the nozzle surface and dealing with it.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、粉体で形成された被吐出媒体に対してノズルを介して液滴を吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッドのノズルのノズル面を観察するノズル面観察部と、ノズル面観察部の観察結果に基づいて、ノズル面に対する付着物の付着量を算出する算出部と、算出部の算出結果に基づいて、液滴の質量と吐出速度の少なくとも一方を制御する制御対象に対する動作を判断する判断部と、を有する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention has a discharge head that discharges droplets to a discharge medium formed of powder via a nozzle, and a nozzle surface of the nozzle of the discharge head. Based on the observation results of the nozzle surface observation unit and the nozzle surface observation unit, the calculation unit that calculates the amount of deposits adhering to the nozzle surface, and the calculation unit that calculates the mass and ejection of droplets. It has a determination unit for determining an operation with respect to a controlled object that controls at least one of the speeds.
本発明によれば、ノズル面の汚れの原因を推定して対処できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the cause of the dirt on the nozzle surface can be estimated and dealt with.
以下、添付図面を参照して、実施の形態となる立体造形装置の説明をする。 Hereinafter, the three-dimensional modeling apparatus according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings.
[第1の実施の形態]
(立体造形装置の外観構成)
まず、図1は、第1の実施の形態の立体造形装置の要部を示す上面図である。また、図2は、第1の実施の形態の立体造形装置の一部を透視した状態で示す側面図である。この第1の実施の形態の立体造形装置は、樹脂、金属又はセラミックス等の粉体を積層し、インクジェット方式で液滴を吐出して固化させる工程を繰り返すことで、三次元造形物を造形する。
[First Embodiment]
(Appearance configuration of 3D modeling device)
First, FIG. 1 is a top view showing a main part of the three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment. Further, FIG. 2 is a side view showing a part of the three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment as seen through. The three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment forms a three-dimensional model by repeating a process of laminating powders of resin, metal, ceramics, etc., and ejecting droplets by an inkjet method to solidify them. ..
なお、一例として、液滴は、インクジェット方式で吐出することとして説明をするが、例えばディスペンサー等の液滴を吐出するものであればよい。また、三次元造形を行う立体造形装置を例として説明をするが、液滴を吐出する吐出ヘッドを備える装置であれば、どのような装置でも、後述する効果を得ることができる。さらに、吐出ヘッドのノズル面に付着し得る汚れは、粉体以外の物体の場合も、後述する効果を得ることができる。 As an example, the droplets will be described as being ejected by an inkjet method, but any droplets such as a dispenser may be ejected. Further, although a three-dimensional modeling device that performs three-dimensional modeling will be described as an example, any device provided with a discharge head that discharges droplets can obtain the effects described later. Further, the dirt that can adhere to the nozzle surface of the discharge head can obtain the effect described later even in the case of an object other than powder.
図1及び図2において、粉体1は、例えばホッパー等の粉体供給部2により、造形槽3内に供給される。その上を、リコートローラ4が回転しながら移動することで、粉体1の表面を精度よく平滑化する。
In FIGS. 1 and 2, the
造形槽3に隣接して余剰粉体受け槽9が設けられている。余剰粉体受け槽9には、粉体1の表面を平滑化する際に、リコートローラ4によって移送される粉体1のうち、余剰となった粉体1が落下する。粉体供給部2上には、粉体供給装置(図4の符号554)が設けられており、余剰粉体受け槽9に落下した余剰となった粉体1は、この粉体供給装置554により、粉体供給部2に戻される。
A surplus powder receiving
粉体供給部2は、図4に示すモータ27により図2の上下方向(高さ方向)に昇降される。造形ステージ10は、図4に示すモータ28により、図2の上下方向に昇降される。
The
なお、粉体供給部2は、リコートローラ4と一体で移動してもよいし、リコートローラ4とは別に移動しても良い。また、粉体供給部2は、固定でもよい(移動しなくてもよい)。また、粉体供給部2は、図1に示すように造形槽3の上方に配置することに限定するわけではなく、図示はしないが造形槽の隣に供給槽を設け、その供給槽の被吐出媒体をリコートローラで配置してもよい。また、リコートローラ4で粉体1を平滑化する以外に、例えば板形状のブレードを用いて粉体1を平滑化してもよい。また、装置全体の大きさ、コスト、動作の効率性、被吐出媒体を配置する精度又は信頼性等の要素で適宜設計すればよい。
The
また、図1の構成では、複数の吐出ヘッド5を精度良く配置したキャリッジ6を粉体1の情報を移動しながら液滴を吐出することで造形物の形状を層毎に形成する。また、図1はリコートローラ4にて粉体1を供給しながら平滑化しているところを示しているため、キャリッジ6は、造形槽3外のリコートローラ4及び粉体供給部2と干渉しない場所で待機している。
Further, in the configuration of FIG. 1, the shape of the modeled object is formed for each layer by ejecting droplets while moving the information of the
ノズル面状態検出部7(ノズル面観察部の一例)としては、光源8を備えた光学カメラ装置を用いることができる。このノズル面状態検出部7は、造形槽3外に設けられている。また、ノズル面状態検出部7は、吐出ヘッド5のノズルを塞ぐ「汚れ」となる液滴又は粉体1を検出する。ノズル面状態検出部7として光学カメラ装置を用いた場合、吐出ヘッド5のノズルを、ある程度拡大して観察する必要があるため視野が狭くなり、吐出ヘッド5の全てのノズルの状態を、一度に撮像することは困難となる。このため、吐出ヘッド5が光学カメラ装置上(ノズル面状態検出部7上)を走査することで、複数の画像でノズル全体を観察している。
As the nozzle surface state detection unit 7 (an example of the nozzle surface observation unit), an optical camera device provided with a
ただし、吐出ヘッド5を走査させずに、複数の光学カメラ装置で吐出ヘッド5を撮像し、各光学カメラ装置の撮像画像に基づいて、吐出ヘッド5の全てのノズルの状態を観察してもよい。
However, the
また、ノズル面状態検出部7としては、光学カメラ装置の代りに、例えばレーザ変位計等の、ノズル面の形状を立体的に捉える装置を用いてもよい。また、光学カメラ装置と共に設ける光源8としては、ノズル面と粉体1を区別可能な波長の光を発光する光源を用いてもよいし、ノズル面に対して所定の角度で光を照射する光源を用いてもよい。
Further, as the nozzle surface
また、光学カメラ装置でノズル面に付着した粉体1を立体的に捉えるために、複数の幅の縞模様の光を当てて観察する方法なども用いることができる。
Further, in order to capture the
(ハードウェア構成)
次に、図4は、第1の実施の形態の立体造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この図4において、立体造形装置601の制御部500は、CPU(Center Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、NVRAM(Non Volatile Random Access Memory)504を有している。
(Hardware configuration)
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration of the three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment. In FIG. 4, the
CPU501は、立体造形装置601全体の制御を行う。ROM502には、CPU501に立体造形制御を実行させるための造形プログラム等の各種プログラムの他、固定データ等が記憶されている。また、ROM502には、後述する吐出ヘッド5のノズル面の観察動作(図6のフローチャートの動作)を実現するための、造形プログラムが記憶されている。
The CPU 501 controls the entire three-dimensional modeling device 601. The
RAM503は、造形データ等を一時的に記憶する。NVRAM504は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持する不揮発性メモリとなっている。主に、CPU501、ROM502及びRAM503で主制御部500Aが形成されている。
The
また、制御部500は、画像データに対して施す各種信号処理の他、装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC(Application Specific Integrated Circuit)505を有している。また、制御部500は、外部機器である造形データ作成装置600との間で造形データ等の送受信を行うための外部インタフェース(外部I/F)506を備えている。
Further, the
なお、造形データ作成装置600は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ装置等の情報処理装置で構成されている。
The modeling
また、制御部500は、各種センサの検知信号を取り込むための入出力部(I/O)507、及び、液体吐出ユニット50の各吐出ヘッド5を駆動制御するヘッド駆動制御部508を備えている。
Further, the
制御部500は、液体吐出ユニット50のキャリッジ51(=キャリッジ6)をX方向(主走査方向)に移動させるX方向走査機構550のモータを駆動するモータ駆動部510と、造形ユニット5をY方向(副走査方向)に移動させるY方向走査機構552のモータを駆動するモータ駆動部512を備えている。
The
また、制御部500は、液体吐出ユニット50のキャリッジ51(=キャリッジ6)をZ方向に移動(昇降)させるZ方向昇降機構551のモータを駆動するモータ駆動部511を備えている。なお、矢印Z方向への昇降は、造形ユニット5全体を昇降させる構成としてもよい。
Further, the
制御部500は、供給ステージ23を昇降させるモータ27を駆動するモータ駆動部513と、造形テーブル24を昇降させるモータ28を駆動するモータ駆動部514を備えている。また、制御部500は、平坦化ローラ12を移動させる往復移動機構25のモータ553を駆動するモータ駆動部515と、平坦化ローラ12を回転駆動するモータ26を駆動する516を備えている。
The
また、制御部500は、供給槽21に粉体20を供給する粉体供給装置554を駆動する供給系駆動部517と、液体吐出ユニット50のメンテナンス機構61を駆動するメンテナンス駆動部518を備えている。
Further, the
制御部500のI/O507には、温湿度センサ560で検知された、装置の環境条件としての温度及び湿度を示す検知信号が供給される他、他のセンサ類の検知信号が供給される。また、制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル522が接続されている。
The I /
なお、造形データ作成装置600及び立体造形装置601で立体造型システムが構成される。
The modeling
(機能構成)
図5は、第1の実施の形態の立体造形装置の機能ブロック図である。図4に示したCPU501は、ROM502等の記憶部に記憶されている造形プログラムを実行することで、図5に示す汚れ量分析部101(算出部及びノズル面汚れ量分析部の一例)、汚れ因子判断部102、清掃判断部103(ノズル面清掃判断部の一例)、清掃制御部104(クリーニング制御部の一例)、造形制御部105及び通知制御部106の各機能を実現する。各部101〜106の動作は、図6のフローチャートを用いて後述する。
(Functional configuration)
FIG. 5 is a functional block diagram of the three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment. The CPU 501 shown in FIG. 4 executes a modeling program stored in a storage unit such as a
なお、各部101〜106は、それぞれ造形プログラムにより、ソフトウェアで実現することとした。しかし、これらのうち全部又は一部を、IC(Integrated Circuit)等のハードウェアで実現してもよい。 It was decided that each part 101-106 was realized by software by a modeling program. However, all or part of these may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit).
また、造形プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイル情報でCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、造形プログラムは、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)、ブルーレイ(登録商標)ディスク、半導体メモリ等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、造形プログラムは、インターネット等のネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよい。また、造形プログラムは、機器内のROM等に予め組み込んで提供してもよい。 Further, the modeling program may be provided by recording the file information in an installable format or an executable format on a recording medium readable by a computer device such as a CD-ROM or a flexible disk (FD). Further, the modeling program may be provided by recording on a recording medium readable by a computer device such as a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk), a Blu-ray (registered trademark) disk, or a semiconductor memory. Further, the modeling program may be provided in the form of being installed via a network such as the Internet. Further, the modeling program may be provided by incorporating it into a ROM or the like in the device in advance.
(粉体がノズル面に付着し得る条件)
次に、図3を用いて、液滴の吐出によって粉体1がノズル面に付着し得る条件について説明する。図3は、吐出ヘッド5が造形槽3内の粉体1に液滴を吐出している状態を示している。また、液滴の吐出によって粉体1が、吐出ヘッド5のノズル面に付着し得る条件を説明するために吐出ヘッド5が液滴を吐出しているところを拡大して示している。
(Conditions under which powder can adhere to the nozzle surface)
Next, with reference to FIG. 3, the conditions under which the
粉体1に精度良く液滴を着弾させたいことから、液滴の吐出遠度は一定以上の速度を持たせたい。これは、液滴の実際の速度ベクトルは、液滴の吐出速度(Vj)と、キャリッジ6の移動速度(Vc)とが関連したベクトルとなるため、液滴は、斜め方向に飛ぶこととなる。これにより、キャリッジ6の速度変動と吐出ヘッド5のノズル面と粉体1間の吐出GAP(Dt)の偏差によって、液滴の着弾場所に誤差が生じる。このキャリッジ6の移動速度(Vc)と、吐出GAP(Dt)の偏差(誤差)が着弾位置に与える影響は、液滴の吐出速度(Vj)が速いほど(大きいほど)小さくなるためである。
Since it is desired to land the droplets on the
また、液滴の吐出速度(Vj)が大きいほど、着弾までの時間が短くなり、気流(キャリッジ6の移動等で気流が発生する)が着弾位置に与える影響も小さくなる。同じ理由で、吐出GAP(Dt)も一定以下とすることが好ましい。
Further, the larger the ejection velocity (Vj) of the droplet, the shorter the time until landing, and the smaller the influence of the airflow (airflow is generated by the movement of the
また、粉体1を積層して造形物を造形する生産性(生産速度)を向上させたいことから、液滴の大きさ(Mj)も一定以上大きくしたい。また、液滴の大きさ(Mj)が大きいほど、気流(キャリッジ6の移動等で気流が発生する)が着弾位置に与える影響も小さくなる。
Further, since it is desired to improve the productivity (production speed) of laminating the
さらに、造形物の解像度(表面性又は精度)を高めるために、粉体1の大きさ(粒径)を一定以下としたい。このような条件下では、吐出ヘッド5のノズル面に、粉体1が付着し易くなり、これにより、液滴の吐出不良が発生し、吐出ヘッド5の信頼性が低下する。
Further, in order to increase the resolution (surface property or accuracy) of the modeled object, it is desired to keep the size (particle size) of the
液滴の吐出によって粉体1が、吐出ヘッド5のノズル面に付着する原理は、以下のようになる。すなわち、吐出された液滴が持つ運動エネルギーの一部が、液滴の着弾によって粉体1を弾き飛ばすことで、吐出ヘッド5のノズル面に付着する。
The principle that the
ノズル面に粉体1が到達するのに必要な最小エネルギーは、粉体1の吐出GAP間の重力位置エネルギーであるので、以下の不等式が成り立つ構成をもつ場合では、以下の不等式を構成するパラメータを制御する制御対象に何らかの変化が起きている可能性が大きい。
Since the minimum energy required for the
よって、ノズル面に付着している粉体1の状態の変化を観察することで、ノズル面の汚れを悪化(もしくは改善)させる要因を推定し、そのユニットの制御の補正、メンテナンス又は部品交換等を実行することで、クリーニング頻度を最小にすることができる。また、造形物の劣化も防止できる。また、吐出された液滴が粉体1を弾き飛ばす以外に、キャリッジ6の移動等による気流で、粉体1がノズル面に付着することも考えられるが、気流によるノズル面の汚染の影響は小さいことがわかっている。
Therefore, by observing the change in the state of the
ここで、液滴の運動エネルギーは、Mj×((Vj2+Vc2)/2)で表され、さらに被吐出媒体の吐出GAP間の重力による位置エネルギーは、「Dt×被吐出媒体の質量×g(重力加速度)」で表される。このため、「Mj×((Vj2+Vc2)/2)>Dt×被吐出媒体の質量×g(重力加速度)」が成立する構成では、ノズル面の観察結果に変化がある場舎は、この不等式を構成するパラメータを制御する制御対象に何らかの変化が起きている可能性が考えられる。 Here, the kinetic energy of the droplet is represented by Mj × ((Vj 2 + Vc 2 ) / 2), and the potential energy due to gravity between the ejection GAPs of the ejection medium is “Dt × mass of the ejection medium ×”. It is represented by "g (gravitational acceleration)". Therefore, in the configuration where "Mj x ((Vj 2 + Vc 2 ) / 2)> Dt x mass of the ejected medium x g (gravitational acceleration)" is established, the field building where the observation result of the nozzle surface changes is It is possible that some change has occurred in the controlled object that controls the parameters that make up this inequality.
再度、詳しく説明する。最初にインク滴の質量Mjと吐出速度Vjを構成する制御対象について説明する。インク滴の質量Mjと吐出速度Vjを構成する制御対象として、まずインクの粘度がある。インク粘度は、インク温度に大きく左右される。一般的には、温度が高い方が粘度は低くなる。 It will be explained in detail again. First, the controlled objects constituting the mass Mj of the ink droplet and the ejection speed Vj will be described. First, the viscosity of the ink is a control target that constitutes the mass Mj of the ink droplet and the ejection speed Vj. Ink viscosity is highly dependent on ink temperature. Generally, the higher the temperature, the lower the viscosity.
具体的には、吐出ヘッド5内のインク加温ヒータ、サブタンク内のインク加温ヒータ、環境温度等が制御対象となり、これらの温度変化がインク温度に影響を与える。これらの制御対象によりインク温度に変化が生ずるとインク粘度が変化し、インク滴の質量Mjと吐出速度Vjに変化が生じる。インク粘度の高低、インク滴の質量Mj、及び、吐出速度Vjにどのような変化が生ずるかは、吐出ヘッド5の種類及び吐出制御による。
Specifically, the ink heater in the
しかしながら、これらの変化は、吐出ヘッド5の吐出性能の設計時に予め測定されるため、事前に明確となっている。このため、制御対象がどのように変化するかを予想することは容易である。
However, these changes are clarified in advance because they are measured in advance at the time of designing the discharge performance of the
具体的な制御対象の変化の例を挙げると、例えばヘッド温度又はサブタンク温度は、直接インク温度を測定するのではなく、インクに触れている容器などの温度を測定して制御することが多い。このような場合、環境温度が下がればインク温度も少なからず影響を受けて下がることが予測される。また、経時劣化等でサブタンクヒータ又はヘッドヒータの性能に変化が生じたときも、同様に予測できる。なお、一例として、サブタンク温度等を例に説明したが、サブタンクを備えていない装置でも、インク温度を制御する制御対象の変化を予想するのには有効である。 To give a specific example of a change in the control target, for example, the head temperature or the sub tank temperature is often controlled by measuring the temperature of a container or the like in contact with the ink, instead of directly measuring the ink temperature. In such a case, it is predicted that if the environmental temperature decreases, the ink temperature will be affected to some extent and decrease. Further, when the performance of the sub tank heater or the head heater changes due to deterioration with time or the like, it can be predicted in the same manner. As an example, the sub-tank temperature and the like have been described as an example, but even a device not provided with the sub-tank is effective for predicting a change in the control target for controlling the ink temperature.
次に、インク滴の質量Mj及び吐出速度Vjに影響する制御対象としては、インク成分の揮発、インク品質の変化、インク保存期間の他、吐出ヘッド5の吐出性能の劣化(使用回数及び時間)等がある。これらも、インク温度と同様に変化を予測することは可能である。 Next, the control targets that affect the mass Mj of the ink droplets and the ejection speed Vj include volatilization of ink components, changes in ink quality, ink storage period, and deterioration of ejection performance of the ejection head 5 (number of uses and time). And so on. It is possible to predict changes in these as well as the ink temperature.
ここで、実施の形態の立体造形装置は、インク滴の質量Mj及び吐出速度Vjを構成する制御対象が複数存在する。このため、制御対象を特定するためのセンサ(例えば、環境温度を測定するセンサ等)等が設けられている。また、実施の形態の立体造形装置は、メンテナンス動作において、サブタンクヒータ及びヘッドヒータのヒータ温度を変更し、又は、印字量を変えて吐出量を測定することで、制御対象が、サブタンクヒータであるか、又はヘッドヒータであるかを特定する。 Here, in the three-dimensional modeling apparatus of the embodiment, there are a plurality of controlled objects constituting the mass Mj of the ink droplet and the ejection speed Vj. Therefore, a sensor for specifying the control target (for example, a sensor for measuring the environmental temperature) or the like is provided. Further, in the three-dimensional modeling apparatus of the embodiment, the control target is the sub tank heater by changing the heater temperature of the sub tank heater and the head heater or changing the printing amount to measure the discharge amount in the maintenance operation. Identifies whether it is a head heater or a head heater.
次に、キャリッジ6の移動速度を構成する対象について説明する。キャリッジ6の移動速度は、エンコーダ等のセンサで直接測定することが一般的である。エンコーダセンサの汚れによるセンシングエラーでのキャリッジ速度変動、又は、キャリッジ6の駆動ガイド軸の汚れ等で、キャリッジ6に異常振動が生ずることがある。この結果として、吐出ヘッド5の移動速度が変化することがある。
Next, an object constituting the moving speed of the
エンコーダセンサの汚れによるセンシングエラーでのキャリッジ速度変動は、ホーミング動作時のエンコーダ数のカウントで容易に判別できる。このため、実施の形態の立体造形装置は、吐出ヘッド5のノズル面の汚れからエンコーダの汚れが懸念される場合、キャリッジ6のホーミング動作時のエンコーダ数をカウントすることで、エンコーダセンサの汚れによるセンシングエラーでのキャリッジ速度変動を判別する。
Carriage speed fluctuations due to sensing errors due to dirt on the encoder sensor can be easily determined by counting the number of encoders during homing operation. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus of the embodiment, when there is a concern that the encoder is dirty due to the dirt on the nozzle surface of the
また、実施の形態の立体造形装置は、キャリッジ6の駆動ガイド軸の汚れ等でキャリッジ6に生ずる異常振動は、加速度センサ等により直接的にセンシングし、又は、特定パターンの印字を実施して印字結果から判別する。
Further, in the three-dimensional modeling apparatus of the embodiment, abnormal vibration generated in the
次に、吐出ギャップ(吐出GAP)を構成する対象について説明する。吐出GAPを構成する対象は、吐出ヘッド5の取り付け偏差、又は、被記録媒体(粉面)の高さ偏差等がある。吐出ヘッド5は、取り付けが正常であれば、許容偏差内に収まるように設計されている。このため、前者のヘッド取り付け偏差は、取り付け不良が可能性として考えられる。また。吐出ヘッド5は、交換部品であるため、ユーザ又はサービスマンによる取り付け不良が考えられる。
Next, the target constituting the discharge gap (discharge GAP) will be described. The target constituting the discharge GAP includes a mounting deviation of the
実施の形態の立体造形装置は、ヘッド交換のタイミング及びノズル面汚れのタイミングを監視しており、これにより、吐出ヘッド5の取り付け不良の予想精度を高めている。
The three-dimensional modeling apparatus of the embodiment monitors the timing of head replacement and the timing of nozzle surface contamination, thereby improving the accuracy of predicting improper attachment of the
これに対して、後者の被記録媒体(粉面)の高さ偏差としては、例えば被記録媒体の平面を作るローラ汚れ、異常振動等の、被記録媒体の搬送する構成のいずれかの不良、又は、搬送する被記録媒体の物性自体の異常が考えられる。被記録媒体に粉を採用する構成の場合、粉は印字していない部分の再利用を行う構成をとることが多い(できる)。このような場合、被印字部にもインクミスト又はサテライトインク等の、粉の物性を変化させる要素が存在する。この粉を再利用することで粉の粉面を正常に作れなくなることが考えられる。この不良を、ノズル面の汚れの程度から予想することができる。 On the other hand, the latter height deviation of the recorded medium (powder surface) includes a defect in any of the configurations for transporting the recorded medium, such as roller stains forming a flat surface of the recorded medium and abnormal vibration. Alternatively, it is conceivable that the physical properties of the recording medium to be transported are abnormal. In the case of a configuration in which powder is used as the recording medium, the powder is often (possibly) configured to reuse the unprinted portion. In such a case, the printed portion also has an element such as ink mist or satellite ink that changes the physical characteristics of the powder. It is conceivable that the powder surface of the powder cannot be made normally by reusing this powder. This defect can be predicted from the degree of dirt on the nozzle surface.
この場合、粉の物性、インクの物性、又は、粉を搬送する構成にもよるが、ノズル面が汚れなくなる方向の変化を起こすことが多い。このため、実施の形態の立体造形装置は、ノズル面を観察することで、観察対象のノズル面自体は不良ではないものの、粉の物性変化等の不良を予測する。 In this case, depending on the physical characteristics of the powder, the physical characteristics of the ink, or the configuration for transporting the powder, the nozzle surface often changes in the direction in which it does not become dirty. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus of the embodiment, by observing the nozzle surface, although the nozzle surface itself to be observed is not defective, defects such as changes in the physical properties of the powder are predicted.
また、被記録媒体の質量は、予め測定して設計できる。ロット番号等の製造情報と関連付けることで、ノズル面の汚れの変化から粉の質量変化が生じている可能性の予想精度を向上させることができる。 Further, the mass of the recording medium can be measured and designed in advance. By associating with manufacturing information such as the lot number, it is possible to improve the accuracy of predicting the possibility that the mass of the powder changes due to the change in the dirt on the nozzle surface.
(ノズル面の観察動作)
図6は、ノズル面の観察動作の流れを示すフローチャートである。この図6のフローチャートを用いて、吐出ノズル面の観察結果から、ノズル面に被吐出媒体が付着することに寄与するパラメータを制御しているユニットを自動で改善する動作、又は、メンテナンス等、ユーザ又はサービスマンに改善を促す動作を説明する。
(Nozzle surface observation operation)
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the observation operation of the nozzle surface. Using the flowchart of FIG. 6, the user automatically improves the unit that controls the parameters that contribute to the adhesion of the discharged medium to the nozzle surface from the observation result of the discharge nozzle surface, or maintenance, etc. Alternatively, the operation for urging the service person to improve is explained.
図6のフローチャートは、ノズル面の観察を実行することでスタートとなり、ステップS1に処理が進む。CPU501は、造形物を造形する粉体1を移動させている間に、ノズル面の観察を行うように、ノズル面状態検出部7を制御する。これにより、粉体1を敷いているときは、吐出ヘッド5は待機状態であるため、この時間を有効に使うことができ、生産性が落ちる不都合を防止できる。
The flowchart of FIG. 6 starts by observing the nozzle surface, and the process proceeds to step S1. The CPU 501 controls the nozzle surface
ノズル面の観察が実行されると、汚れ量分祈部101は、ノズル面の汚れの度合いを定量化する。汚れ因子判断部102(判断部の一例)は、汚れ量分析部101が定量化した値と、過去の汚れ具合及び吐出履歴から予想される汚れ量との比較、又は、予め記憶されたデータと比較して、ノズル面の汚れに一定以上の変化があるか判断する(ステップS1)。または、汚れ因子判断部102は、比較対象に対して差分があるか判断する。
When the observation of the nozzle surface is executed, the dirt amount prayer unit 101 quantifies the degree of dirt on the nozzle surface. The stain factor determination unit 102 (an example of the determination unit) compares the value quantified by the stain amount analysis unit 101 with the stain amount expected from the past stain condition and discharge history, or the data stored in advance. By comparison, it is determined whether or not there is a change in the dirt on the nozzle surface by a certain amount or more (step S1). Alternatively, the dirt
ノズル面の汚れに一定以上の変化、または比較対象に対して差分がない場合(ステップS1:No)、ステップS6に進み、清掃判断部103が、ノズル面の清掃が必要か否かを判断する。清掃が不要な場合(ステップS6:No)、ノズル面の清掃を行うことなく、この図6のフローチャートの処理を終了する。これに対して、清掃が必要な場合(ステップS6:Yes)、清掃制御部104が、ノズル面の清掃を実施するように、ノズル清掃機構を制御して(ステップS7)、図6のフローチャートの処理を終了する。
If the dirt on the nozzle surface changes by a certain amount or more, or if there is no difference with respect to the comparison target (step S1: No), the process proceeds to step S6, and the
一方、ノズル面の汚れに一定以上の変化、または比較対象に対して差分がある場合は(ステップS1:Yes)、汚れ困子判断部102が、ノズル面の汚れの原因を推定し、推定した汚れの原因が造形物に与える影響を許容できるか否かを判断する(ステップS2)。
On the other hand, when the dirt on the nozzle surface changes by a certain amount or more or there is a difference with respect to the comparison target (step S1: Yes), the dirt
具体的には、「許容できない場合」は、例えば観察している吐出ヘッド5のノズル面が、通常時と比べて著しく被記録媒体(粉)で汚染されている場合である。この場合、吐出ヘッド5が被記録媒体と接触した可能性があり、造形物の形状に大きな誤差が発生している可能性が高い。そして、被記録媒体の搬送部に原因があると推定できる。
Specifically, the “unacceptable case” is, for example, a case where the nozzle surface of the
また、観察している吐出ヘッド5のノズル面が著しくインクで汚染されている場合、吐出ノズル5の液面のメニスカスの破損、又は、吐出ヘッド5内の圧力バランス(通常は負圧)が壊れて意図しない(吐出動作以外に)インクがノズルから染み出て垂れていることが考えられる。この場合も、造形物の形状に大きな誤差を発生している可能性が高く、吐出ヘッド5の圧力制御部又はクリーニング部に原因があると推定できる。
Further, when the nozzle surface of the
さらに、観察している吐出ヘッド5のノズル面に対する被記録媒体(粉)の付着が、通常時に比べて著しく少ないが、インクは通常に付着している場合、被記録媒体が正常に搬送されていない可能性が高く、造形物の形状に大きな誤差を生じている可能性が高い。そして、被記録媒体の搬送部に原因があると推定できる。
Further, the adhesion of the recording medium (powder) to the nozzle surface of the
また、観察している吐出ヘッド5のノズル面にインクも被記録媒体(粉)も、共に付着していないような場合、正常にインクが吐出されていない可能性が高い。この場合も、造形物の形状に大きな誤差を生じている可能性が高い。
Further, if neither the ink nor the recording medium (powder) adheres to the nozzle surface of the
このような著しい変化を、どの程度まで許容できるかは、被記録媒体又はインク吐出に応じて変わるため、システムに合わせて適宜設計することが好ましい。このような場合は造形を停止することで、いち早く造形失敗をリカバリーでき、造形材料の無駄も最小限に抑えることができる。 Since the extent to which such a significant change can be tolerated changes depending on the recording medium or ink ejection, it is preferable to appropriately design the system. In such a case, by stopping the modeling, it is possible to quickly recover from the modeling failure and minimize the waste of the modeling material.
次に、造形物に与える影響を許容できない場合(ステップS2:No)、造形制御部105(制御部の一例)は、造形エラーとして造形を停止するように造形部1を制御する(ステップS8)。この場合、通知制御部106は、例えば操作パネル522に、造形を強制的に停止した旨のエラーメッセージを表示制御する(ステップS9)。なお、このようなエラーメッセージ等による通知は、音声又は振動等で行ってもよい。
Next, when the influence on the modeled object cannot be tolerated (step S2: No), the modeling control unit 105 (an example of the control unit) controls the
このように、造形物に与える影響を許容できない場合に造形を停止することで、造形材料及び造形時問を節約することができる。 In this way, by stopping the modeling when the influence on the modeled object cannot be tolerated, it is possible to save the modeling material and the time required for modeling.
次に、造形物に与える影響を許容できると判別された場合(ステップS2:Yes)、処理がステップS3に進み、汚れ因子判断部102が、造形物に与える影響は、造形中に改善できるか否かを判別する。造形物に与える影響を、造形中に改善できないと判別された場合(ステップS3:No)、造形制御部105が、影響を改善できるように制御対象を制御し、または、通知制御部106が、影響を改善可能とする改善案を、操作パネル522に表示制御する(ステップS10)。
Next, when it is determined that the influence on the modeled object is acceptable (step S2: Yes), the process proceeds to step S3, and can the effect on the modeled object by the stain
なお、このような改善案の通知は、音声等で行ってもよい。このような改善案の実行又は通知の後、ステップS6で清掃判断部103が、ノズルの清掃が必要か否かを判別し、必要な場合に、ステップS7で、清掃制御部104の制御で、ノズルの清掃が行われる。清掃制御部104は、三次元造形物を造形する粉体1を移動させている間に、ノズル面のクリーニングを行うようクリーニング機構を制御する。これにより、吐出ヘッド5の待機時間を有効に用いて、ノズルの清掃を行うことができ、三次元造形物の生産性の向上を図ることができる。
It should be noted that the notification of such an improvement plan may be given by voice or the like. After executing or notifying such an improvement plan, the cleaning
これに対して、造形物に与える影響を、造形中に改善できると判別された場合(ステップS3:Yes)、造形制御部105は、造形物を造形しながら、影響を改善するように制御対象を制御する(ステップS4)。そして、清掃制御部104が、ノズル面の清掃を行い(ステップS5)、この図6のフローチャートに示す処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the influence on the modeled object can be improved during modeling (step S3: Yes), the
なお、造形中に改善できないと判断した場合は、造形終了後に改善案を実行し、またはユーザ又はサービス等に改善を促す通知を実施してもよい。 If it is determined that improvement cannot be made during modeling, the improvement plan may be executed after the modeling is completed, or a notification for urging the user or service to improve may be executed.
ここで、造形制御部105における影響の改善の可否は、制御対象が自動的な改善機構を有しているか否かで決まる。このため、装置の目的及び仕様に合わせて適宜設計することができる。例えば、被記録媒体の搬送部が、被記録媒体の搬送部クリーニング機構を有しており、被記録媒体の搬送部に何らかの不具合が推定される場合、造形制御部105は、搬送部のクリーニングを実行することで、不具合の改善を試みる。搬送部のクリーニングを実行しても影響が改善されない場合、通知制御部106が、造形終了後に搬送部の故障の予兆があることを示す通知を行う。これにより、ユーザ又はメンテナンスマンに対して、点検又は部品交換等の修理を促すことができる。
Here, whether or not the influence of the
また、観察している吐出ヘッド5のノズル面に対するインク及び被記録媒体(粉)の付着が、許容範囲ではあるが、変化が見られることがある。これは、キャリッジ6の速度を監視するエンコーダにインクミスト又は粉が付着することで、読み飛ばしが発生していることが、原因の一つである。このエンコーダの読み飛ばしが発生すると、読み飛ばした区間に応じてセンシング間隔が広くなり、その広い区間を一定速度で制御しようとするため、キャリッジ6の速度は速くなり、又は、振動動作を示すようになる。この影響で、インク滴の速度も変化し、観察している吐出ヘッド5のノズル面のインク及び被記録媒体(粉)の付着量が変化する。インク及び被記録媒体(粉)は「付着物」の一例である。キャリッジ6のエンコーダには、通常、クリーニング機構は設けられていないため、エンコータの読み飛ばしが発生すると部品交換が改善策となる。このため、通知制御部106は、造形終了後に、搬送部に故障の予兆があることを示す通知を行う。これにより、ユーザ又はメンテナンスマンに対して、点検又は部品交換等の修理を促すことができる。
Further, although the adhesion of the ink and the recording medium (powder) to the nozzle surface of the
(第1の実施の形態の効果)
以上の説明から明らかなように、第1の実施の形態の立体造形装置は、吐出ヘッド5のノズル面の観察結果に基づいて、ノズル面に対する付着物(インク及び粉体等)の付着量を算出する。そして、付着物の付着量の算出結果に基づいて、インク(液滴)の質量と吐出速度の少なくとも一方を制御する制御対象に対する動作を判断する。
(Effect of the first embodiment)
As is clear from the above description, the three-dimensional modeling apparatus of the first embodiment determines the amount of deposits (ink, powder, etc.) adhered to the nozzle surface based on the observation result of the nozzle surface of the
これにより、ノズル面の汚れを悪化(若しくは改善)させる要因を推定し、そのユニットの制御の補正やメンテナンスや部品交換などを実行することができる。従って、吐出ヘッド5のクリーニングの頻度を低頻度に抑制でき、造形物の生産性の向上を図ることができる。また、ノズルの撥水膜の耐久性の向上も図ることができる。
As a result, it is possible to estimate the factors that worsen (or improve) the dirt on the nozzle surface, correct the control of the unit, perform maintenance, replace parts, and the like. Therefore, the frequency of cleaning the
また、吐出ヘッド5のノズル面のクリーニング頻度が多くなることで、造形物の生産性が落ち、また、ノズルの撥水膜の耐久性が損なわれる不都合を防止できる。また、吐出ヘッド5のノズル面のクリーニング頻度を少なくでき、造形物の劣化を防止できる。
Further, by increasing the frequency of cleaning the nozzle surface of the
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態の立体造形装置の説明をする。吐出ヘッド5のノズル面において予測される、インクの付着量と粉の付着量は、それぞれ異なる。このため、第2の実施の形態の立体造形装置では、ノズル面状態検出部7で吐出ヘッド5のノズル面を撮像した撮像画像に基づいて、吐出ヘッド5に対するインクの付着量及び粉の付着量を、汚れ量分祈部101が、それぞれ分離して把握する。これにより、吐出ヘッド5に対するクリーニングを、より効率的に、かつ、より最適なタイミングで実行可能としている。
[Second Embodiment]
Next, the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment will be described. The amount of ink adhered and the amount of powder adhered on the nozzle surface of the
なお、第2の実施の形態の立体造形装置は、インクの付着量及び粉の付着量を分離して予測すること以外は、上述の第1の実施の形態と同様の構成及び作用効果を有する。このため、以下、両者の差異の説明のみ行い、重複説明は省略する。 The three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment has the same configuration and operational effects as those of the first embodiment described above, except that the amount of ink adhered and the amount of powder adhered are separately predicted. .. Therefore, hereinafter, only the difference between the two will be explained, and the duplicate explanation will be omitted.
(第2の実施の形態のハードウェア構成)
第2の実施の形態の立体造形装置の場合、図4を用いて説明した各部と共に、図4中、点線のブロックで示す光源駆動部520、及び、光源8を有している。光源8としては、インク検出用のインク検出光源8a、及び、粉体検出用の粉体検出光源8bを有している。
(Hardware configuration of the second embodiment)
In the case of the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment, the light source driving unit 520 and the
インク検出光源8a及び粉体検出光源8bは、それぞれ異なる波長を有しており、例えば紫外光、可視光又は赤外光等を用いることができる。インク検出光源8a及び粉体検出光源8bは、吐出ヘッド5のノズル面に対して、垂直下方にインク用検出光又は粉体用検出光を照射する。または、インク検出光源8a及び粉体検出光源8bは、所定の角度で斜め方向から、吐出ヘッド5のノズル面に対して、インク用検出光又は粉体用検出光を照射する。
The ink
吐出ヘッド5のノズル面に付着したインク及び粉体は、照射する光により、画像としてエッジのコントラストが映るものと映らないものとがある。第2の実施の形態の立体造形装置は、インク及び粉体に対して、画像としてエッジのコントラストが最も強調される波長を、各々に対して選定することで、インクと粉体を画像に基づいて区別(分離)して認識する。
The ink and powder adhering to the nozzle surface of the
(機能構成)
第2の実施の形態の立体造形装置の場合、図4に示したCPU501は、ROM502等の記憶部に記憶されている造形プログラムを実行することで、図5を用いて説明した各機能と共に、図5中、点線のブロックで示す光源駆動制御部7を有する。光源駆動制御部7は、図4に示す光源駆動部520を介してインク検出光源8a及び粉体検出光源8bを発光駆動制御する。
(Functional configuration)
In the case of the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment, the CPU 501 shown in FIG. 4 executes a modeling program stored in a storage unit such as
(ノズル面の観察動作)
図7は、第2の実施の形態における、ノズル面の観察動作の流れを示すフローチャートである。この図7のフローチャートは、ノズル面の観察を開始することでスタートとなり、ステップS11に処理が進む。ステップS1では、図5に示す光源駆動制御部107が、光源駆動部520を介してインク検出光源8a及び粉体検出光源8bを同時に点灯制御(又は点滅制御)する。なお、インク検出光源8a及び粉体検出光源8bは、所定の時間差で点灯制御(又は点滅制御)してもよい。
(Nozzle surface observation operation)
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the observation operation of the nozzle surface in the second embodiment. The flowchart of FIG. 7 starts when the observation of the nozzle surface is started, and the process proceeds to step S11. In step S1, the light source
図8は、インク検出光源8aからのインク用検出光、及び、粉体検出光源8bからの粉体用検出光が照射された状態の吐出ヘッド5のノズル面を示す図である。インク用検出光は、ノズル面を撮像した撮像画像において、ノズル面に付着したインク701のエッジのコントラストを強調する波長の光となっている。また、粉体用検出光は、ノズル面を撮像した撮像画像において、ノズル面に付着した粉体702のエッジのコントラストを強調する波長の光となっている。このため、図8に示すように、ノズル面を撮像した撮像画像に基づいて、インク701及び粉体702を、明確に区別して認識することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a nozzle surface of the
すなわち、ノズル状態検出部7は、このようにインク用検出光及び粉体用検出光が照射されたノズル面を撮像する(ステップS12)。汚れ量分析部101は、ノズル状態検出部7で撮像されたノズル面の撮像画像に基づいて、ノズル面に付着しているインク及び粉体を、明確に区別(分離)して認識する。そして、汚れ量分析部101は、ノズル面に付着しているインク701及び粉体702を分けて、それぞれ定量化する(ステップS13)。
That is, the nozzle
次に、汚れ因子判断部102は、汚れ量分析部101により定量化された粉体702の値と、過去の粉体による汚れ具合及び吐出履歴から予想される粉体702の汚れ量との比較、又は、予め記憶されたデータと比較して、ノズル面の粉体による汚れに一定以上の変化(閾値以上の変化)があるか否かを判断する(ステップS14)。
Next, the fouling
ノズル面の粉体による汚れに一定以上の変化があると判別された場合(ステップS14:No)、清掃制御部104は、ノズル面の清掃を実施するように、ノズル清掃機構を制御する(ステップS16)。この後、処理は、ステップS12に戻る。 When it is determined that there is a change of a certain amount or more in the dirt caused by the powder on the nozzle surface (step S14: No), the cleaning control unit 104 controls the nozzle cleaning mechanism so as to clean the nozzle surface (step S14: No). S16). After this, the process returns to step S12.
一方、ノズル面の粉体による汚れに一定以上の変化がないと判別された場合(ステップS14:Yes)、汚れ因子判断部102は、汚れ量分析部101により定量化されたインク701の値と、過去のインク701による汚れ具合及び吐出履歴から予想されるインク701の汚れ量との比較、又は、予め記憶されたデータと比較して、ノズル面のインク701による汚れに一定以上の変化(閾値以上の変化)があるか否かを判断する(ステップS15)。
On the other hand, when it is determined that the stain on the nozzle surface due to the powder does not change beyond a certain level (step S14: Yes), the stain
ノズル面のインク701による汚れに一定以上の変化があると判別された場合(ステップS15:No)、清掃制御部104は、ノズル面の清掃を実施するように、ノズル清掃機構を制御する(ステップS16)。この後、処理は、ステップS12に戻る。 When it is determined that there is a change of a certain amount or more in the stain on the nozzle surface due to the ink 701 (step S15: No), the cleaning control unit 104 controls the nozzle cleaning mechanism so as to clean the nozzle surface (step S15: No). S16). After this, the process returns to step S12.
ノズル面のインク701による汚れに一定以上の変化がないと判別された場合(ステップS15:Yes)、ノズル面に対する、粉体702及びインク701による汚れの付着が所定以下であることを意味するため、そのまま図7のフローチャートの処理を終了する。
When it is determined that the stain on the nozzle surface by the
(第2の実施の形態の効果)
以上の説明から明らかなように、の第2の実施の形態の立体造形装置は、インク701及び粉体702に分けて、ノズル面の汚れを認識して清掃の有無を判別する。これにより、吐出ヘッド5に対するクリーニングを、より効率的に、かつ、より最適なタイミングで実行可能とすることができる他、上述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(Effect of the second embodiment)
As is clear from the above description, the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment is divided into
(変形例)
上述の第2の実施の形態は、光源8として、インク用検出光又は粉体用検出光を照射するインク検出光源8a及び粉体検出光源8bを用いる例であった。しかし、例えば縞模様等の所定のパターン光を吐出ヘッド5のノズル面に照射する光源8を用いてもよい。
(Modification example)
The second embodiment described above is an example in which the ink
図9は、光源8から縞模様のパターン光を吐出ヘッド5のノズル面に照射した様子を示す図である。パターン光としては、紫外光、可視光又は赤外光等を用いることができる。また、パターン光は、吐出ヘッド5のノズル面に対して垂直下方に照射してもよいし、所定の角度で斜め方向から照射してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the nozzle surface of the
この場合、図9に示すように、吐出ヘッド5のノズル面に付着したインク701及び粉体702は、縞模様のパターン光により、凹凸が強調される。この凹凸が強調された状態のインク701及び粉体702を、ノズル面状態検出部7で撮像する。汚れ量分析部10及び汚れ因子判断部102は、ノズル面状態検出部7で撮像された撮像画像に基づいて、インク701及び粉体702を分離して認識でき、上述と同様に、吐出ヘッド5に対するクリーニングを、より効率的、かつ、より最適なタイミングで実行可能とすることができる。
In this case, as shown in FIG. 9, the unevenness of the
最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この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、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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ものである。 Finally, the embodiments described above are presented as an example and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. Further, the embodiment and the modification of the embodiment are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 粉体
2 粉体供給部
3 造形槽
4 リコートローラ
5 吐出ヘッド
6 キャリッジ
7 ノズル面状態検出部
8 光源
8a インク検出光源
8b 粉体検出光源
9 余剰粉体受け槽
10 造形プレート
101 汚れ量分析部
102 汚れ因子判断部
103 清掃判断部
104 清掃制御部
105 造形制御部
106 通知制御部
107 光源駆動制御部
501 CPU
508 ヘッド駆動制御部
520 光源駆動部
701 インク
702 粉体
1
508 Head drive control unit 520 Light
Claims (9)
前記吐出ヘッドの前記ノズルのノズル面を観察するノズル面観察部と、
前記ノズル面観察部の観察結果に基づいて、前記ノズル面に対する付着物の付着量を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果に基づいて、前記液滴の質量と吐出速度の少なくとも一方を制御する制御対象に対する動作を判断する判断部と、
を有する液滴吐出装置。 A discharge head that discharges droplets through a nozzle to a discharge medium formed of powder,
A nozzle surface observing unit for observing the nozzle surface of the nozzle of the discharge head,
A calculation unit that calculates the amount of deposits adhering to the nozzle surface based on the observation results of the nozzle surface observation unit.
Based on the calculation result of the calculation unit, a determination unit that determines the operation of the control target that controls at least one of the mass and the ejection speed of the droplet, and a determination unit.
Droplet ejection device with.
前記ノズル面観察部の観察結果に基づいて、前記被吐出媒体に対する前記付着物の付着量を定量化するノズル面汚れ量分析部と、を備え、
前記クリーニング制御部は、前記ノズル面汚れ量分析部が定量化した値に基づいて、前記ノズル面のクリーニングを行うか否かを判断するノズル面清掃判断部を備えること
を特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 A cleaning control unit that controls a cleaning unit that cleans the nozzle surface,
A nozzle surface dirt amount analysis unit for quantifying the amount of deposits adhering to the ejected medium based on the observation result of the nozzle surface observation unit is provided.
The cleaning control unit includes a nozzle surface cleaning determination unit that determines whether or not to clean the nozzle surface based on a value quantified by the nozzle surface contamination amount analysis unit. The droplet ejection device according to.
前記ノズル面清掃判断部は、前記汚れ変化判断部の判断結果に基づいて、前記ノズル面のクリーニングを行うか否かを判断すること
を特徴とする請求項2に記載の液滴吐出装置。 A stain change determination unit for determining whether or not there is a change in the nozzle surface stain based on the value quantified by the nozzle surface stain amount analysis unit is provided.
The droplet ejection device according to claim 2, wherein the nozzle surface cleaning determination unit determines whether or not to clean the nozzle surface based on the determination result of the stain change determination unit.
前記汚れ因子推定部により推定された因子が、前記被吐出媒体の品質に対して許容できない因子である場合に、前記被吐出媒体に対する前記液滴の吐出動作を停止するように前記吐出ヘッドを制御する制御部と、をさらに備えること
を特徴とする請求項3に記載の液滴吐出装置。 A stain factor estimation unit that estimates the cause of stains based on the determination result of the stain change determination unit,
When the factor estimated by the fouling factor estimation unit is an unacceptable factor for the quality of the ejected medium, the ejection head is controlled so as to stop the ejection operation of the droplet to the ejected medium. The droplet ejection device according to claim 3, further comprising a control unit for the operation.
を特徴とする請求項4に記載の液滴吐出装置。 When the factor estimated by the fouling factor estimation unit includes a factor that can be improved during the modeling of the discharge medium, the control unit can improve the factor while modeling the discharge medium. The droplet ejection device according to claim 4, wherein the controlled object is controlled so as to improve the above.
を特徴とする請求項2から請求項5のうち、いずれか一項に記載の液滴吐出装置。 A second aspect of the present invention, wherein the cleaning control unit controls the cleaning unit so as to clean the nozzle surface while the powder forming the discharge medium is being moved. 5. The droplet ejection device according to any one of 5.
を特徴とする請求項1から請求項6のうち、いずれか一項に記載の液滴吐出装置。 Any one of claims 1 to 6, wherein the nozzle surface observing unit observes the nozzle surface while moving the powder forming the discharge medium. The droplet ejection device according to the section.
算出部が、前記ノズル面観察部の観察結果に基づいて、前記ノズル面に対する付着物の付着量を算出する算出ステップと、
判断部が、前記算出部の算出結果に基づいて、前記液滴の質量と吐出速度の少なくとも一方を制御する制御対象に対する動作を判断する判断ステップと、
を有する液滴吐出方法。 A nozzle surface observation step in which the nozzle surface observation unit observes the nozzle surface of the nozzle of the ejection head that ejects droplets through the nozzle to the ejected medium formed of powder.
A calculation step in which the calculation unit calculates the amount of deposits adhering to the nozzle surface based on the observation result of the nozzle surface observation unit.
A determination step in which the determination unit determines an operation with respect to a control target that controls at least one of the mass and the ejection speed of the droplet based on the calculation result of the calculation unit.
Droplet ejection method having.
粉体で形成された被吐出媒体に対してノズルを介して液滴を吐出する吐出ヘッドの前記ノズルのノズル面を観察するノズル面観察部と、
前記ノズル面観察部の観察結果に基づいて、前記ノズル面に対する付着物の付着量を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果に基づいて、前記液滴の質量と吐出速度の少なくとも一方を制御する制御対象に対する動作を判断する判断部として機能させること
を特徴とする造形プログラム。 Computer,
A nozzle surface observation unit for observing the nozzle surface of the nozzle of the ejection head that ejects droplets through the nozzle to the ejected medium formed of powder.
A calculation unit that calculates the amount of deposits adhering to the nozzle surface based on the observation results of the nozzle surface observation unit.
A modeling program characterized in that it functions as a determination unit for determining an operation with respect to a controlled object that controls at least one of the mass and the ejection speed of the droplet based on the calculation result of the calculation unit.
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