JP2022067852A

JP2022067852A - Three-dimensional printing device and three-dimensional printing method

Info

Publication number: JP2022067852A
Application number: JP2020176688A
Authority: JP
Inventors: 謙太郎熊澤; Kentaro Kumazawa; 敬行阿部; Takayuki Abe
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-05-09

Abstract

To provide a three-dimensional printing device that can increase a strength between layers that make up a modeling object.SOLUTION: A three-dimensional printing device forms a modeling object composed of a plurality of layers of a photocurable ink, and comprises: an application unit that accumulates the plurality of layers; and a light irradiation unit that irradiates a layer with light to semi-cure a surface layer area of the deposited layers each time the plurality of layers are deposited and to completely cure an internal area other than the surface layer area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、３次元印刷装置および３次元印刷方法に関する。 The present disclosure relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method.

３次元印刷（３Ｄ印刷）とは、一般的に、層ごとに材料を堆積するプロセスを通じて、３次元の造形物を製造する技法を指す。３次元印刷技法では、多くの態様において、ステージ上に、２次元（２Ｄ）印刷画像を形成するための既知のプロセスと同様に考えられる、１つまたは複数のプロセスを利用する。 Three-dimensional printing (3D printing) generally refers to the technique of producing a three-dimensional model through the process of depositing materials layer by layer. Three-dimensional printing techniques, in many embodiments, utilize one or more processes that are considered similar to known processes for forming a two-dimensional (2D) printed image on a stage.

３次元印刷技法に２次元印刷プロセスと同様のプロセスが利用されている場合があるにもかかわらず、３次元印刷技法と２次元印刷プロセスとには、以下のような２つの顕著な差がある。１つ目は、造形物の形成に使用される堆積材料の組成である。２つ目は、堆積材料の多数の層を堆積する際に、ステージの上方で堆積材料を吐出するノズルを多数回移動させることである。 Although the 3D printing technique may utilize a process similar to the 2D printing process, there are two notable differences between the 3D printing technique and the 2D printing process: .. The first is the composition of the sedimentary material used to form the model. The second is to move the nozzles that eject the deposited material multiple times above the stage when depositing multiple layers of deposited material.

いくつかの３次元印刷技法では、例えば、選択的レーザ溶融または焼結のような技法を使用することによって、堆積材料を溶融または軟化させて層を生成する。他の３次元印刷技法では、ステレオリソグラフィのような液体材料を堆積するための技術を使用して、液体材料を硬化させる。これらとは別の３次元印刷技法では、例えば、薄膜積層法においては、紙、ポリマーまたは金属の薄層を切断して層状に接合することによって、造形物を形成する。 Some 3D printing techniques melt or soften the deposited material to form layers, for example by using techniques such as selective laser melting or sintering. Other 3D printing techniques use techniques for depositing liquid materials, such as stereolithography, to cure the liquid material. In another three-dimensional printing technique, for example, in a thin film laminating method, a thin layer of paper, polymer, or metal is cut and joined in layers to form a model.

３次元印刷装置は、概して、広範囲を異なる堆積材料で印刷することができる。これらの堆積材料として、高濃度の固形成分を溶液中に含有する紫外線（ＵＶ）光硬化可能インクを用いた技法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、３次元印刷装置に適用できる堆積材料として、例えば、押出プラスチック、サーモプラスチック、高密度ポリエチレン、特定の金属（焼結金属、金属粉末および／または金属合金を含む）、接着粉末混合物、セラミック材料、セラミック基複合材、モデリング粘土、石膏、ならびに、高濃度の固形成分を溶液中に含有する光硬化可能インクを含む特定のインク状材料が挙げられる。３次元印刷装置は、さらには、食料品を生成するための可食材料の組成物の層を堆積するのにも使用することができる。 Three-dimensional printing equipment can generally print a wide range with different deposited materials. As these deposit materials, a technique using an ultraviolet (UV) photocurable ink containing a high concentration of solid components in a solution is known (see, for example, Patent Document 1). Also, depositary materials applicable to 3D printing equipment include, for example, extruded plastics, thermoplastics, high density polyethylenes, specific metals (including sintered metals, metal powders and / or metal alloys), adhesive powder mixtures, ceramic materials. , Ceramic-based composites, modeling clays, gypsum, and certain incible materials, including photocurable inks containing high concentrations of solids in solution. The three-dimensional printing device can also be used to deposit layers of edible material compositions for producing groceries.

特開２０１６－１５９６２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-159629

通常の２次元印刷では、塗布層と印刷対象物との密着性が重要となる。３次元印刷においては、層状に材料を堆積するため、各層間の密着性が重要となる。しかし、各層の界面の密着強度は、層内の材料のバルク強度に比較して弱くなる。そのため、一般的な３次元印刷装置を用いて製作した構造物は、通常、材料の堆積方向と比較して、堆積方向に直交する方向の衝撃強度が低くなる。そのため、全方位からの衝撃に対して一定の強度が必要となる一般的な用途においては、使用不可となり、３次元印刷の用途拡大を阻む一因となっている。 In normal two-dimensional printing, the adhesion between the coating layer and the object to be printed is important. In three-dimensional printing, since the material is deposited in layers, the adhesion between each layer is important. However, the adhesion strength at the interface of each layer is weaker than the bulk strength of the material in the layer. Therefore, a structure manufactured by using a general three-dimensional printing apparatus usually has a lower impact strength in a direction orthogonal to the deposition direction than a material deposition direction. Therefore, it cannot be used in general applications where a certain strength is required against impacts from all directions, which is one of the factors that hinder the expansion of applications for three-dimensional printing.

本開示はこのような状況に鑑み、造形物を構成する層間の強度を高くすることができる３次元印刷装置および３次元印刷方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, it is an object of the present disclosure to provide a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method capable of increasing the strength between layers constituting a modeled object.

本開示の３次元印刷装置は、光硬化型インクの複数の層によって構成された造形物を形成する３次元印刷装置であって、前記複数の層を堆積させる塗布部と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する光照射部と、を備える。 The three-dimensional printing apparatus of the present disclosure is a three-dimensional printing apparatus that forms a model composed of a plurality of layers of a photocurable ink, and the coating portion for depositing the plurality of layers and the plurality of layers are used. Each time it is deposited, it is provided with a light irradiation unit that semi-cures the surface layer region of the deposited layer and irradiates light that completely cures the internal region other than the surface layer region.

本開示の３次元印刷方法は、造形物を形成する３次元印刷方法であって、光硬化型インクの複数の層を堆積させる工程と、前記複数の層が堆積されるごとに、当該堆積された層の表層領域を半硬化させるとともに、当該表層領域以外の内部領域を完全硬化させる光を照射する工程と、を含む。 The three-dimensional printing method of the present disclosure is a three-dimensional printing method for forming a modeled object, in which a step of depositing a plurality of layers of a photocurable ink and each time the plurality of layers are deposited, the deposition is performed. It includes a step of semi-curing the surface layer region of the layer and irradiating light to completely cure the internal region other than the surface layer region.

本開示の３次元印刷装置および３次元印刷方法によれば、造形物を構成する層間の強度を高くすることができる。 According to the three-dimensional printing apparatus and the three-dimensional printing method of the present disclosure, the strength between the layers constituting the modeled object can be increased.

本開示の第１の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第２の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure. 本開示の第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの照射光の波長と強度分布との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the wavelength and the intensity distribution of the irradiation light of the metal halide lamp according to the second embodiment of the present disclosure. 本開示の第３の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the third embodiment of the present disclosure. 本開示の第４の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure. 本開示の第５の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the fifth embodiment of the present disclosure. 本開示の第６の実施の形態に係る３次元印刷装置の要部の平面図Top view of the main part of the three-dimensional printing apparatus according to the sixth embodiment of the present disclosure. 本開示の第７の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the seventh embodiment of the present disclosure. 本開示の第８の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図Side view of the three-dimensional printing apparatus according to the eighth embodiment of the present disclosure. 本開示の第９の実施の形態に係る造形物の造形後の状態を示す側面図A side view showing a state after modeling of the modeled object according to the ninth embodiment of the present disclosure. 本開示の第１０の実施の形態に係る造形物の側面図A side view of a modeled object according to the tenth embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の一実施の形態について説明する。なお、以下に示す第１～第１０の実施の形態の構成は、実現可能な範囲で組み合わせることができる。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described. The configurations of the first to tenth embodiments shown below can be combined to the extent feasible.

［第１の実施の形態］
まず、本開示の第１の実施の形態について説明する。図１は、本開示の第１の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。 [First Embodiment]
First, the first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.

＜３次元印刷装置の構成＞
図１に示すように、３次元印刷装置１は、塗布部１０１と、光照射部１０２と、ステージ１０３と、温度制御部１０４と、を備える。塗布部１０１、光照射部１０２、ステージ１０３、および、温度制御部１０４は、印刷室１００の内部に配置されている。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 1, the three-dimensional printing apparatus 1 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 102, a stage 103, and a temperature control unit 104. The coating unit 101, the light irradiation unit 102, the stage 103, and the temperature control unit 104 are arranged inside the printing chamber 100.

塗布部１０１は、光硬化型インク（以下、「インク」という場合がある）１５０を塗布するノズル１０１Ａを備える。塗布部１０１としては、インクジェットヘッド、ディスペンサ、静電塗布機、スプレー、ダイコーターを適用することができる。なお、本第１の実施の形態および後述する第２～第１０の実施の形態において使用するインクは、ＵＶ光および熱により硬化するが、第５の実施の形態以外の実施の形態で用いるインクは、ＵＶ光のみで硬化するものであってもよい。 The coating unit 101 includes a nozzle 101A for applying a photocurable ink (hereinafter, may be referred to as “ink”) 150. As the coating unit 101, an inkjet head, a dispenser, an electrostatic coating machine, a spray, and a die coater can be applied. The inks used in the first embodiment and the second to tenth embodiments described later are cured by UV light and heat, but the inks used in embodiments other than the fifth embodiment. May be cured only by UV light.

光照射部１０２は、光の一例であるＵＶ光（紫外線）Ｌ１として出射する光源１０２Ａを備える。光源１０２Ａとしては、水銀ランプ、メタルハライドランプなどのＵＶランプを適用することができる。 The light irradiation unit 102 includes a light source 102A that emits light as UV light (ultraviolet rays) L1, which is an example of light. As the light source 102A, a UV lamp such as a mercury lamp or a metal halide lamp can be applied.

ステージ１０３は、塗布部１０１および光照射部１０２の下方に配置されている。ステージ１０３は、図示しないステージ駆動部の駆動によって、水平方向および上下方向に移動する。ステージ１０３は、塗布部１０１から吐出されたインク１５０をステージ１０３または造形物１７０の所定の位置に着弾させるために、塗布部１０１の吐出タイミングに同期させて、水平方向に移動する。ステージ１０３は、造形物１７０の形成の進捗に応じて、造形物１７０と塗布部１０１との隙間を調整するために、塗布部１０１から離れるように移動する。なお、ステージ１０３およびステージ駆動部は、ベルトコンベアやロボットハンドなどで代用されてもよい。また、３次元印刷装置１を、ステージ１０３を固定して塗布部１０１を移動させるように構成してもよいし、ステージ１０３と塗布部１０１の両方を移動させるように構成してもよい。 The stage 103 is arranged below the coating unit 101 and the light irradiation unit 102. The stage 103 moves in the horizontal direction and the vertical direction by driving a stage drive unit (not shown). The stage 103 moves in the horizontal direction in synchronization with the ejection timing of the coating unit 101 in order to land the ink 150 ejected from the coating unit 101 at a predetermined position on the stage 103 or the modeled object 170. The stage 103 moves away from the coating portion 101 in order to adjust the gap between the modeling object 170 and the coating portion 101 according to the progress of the formation of the modeled object 170. The stage 103 and the stage drive unit may be replaced by a belt conveyor, a robot hand, or the like. Further, the three-dimensional printing apparatus 1 may be configured so that the stage 103 is fixed and the coating unit 101 is moved, or both the stage 103 and the coating unit 101 may be moved.

温度制御部１０４は、ステージ１０３上に堆積されたインク１５０の層の表層領域１５１の硬化状態と、表層領域１５１以外の領域（内部領域）１５２の硬化状態とが、印刷室１００内部の温度によって再現性を失わないように、印刷室１００内部の温度、特にインク１５０の層の周囲の温度をコントロールする。温度制御部１０４は、温度センサ１０４Ａにおいて検出された印刷室１００内部の温度と設定温度との差が、閾値以上の場合、当該温度差をなくすように、冷風または温風を印刷室１００内に供給する。 In the temperature control unit 104, the cured state of the surface layer region 151 of the layer of the ink 150 deposited on the stage 103 and the cured state of the region (internal region) 152 other than the surface layer region 151 are determined by the temperature inside the printing chamber 100. The temperature inside the printing chamber 100, particularly the temperature around the layer of the ink 150, is controlled so as not to lose the reproducibility. When the difference between the temperature inside the printing chamber 100 and the set temperature detected by the temperature sensor 104A is equal to or greater than the threshold value, the temperature control unit 104 blows cold air or hot air into the printing chamber 100 so as to eliminate the temperature difference. Supply.

＜３次元印刷方法＞
まず、一般的な３次元印刷方法について説明する。塗布部１０１にインク１５０をステージ１０３上に連続的にあるいは断続的に吐出させるとともに、ステージ駆動部をステージ１０３を矢印Ｙ１に示す方向に移動させることによって、ステージ１０３上に未硬化のインク１５０の層を堆積させる。このインク１５０の層を堆積しているときに、光照射部１０２は、当該層にＵＶ光Ｌ１を照射し、未硬化のインク１５０を完全硬化させる。なお、完全硬化とは、硬化率が１００％の状態のことである。インク１５０としては、例えば、アクリル系の紫外線硬化型の樹脂を選択することができる。このような未硬化のインク１５０の層の形成、未硬化のインク１５０の完全硬化を繰り返すことによって、３次元の造形物１７０が形成される。しかし、このような３次元印刷方法では、上述したように、各層の密着性が不十分となる。 <3D printing method>
First, a general three-dimensional printing method will be described. By continuously or intermittently ejecting the ink 150 onto the stage 103 to the coating unit 101 and moving the stage drive unit in the direction indicated by the arrow Y1, the uncured ink 150 is formed on the stage 103. Deposit layers. When the layer of the ink 150 is deposited, the light irradiation unit 102 irradiates the layer with UV light L1 to completely cure the uncured ink 150. The complete curing is a state in which the curing rate is 100%. As the ink 150, for example, an acrylic ultraviolet curable resin can be selected. By repeating the formation of the layer of the uncured ink 150 and the complete curing of the uncured ink 150, the three-dimensional model 170 is formed. However, in such a three-dimensional printing method, as described above, the adhesion of each layer is insufficient.

そこで、第１の実施の形態では、光照射部１０２は、インク１５０の流動性がなくなり、かつ、タック性が残る程度の硬化状態になるように、ＵＶ光Ｌ１の光強度を制御する。このような光強度のＵＶ光Ｌ１が照射されたときのインク１５０の硬化率は、インク１５０の特性によって異なるが、４０％以上９５％以下であることが望ましく、５０％以上７０％以下であることがさらに望ましい。 Therefore, in the first embodiment, the light irradiation unit 102 controls the light intensity of the UV light L1 so that the ink 150 loses its fluidity and is in a cured state to the extent that the tackiness remains. The curing rate of the ink 150 when irradiated with UV light L1 having such a light intensity varies depending on the characteristics of the ink 150, but is preferably 40% or more and 95% or less, and 50% or more and 70% or less. Is even more desirable.

インク１５０は、周囲の空気Ａに含まれる酸素によって硬化が阻害される。そのため、インク１５０の層（インク層）１６０の表層領域１５１の硬化率を、内部領域１５２の硬化率よりも低くすることができる。ここで、表層領域１５１は、図１に示すインク１５０の層（インク層）１６０の上面と側面に形成される。硬化率が低い表層領域１５１は、故意に外力を加えなければ流動しない状態になっており、重力加速度程度の力では流動しない。表層領域１５１は、触れたときに粘着を感じるタック性が残った状態になっている。このような状態は、半硬化と呼ばれることもある。この半硬化の状態の表層領域１５１上に未硬化のインク１５０を堆積させると、硬化率が低い表層領域１５１の官能基と未硬化のインク１５０の官能基が強固に結合された界面１５３を形成することができる。この界面１５３に、表層領域１５１を半硬化させるＵＶ光Ｌ１が照射された場合、周囲の空気Ａの中の酸素に触れずに界面の反応が進むため、界面が完全硬化する。 Curing of the ink 150 is inhibited by oxygen contained in the surrounding air A. Therefore, the curing rate of the surface layer region 151 of the layer (ink layer) 160 of the ink 150 can be made lower than the curing rate of the internal region 152. Here, the surface layer region 151 is formed on the upper surface and the side surface of the layer (ink layer) 160 of the ink 150 shown in FIG. The surface layer region 151 having a low curing rate is in a state of not flowing unless an external force is intentionally applied, and does not flow with a force of about gravitational acceleration. The surface layer region 151 is in a state in which a tack property that feels adhesive when touched remains. Such a condition is sometimes called semi-curing. When the uncured ink 150 is deposited on the surface layer region 151 in this semi-cured state, an interface 153 in which the functional groups of the surface layer region 151 having a low curing rate and the functional groups of the uncured ink 150 are firmly bonded is formed. can do. When the interface 153 is irradiated with UV light L1 that semi-cures the surface layer region 151, the interface reaction proceeds without touching oxygen in the surrounding air A, so that the interface is completely cured.

次に、第１実施の形態における３次元印刷方法について説明する。上記一般的な３次元印刷方法と同様に、図１に示すように、塗布部１０１およびステージ駆動部は、ステージ１０３にインク１５０のインク層１６０を堆積させる。この堆積時において、光照射部１０２は、未硬化のインク層１６０に、当該インク層１６０の表層領域１５１を半硬化させるとともに、内部領域１５２を完全硬化させるＵＶ光Ｌ１を照射する。 Next, the three-dimensional printing method in the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the coating unit 101 and the stage driving unit deposit the ink layer 160 of the ink 150 on the stage 103, as in the general three-dimensional printing method. At the time of this deposition, the light irradiation unit 102 irradiates the uncured ink layer 160 with UV light L1 that semi-cures the surface layer region 151 of the ink layer 160 and completely cures the internal region 152.

次に、塗布部１０１およびステージ駆動部は、半硬化の表層領域１５１の上に、未硬化のインク１５０のインク層１６１を堆積させる。この堆積時において、半硬化の表層領域１５１の官能基と未硬化のインク層１６１の官能基が強固に結合された界面１５３が形成される。また、光照射部１０２は、未硬化のインク層１６１に、当該インク層１６１の表層領域１５１を半硬化させるとともに、内部領域１５２を完全硬化させるＵＶ光Ｌ１を照射する。このＵＶ光Ｌ１の照射によって、最表層の未硬化のインク層１６１に、半硬化の表層領域１５１と、完全硬化の内部領域１５２とが形成される。さらに、当該完全硬化の内部領域１５２の形成に伴い、当該内部領域１５２に接するインク層１６０の半硬化の表層領域１５１も完全硬化し、上述の官能基が強固に結合された界面１５３も完全硬化する。その結果、造形物１７０を構成する層間の強度が高くなる。その後、未硬化のインク１５０の層の堆積と、当該インク１５０の表層領域１５１を半硬化させるＵＶ光Ｌ１の照射とを繰り返すことによって、所定形状の造形物１７０が形成される。なお、第１～第１０の実施の形態ではインクジェットによるインクの塗布方法について説明するが、インクの塗布方法はインクジェット以外の方法も使用可能である。 Next, the coating unit 101 and the stage driving unit deposit the ink layer 161 of the uncured ink 150 on the semi-cured surface layer region 151. At the time of this deposition, an interface 153 in which the functional groups of the semi-cured surface layer region 151 and the functional groups of the uncured ink layer 161 are firmly bonded is formed. Further, the light irradiation unit 102 irradiates the uncured ink layer 161 with UV light L1 that semi-cures the surface layer region 151 of the ink layer 161 and completely cures the internal region 152. By the irradiation of the UV light L1, a semi-cured surface layer region 151 and a completely cured internal region 152 are formed on the uncured ink layer 161 of the outermost layer. Further, with the formation of the completely cured internal region 152, the semi-cured surface layer region 151 of the ink layer 160 in contact with the internal region 152 is also completely cured, and the interface 153 to which the above-mentioned functional groups are firmly bonded is also completely cured. do. As a result, the strength between the layers constituting the model 170 is increased. After that, by repeating the deposition of the layer of the uncured ink 150 and the irradiation of the UV light L1 that semi-cures the surface layer region 151 of the ink 150, the model 170 having a predetermined shape is formed. Although the method of applying ink by inkjet is described in the first to tenth embodiments, a method other than inkjet can also be used as the method of applying ink.

［第２の実施の形態］
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。図２は、本開示の第２の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。第２の実施の形態の３次元印刷装置２は、光照射部１０２の代わりに光照射部２０２を備えること以外は、第１の実施の形態の３次元印刷装置１と同じ構成を有している。光照射部２０２は、ＵＶ光を照射するＬＥＤを備える点で、第１の実施の形態の光照射部１０２と相違する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 2 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure. The three-dimensional printing apparatus 2 of the second embodiment has the same configuration as the three-dimensional printing apparatus 1 of the first embodiment except that the light irradiation unit 202 is provided instead of the light irradiation unit 102. There is. The light irradiation unit 202 is different from the light irradiation unit 102 of the first embodiment in that it includes an LED that irradiates UV light.

従来、一般的に、３次元印刷装置における堆積材料の硬化用の光源として、ＵＶランプが用いられている。中でも、メタルハライドランプは、広帯域光を照射することができる。一般的なメタルハライドランプの照射する光の波長を図３に示す。メタルハライドランプでは、主となるピークが３６５ｎｍであったとしても３００ｎｍ以下や５００ｎｍ以上にもピークがあり、波長分布が広範囲となる。このように波長分布が広範囲な光が照射されると、未硬化のインク１５０の層は、表層領域１５１も含めて全体が硬化率が高い状態になる。このような波長分布が広範囲な光の光強度を制御して、インク１５０の硬化率をコントロールしようとした場合、ＵＶランプの立ち上がり時の温度や劣化などの出力バラツキの影響によって硬化率を所望の状態にコントロールできないおそれがある。 Conventionally, a UV lamp is generally used as a light source for curing a deposited material in a three-dimensional printing apparatus. Above all, the metal halide lamp can irradiate a wide band light. The wavelength of the light emitted by a general metal halide lamp is shown in FIG. In a metal halide lamp, even if the main peak is 365 nm, there are peaks at 300 nm or less and 500 nm or more, and the wavelength distribution becomes wide. When the light having a wide wavelength distribution is irradiated in this way, the entire layer of the uncured ink 150 including the surface layer region 151 has a high curing rate. When trying to control the curing rate of the ink 150 by controlling the light intensity of light having such a wavelength distribution over a wide range, the curing rate is desired due to the influence of output variations such as temperature and deterioration at the start of the UV lamp. There is a risk that the state cannot be controlled.

そこで、第２の実施の形態では、未硬化のインク１５０を効率よく完全硬化させるためには幅広い波長の光が必要であることに鑑み、限られた波長の光によって安定して表層領域１５１を半硬化状態にコントロールする。具体的には、例えば光照射部２０２の光源として、それぞれＵＶ－ＬＥＤで構成された複数の光源２０２Ａを用いることによってＵＶ光Ｌ２の波長の幅を限定することができる。複数の光源２０２Ａは、図２の紙面の直交方向に並んで配置されており、紙面の直交方向に延びる線状の領域にＵＶ光Ｌ２を照射できるように構成されている。光源２０２Ａは、ピーク強度が異なる発光素子を複数備える。発光素子は、ＵＶ－ＬＥＤ素子で構成されている。発光素子のピーク波長は、３６５ｎｍ、３７５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍ、４０５ｎｍなどのように、素子毎に決まっている。光源２０２Ａでは、これらの発光素子の出力をそれぞれ調整することができる。例えば、光源２０２Ａは、ＵＶ光Ｌ２の波長を、３００ｎｍから４５０ｎｍの範囲にし、光強度のピークを３８５ｎｍにし、光強度が半減する範囲をピークの±１０ｎｍにすることができる。このような波長範囲の狭いＵＶ光Ｌ２を未硬化のインク１５０のインク層１６１に照射することで、表層領域１５１を均一な半硬化状態にコントロールすることができる。 Therefore, in the second embodiment, in view of the fact that light having a wide wavelength is required in order to efficiently and completely cure the uncured ink 150, the surface layer region 151 is stably provided with light having a limited wavelength. Control to a semi-cured state. Specifically, for example, the width of the wavelength of the UV light L2 can be limited by using a plurality of light sources 202A each composed of UV-LED as the light source of the light irradiation unit 202. The plurality of light sources 202A are arranged side by side in the orthogonal direction of the paper surface of FIG. 2, and are configured to be able to irradiate the linear region extending in the orthogonal direction of the paper surface with the UV light L2. The light source 202A includes a plurality of light emitting elements having different peak intensities. The light emitting element is composed of a UV-LED element. The peak wavelength of the light emitting element is determined for each element, such as 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, 405 nm, and the like. In the light source 202A, the outputs of these light emitting elements can be adjusted respectively. For example, in the light source 202A, the wavelength of the UV light L2 can be set to the range of 300 nm to 450 nm, the peak light intensity can be set to 385 nm, and the range where the light intensity is halved can be set to ± 10 nm of the peak. By irradiating the ink layer 161 of the uncured ink 150 with UV light L2 having such a narrow wavelength range, the surface layer region 151 can be controlled to a uniform semi-cured state.

ＵＶ光Ｌ２の波長の範囲は、インクに依存するが、１５０ｎｍ（＝４５０ｎｍ－３００ｎｍ）以下の範囲であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、光源２０２Ａは、堆積材料の光硬化特性に合わせて、光強度のピークを所定の値、例えば３６５ｎｍまたは３９５ｎｍから選択し、かつ、光強度分布を適切に調整することができる。また、光源２０２ＡにＵＶ－ＬＥＤを使用することで、ＵＶランプを用いる方法と比較して、装置のサイズを小型化することもできる。 The wavelength range of the UV light L2 depends on the ink, but is preferably in the range of 150 nm (= 450 nm-300 nm) or less, and more preferably 100 nm or less. Further, the light source 202A can select the peak of the light intensity from a predetermined value, for example, 365 nm or 395 nm, according to the light curing characteristics of the deposited material, and can appropriately adjust the light intensity distribution. Further, by using the UV-LED for the light source 202A, the size of the device can be reduced as compared with the method using the UV lamp.

［第３の実施の形態］
次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。図４は、本開示の第３の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 4 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the third embodiment of the present disclosure. The same components as those of the three-dimensional printing apparatus 2 of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

＜３次元印刷装置の構成＞
図４に示すように、３次元印刷装置３は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、追硬化処理部３０５と、を備える。塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ１０３は、図示しない印刷室の内部に配置されている。印刷室の内部には、第１の実施の形態の温度制御部１０４も配置されている。追硬化処理部３０５は、メタルハライドランプ３０５Ａを備える。なお、以下の第３～第１０の実施の形態においても、図示はしていないが、各３次元印刷装置には、温度制御部１０４と印刷室とが設けられている。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 4, the three-dimensional printing apparatus 3 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 202, a stage 103, and a re-curing processing unit 305. The coating unit 101, the light irradiation unit 202, and the stage 103 are arranged inside a printing chamber (not shown). Inside the printing room, the temperature control unit 104 of the first embodiment is also arranged. The re-hardening processing unit 305 includes a metal halide lamp 305A. Although not shown in the following third to tenth embodiments, each three-dimensional printing apparatus is provided with a temperature control unit 104 and a printing chamber.

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。この造形完了時において、造形物１７０の内部領域１７２は、完全硬化した光硬化型インク（インク）で構成されているが、内部領域１７２の上面および側面に位置する表層領域１７１は、ＵＶ光Ｌ２の照射時に酸素による硬化の阻害を受けるため、半硬化の状態になっている。そこで、第３の実施の形態では、造形完了後に、追硬化工程を行う。追硬化工程では、ステージ駆動部がステージ１０３を矢印Ｙ１に示す方向に移動させ、造形物１７０が追硬化処理部３０５の下を通過するタイミングで、追硬化処理部３０５がメタルハライドランプ３０５ＡからのＵＶ光Ｌ３を造形物１７０に照射する。 <3D printing method>
The coating unit 101, the light irradiation unit 202, and the stage drive unit form a model 170 having a predetermined shape by the same operation as in the second embodiment. At the time of completion of this modeling, the internal region 172 of the modeled object 170 is composed of a completely cured photocurable ink (ink), but the surface layer region 171 located on the upper surface and the side surface of the internal region 172 is UV light L2. It is in a semi-cured state because it is hindered by oxygen during irradiation. Therefore, in the third embodiment, the additional hardening step is performed after the molding is completed. In the additional curing step, the stage driving unit moves the stage 103 in the direction indicated by the arrow Y1, and the additional curing processing unit 305 receives UV from the metal halide lamp 305A at the timing when the model 170 passes under the additional curing processing unit 305. Light L3 is applied to the model 170.

メタルハライドランプ３０５ＡからのＵＶ光Ｌ３は、第２の実施の形態で述べた通り波長が広帯域であるため、半硬化の表層領域１７１の反応していない官能基を反応させることができる。その結果、表層領域１７１が完全硬化し、造形物１７０の上面と側面に残ったタック性がなくなる。なお、工程上の理由で、３次元印刷装置３とは別の装置として、追硬化処理部３０５を有する追硬化装置を設けることもできる。 Since the UV light L3 from the metal halide lamp 305A has a wide wavelength band as described in the second embodiment, it is possible to react the unreacted functional groups in the semi-cured surface layer region 171. As a result, the surface layer region 171 is completely cured, and the tackiness remaining on the upper surface and the side surface of the model 170 is eliminated. It should be noted that, for process reasons, a re-curing device having a re-curing processing unit 305 may be provided as a device separate from the three-dimensional printing device 3.

［第４の実施の形態］
次に、本開示の第４の実施の形態について説明する。図５は、本開示の第４の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 5 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure. The same components as those of the three-dimensional printing apparatus 2 of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

＜３次元印刷装置の構成＞
図５に示すように、３次元印刷装置４は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、酸素濃度制御部４０５と、を備える。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 5, the three-dimensional printing apparatus 4 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 202, a stage 103, and an oxygen concentration control unit 405.

酸素濃度制御部４０５は、ガス供給部４０５Ａと、酸素濃度計４０５Ｂと、混合ガス組成決定部４０５Ｃと、を備える。 The oxygen concentration control unit 405 includes a gas supply unit 405A, an oxygen concentration meter 405B, and a mixed gas composition determination unit 405C.

ガス供給部４０５Ａは、混合器４０５Ｄと、酸素発生器４０５Ｅと、窒素発生器４０５Ｆと、ガスノズル４０５Ｇと、を備える。混合器４０５Ｄの導入部には、酸素発生器４０５Ｅと窒素発生器４０５Ｆとが並列に接続されている。混合器４０５Ｄの導出部には、ガスノズル４０５Ｇが接続されている。混合器４０５Ｄは、酸素発生器４０５Ｅから導入される酸素と、窒素発生器４０５Ｆから導入される窒素とを混合した混合ガスＧ４を、塗布部１０１と光照射部２０２との間に配置されたガスノズル４０５Ｇから排出する。混合器４０５Ｄは、酸素と窒素の比率が０：１００から１００：０までの任意の状態の混合ガスＧ４を生成することができる。 The gas supply unit 405A includes a mixer 405D, an oxygen generator 405E, a nitrogen generator 405F, and a gas nozzle 405G. An oxygen generator 405E and a nitrogen generator 405F are connected in parallel to the introduction portion of the mixer 405D. A gas nozzle 405G is connected to the outlet of the mixer 405D. The mixer 405D is a gas nozzle in which a mixed gas G4, which is a mixture of oxygen introduced from the oxygen generator 405E and nitrogen introduced from the nitrogen generator 405F, is arranged between the coating unit 101 and the light irradiation unit 202. Eject from 405G. The mixer 405D can generate a mixed gas G4 in an arbitrary state in which the ratio of oxygen to nitrogen is from 0: 100 to 100: 0.

酸素濃度計４０５Ｂは、光照射部２０２の近傍に配置され、計測した酸素濃度のデータを混合ガス組成決定部４０５Ｃに送信する。 The oxygen concentration meter 405B is arranged in the vicinity of the light irradiation unit 202, and transmits the measured oxygen concentration data to the mixed gas composition determination unit 405C.

混合ガス組成決定部４０５Ｃは、酸素濃度計４０５Ｂから光照射部２０２の周辺における空気の酸素濃度データを取得する。混合ガス組成決定部４０５Ｃは、取得した酸素濃度データに基づいて、酸素発生器４０５Ｅと窒素発生器４０５Ｆを制御して、光照射部２０２周辺における空気の酸素濃度を所望の濃度にコントロールするような組成の混合ガスＧ４を、印刷室に供給する。 The mixed gas composition determination unit 405C acquires the oxygen concentration data of the air around the light irradiation unit 202 from the oxygen concentration meter 405B. The mixed gas composition determination unit 405C controls the oxygen generator 405E and the nitrogen generator 405F based on the acquired oxygen concentration data to control the oxygen concentration of the air around the light irradiation unit 202 to a desired concentration. The mixed gas G4 having the composition is supplied to the printing room.

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。第４の実施の形態の３次元印刷方法は、造形物１７０の形状精度を向上させるために内部領域１５２の硬化速度を上げるなどの理由で、ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くする必要がある場合に特に有用である。ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くし、かつ、表層領域１５１を半硬化状態にしておきたい場合、酸素濃度制御部４０５は、酸素濃度を高めた混合比の混合ガスＧ４を供給し、表層領域１５１周囲の空気の酸素濃度を積極的に高める。このように表層領域１５１周囲の酸素濃度を高めることによって、表層領域１５１の硬化が酸素により阻害（抑制）されるため、ＵＶ光Ｌ２の光強度を強くしても表層領域１５１の半硬化状態が維持される。また、最終的に、造形物１７０における半硬化状態の表層領域を完全硬化させる工程では、表層領域１５１を半硬化させたときの光強度のＵＶ光Ｌ２を照射しつつ、酸素濃度を低下させた混合比の混合ガスＧ４を供給する。これにより、造形物１７０の表層領域が硬化するときの酸素による阻害を低減させることができ、表層領域を完全硬化させることができる。第４の実施の形態の３次元印刷方法を実施する場合、３次元印刷装置４の外部の酸素濃度が低くなる可能性があるので、３次元印刷装置４自体をブースで囲い密閉することが好ましい。 <3D printing method>
The coating unit 101, the light irradiation unit 202, and the stage drive unit form a model 170 having a predetermined shape by the same operation as in the second embodiment. In the three-dimensional printing method of the fourth embodiment, when it is necessary to increase the light intensity of the UV light L2 for reasons such as increasing the curing speed of the internal region 152 in order to improve the shape accuracy of the modeled object 170. Especially useful for. When it is desired to increase the light intensity of the UV light L2 and keep the surface layer region 151 in a semi-cured state, the oxygen concentration control unit 405 supplies a mixed gas G4 having a mixed ratio with an increased oxygen concentration to supply the surface layer region 151. Actively increase the oxygen concentration of the surrounding air. By increasing the oxygen concentration around the surface layer region 151 in this way, the curing of the surface layer region 151 is inhibited (suppressed) by oxygen, so that even if the light intensity of the UV light L2 is increased, the semi-cured state of the surface layer region 151 remains. Be maintained. Finally, in the step of completely curing the semi-cured surface layer region of the model 170, the oxygen concentration was lowered while irradiating the UV light L2 with the light intensity when the surface layer region 151 was semi-cured. A mixed gas G4 having a mixing ratio is supplied. As a result, it is possible to reduce the inhibition by oxygen when the surface layer region of the model 170 is cured, and the surface layer region can be completely cured. When the three-dimensional printing method of the fourth embodiment is carried out, the oxygen concentration outside the three-dimensional printing device 4 may be low, so it is preferable to enclose the three-dimensional printing device 4 itself in a booth and seal it. ..

［第５の実施の形態］
次に、本開示の第５の実施の形態について説明する。図６は、本開示の第５の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 6 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the fifth embodiment of the present disclosure. The same components as those of the three-dimensional printing apparatus 2 of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

＜３次元印刷装置の構成＞
図６に示すように、３次元印刷装置５は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、塗布ステージ５０３と、硬化ステージ５０４と、ステージ駆動部５０５と、移載部５０６と、追硬化処理部５０７と、を備える。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 6, the three-dimensional printing apparatus 5 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 202, a coating stage 503, a curing stage 504, a stage driving unit 505, a transfer unit 506, and a re-curing treatment. A unit 507 and a unit are provided.

塗布ステージ５０３上には、プレート５０８が載置される。このプレート５０８上に、造形物１７０が形成される。硬化ステージ５０４上には、プレート５０８を介して造形物１７０が載置される。硬化ステージ５０４は、追硬化処理部３０５における追硬化工程に利用される。ステージ駆動部５０５は、塗布ステージ５０３を、塗布部１０１および光照射部２０２の下方において移動させる。ステージ駆動部５０５は、硬化ステージ５０４を、追硬化処理部５０７の熱硬化炉で構成された加熱部５０７Ａの内部で水平方向に移動させる。移載部５０６は、吸着パッド５０６Ａを有し、真空吸着等の方法で、塗布ステージ５０３上のプレート５０８を介して造形物１７０を保持し、硬化ステージ５０４上に移載する。 A plate 508 is placed on the coating stage 503. A model 170 is formed on the plate 508. The model 170 is placed on the curing stage 504 via the plate 508. The curing stage 504 is used in the additional curing step in the additional curing processing unit 305. The stage drive unit 505 moves the coating stage 503 below the coating unit 101 and the light irradiation unit 202. The stage drive unit 505 moves the curing stage 504 in the horizontal direction inside the heating unit 507A configured by the thermosetting furnace of the additional curing processing unit 507. The transfer unit 506 has a suction pad 506A, holds the model 170 via the plate 508 on the coating stage 503 by a method such as vacuum suction, and transfers it onto the curing stage 504.

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部５０５は、第２の実施の形態と同様の動作によって、塗布ステージ５０３上に載置されたプレート５０８上に、所定形状の造形物１７０を形成する。造形完了後、３次元印刷装置５は、追硬化工程を行う。 <3D printing method>
The coating unit 101, the light irradiation unit 202, and the stage drive unit 505 perform the same operation as in the second embodiment on the plate 508 placed on the coating stage 503 to form a model 170 having a predetermined shape. Form. After the modeling is completed, the three-dimensional printing apparatus 5 performs an additional curing step.

まず、造形物１７０の造形完了後、ステージ駆動部５０５が塗布ステージ５０３を移載部５０６の下方に移動させると、移載部５０６は、塗布ステージ５０３上のプレート５０８を保持して持ち上げる。加熱部５０７Ａの入口シャッタ５０７Ｂが開くと、ステージ駆動部５０５は、塗布ステージ５０３を加熱部５０７Ａから離れる方向に移動させるとともに、加熱部５０７Ａ内の硬化ステージ５０４を移載部５０６の下方に移動させる。移載部５０６は、プレート５０８を硬化ステージ５０４に載置することにより、造形物１７０を硬化ステージ５０４に移載する。 First, after the modeling of the modeled object 170 is completed, the stage drive unit 505 moves the coating stage 503 below the transfer unit 506, and the transfer unit 506 holds and lifts the plate 508 on the coating stage 503. When the inlet shutter 507B of the heating unit 507A is opened, the stage drive unit 505 moves the coating stage 503 away from the heating unit 507A and moves the curing stage 504 in the heating unit 507A below the transfer unit 506. .. The transfer unit 506 transfers the model 170 to the curing stage 504 by placing the plate 508 on the curing stage 504.

ステージ駆動部５０５が硬化ステージ５０４を加熱部５０７Ａ内に移動させると、加熱部５０７Ａの入口シャッタ５０７Ｂが閉じられる。加熱部５０７Ａは、造形物１７０を加熱する。この加熱によって、半硬化の表層領域１７１の反応していない官能基が反応し、表層領域１７１が完全硬化する。表層領域１７１が完全硬化すると、加熱部５０７Ａの出口シャッタ５０７Ｃが開かれ、ロボットや作業者によって、造形物１７０が取り出される。以上のように、追硬化工程に加熱を用いることによって、ＵＶ光を使用する方法と比較して、設備の初期コストを低減することができる。 When the stage drive unit 505 moves the curing stage 504 into the heating unit 507A, the inlet shutter 507B of the heating unit 507A is closed. The heating unit 507A heats the model 170. By this heating, the unreacted functional groups in the semi-cured surface region 171 react, and the surface region 171 is completely cured. When the surface layer region 171 is completely cured, the outlet shutter 507C of the heating unit 507A is opened, and the modeled object 170 is taken out by a robot or an operator. As described above, by using heating in the additional curing step, the initial cost of the equipment can be reduced as compared with the method using UV light.

なお、加熱部５０７Ａに、窒素を導入することによって、表層領域１７１の完全硬化をより促進することができ、造形物１７０全体を均一に硬化させることができる。また、造形物１７０を形成する印刷室と加熱部５０７Ａとの間に、複数の造形物１７０を保管できるストッカを配置して、加熱部５０７Ａを複数の造形物１７０を一度に熱処理できる構成にすることによって、造形物１７０の生産性を向上させることができる。 By introducing nitrogen into the heating unit 507A, the complete curing of the surface layer region 171 can be further promoted, and the entire model 170 can be uniformly cured. Further, a stocker capable of storing a plurality of model objects 170 is arranged between the printing chamber forming the model object 170 and the heating unit 507A so that the heating unit 507A can heat-treat the plurality of model objects 170 at once. Thereby, the productivity of the modeled object 170 can be improved.

［第６の実施の形態］
次に、本開示の第６の実施の形態について説明する。図７は、本開示の第６の実施の形態に係る３次元印刷装置の要部の平面図である。 [Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 7 is a plan view of a main part of the three-dimensional printing apparatus according to the sixth embodiment of the present disclosure.

＜３次元印刷装置の構成＞
図７に示す３次元印刷装置６は、光照射部２０２の代わりに光照射部６０２と、照射制御部６０３とを設けたこと以外は、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成を有する。光照射部６０２は、それぞれＵＶ－ＬＥＤで構成された複数の光源６０２Ａを備える。複数の光源６０２Ａは、ステージ１０３の矢印Ｙ１で示す移動方向に対して直交する方向に一列に並んでいる。複数の光源６０２Ａは、同じ波長のＵＶ光を照射する。照射制御部６０３は、光源６０２Ａのオンオフ、ＵＶ光の光強度を個別に制御する。照射制御部６０３は、複数の光源６０２Ａを２つ以上のグループに分け、当該２つ以上のグループ毎に異なる光強度のＵＶ光を照射させる。なお、第６の実施の形態では、照射制御部６０３は、後述するように、複数の光源６０２Ａを２つのグループ（第１の光強度のＵＶ光を照射するグループと、第２の光強度のＵＶ光を照射するグループ）に分ける構成を例示するが、３つ以上のグループに分けてもよい。 <Structure of 3D printing device>
The three-dimensional printing device 6 shown in FIG. 7 is the same as the three-dimensional printing device 2 of the second embodiment except that the light irradiation unit 602 and the irradiation control unit 603 are provided instead of the light irradiation unit 202. Has a configuration. The light irradiation unit 602 includes a plurality of light sources 602A, each of which is composed of a UV-LED. The plurality of light sources 602A are arranged in a row in a direction orthogonal to the moving direction indicated by the arrow Y1 of the stage 103. The plurality of light sources 602A irradiate UV light having the same wavelength. The irradiation control unit 603 individually controls the on / off of the light source 602A and the light intensity of the UV light. The irradiation control unit 603 divides the plurality of light sources 602A into two or more groups, and irradiates the two or more groups with UV light having different light intensities. In the sixth embodiment, as will be described later, the irradiation control unit 603 has a plurality of light sources 602A in two groups (a group that irradiates UV light having a first light intensity and a group having a second light intensity). The configuration to be divided into groups) to be irradiated with UV light is illustrated, but it may be divided into three or more groups.

＜３次元印刷方法＞
塗布部、照射制御部６０３、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、ステージ１０３上に、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク１５０の層を半硬化させるとき、照射制御部６０３は、図７に示すように、ＵＶ光の光強度が第１の光強度の光源６０２Ａ（以下、「第１の光源６０２Ｂ」という場合がある）と、ＵＶ光の光強度が第１の光強度よりも強い第２の光強度の光源６０２Ａ（以下、「第２の光源６０２Ｃ」という場合がある）とが交互に並ぶように、複数の光源６０２Ａの照射状態を制御する。また、照射制御部６０３は、複数の光源６０２ＡのＵＶ光の光強度を同じタイミングで、第１の光強度から第２の光強度に、または、第２の光強度から第１の光強度に切り替える。なお、図７では、第１の光源６０２Ｂを丸で表し、第２の光源６０２Ｃを二重丸で表している。 <3D printing method>
The coating unit, the irradiation control unit 603, and the stage drive unit form a model 170 having a predetermined shape on the stage 103 by the same operation as in the second embodiment. When the layer of the uncured ink 150 is semi-cured, the irradiation control unit 603 determines the light source 602A (hereinafter, "first light source 602B") having a first light intensity of UV light, as shown in FIG. 602A (hereinafter, may be referred to as "second light source 602C") having a second light intensity in which the light intensity of UV light is stronger than that of the first light intensity are alternately arranged. In addition, the irradiation state of the plurality of light sources 602A is controlled. Further, the irradiation control unit 603 changes the light intensity of the UV light of the plurality of light sources 602A from the first light intensity to the second light intensity or from the second light intensity to the first light intensity at the same timing. Switch. In FIG. 7, the first light source 602B is represented by a circle, and the second light source 602C is represented by a double circle.

以上のように光照射部６０２を制御しつつ、ステージ１０３が矢印Ｙ１に示す方向に移動することによって、造形物１７０に半硬化状態の表層領域１５１が形成される。このとき、表層領域１５１のうち、第１の光源６０２ＢからのＵＶ光が照射された領域１５１Ａ（以下、「第１の表層分割領域１５１Ａ」という場合がある）は、第１の硬化率になり、第２の光源６０２ＣからのＵＶ光が照射された領域１５１Ｂ（以下、「第２の表層分割領域１５１Ｂ」という場合がある）は、第１の硬化率よりも高い第２の硬化率になる。第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂは、矢印Ｙ１に示す方向と、矢印Ｙ１に示す方向に直交する方向とに沿って、交互に形成される。つまり、第１の表層分割領域１５１Ａと第２の表層分割領域１５１Ｂとが千鳥状に形成される。なお、図７では、第１の表層分割領域１５１Ａを塗りつぶされた四角で表し、第２の表層分割領域１５１Ｂを塗りつぶされていない四角で表している。 By moving the stage 103 in the direction indicated by the arrow Y1 while controlling the light irradiation unit 602 as described above, the semi-cured surface layer region 151 is formed on the model 170. At this time, of the surface layer regions 151, the region 151A irradiated with UV light from the first light source 602B (hereinafter, may be referred to as “first surface layer division region 151A”) has the first curing rate. , The region 151B irradiated with UV light from the second light source 602C (hereinafter, may be referred to as "second surface layer divided region 151B") has a second curing rate higher than the first curing rate. .. The first surface layer division region 151A and the second surface layer division region 151B are formed alternately along the direction indicated by the arrow Y1 and the direction orthogonal to the direction indicated by the arrow Y1. That is, the first surface layer division region 151A and the second surface layer division region 151B are formed in a staggered manner. In FIG. 7, the first surface layer division area 151A is represented by a filled square, and the second surface layer division area 151B is represented by an unfilled square.

以上の方法によって完成した造形物１７０は、硬化率が異なる第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂの上に、未硬化のインク層を堆積させるため、半硬化状態の表層領域１５１とその上に形成される未硬化のインク層との界面が、さらに明確でなくなり、インク層の堆積方向に直交する方向からの力に対し、破壊起点が形成されにくくなる。そのため、造形物１７０におけるインク層の堆積方向に直交する方向からの力に対する耐久性を向上させることができる。 In the model 170 completed by the above method, the uncured ink layer is deposited on the first surface layer division region 151A and the second surface layer division region 151B having different cure rates, so that the surface layer region in the semi-cured state is deposited. The interface between 151 and the uncured ink layer formed on the 151 becomes less clear, and it becomes difficult to form a fracture starting point against a force from a direction orthogonal to the deposition direction of the ink layer. Therefore, it is possible to improve the durability of the model 170 against a force from a direction orthogonal to the deposition direction of the ink layer.

なお、光源６０２ＡからのＵＶ光の強弱は、光源６０２Ａを明滅させることでも作り出すことができる。また、光源６０２Ａの強弱をランダムに切り替えてもよい。 The intensity of the UV light from the light source 602A can also be created by blinking the light source 602A. Further, the strength of the light source 602A may be randomly switched.

また、造形物１７０に加わる力の方向が予め決定しているという理由のために、または、生産上の理由のために、第１の表層分割領域１５１Ａと第２の表層分割領域１５１Ｂとを縞状（図７における縦縞状または横縞状）に、形成してもよい。この場合、第１の光源６０２Ｂとして機能する光源６０２Ａと、第２の光源６０２Ｃとして機能する光源６０２Ａとを固定して、第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂをステージ１０３の移動方向に平行な縞状（横縞状）に形成する方法や、全ての光源６０２ＡからのＵＶ光の光強度を同じタイミングで、第１の光強度と第２の光強度とに繰り返し切り替えることにより、第１の表層分割領域１５１Ａおよび第２の表層分割領域１５１Ｂをステージ１０３の移動方向に直交する縞状（縦縞状）に形成する方法が例示できる。 Further, for the reason that the direction of the force applied to the model 170 is predetermined or for the reason of production, the first surface layer division area 151A and the second surface layer division area 151B are striped. It may be formed in a shape (vertical stripe shape or horizontal stripe shape in FIG. 7). In this case, the light source 602A that functions as the first light source 602B and the light source 602A that functions as the second light source 602C are fixed, and the first surface layer division area 151A and the second surface layer division area 151B are set on the stage 103. By forming a striped shape (horizontal striped shape) parallel to the moving direction, or by repeatedly switching the light intensity of UV light from all light sources 602A between the first light intensity and the second light intensity at the same timing. , A method of forming the first surface layer division region 151A and the second surface layer division region 151B in a striped shape (vertical stripe shape) orthogonal to the moving direction of the stage 103 can be exemplified.

［第７の実施の形態］
次に、本開示の第７の実施の形態について説明する。図８は、本開示の第７の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第２の実施の形態の３次元印刷装置２と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。 [7th Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 8 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the seventh embodiment of the present disclosure. The same components as those of the three-dimensional printing apparatus 2 of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

＜３次元印刷装置の構成＞
図８に示すように、３次元印刷装置７は、塗布部１０１と、光照射部２０２と、ステージ１０３と、凹凸形成部７０４と、を備える。凹凸形成部７０４は、凹凸形成ローラ７０４Ａと、スクレーパ７０４Ｂと、を備える。凹凸形成ローラ７０４Ａは、塗布部１０１と光照射部２０２との間に配置されている。凹凸形成ローラ７０４Ａの表面には、複数の突起７０４Ｃが設けられている。突起７０４Ｃは、例えば点状に形成されている。なお、突起７０４Ｃは、線状であってもよい。突起７０４Ｃは、例えば１μｍ以上５０μｍ以下の高さに形成されている。スクレーパ７０４Ｂは、凹凸形成ローラ７０４Ａと光照射部２０２との間に配置されている。スクレーパ７０４Ｂは、突起７０４Ｃに接触するため、例えばゴムのような弾性素材で形成されることが望ましい。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 8, the three-dimensional printing apparatus 7 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 202, a stage 103, and an unevenness forming unit 704. The unevenness forming portion 704 includes an unevenness forming roller 704A and a scraper 704B. The unevenness forming roller 704A is arranged between the coating portion 101 and the light irradiation portion 202. A plurality of protrusions 704C are provided on the surface of the unevenness forming roller 704A. The protrusions 704C are formed, for example, in a dot shape. The protrusion 704C may be linear. The protrusion 704C is formed, for example, at a height of 1 μm or more and 50 μm or less. The scraper 704B is arranged between the uneven forming roller 704A and the light irradiation unit 202. Since the scraper 704B comes into contact with the protrusion 704C, it is desirable that the scraper 704B is made of an elastic material such as rubber.

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部２０２、および、ステージ駆動部は、第２の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク層１６１が形成されると、凹凸形成ローラ７０４Ａは、矢印Ｙ２に示す方向に回転しながら当該インク層１６１の表面に接触し、当該表面に突起７０４Ｃの形状に対応する微細な凹部１５１Ｃを形成する。なお、このとき、凹凸形成ローラ７０４Ａの回転速度は、ステージ１０３の移動速度よりも十分速くなっている。また、このとき、凹凸形成ローラ７０４Ａは、当該凹凸形成ローラ７０４Ａの表面における突起７０４Ｃ以外の部分において、余分な未硬化のインクを除去して、当該インク層１６１の表面における凹部１５１Ｃ以外の部分を平坦化する。スクレーパ７０４Ｂは、凹凸形成ローラ７０４Ａが除去した余分な未硬化のインクをかき取る。 <3D printing method>
The coating unit 101, the light irradiation unit 202, and the stage drive unit form a model 170 having a predetermined shape by the same operation as in the second embodiment. When the uncured ink layer 161 is formed, the unevenness forming roller 704A contacts the surface of the ink layer 161 while rotating in the direction indicated by the arrow Y2, and a fine concave portion corresponding to the shape of the protrusion 704C is formed on the surface. Form 151C. At this time, the rotation speed of the unevenness forming roller 704A is sufficiently faster than the moving speed of the stage 103. Further, at this time, the uneven forming roller 704A removes excess uncured ink in the portion other than the protrusion 704C on the surface of the uneven forming roller 704A, and removes the portion other than the concave portion 151C on the surface of the ink layer 161. Flatten. The scraper 704B scrapes off excess uncured ink removed by the uneven forming roller 704A.

光照射部２０２は、凹部１５１Ｃが形成されたインク層１６１に、ＵＶ光Ｌ２を照射する。これにより、インク層１６１には、表面に微細な凹部１５１Ｃが形成された半硬化状態の表層領域１５１と、完全硬化状態の内部領域１５２とが形成される。その後、凹部１５１Ｃが形成された半硬化状態の表層領域１５１の上に、未硬化のインクの層が形成されると、未硬化のインクが表層領域１５１の凹部１５１Ｃ内に入り込む。表層領域１５１の表面全体が平坦な場合と比べて、表層領域１５１の凹部１５１Ｃを含む表面と未硬化のインクとの接触面積、つまり界面が大きくなる。その結果、界面において強固に結合する官能基を多くすることができ、造形物１７０を構成する層間の強度をより高くすることができる。 The light irradiation unit 202 irradiates the ink layer 161 in which the recess 151C is formed with UV light L2. As a result, the ink layer 161 is formed with a semi-cured surface layer region 151 having fine recesses 151C formed on the surface thereof and a completely cured internal region 152. After that, when a layer of uncured ink is formed on the semi-cured surface layer region 151 in which the recess 151C is formed, the uncured ink enters the recess 151C of the surface layer region 151. Compared with the case where the entire surface of the surface layer region 151 is flat, the contact area between the surface including the recess 151C of the surface layer region 151 and the uncured ink, that is, the interface becomes larger. As a result, it is possible to increase the number of functional groups that are strongly bonded at the interface, and it is possible to increase the strength between the layers constituting the model 170.

［第８の実施の形態］
次に、本開示の第８の実施の形態について説明する。図９は、本開示の第８の実施の形態に係る３次元印刷装置の側面図である。なお、第７の実施の形態の３次元印刷装置７と同じ構成については、同一符号を付し、説明を省略する。 [Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 9 is a side view of the three-dimensional printing apparatus according to the eighth embodiment of the present disclosure. The same components as those of the three-dimensional printing apparatus 7 of the seventh embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

＜３次元印刷装置の構成＞
図９に示すように、３次元印刷装置８は、塗布部１０１と、光照射部８０２と、ステージ１０３と、凹凸形成部８０４と、を備える。 <Structure of 3D printing device>
As shown in FIG. 9, the three-dimensional printing apparatus 8 includes a coating unit 101, a light irradiation unit 802, a stage 103, and an unevenness forming unit 804.

凹凸形成部８０４は、凹凸形成ローラ７０４Ａの代わりに凹凸形成ローラ８０４Ａを有すること以外は、凹凸形成部７０４と同様の構成を有している。凹凸形成ローラ８０４Ａは、ＵＶ光を透過させることができる材料、例えば透明な材料により構成されている。凹凸形成ローラ８０４Ａの表面には、複数の突起７０４Ｃが設けられている。凹凸形成ローラ８０４Ａは、筒状に形成されている。凹凸形成ローラ８０４Ａの筒状の内部には、回転しない筒状部材８０５Ｄが挿通されている。凹凸形成ローラ８０４Ａは、図示しない回転力付与部により回転力が加えられることにより、矢印Ｙ２の方向に回転するように構成されている。筒状部材８０５Ｄの外周面には、図９の紙面の直交方向に延びるスリット８０５Ｅが形成されている。スクレーパ７０４Ｂは、スリット８０５Ｅよりも凹凸形成ローラ８０４Ａの回転方向の前方側に設けられている。 The concavo-convex forming portion 804 has the same configuration as the concavo-convex forming portion 704 except that it has the concavo-convex forming roller 804A instead of the concavo-convex forming roller 704A. The uneven forming roller 804A is made of a material capable of transmitting UV light, for example, a transparent material. A plurality of protrusions 704C are provided on the surface of the unevenness forming roller 804A. The uneven forming roller 804A is formed in a cylindrical shape. A non-rotating tubular member 805D is inserted inside the tubular shape of the uneven forming roller 804A. The unevenness forming roller 804A is configured to rotate in the direction of the arrow Y2 by applying a rotational force by a rotational force applying portion (not shown). A slit 805E extending in the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 9 is formed on the outer peripheral surface of the tubular member 805D. The scraper 704B is provided on the front side of the unevenness forming roller 804A in the rotational direction with respect to the slit 805E.

光照射部８０２は、光照射部２０２と同様の複数の光源２０２Ａを備える。複数の光源２０２Ａは、筒状部材８０５Ｄの内部において、図９の紙面の直交方向に並んで配置されている。光源２０２Ａは、スリット８０５Ｅを介して、筒状部材８０５Ｄの外部にＵＶ光を照射する。光源２０２ＡからのＵＶ光は、凹凸形成ローラ８０４Ａを透過して、表層領域１５１に照射される。 The light irradiation unit 802 includes a plurality of light sources 202A similar to the light irradiation unit 202. The plurality of light sources 202A are arranged side by side in the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 9 inside the tubular member 805D. The light source 202A irradiates the outside of the tubular member 805D with UV light through the slit 805E. The UV light from the light source 202A passes through the unevenness forming roller 804A and irradiates the surface layer region 151.

＜３次元印刷方法＞
塗布部１０１、光照射部８０２、凹凸形成部８０４、および、ステージ駆動部は、第７の実施の形態と同様の動作によって、所定形状の造形物１７０を形成する。未硬化のインク層１６１が形成されると、凹凸形成ローラ８０４Ａは、当該インク層１６１の表面に微細な凹部１５１Ｃを形成するとともに、凹部１５１Ｃ以外の部分を平坦化する。なお、このとき、凹凸形成ローラ８０４Ａの回転速度は、ステージ１０３の移動速度よりも十分速くなっている。凹凸形成ローラ８０４Ａが除去した余分な未硬化のインクは、スクレーパ７０４Ｂによりかき取られる。このとき、凹凸形成ローラ８０４Ａにおけるスリット８０５Ｅに対向する部分は、常時、インクが除去された状態になる。その結果、光源２０２ＡからのＵＶ光は、当該ＵＶ光の光強度が低くなることなく、表層領域１５１に照射される。 <3D printing method>
The coating unit 101, the light irradiation unit 802, the unevenness forming unit 804, and the stage driving unit form a modeled object 170 having a predetermined shape by the same operation as in the seventh embodiment. When the uncured ink layer 161 is formed, the unevenness forming roller 804A forms fine recesses 151C on the surface of the ink layer 161 and flattens the portions other than the recesses 151C. At this time, the rotation speed of the unevenness forming roller 804A is sufficiently faster than the moving speed of the stage 103. The excess uncured ink removed by the uneven forming roller 804A is scraped off by the scraper 704B. At this time, the portion of the unevenness forming roller 804A facing the slit 805E is always in a state where the ink is removed. As a result, the UV light from the light source 202A irradiates the surface layer region 151 without lowering the light intensity of the UV light.

光照射部８０２は、凹部１５１Ｃが形成されたインク層１６１に、ＵＶ光を照射する。このように、凹凸形成ローラ８０４Ａによる表面の平坦化と、凹部１５１Ｃの形成とが行われた直後に、表層領域１５１を半硬化させることができるため、凹部１５１Ｃの形状のコントロールを正確に行うことができる。さらに、光照射部８０２を凹凸形成ローラ８０４Ａの内部に配置したため、設備の小型化を図ることができる。 The light irradiation unit 802 irradiates the ink layer 161 in which the recess 151C is formed with UV light. As described above, since the surface layer region 151 can be semi-cured immediately after the surface is flattened by the uneven forming roller 804A and the concave portion 151C is formed, the shape of the concave portion 151C can be accurately controlled. Can be done. Further, since the light irradiation unit 802 is arranged inside the unevenness forming roller 804A, the equipment can be downsized.

［第９の実施の形態］
次に、本開示の第９の実施の形態について説明する。図１０は、本開示の第９の実施の形態に係る造形物の造形後の状態を示す側面図である。 [9th embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 10 is a side view showing a state after modeling of the modeled object according to the ninth embodiment of the present disclosure.

図１０に示すように、ステージ１０３上に造形された造形物９００は、３次元印刷法により形成され、堆積方向Ｙ３に沿って堆積された複数のインク層により構成されている。造形物９００は、第１の光硬化型インク（第１のインク）で形成された第１の構造部９０１と、第１のインクと異なる色の第２の光硬化型インク（第２のインク）で形成された第２の構造部９０２とを備える。第１の構造部９０１と第２の構造部９０２とは、水平方向に交互に並んで接続されている。また、造形物９００の水平方向の両端は、第２の構造部９０２で構成されている。 As shown in FIG. 10, the model 900 formed on the stage 103 is formed by a three-dimensional printing method, and is composed of a plurality of ink layers deposited along the deposition direction Y3. The model 900 has a first structural portion 901 formed of a first photocurable ink (first ink) and a second photocurable ink (second ink) having a color different from that of the first ink. ) Is provided with a second structural portion 902. The first structural portion 901 and the second structural portion 902 are connected side by side alternately in the horizontal direction. Further, both ends of the model 900 in the horizontal direction are composed of a second structural portion 902.

ここで、第１～第８の実施の形態の３次元印刷方法により、小さな底面積で造形された柱状の造形物９０３における側面視の形状は、上底が下底より短い台形になる傾向がある。その理由は、造形物９０３の側面の硬化率が低く柔らかい状態である、つまり側面が半硬化の状態であるため、当該側面を構成するインクが垂れやすくなるからである。第１の構造部９０１と第２の構造部９０２とが隣接する造形物９００においても、第１の構造部９０１における半硬化状態の表層領域と、第２の構造部９０２における半硬化状態の表層領域とが接触するため、第１の構造部９０１と第２の構造部９０２との境界があいまいになる。その結果、完成した造形物９００は、形状精度が低くなってしまう。 Here, according to the three-dimensional printing method of the first to eighth embodiments, the shape of the side view of the columnar model 903 formed with a small bottom area tends to be a trapezoid whose upper bottom is shorter than that of the lower bottom. be. The reason is that the curing rate of the side surface of the modeled object 903 is low and soft, that is, the side surface is semi-cured, so that the ink constituting the side surface tends to drip. Even in the model 900 in which the first structural portion 901 and the second structural portion 902 are adjacent to each other, the semi-cured surface layer region in the first structural portion 901 and the semi-cured surface layer in the second structural portion 902. Since the region is in contact with the region, the boundary between the first structural portion 901 and the second structural portion 902 becomes ambiguous. As a result, the shape accuracy of the completed model 900 is low.

そこで、第９の実施の形態では、まず、塗布部から第１のインクと第２のインクとを交互に吐出することにより１つのインク層を形成し、この形成処理を複数回行うことにより、複数のインク層を堆積させる。 Therefore, in the ninth embodiment, first, one ink layer is formed by alternately ejecting the first ink and the second ink from the coating portion, and this forming process is performed a plurality of times. Accumulate multiple ink layers.

各インク層の堆積時において、光照射部は、第１のインクからなる領域に対して、第１～第８の実施の形態のいずれかの３次元印刷方法を適用し、表層領域を半硬化させるとともに、内部領域を完全硬化させるＵＶ光を照射する。これにより、第１の構造部９０１を構成するインク層の層間の強度が高くなり、造形物９００全体の強度を高くすることができる。この第１の構造部９０１によって、造形物９００全体の強度が決定される。 At the time of depositing each ink layer, the light irradiation unit applies the three-dimensional printing method according to any one of the first to eighth embodiments to the region composed of the first ink, and semi-cures the surface layer region. It is irradiated with UV light that completely cures the internal region. As a result, the strength between the layers of the ink layer constituting the first structural portion 901 is increased, and the strength of the entire model 900 can be increased. The strength of the entire model 900 is determined by the first structural portion 901.

また、各インク層の堆積時において、光照射部は、第２のインクからなる領域に対して、当該領域全体を完全硬化させるＵＶ光を照射する。このように第２のインクからなる領域全体を完全硬化させる方法として、未硬化のインク層に照射するＵＶ光の光強度を、当該インク層全体を完全硬化させる光強度に設定する方法や、未硬化のインク層にＵＶ光を照射するときに、一時的に酸素濃度を低くする方法や、第１のインクを半硬化させる光強度のＵＶ光で完全硬化するインクを第２のインクとして用い、第２のインクに第１のインクと同じＵＶ光を照射する方法を採用する。これにより、第２の構造部９０２を構成するインク層の層間の強度が第１の構造部９０１と比べて弱くなるが、第１の構造部９０１と比べて形状精度が高い第２の構造部９０２を形成することができる。また、第１の構造部９０１と第２の構造部９０２の境界が明確になり、造形物９００全体の形状精度を高めることができる。 Further, at the time of depositing each ink layer, the light irradiation unit irradiates the region composed of the second ink with UV light that completely cures the entire region. As a method of completely curing the entire region composed of the second ink in this way, a method of setting the light intensity of UV light irradiating the uncured ink layer to a light intensity of completely curing the entire ink layer, or a method of completely curing the entire ink layer has not been performed. When irradiating the cured ink layer with UV light, a method of temporarily lowering the oxygen concentration or an ink that is completely cured by UV light with a light intensity that semi-cures the first ink is used as the second ink. A method of irradiating the second ink with the same UV light as that of the first ink is adopted. As a result, the strength between the layers of the ink layers constituting the second structural portion 902 is weaker than that of the first structural portion 901, but the shape accuracy of the second structural portion is higher than that of the first structural portion 901. 902 can be formed. Further, the boundary between the first structural portion 901 and the second structural portion 902 becomes clear, and the shape accuracy of the entire model 900 can be improved.

なお、第９の実施の形態の方法で造形される造形物は、３種類以上の異なるインクでそれぞれ構成された複数の構造部で構成されてもよく、この場合、多色の造形物を形成することができる。また、第２の構造部９０２の一つを水または溶媒に溶解するインクで形成して、造形終了後に、当該第２の構造部９０２を溶解することにより、造形物９００を２個以上に分離するようにしてもよい。 The modeled object formed by the method of the ninth embodiment may be composed of a plurality of structural parts each composed of three or more different inks, and in this case, a multicolored modeled object is formed. can do. Further, one of the second structural portions 902 is formed with ink that dissolves in water or a solvent, and after the completion of modeling, the second structural portion 902 is dissolved to separate the modeled object 900 into two or more. You may try to do so.

［第１０の実施の形態］
次に、本開示の第１０の実施の形態について説明する。図１１は、本開示の第１０の実施の形態に係る造形物の側面図である。 [10th Embodiment]
Next, a tenth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 11 is a side view of the modeled object according to the tenth embodiment of the present disclosure.

図１１に示すように、造形物１０００は、３次元印刷法により形成され、堆積方向Ｙ３に沿って堆積された複数のインク層により構成されている。造形物１０００は、外枠１００１と、接続部１００２と、製品部１００３とを備える。外枠１００１には、位置決め穴１００１Ａが形成されている。接続部１００２は、製品部１００３が外枠１００１の内部で固定されるように、外枠１００１と製品部１００３とを接続する。外枠１００１および製品部１００３は、第１～第９の実施の形態のいずれかの３次元印刷方法により、複数のインク層の層間の強度が高くなっており、強度が高い構造体になっている。一方、接続部１００２は、複数のインク層の層間の強度が外枠１００１および製品部１００３と比べて弱くなっており、強度が低い構造体になっている。つまり、造形物１０００は、強度が高い部位（外枠１００１および製品部１００３）と、強度が低い部位（接続部１００２）とで構成されている。なお、上述の強度を有する接続部１００２を形成する方法としては、第９の実施の形態で例示した第２の構造部９０２の形成方法を採用することができる。 As shown in FIG. 11, the model 1000 is formed by a three-dimensional printing method and is composed of a plurality of ink layers deposited along the deposition direction Y3. The modeled object 1000 includes an outer frame 1001, a connecting portion 1002, and a product portion 1003. A positioning hole 1001A is formed in the outer frame 1001. The connection unit 1002 connects the outer frame 1001 and the product unit 1003 so that the product unit 1003 is fixed inside the outer frame 1001. The outer frame 1001 and the product unit 1003 have a high-strength structure in which the strength between the layers of the plurality of ink layers is high by the three-dimensional printing method according to any one of the first to ninth embodiments. There is. On the other hand, the connection portion 1002 has a structure in which the strength between the layers of the plurality of ink layers is weaker than that of the outer frame 1001 and the product portion 1003, and the strength is low. That is, the modeled object 1000 is composed of a portion having high strength (outer frame 1001 and product portion 1003) and a portion having low strength (connection portion 1002). As a method for forming the connecting portion 1002 having the above-mentioned strength, the method for forming the second structural portion 902 exemplified in the ninth embodiment can be adopted.

この造形物１０００は、以下のように使用される。例えば外枠１００１の位置決め穴１００１Ａ内に位置決めされた図示しない位置決め治具を介して、造形物１０００を図示しない固定構造体に固定する。そして、固定が完了した後、接続部１００２に外力を加えて破壊し、製品部１００３を外枠１００１から取り外す。このときに加える外力の方向は、堆積方向Ｙ３に対して直交する方向である。このような方向の外力を接続部１００２に加えることにより、接続部１００２を容易に破壊できる。なお、接続部１００２に加える外力の方向を外枠１００１に図示すれば、作業者は、接続部１００２に加える外力の方向を、容易に認識することができる。このような使用方法は、建設現場などで応用することができる。 This model 1000 is used as follows. For example, the model 1000 is fixed to a fixed structure (not shown) via a positioning jig (not shown) positioned in the positioning hole 1001A of the outer frame 1001. Then, after the fixing is completed, an external force is applied to the connection portion 1002 to break it, and the product portion 1003 is removed from the outer frame 1001. The direction of the external force applied at this time is a direction orthogonal to the deposition direction Y3. By applying an external force in such a direction to the connecting portion 1002, the connecting portion 1002 can be easily destroyed. If the direction of the external force applied to the connecting portion 1002 is illustrated on the outer frame 1001, the operator can easily recognize the direction of the external force applied to the connecting portion 1002. Such a usage method can be applied to a construction site or the like.

なお、製品部１００３を、強度が高い部位と、強度が低い部位とで構成してもよい。例えば、製品部１００３に、強度が低い部位として破壊起点を故意に作り、製品部１００３の故障モードを限定してもよい。このようにすれば、製品部１００３が故障する場合に、事前に意図したとおりに、つまり安全に故障させることができる。 The product unit 1003 may be composed of a portion having high strength and a portion having low strength. For example, a failure starting point may be intentionally created in the product unit 1003 as a portion having low strength to limit the failure mode of the product unit 1003. By doing so, when the product unit 1003 fails, it can be failed as intended in advance, that is, safely.

本開示に係る３次元印刷装置および３次元印刷方法は、高強度が必要な造形物を造形するときに広く使用される。 The three-dimensional printing apparatus and the three-dimensional printing method according to the present disclosure are widely used when modeling a modeled object that requires high strength.

１，２，３，４，５，６，７，８３次元印刷装置
１００印刷室
１０１塗布部
１０１Ａノズル
１０２，２０２，６０２，８０２光照射部
１０２Ａ，２０２Ａ，６０２Ａ光源
１０３ステージ
１０４温度制御部
１０４Ａ温度センサ
１５０，３０３光硬化型インク
１５１，１７１表層領域
１５１Ａ第１の表層分割領域
１５１Ｂ第２の表層分割領域
１５１Ｃ凹部
１５２，１７２内部領域
１５３界面
１６０，１６１インク層
１７０，９００，９０３，１０００造形物
３０５，５０７追硬化処理部
３０５Ａメタルハライドランプ
４０５酸素濃度制御部
４０５Ａガス供給部
４０５Ｂ酸素濃度計
４０５Ｃ混合ガス組成決定部
４０５Ｄ混合器
４０５Ｅ酸素発生器
４０５Ｆ窒素発生器
４０５Ｇガスノズル
５０３塗布ステージ
５０４硬化ステージ
５０５ステージ駆動部
５０６移載部
５０６Ａ吸着パッド
５０７Ａ加熱部
５０７Ｂ入口シャッタ
５０７Ｃ出口シャッタ
５０８プレート
６０２Ｂ第１の光源
６０２Ｃ第２の光源
６０３照射制御部
７０４，８０４凹凸形成部
７０４Ａ，８０４Ａ凹凸形成ローラ
７０４Ｂスクレーパ
７０４Ｃ突起
８０５Ｄ筒状部材
８０５Ｅスリット
９０１第１の構造部
９０２第２の構造部
１００１外枠
１００１Ａ位置決め穴
１００２接続部
１００３製品部
Ａ空気
Ｇ４混合ガス
Ｌ１ＵＶ光
Ｌ２ＵＶ光
Ｌ３ＵＶ光 1,2,3,4,5,6,7,8 3D printing device 100 Printing room 101 Coating unit 101A Nozzle 102, 202,602,802 Light irradiation unit 102A, 202A, 602A Light source 103 Stage 104 Temperature control unit 104A Temperature sensor 150,303 Photocurable ink 151,171 Surface area 151A First surface division area 151B Second surface division area 151C Recess 152,172 Internal area 153 Interface 160,161 Ink layer 170,900,9031000 Modeling Object 305,507 Additional curing processing unit 305A Metal halide lamp 405 Oxygen concentration control unit 405A Gas supply unit 405B Oxygen concentration meter 405C Mixing gas composition determination unit 405D Mixer 405E Oxygen generator 405F Nitrogen generator 405G Gas nozzle 503 Coating stage 504 Stage drive part 506 Transfer part 506A Suction pad 507A Heating part 507B Inlet shutter 507C Outlet shutter 508 Plate 602B First light source 602C Second light source 603 Irradiation control part 7044, 804 Concavo-convex forming part 704A, 804C Concavo-convex forming roller 704B Protrusion 805D Cylindrical member 805E Slit 901 First structure part 902 Second structure part 1001 Outer frame 1001A Positioning hole 1002 Connection part 1003 Product part A Air G4 Mixed gas L1 UV light L2 UV light L3 UV light

Claims

A three-dimensional printing device that forms a model composed of multiple layers of photocurable ink.
The coating part for depositing the plurality of layers and
Three-dimensional printing including a light irradiation unit that semi-cures the surface layer region of the deposited layer each time the plurality of layers are deposited and irradiates light that completely cures an internal region other than the surface layer region. Device.

The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, further comprising an oxygen concentration control unit for controlling the oxygen concentration around the surface layer region.

The three-dimensional printing apparatus according to claim 2, wherein the oxygen concentration control unit controls the oxygen concentration around the surface layer region so that the surface layer region irradiated with the light is in a predetermined semi-cured state.

The oxygen concentration control unit controls the oxygen concentration around the surface layer region so that the surface layer region of the modeled object is completely cured after the formation of the modeled object is completed, according to claim 2 or 3. The three-dimensional printing apparatus described.

The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a post-curing treatment unit for completely curing the surface layer region of the model after the formation of the model is completed.

The three-dimensional printing apparatus according to claim 5, wherein the additional curing treatment unit includes a heating unit for heating the modeled object.

Further, a temperature control unit that controls the temperature around the deposited layer so that the surface layer region irradiated with the light becomes a predetermined semi-cured state and the internal region becomes a predetermined completely cured state. The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 6.

The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the wavelength range of the light irradiated by the light irradiation unit is 150 nm or less.

The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the light irradiation unit includes a plurality of light emitting elements having different wavelengths of output light.

Further equipped with an irradiation control unit,
The light irradiation unit includes a plurality of light sources and has a plurality of light sources.
The irradiation control unit divides the plurality of light sources into two or more grooves and irradiates the two or more groups with light of different light intensities, whereby the light of different light intensities in the surface layer region is irradiated. The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the semi-cured state of the formed region is different.

The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising an unevenness forming portion for forming unevenness on the surface of the layer before being irradiated with light.

The unevenness-forming portion is provided with an unevenness-forming roller which is formed in a cylindrical shape by a material that transmits light and has protrusions arranged on the tubular surface to form the unevenness.
The three-dimensional printing apparatus according to claim 11, wherein the light irradiation unit is arranged inside the cylindrical shape of the unevenness forming roller.

It is a three-dimensional printing method for forming a modeled object.
The process of depositing multiple layers of photocurable ink and
A three-dimensional printing method including a step of semi-curing the surface layer region of the deposited layer each time the plurality of layers are deposited and irradiating light to completely cure an internal region other than the surface layer region. ..

The modeled object has a first structural portion formed of a first photocurable ink and a second structural portion connected to the first structural portion and formed of a second photocurable ink. , Including
The step of depositing the one layer includes a step of ejecting the first photocurable ink and the second photocurable ink at different timings to form the one layer.
In the step of irradiating the light, the surface layer region of the deposited layer is semi-cured in the region composed of the first photocurable ink, and the internal region other than the surface layer region is completely cured. The three-dimensional aspect according to claim 13, further comprising a step of irradiating the deposited layer with light to completely cure the entire region made of the second photocurable ink. Printing method.