JP6444077B2 - 三次元構造物の形成装置および形成方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係る、三次元構造物の形成装置および形成方法について説明するが、先ずは、本実施形態における形成装置および形成方法によって形成される三次元構造物の概要を説明する。
図1は、本実施形態が提供する三次元構造物を示す図である。図1の(a)は、三次元構造物の外観図であり、図1の(b)は、図1の(a)の切断線A−A´における三次元構造物の矢視断面の一部分を示す図である。
図2は、本実施形態における、三次元構造物の形成装置(以下、形成装置と記載する)の主要構成を示した図である。なお、図2には、形成途中の三次元構造物5も併せて図示している。
記録ユニット10は、先述した三次元構造物5を積層方式で形成するべく、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出するとともに、吐出したインクを硬化させるためのユニットである。
キャリッジ13は、Y軸に沿って往復移動可能であり、インクジェットヘッド11およびUV照射部12を搭載している。キャリッジ13の移動は、後述する制御ユニット20によって制御される。
インクジェットヘッド11は、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出する。具体的には、インクジェットヘッド11は、図3に示すように、第1インクジェットヘッドノズル部11Aと、第2インクジェットヘッドノズル部11Bと、第3インクジェットヘッドノズル部11Cを有している。
UV照射部12は、インク硬化用の光源を有した複数の照射器12Aを有しており、これをキャリッジ13に搭載されている。具体的には、UV照射部12は、Y軸方向に沿って配列した3つの照射器12Aを有している。キャリッジ13には、図3の紙面右側から左側に向かってY軸方向に沿って、照射器12A、第3インクジェットヘッドノズル部11C、第1インクジェットヘッドノズル部11A、照射器12A、第2インクジェットヘッドノズル部11B、照射器12Aがこの順で配列している。このように、全てのノズル列がY方向に配列して設けられているため、一回のY方向への移動で一層を構成する全てのインクを吐出することが可能であるとともに、吐出と同時に紫外線照射もおこなうため、吐出と硬化とを同じタイミングでおこなうことができる。
制御ユニット20は、図2に示すように、吐出制御部21と、照射制御部22と、移動制御部23とを有している。
メンテナンスユニット30は、記録ユニット10のインクジェットヘッド11をメンテナンスするためにある。具体的には、インクジェットヘッド11に設けられた第1インクジェットヘッドノズル部11A、第2インクジェットヘッドノズル部11Bおよび第3インクジェットヘッドノズル部11Cのノズル吐出面に対して、メンテナンスユニット30は、ワイピング、キャッピング、および各ノズル列からのインクのフラッシングのうちの少なくとも1つをおこなう。なお、従来周知のインクジェット法を用いたインク吐出装置に設けられたメンテナンス機構を採用することができる。
基台40は、記録ユニット10のインクジェットヘッド11から吐出されたインクを堆積させるプレート状のステージである。基台40上に、図2に示すように三次元構造物5が形成されるとともに、先述した予備的に吐出されたインクが堆積する。
以下に、形成装置60の動作と併せて、本実施形態の三次元構造物5の形成方法を説明する。図4は、図2の一部を拡大して示した図である。
三次元構造物5に関して、上記では概要のみを説明したので、三次元構造物5のその他の構成について図1の(b)を用いて以下に説明する。
光反射層1(光反射層の一部分51)は、光反射性を有する層であり、光反射層1の少なくとも着色層側の表面において可視光の全領域の光を反射することができる光反射性を有している。
第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)は、透明インクから形成される。
着色層3(着色層の一部分53)の形成に用いられるインクは、着色剤を含有する着色インクを含む。
第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)は、第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)において説明した透明インクを用いて形成される。なお、第2の透明層4と第1の透明層2とは同一種の透明インクを用いても形成されても良く、異種の透明インクを用いても形成されても良い。
上記の実施形態1では、サポート材よりも外側にインクを予備的に吐出する態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。そこで、本実施形態では、予備的に吐出するインクの着弾位置の別例を挙げて、本発明に係る形成方法の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
なお、上述した実施形態1および2では、記録ユニット10が一往復する毎に予備吐出工程をおこなう態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、記録ユニット10が層を形成する度に、すなわち往路であるか復路であるかを問わず一走査毎に、走査を開始してから、層の形成を開始する(サポート材の一部分の形成を開始する)までの間に、予備的にインクを吐出してもよい。
なお、上述した実施形態1および2では、Y軸上において三次元構造物5を形成する領域よりもY軸正方向側のみにメンテナンスユニット30を設けているが、三次元構造物5を形成する領域よりもY軸負方向側(図2でいうところの紙面左端部)にもメンテナンスユニット30を設けてもよい。そして、記録ユニット10が往路であるか復路であるかを問わず、走査を開始する前にメンテナンスを受けるような態様としてもよい。
本発明に係る、三次元構造物の形成装置一形態は、造形本体部分と、その表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物5を、インクを堆積させてなる層5a(1)、5a(2)…を積層して形成する三次元構造物の形成装置60であって、少なくとも一走査する間に上記インクを吐出して一つの上記層5a(1)、5a(2)…を形成する記録ユニット10と、上記記録ユニット10をメンテナンスするメンテナンスユニット30と、上記記録ユニット10を制御する制御ユニット20とを備え、上記制御ユニット20は、上記記録ユニット10が上記メンテナンスユニット30によるメンテナンスを受ける位置から上記層の形成を開始する位置までの間に、上記インクを予備的に吐出するよう制御することを特徴としている。
具体的には、上記の構成によれば、メンテナンスを受ける位置から層の形成を開始する位置までの間において、記録ユニット10からインクを予備的に吐出する構成となっている。これにより、層形成の直前に、記録ユニットのインク吐出条件を上記層の形成に適した状態とすることができる。
1 光反射層
2 第1の透明層
3 着色層
4 第2の透明層
5 三次元構造物
5a(1)、5a(2)、…、5a(20) 層
7 予備吐出堆積物
10 記録ユニット
11 インクジェットヘッド
11A 第1インクジェットヘッドノズル部
11B 第2インクジェットヘッドノズル部
11C 第3インクジェットヘッドノズル部
12 UV照射部
12A 照射器
13 キャリッジ
20 制御ユニット
21 吐出制御部
22 照射制御部
23 移動制御部
30 メンテナンスユニット
40 基台(ステージ)
50 造形層の一部分
51 光反射層の一部分
52 第1の透明層の一部分
53 着色層の一部分
54 第2の透明層の一部分
60 形成装置
66 サポート材の一部分
S サポート材インク用ノズル列
Claims (7)
- 造形物と、該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、インクを堆積させてなる層を積層して形成する三次元構造物の形成装置であって、
少なくとも一走査する間に上記インクを吐出して一つの上記層を形成する記録ユニットと、
上記記録ユニットをメンテナンスするメンテナンスユニットと、
上記記録ユニットを制御する制御ユニットとを備え、
上記制御ユニットは、多層型のパターンデータに基づいて上記インクを堆積させて上記三次元構造物を造形する造形用吐出と、
上記記録ユニットが上記メンテナンスユニットによってメンテナンスを受ける位置を離れた位置から上記層の形成を開始する位置までの間において、上記多層型のパターンデータとは異なるデータに基づいて上記インクを予備的に吐出する予備的吐出と、を行うように上記記録ユニットを制御する、三次元構造物の形成装置。 - 上記制御ユニットは、上記記録ユニットが上記少なくとも一走査毎に上記予備的吐出を行うように制御することを特徴とする請求項1に記載の、三次元構造物の形成装置。
- 上記記録ユニットは、上記造形用吐出として、上記造形物を形成するための1つまたは複数の種類の造形物用インクと、上記着色部分を形成するための1つまたは複数の種類の着色部分用インクとを、それぞれに対応して設けたインクジェットヘッドから吐出し、
上記着色部分は、複数のノズル列から吐出される上記着色部分用インクの量により所望の色調を呈させるものであり、
上記制御ユニットは、上記記録ユニットが少なくとも1つの上記インクジェットヘッドからインクを予備的に吐出するように制御すると共に、少なくとも上記着色部分用インクに対して設けられた上記インクジェットヘッドからインクを予備的に吐出するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の、三次元構造物の形成装置。 - 上記記録ユニットは、上記三次元構造物には含まれないサポート材インクを吐出し、上記少なくとも一走査毎に、上記層の外周に沿って該サポート材インクを堆積させ、
上記制御ユニットは、上記記録ユニットが上記予備的に吐出する上記インクを、上記サポート材インクの堆積領域内に堆積させるように制御することを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の、三次元構造物の形成装置。 - 上記記録ユニットから吐出されるインクを堆積させるステージを更に備え、
上記記録ユニットが上記予備的に吐出する上記インクは、上記ステージに着弾することを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の、三次元構造物の形成装置。 - 上記予備的に吐出するインクの単位面積当たりの吐出量は、一つの上記層を形成するために吐出するインクの単位面積当たりの吐出量よりも少ないことを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載の、三次元構造物の形成装置。
- 造形物と、該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、記録ユニットおよびメンテナンスユニットを備える、三次元造形物の形成装置を用いて、インクを堆積させてなる層を積層して形成する三次元構造物の形成方法であって、
多層型のパターンデータに基づいて、上記記録ユニットを少なくとも一走査させて、該少なくとも一走査させている間に該記録ユニットから上記インクを吐出して少なくとも一つの上記層を形成し、上記インクを堆積させて上記三次元構造物を造形する造形吐出工程と、
上記記録ユニットが上記メンテナンスユニットによってメンテナンスを受ける位置を離れた位置から上記層の形成を開始する位置の間において、上記多層型のパターンデータとは異なるデータに基づいて上記記録ユニットから上記インクを予備的に吐出する予備吐出工程とを含むことを特徴とする、三次元構造物の形成方法。
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