JP6699287B2 - 3D modeling device and 3D modeling system - Google Patents
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Description
本発明は、立体造形装置および立体造形システムに関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling device and a three-dimensional modeling system.
立体造形物(三次元造形物)を造形する立体造形装置(三次元造形装置)として、例えば積層造形法で造形するものが知られている。これは、例えば、造形ステージに平坦化された金属又は非金属の粉体を層状に形成し(これを「粉体層」という)、粉体層に対して造形液(バインダ液ともいう)を吐出して、粉体が結合された層状造形物(これを「造形層」という)を形成し、この造形層上に粉体層を形成し、再度造形層を形成するという工程を繰り返すことで、造形層が積層された立体造形物を造形する。 As a three-dimensional modeling device (three-dimensional modeling device) for modeling a three-dimensional model (three-dimensional model), for example, a model that is manufactured by a layered modeling method is known. For example, flattened metal or non-metal powder is formed in layers on a modeling stage (this is referred to as "powder layer"), and a modeling liquid (also referred to as a binder liquid) is applied to the powder layer. By discharging, forming a layered molded article (this is called "modeling layer") in which powder is combined, forming a powder layer on this modeling layer, and forming the modeling layer again , Modeling a three-dimensional object in which modeling layers are laminated.
従来の立体造形装置では、供給槽の粉体をリコートローラで均らしつつ粉体槽に供給するが、その際に粉体が気中に舞い上がる場合がある。舞い上がった粉体は、キャリッジや印字ヘッド面に付着して吐出不良などの不具合を生じさせる可能性がある。また、飛散した粉体によって装置内が汚染されてしまうという問題も存在した。 In the conventional three-dimensional modeling apparatus, the powder in the supply tank is supplied to the powder tank while being leveled by the recoat roller, but at that time, the powder may rise into the air. The powder soared may adhere to the surface of the carriage or the print head to cause problems such as ejection failure. There is also a problem that the inside of the device is contaminated by the scattered powder.
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、粉体の飛散に起因した吐出不良や装置内汚染を抑制することが可能な立体造形装置および立体造形システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling system capable of suppressing ejection failure and contamination in the apparatus due to powder scattering. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる立体造形装置は、粉体を貯留する造形槽と、前記造形槽に貯留された粉体の上面を第1位置から第2位置にかけて第1方向に沿って移動することで前記上面を平坦化する平坦化部と、前記造形槽に貯留された粉体の平坦化された前記上面に造形液を吐出する吐出部と、前記造形槽の前記第2位置側に配置された吸引口を備えた吸引機構と、を備え、前記吐出部は、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記造形槽の前記吸引口が配置される側に対向する側に位置する第3位置に位置し、前記吸引口は、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合の前記吐出部が配置される前記第3位置に対して前記造形槽を挟んで反対側の第4位置に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention includes a modeling tank for storing powder and a top surface of the powder stored in the modeling tank from a first position to a second position. A flattening portion for flattening the upper surface by moving along a first direction toward a position; a discharging portion for discharging a molding liquid onto the flattened upper surface of the powder stored in the molding tank; A suction mechanism provided with a suction port arranged on the second position side of the modeling tank, wherein the discharge unit is configured to discharge the modeling liquid onto the upper surface, and the second position of the modeling tank. And a suction port is at a second position side of the modeling tank, the suction port being located at a third position on a side facing the side where the suction port of the modeling tank is arranged. It is characterized in that it is arranged at a fourth position on the opposite side to the third position where the discharging portion is arranged when the molding liquid is not discharged onto the upper surface, with the molding tank interposed therebetween .
また、本発明にかかる立体造形システムは、粉体を貯留する造形槽と、前記造形槽に貯留された粉体の上面を第1位置から第2位置にかけて第1方向に沿って移動することで前記上面を平坦化する平坦化部と、前記造形槽に貯留された粉体の平坦化された前記上面に造形液を吐出する吐出部と、前記造形槽の前記第2位置側に配置された吸引口を備えた吸引機構と、前記平坦化部と前記吐出部と前記吸引機構とを制御する制御部と、を備え、前記吐出部は、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記造形槽の前記吸引口が配置される側に対向する側に位置する第3位置に位置し、前記吸引口は、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合の前記吐出部が配置される前記第3位置に対して前記造形槽を挟んで反対側の第4位置に配置されていることを特徴とする。 In addition, the three-dimensional modeling system according to the present invention moves the molding tank that stores the powder and the upper surface of the powder that is stored in the molding tank from the first position to the second position along the first direction. A flattening portion for flattening the upper surface, a discharging portion for discharging a molding liquid onto the flattened upper surface of the powder stored in the molding tank, and a flattening portion arranged on the second position side of the molding tank. A suction mechanism including a suction port, and a control unit that controls the flattening unit, the discharge unit, and the suction mechanism , wherein the discharge unit does not discharge the modeling liquid onto the upper surface, It is located at the second position side of the modeling tank and at a third position located on the side opposite to the side of the modeling tank where the suction port is arranged, and the suction port is the first position of the modeling tank. The second position is located at a fourth position on the opposite side of the third position where the ejection part is disposed when the modeling liquid is not ejected onto the upper surface with the modeling tank interposed therebetween. and said that you are.
本発明によれば、粉体の飛散に起因した吐出不良や装置内汚染を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress ejection defects and device contamination due to the scattering of powder.
以下に添付図面を参照して、立体造形装置、立体造形システムおよび立体造形方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する立体造形装置とは、一般的には3Dプリンタと呼ばれるものを指し、粉末材料を使って3次元の造形物を作成するものである。一般的に立体造形装置は、造形方式によりいくつかのタイプに分類される。主な分類としては、レーザ焼結、粉末積層造形、マテリアルジェット、光造形、シート積層等がある。そこで以下の説明では、粉末積層造形タイプに属する立体造形装置を例に挙げる。このタイプの立体造形装置は、粉末材料(以下、粉体という)を一層毎に薄く堆積し、堆積された各層に対して3次元データに基づいて展開されたスライスデータを印字することを繰り返すことで、最終的な立体造形物を造形する。 Hereinafter, embodiments of a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling system, and a three-dimensional modeling method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The three-dimensional modeling apparatus described below generally refers to what is called a 3D printer, which creates a three-dimensional model using a powder material. Generally, a three-dimensional modeling device is classified into several types according to a modeling method. The main categories are laser sintering, powder layered modeling, material jet, stereolithography, sheet layering and the like. Therefore, in the following description, a three-dimensional modeling apparatus belonging to the powder layered modeling type will be taken as an example. This type of three-dimensional modeling apparatus repeatedly deposits a powder material (hereinafter referred to as powder) thinly for each layer and prints slice data developed based on three-dimensional data for each deposited layer. Then, the final three-dimensional object is formed.
実施形態1
図1は、実施形態1にかかる立体造形装置の概略構成例を示す上視図である。図2は、図1に示す立体造形装置の概略構成例を示す側視図である。
Embodiment 1
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration example of the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration example of the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG.
図1および図2に示すように、立体造形装置10は、粉体造形装置(粉末造形装置ともいう)であり、粉体(粉末)20が結合された層状造形物である造形層が形成される造形部1と、造形部1の層状に敷き詰められた粉体層に造形液を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット(吐出部)5とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the three-
造形部1は、粉体槽11と、平坦化部材(リコータ)である回転体としてのリコートローラ12などを備えている。なお、平坦化部材は、円筒形状などの回転体に代えて、例えば板状部材(ブレード)とすることもできる。
The modeling unit 1 includes a
粉体槽11は、箱型形状をなし、粉体20を供給する供給槽21と、造形層が積層されて立体造形物が造形される造形槽22とを有している。供給槽21と造形槽22とは互いに隣接配置されており、それぞれの上面は開放されている。造形槽22のサイズは、造形する立体造形物の大きさによるが、たとえばA4サイズ程度の立体造形物を製造可能なサイズである。また、粉体20には、たとえば粒径が20〜50μmの球状の金属などの材料が用いられる。
The
供給槽21の底部は供給ステージ23として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。同様に、造形槽22の底部は造形ステージ24として鉛直方向(高さ方向)に昇降自在となっている。供給ステージ23の側面は供給槽21の内側面に接するように配置されている。造形ステージ24の側面は造形槽22の内側面に接するように配置されている。
The bottom of the
供給ステージ23および造形ステージ24は、それぞれ不図示のモータによって鉛直方向(高さ方向)に昇降される。その際、供給ステージ23及び造形ステージ24の上面は水平に保たれる。
The
供給槽21上には、不図示の粉体供給装置が配置される。造形の初期動作時や供給槽21の粉体量が減少した場合に、粉体供給装置を構成するタンク内の粉体20が供給槽21に供給される。粉体供給のための粉体搬送方法としては、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式などが挙げられる。
A powder supply device (not shown) is arranged on the
リコートローラ12は、供給槽21の供給ステージ23上に供給された粉体20を造形槽22に供給する。その際、造形槽22に供給された粉体20の上層を均して平坦化することも同時に行う。これにより、所定の厚みの層状の粉体20である粉体層が造形槽22に形成される。
The
このリコートローラ12は、造形槽22及び供給槽21の内寸(即ち、粉体20が供される部分又は仕込まれている部分の幅)よりも長い棒状部材である。また、リコートローラ12は、不図示の往復移動機構によって造形ステージ24のステージ面(粉体20が積載される面)に沿って矢印Y方向(副走査方向:第1方向)に往復移動される。これにより、粉体20が造形槽22上へと移送供給される。
The
リコートローラ12は、不図示のモータなどの回転機構によって回転されながら、供給槽21の外側から供給槽21及び造形槽22の上方を通過するようにして水平移動する。回転機構は、リコートローラ12の粉体20との接触部分がリコートローラ12のY方向への水平移動速度よりも速くY方向へ移動するように回転させる。これにより、造形槽22上へと移送供給された粉体20の上層(すなわち、粉体層31の上面)が平坦化される。したがって、リコートローラ12、往復移動機構および回転機構は、造形槽22の粉体20の上面を平坦化する平坦化部を構成している。
The
さらに、リコートローラ12には、リコートローラ12に付着した粉体20を除去するための粉体除去部材である粉体除去板13が配置されている。粉体除去板13は、リコートローラ12の周面に接触した状態で、リコートローラ12とともに移動する。
Further, the
なお、リコート動作時のリコートローラ12の回転速度や移動速度は、粉体20の種類や環境条件等に応じて最適な値に設定されるとよい。これにより、造形槽22に供給された粉体20上面の平坦度を向上させることが可能である。
It should be noted that the rotation speed and movement speed of the
一方、造形ユニット(吐出部)5は、造形ステージ24上の粉体層に造形液を吐出する液体吐出ユニット50を備えている。
On the other hand, the modeling unit (discharge unit) 5 includes a
液体吐出ユニット50は、キャリッジ51より構成される。このキャリッジ51には、1つ以上の液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」という)が搭載されている。搭載するヘッドの数は、たとえば印字解像度等に応じて決定されてよい。図1に示す例では、2つのヘッド52aおよび52bが搭載されている。
The
キャリッジ51は、ガイド部材54及び55によって移動可能に保持されている。ガイド部材54及び55は、両側の側板70に昇降可能に保持されている。
The
このキャリッジ51は、モータ、プーリ及びベルトから構成される主走査移動機構によって主走査方向である矢印X方向(図1参照)に往復移動される。キャリッジ51の移動速度は、印字モード等により変えることが可能であってもよい。
The
2つのヘッド52a、52b(以下、区別しないときは「ヘッド52」という)は、液体を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ2列配置されている。一方のヘッド52aの2つのノズル列は、シアン造形液及びマゼンタ造形液を吐出する。他方のヘッド52bの2つのノズル列は、イエロー造形液及びブラック造形液をそれぞれ吐出する。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。
Each of the two
これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液の各々を収容した複数のタンク60がタンク装着部56に装着され、供給チューブなどを介してヘッド52a、52bに供給される。
A plurality of
また、X方向の一方側には、液体吐出ユニット50のヘッド52の維持回復を行うメンテナンス機構61が配置されている。
A
メンテナンス機構61は、主にキャップ62とワイパ63で構成される。キャップ62をヘッド52のノズル面(ヘッド52a/52bにおけるノズルが形成された面)に密着させ、ノズルから造形液を吸引する。これは、ノズルに詰まった粉体20の排出や高粘度化した造形液を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成(ヘッド52内は負圧状態である)のため、ノズル面をワイパ63でワイピング(払拭)する。また、メンテナンス機構61は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッド52a/52bのノズル面をキャップ62で覆い、粉体20がノズルに混入することや造形液が乾燥することを防止する。
The
造形ユニット5は、ベース部材7上に配置されたガイド部材71に移動可能に保持されたスライダ部72を有し、造形ユニット5全体がX方向と直交するY方向(副走査方向)に往復移動可能である。この造形ユニット5は、不図示の走査機構によって全体がY方向に往復移動される。
The
液体吐出ユニット50は、ガイド部材54、55とともに鉛直方向(X方向およびY方向に対して垂直な方向)に昇降可能に配置され、不図示の昇降機構によって鉛直方向に昇降される。
The
造形部1および造形ユニット5を含む立体造形装置10の各部は、図1における制御部9によって制御される。
Each unit of the three-
つづいて、実施形態1にかかる立体造形装置10の概略動作を説明する。立体造形装置10の動作では、まず、後述において図4を用いて説明する動作と同様に、供給ステージ23を上昇して供給槽21内の粉体20を供給槽21の上部開口から盛り上げるとともに、造形ステージ24を下降して造形槽22の上部に所定深さの空きを作る。つづいて、供給槽21側の待機位置(第1位置)にあるリコートローラ12を回転させつつ所定の停止位置(リコート動作終了時の位置:第2位置)までY方向(第1方向)へ移動させる。これにより、供給槽21の上部開口から盛り上がった粉体20aが造形槽22の上部空きに供給される。この動作をリコート動作という。供給槽21の上部開口から盛り上がった粉体20aの厚さと、造形槽22の上部に形成される空きの深さと、この空きに形成される粉体層31の厚さとは、それぞれ例えば約100μm程度である。
Subsequently, a schematic operation of the three-
つぎに、図3に示すように、リコートローラ12を待機位置に戻すとともにヘッド52を造形槽22上に移動する。つづいて、造形槽22の上層に新たに堆積された粉体層31に対して、3次元データに基づいて展開された複数のスライスデータのうちの最初の1つを印字することで、該当する層の造形層30を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, the
つぎに、図4に示すように、供給ステージ23を上昇して供給槽21内の粉体20を供給槽21の上部開口から盛り上げるとともに、造形ステージ24を下降して造形槽22の上部に所定深さの空きを作る。つづいて、上述したリコート動作と同様の動作を実行することで、供給槽21の上部開口から盛り上がった粉体20aを造形槽22の上部空きに供給する。その際の厚さや深さや回転方向は、上述と同様であってよい。
Next, as shown in FIG. 4, the
つぎに、上述において図3を用いて説明した動作と同様に、ヘッド52を造形槽22上に移動し、造形槽22の上層に新たに堆積された粉体層31に次のスライスデータを印字する。これにより、先に形成しておいた造形層30の上に次の造形層30が形成される。
Next, similarly to the operation described above with reference to FIG. 3, the
以上のような動作を全てのスライスデータに対する印字が完了するまで繰り返すことで、造形槽22に立体造形物が造形される。造形された立体造形物は、造形槽22から取り出され、付着している粉末材料を取り除いた後に乾燥工程を経ることで完成品となる。
By repeating the above operation until printing for all slice data is completed, a three-dimensional object is molded in the
ここで、回転するリコートローラ12を用いて供給槽21から造形槽22に粒径の細かい粉体20を移動させる場合、粉体20が気中に舞い上がってしまう場合がある。たとえば図5に示すように、リコートローラ12が造形槽22側の停止位置(リコート動作終了時の位置)まで移動して回転を停止する際に、リコートローラ12の進行方向側に粉体20が雲状20bに舞い上がる。このように気中に粉体20が舞い上がった状態で印字動作を行うと、ヘッド52のヘッド面に粉体20が付着し、それにより吐出不良や目詰まりなどの不具合が発生して印字が困難となる場合がある。
Here, when the
そこで実施形態1では、図1および図2に示すように、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側に吸引口101を配置し、舞い上がった粉体20を吸引口101から吸引して除去する。これにより、吐出不良や目詰まりなどの不具合の発生を抑制する。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
実施形態1にかかる立体造形装置10における造形部1および吸引機構100の構成を、図6に抜粋して示す。図6に示すように、吸引機構100は、吸引口101と、吸引ポンプ102と、粉体タンク103とがそれぞれパイプ104または105を介して接続された構成を有する。この吸引機構100は、図1における制御部9によって制御される。
The configurations of the modeling unit 1 and the
吸引口101は、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側に配置される。ここで、キャリッジ51は、造形槽22の粉体層31に対して造形液を吐出しない場合(すなわち、印字動作を行わない場合)、造形槽22に対してリコートローラ12の停止位置側であって造形槽22に対して一方の側の位置(第3位置)に位置している。そこで、実施形態1では、吸引口101を、造形槽22に対してキャリッジ51の待機位置(第3位置)とは反対側の位置(第4位置)に配置する。
The
この吸引口101の開口形状は、円形に限らず、楕円形、三角形や四角形(正方形、長方形、ひし形、台形等)などの多角形、1つ以上の円弧と1つ以上の直線とを組み合わせた形状など、種々変形可能である。また、開口形状のサイズは、雲状の広がる粉体20のサイズに合せて適宜設計されてよい。吸引口101の開口形状およびそのサイズについては、雲状20bに広がる粉体20の存在範囲に対して効果的な風の流れを形成できる開口形状およびそのサイズであるとよい。また、雲状の広がる粉体20の存在範囲に対して有効な風の流れを形成するために、造形部1を取り囲むフードや筐体などの特定の部分に吸引口101となる開口を設けてもよい。なお、特定の部分とは、たとえばヘッド52の待機位置近傍など、吸引口101に対して粉体槽11を挟んだ反対側等であってもよい。
The opening shape of the
吸引ポンプ102は、たとえば各層のリコート動作が終了した際、すなわちリコートローラ12が停止位置に到達して回転を停止した際に、吸引を開始する。それにより、図7および図8に例示するように、リコートローラ12の停止位置の進行方向側に雲状20bに舞い上がった粉体20が吸引口101から吸い込まれる。吸い込まれた粉体20は、パイプ104を介して吸引ポンプ102に導入され、吸引ポンプ102で気体と分離された後、パイプ105を介して粉体タンク103へ送られて貯留される。もしくは、吸引口101から吸い込まれた粉体20は、気体とともに吸引ポンプ102を介して粉体タンク103へ送られ、粉体タンク103で気体と分離されて貯留されてもよい。
The
その後、気中に舞っている粉体20が十分に低減した段階で吸引ポンプ102による吸引動作を停止し、ヘッド52による印字動作が開始される。
Then, when the
このように、リコート動作が終了した際、気中に舞い上がった粉体20をキャリッジ51の待機位置とは反対側の位置から吸引することで、舞い上がった粉体20がキャリッジ51やヘッド52に付着することを防止できる。それにより、吐出不良や目詰まりなどの不具合の発生が抑制され、安定した造形物の製作が可能となる。
Thus, when the recoating operation is completed, the
なお、粉体20の飛散量は、粉体20の種類や粒径等に依存して変化する。また、使用時間の長短によっても粉体20の飛散量が大きく変わってくる。さらに、粉体20の飛散量は、温度や湿度等の環境条件に影響を受ける場合もある。
The amount of the
そこで実施形態1では、使用する粉体20の種類や粒径、温度や湿度等の環境条件等に応じて、吸引口101からの吸引量を調整できるようにする。
Therefore, in the first embodiment, the suction amount from the
つぎに、実施形態1にかかる立体造形装置10の造形時の概略動作例を、図面を参照して詳細に説明する。図9は、実施形態1にかかる立体造形装置10の造形時の概略動作例を示すフローチャートである。なお、図9では、制御部9の動作に着目する。
Next, a schematic operation example at the time of modeling of the three-
図9に示すように、制御部9は、まず、造形動作の初期設定を実行する(ステップS101)。この初期設定では、使用する粉体20の種類(材質、粒径等)、印字モード(カラー/モノクロ、解像度、リコートローラ12の回転速度および/または移動速度等)、温度や湿度などの環境条件等が設定される。これらのうち、粉体20の種類(材質、粒径等)および印字モードは、ユーザが不図示の入力インタフェースを用いて設定入力してもよい。また、温度や湿度などの環境条件は、不図示の温度センサや湿度センサから制御部9が値を取得してもよい。
As shown in FIG. 9, the
つぎに制御部9は、設定された粉体20の種類や印字モードや環境条件等に基づいて、舞い上がった粉体20を除去するために必要となる吸引口101からの吸引量および/または吸引時間等の吸引強度を設定する(ステップS102)。
Next, the
つぎに制御部9は、供給ステージ23を所定距離上昇させるとともに造形ステージ24を所定距離下降させる(ステップS103)。つづいて制御部9は、リコートローラ12の回転を開始し(ステップS104)、回転中のリコートローラ12を待機位置から所定の停止位置まで移動させる(ステップS105)。これにより、供給槽21から造形槽22へ粉体20が平坦化されつつ供給される。
Next, the
つぎに制御部9は、リコートローラ12の回転を停止し(ステップS106)、さらに、ステップS102で設定した吸引強度(吸引量および/または吸引時間等)に基づいて吸引ポンプ102を駆動することで、吸引口101からの吸引を実行する(ステップS107)。つづいて制御部9は、リコートローラ12を供給槽21側の待機位置へ移動する(ステップS108)。なお、吸引口101からの吸引は、リコートローラ12が待機位置に移動するまで継続されてもよいし、リコートローラ12が待機位置へ向けての移動を開始する前に停止されてもよい。
Next, the
つぎに制御部9は、不図示のメモリから印字対象のスライスデータを読み込み(ステップS109)、つづいて、造形ユニット5を駆動することで、スライスデータの印字処理を実行する(ステップS110)。その後、制御部9は、全てのスライスデータの印字処理が完了したか否かを判定し(ステップS111)、完了している場合(ステップS111;YES)、本動作を終了する。一方、完了していない場合(ステップS111;NO)、制御部9は、ステップS103へリターンして以降の動作を実行する。
Next, the
以上のように、実施形態1によれば、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側に吸引口101を配置し、舞い上がった粉体20を吸引口101から吸引して除去する。これにより、吐出不良や目詰まりなどの不具合の発生を抑制することが可能となる。その結果、安定した造形物の製作が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the
実施形態2
上述した実施形態1では、造形部1の粉体槽11が供給槽21と造形槽22との2つの槽を有する構成としているが、供給槽21を省略することも可能である。その場合、粉体供給装置から造形槽22に粉体20を供給し、供給された粉体20を平坦化手段で平坦化する構成とすればよい。以下に、供給槽21が省略された構成を実施形態2として図面を参照して詳細に説明する。
In the above-described first embodiment, the
図10は、実施形態2にかかる立体造形装置における造形部の概略構成例を示す側視図である。なお、図10に示されている構成以外については、上述した実施形態1と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。 FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration example of a modeling unit in the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment. The configuration other than that shown in FIG. 10 may be the same as that of the first embodiment described above, and thus detailed description thereof will be omitted here.
図10に示すように、実施形態2にかかる造形部2は、実施形態1における造形部1と同様の構成において、供給槽21が省略された構成を有する。造形槽22への粉体20の供給は、不図示の粉体供給装置から直接的に行われる。
As shown in FIG. 10, the
実施形態2では、図10に示すように、上述において図3を用いて説明した工程と同様の工程にて、造形槽22の上層に位置する粉体層31に印字することで、造形層30が形成される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the
一方、図11に示すように、造形槽22への粉体20の供給では、まず、造形ステージ24を下降して造形槽22の上部に所定深さの空きが作られ、この空きに粉体供給装置から所定量の粉体20が直接供給される。なお、粉体供給装置からの粉体20の供給位置は、リコートローラ12の待機位置近傍であってもよいし、造形槽22の開口全体であってもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 11, in supplying the
つづいて、待機位置にあるリコートローラ12を回転させつつY方向へ移動させることで、造形槽22の上部開口から盛り上がった粉体20の上面を平坦化して、新たな粉体層31を形成する。その際、余分な粉体20が造形槽22からこぼれ落ちる場合には、こぼれ落ちた粉体20を受け止めるためのトレーなどを配置してもよい。
Subsequently, the recoating
その後、リコートローラ12が停止位置(リコート動作終了時の位置)まで移動すると、リコートローラ12の回転が停止され、吸引口101からの吸引が開始される。その後、気中に舞っている粉体20が十分に低減した後に、吸引口101からの吸引停止、リコートローラ12の待機位置への移動、印字処理等を1回以上経て、所望の立体造形物が造形される。
After that, when the
以上のような動作は、たとえば図9におけるステップS103を「造形ステージを所定距離上昇」とし、ステップS105を「回転中のリコートローラを移動して供給された粉体上面を平坦化」とすることで実現可能である。なお、その他の動作は、図9を用いて説明した動作と同様であってよい。 In the above-described operation, for example, step S103 in FIG. 9 is set to “raise the shaping stage by a predetermined distance”, and step S105 is set to “planarize the upper surface of the powder supplied by moving the rotating recoat roller”. Can be realized with. The other operations may be the same as the operations described with reference to FIG. 9.
以上のように、実施形態2によれば、実施形態1と同様に、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側に吸引口101を配置し、舞い上がった粉体20を吸引口101から吸引して除去する。これにより、吐出不良や目詰まりなどの不具合の発生を抑制することが可能となる。その結果、安定した造形物の製作が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
実施形態3
上述した実施形態では、リコートローラ12が停止した際にリコートローラ12の進行方向に雲状20bに舞い上がった粉体20をリコートローラ12の停止位置付近に設けた吸引口101から回収する構成について例示した。これに対し、実施形態3では、リコートローラ12の停止位置付近に雲状20bに舞い上がった粉体20に加え、造形槽22上面をリコートローラ12で平坦化した際に造形槽22の端からこぼれ落ちた余剰の粉体20についても回収可能な構成について、例を挙げて説明する。
In the above-described embodiment, when the
図12は、実施形態3にかかる立体造形装置の概略構成例を示す上視図である。図13は、図12に示す立体造形装置における粉体槽と回収ユニットとの概略構成例を示す側視図である。 FIG. 12 is a top view showing a schematic configuration example of the three-dimensional modeling apparatus according to the third embodiment. FIG. 13 is a side view showing a schematic configuration example of a powder tank and a recovery unit in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG.
図12に示すように、実施形態3にかかる立体造形装置310は、実施形態1にかかる立体造形装置10(図1参照)と同様の構成において、吸引口101を含む吸引機構100(図6参照)が回収ユニット300に置き換えられた構成を備える。
As shown in FIG. 12, the three-
図13に示すように、回収ユニット300は、回収部301と、篩い部303と、粉体タンク304とを備える。この回収ユニット300は、造形槽22に対し、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側に配置されている。
As shown in FIG. 13, the
回収部301は、上面と底面が開口され、上面から底面に向かって水平断面が縮径する逆錐台状の構造物である。この回収部301は、造形槽22における上面側の4つの端のうち、リコート動作終了時のリコートローラ12の停止位置側の端に配置されている。その際、回収部301と造形槽22とは、間に隙間が存在しないように密着されているとよい。リコートローラ12によって造形槽22から押し出された余剰の粉体20は、回収部301の上面側の開口から内部に進入することで、回収ユニット300に回収される。
The
回収部301には、回収部301内から回収部301外へ向かう気体(空気)の流れを形成するためのファン302が設けられている。このファン302には、ファン302を通過する気体に含まれる粉体20やその他のホコリ等を除去するためのフィルタ305が設けられている。
The
回収部301の下面側の開口には、篩い部303が連結している。図14に、篩い部303の概略構成例を示す。図14に示すように、篩い部303は、上面と底面が開口され、回収部301下面の開口に連続する中空の筐体321と、筐体321内部に配置された篩い322と、篩いに振動を与える振とう部323とを備える。筐体321の上面側の開口は、回収部301を通って落下してくる粉体20がスムーズに筐体321内部へ進入できるように、回収部301の下面側の開口と整合している。
A sieving
篩い322は、筐体321内部の空洞を遮るように配置されている。したがって、筐体321内部に進入した粉体20は、篩い322に一旦塞き止められる。篩い322は、使用する粉体20の種類等に応じて適切なものを使用することが望ましい。また、篩い322は、1枚に限らず、複数枚を重ねて使用することも可能である。
The
振とう部323は、自身が振動することで篩い322を振動させる。振とう部323が篩い322に与える振動や振幅等は、使用する粉体20の種類や粒径等ならびに周囲の温度や湿度等の条件によって適宜設定することができる。
The shaking
篩い322を通過した粉体20は、篩い部303の重力下方に配置された粉体タンク304内に進入して貯留される。粉体タンク304に貯留された粉体20は、供給槽21へ戻されてそのまま再利用することが可能である。
The
以上のような構成において、図15に示すように、リコートローラ12が供給槽21上から造形槽22側の停止位置(リコート動作終了時の位置)まで移動して回転を停止すると、リコートローラ12の進行方向側に粉体20が雲状20bに舞い上がるとともに、余剰の粉体20cが造形槽22におけるリコートローラ12の停止位置の端からこぼれ落ちる。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 15, when the
舞い上がった粉体20は、ファン302によって形成された気流に導かれて回収部301内へ進入し、その後、ファン302に設けられたフィルタ305に捕獲される。その結果、ファン302からは、舞い上がった粉体20が除去された気体(空気)が排出される。なお、フィルタ305に捕獲された粉体20が回収部301内に落下するように構成されてもよい。
The
一方、リコートローラ12に押し出される形で造形槽22からこぼれ落ちた粉体20cは、自由落下により回収部301内に進入して篩い部303へ到達する。篩い部303では、外部からの制御信号もしくは不図示のセンサによる粉体20の進入検知に基づいて振とう部323の振動が開始されている。篩い322に振動を与えることで、篩い322に塞き止められた粉体20のうち、凝集していない粉体20が篩い322を通過して重力下方へ落下し、粉体タンク304に回収される。一方、凝集して径が大きくなった粉体やその他のゴミやホコリなどの不要物20dは、篩い322に塞き止められたままとなる。このように、篩い部303は、凝集していない粉体20と不要物20dとを粒径に基づいて分級する。
On the other hand, the
なお、図15では、リコート動作時にヘッド52が造形槽22を挟んで供給槽21と反対側へ退避する構成を例示しているが、このような構成に限られず、図16に例示するように、リコート動作時にヘッド52が供給槽21を挟んで造形槽22と反対側へ退避する構成であってもよい。たとえば、図12に示す構成において、供給槽21の位置と造形槽22の位置とが入れ代わっている構成であってもよい。その場合、回収ユニット300は、造形槽22を挟んで供給槽21と反対側に配置される。このように、実施形態3にかかる回収ユニット300は、供給槽21と造形槽22との位置関係に関係なく、リコート動作終了時に粉体20がこぼれ落ちる端に配置することが可能である。
Note that FIG. 15 illustrates a configuration in which the
つづいて、実施形態3にかかる立体造形装置310の造形時の概略動作例を、図面を参照して詳細に説明する。図17は、実施形態3にかかる立体造形装置310の造形時の概略動作例を示すフローチャートである。なお、図17では、制御部9の動作に着目するとともに、図9を用いて説明した動作と同様の動作については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
Subsequently, a schematic operation example at the time of modeling of the three-
図17に示すように、制御部9は、図9のステップS101に示す動作と同様に、造形動作の初期設定を実行する。つづいて制御部9は、使用する粉体20の種類や粒径、温度や湿度等の環境条件等に基づいて、ファン302の回転量(吸引量および吸引時間等)および振とう部323の振動量(振幅および周波数等)を設定する(ステップS201)。
As shown in FIG. 17, the
つぎに制御部9は、図9のステップS103〜S106に示す動作と同様に、供給ステージ23の上昇および造形ステージ24の下降(ステップS103)と、リコートローラ12の回転開始(ステップS104)および移動(ステップS105)を実行し、これにより、リコートローラ12が所定の停止位置まで移動すると、リコートローラ12の回転を停止する(ステップS106)。
Next, the
つぎに制御部9は、ステップS201で設定した回転量および振動量に基づいてファン302および振とう部323の駆動を開始することで(ステップS202)、舞い上がった粉体20の吸引と回収部301で回収された粉体20の分別とを開始する。
Next, the
つづいて制御部9は、図9のステップS108〜S111に示す動作と同様に、リコートローラ12の待機位置への移動(ステップS108)と、印字対象のスライスデータの読み込み(ステップS109)と、スライスデータの印字処理(ステップS110)とを実行した後、全てのスライスデータの印字処理が完了したか否かを判定する(ステップS111)。なお、ファン302および振とう部323の駆動は、リコートローラ12が待機位置に移動するまで継続されてもよいし、リコートローラ12が待機位置へ向けての移動を開始する前に停止されてもよい。
Subsequently, the
その後、制御部9は、全てのスライスデータの印字処理が完了している場合(ステップS111;YES)、本動作を終了する。一方、完了していない場合(ステップS111;NO)、制御部9は、ステップS103へリターンして以降の動作を実行する。
After that, when the printing process of all slice data is completed (step S111; YES), the
以上のように、実施形態3では、造形槽22の余剰粉末を回収するための回収ユニット300が、舞い上がった粉体20を収集する吸引機構(ファン302)と、余剰の粉体20から再利用可能な粉体20を取り出す篩い部303とを備えている。このような構成を備えることで、リコート動作時に発生した舞い上がった粉体20がファン302により収集されるため、実施形態1と同様に、キャリッジ51やヘッド52等の立体造形装置310内部の粉体20による汚染を低減することが可能となる。また、造形槽22からこぼれ落ちた粉体20cやファン302で収集された粉体20などの余剰の粉体20を篩いにかけて凝集していない粉体20とその他の不要物20dとを自動的に分級するため、余剰の粉体20から再利用可能な粉体20を容易に取り出すことが可能となる。
As described above, in the third embodiment, the
なお、上記構成において、ファン302は1つに限らず、複数用いられてもよい。また、篩い部303に連結された粉体タンク304には、分別された粉体20を供給槽21または供給槽21へ粉体20を供給する粉体供給装置のタンクへ自動的に戻す粉体搬送機構が設けられてもよい。
In the above configuration, the number of
その他の構成、動作および効果は、上述した実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 Other configurations, operations, and effects are similar to those of the above-described embodiment, and detailed description thereof will be omitted here.
なお、上記には、本実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the present embodiment has been described above, the above embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The above-described embodiments are included in the scope and the gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and an equivalent range thereof.
1、2 造形部
5 造形ユニット
7 ベース部材
9 制御部
10 立体造形装置
11 粉体槽
12 リコートローラ
13 粉体除去板
20 粉体(粉末)
20b 雲状
20c こぼれ落ちた粉体
20d 不要物
21 供給槽
22 造形槽
23 供給ステージ
24 造形ステージ
30 造形層
31 粉体層
50 液体吐出ユニット
51 キャリッジ
52、52a、52b ヘッド
54、55 ガイド部材
56 タンク装着部
60 タンク
61 メンテナンス機構
62 キャップ
63 ワイパ
70 側板
71 ガイド部材
72 スライダ部
100 吸引機構
101 吸引口
102 吸引ポンプ
103 粉体タンク
104、105 パイプ
300 回収ユニット
310 立体造形装置
301 回収部
302 ファン
303 篩い部
304 粉体タンク
305 フィルタ
321 筐体
322 篩い
323 振とう部
1, 2
20b Cloud-shaped 20c Spilled
Claims (7)
前記造形槽に貯留された粉体の上面を第1位置から第2位置にかけて第1方向に沿って移動することで前記上面を平坦化する平坦化部と、
前記造形槽に貯留された粉体の平坦化された前記上面に造形液を吐出する吐出部と、
前記造形槽の前記第2位置側に配置された吸引口を備えた吸引機構と、
を備え、
前記吐出部は、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記造形槽の前記吸引口が配置される側に対向する側に位置する第3位置に位置し、
前記吸引口は、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合の前記吐出部が配置される前記第3位置に対して前記造形槽を挟んで反対側の第4位置に配置されている
立体造形装置。 A molding tank that stores powder,
A flattening portion that flattens the upper surface by moving the upper surface of the powder stored in the modeling tank from the first position to the second position in the first direction;
A discharge unit that discharges a molding liquid onto the flattened upper surface of the powder stored in the molding tank,
A suction mechanism having a suction port arranged on the second position side of the modeling tank;
Equipped with
When the molding liquid is not discharged onto the upper surface, the discharging portion is located on the second position side of the molding tank, the side facing the side where the suction port of the molding tank is arranged. Located in the third position,
The suction port is on the second position side of the modeling tank, and sandwiches the modeling tank with respect to the third position where the discharging unit is arranged when the molding liquid is not discharged onto the upper surface. The three-dimensional modeling apparatus is disposed at the fourth position on the opposite side .
前記制御部は、
前記造形槽に貯留された前記粉体の前記上面を前記第1位置から前記第2位置にかけて前記第1方向に沿って移動するように前記平坦化部を制御し、
前記平坦化部が前記第2位置に停止した後に前記吸引機構を制御して前記吸引口からの吸気を開始する
請求項1に記載の立体造形装置。 Further comprising a control unit that controls the flattening unit, the discharge unit, and the suction mechanism,
The control unit is
Controlling the flattening unit to move the upper surface of the powder stored in the modeling tank along the first direction from the first position to the second position,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein after the flattening unit stops at the second position, the suction mechanism is controlled to start suction from the suction port.
前記制御部は、
前記リコートローラを前記第1位置から前記第2位置にかけて前記第1方向に沿って移動させる際に前記リコートローラを回転させるように前記移動機構および前記回転機構を制御し、
前記リコートローラを前記第2位置に停止させた際に前記リコートローラの回転が停止するように前記移動機構および前記回転機構を制御し、
前記リコートローラが前記第2位置に停止して前記リコートローラの回転が停止した後に前記吸引機構を制御して前記吸引口からの吸気が開始するように前記吸引機構を制御する
請求項2に記載の立体造形装置。 The flattening unit includes a cylindrical recoat roller that moves the upper surface of the powder along the first direction from the first position to the second position, and the recoat roller from the first position to the first position. A moving mechanism that moves along the first direction toward two positions and a contact portion of the recoat roller with the powder move in the first direction faster than the moving speed of the recoat roller in the first direction. And a rotating mechanism to rotate the
The control unit is
Controlling the moving mechanism and the rotating mechanism so as to rotate the recoat roller when moving the recoat roller from the first position to the second position along the first direction,
Controlling the moving mechanism and the rotating mechanism so that the rotation of the recoat roller stops when the recoat roller is stopped at the second position,
According to claim 2, wherein the Ricoh controller controls the suction mechanism so as intake starts from the suction port by controlling the suction mechanism after the rotation of the Ricoh controller stops the second position is stopped 3D modeling device.
前記第1位置は、前記供給槽に対して前記造形槽と反対側の位置である
請求項1に記載の立体造形装置。 Further comprising a supply tank disposed adjacent to the modeling tank, for storing the powder supplied to the modeling tank,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the first position is a position opposite to the modeling tank with respect to the supply tank.
前記造形槽に貯留された粉体の上面を第1位置から第2位置にかけて第1方向に沿って移動することで前記上面を平坦化する平坦化部と、
前記造形槽に貯留された粉体の平坦化された前記上面に造形液を吐出する吐出部と、
前記造形槽の前記第2位置側に配置された吸引口を備えた吸引機構と、
前記平坦化部と前記吐出部と前記吸引機構とを制御する制御部と、
を備え、
前記吐出部は、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記造形槽の前記吸引口が配置される側に対向する側に位置する第3位置に位置し、
前記吸引口は、前記造形槽の前記第2位置側であって、前記上面に対して前記造形液を吐出しない場合の前記吐出部が配置される前記第3位置に対して前記造形槽を挟んで反対側の第4位置に配置されている
立体造形システム。 A molding tank that stores powder,
A flattening portion that flattens the upper surface by moving the upper surface of the powder stored in the modeling tank from the first position to the second position in the first direction;
A discharge unit that discharges a molding liquid onto the flattened upper surface of the powder stored in the molding tank,
A suction mechanism having a suction port arranged on the second position side of the modeling tank;
A control unit that controls the flattening unit, the discharge unit, and the suction mechanism;
Equipped with
When the molding liquid is not discharged onto the upper surface, the discharging portion is located on the second position side of the molding tank, the side facing the side where the suction port of the molding tank is arranged. Located in the third position,
The suction port is on the second position side of the modeling tank, and sandwiches the modeling tank with respect to the third position where the discharging unit is arranged when the molding liquid is not discharged onto the upper surface. The three-dimensional modeling system is arranged at the opposite fourth position .
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