JP6859770B2 - Droplet ejection device, information processing device, droplet ejection method and program - Google Patents
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Description
本発明は、液滴吐出装置、情報処理装置、液滴吐出方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a droplet ejection device, an information processing apparatus, a droplet ejection method and a program.
粉末積層による3次元造形方式(以下、「粉末積層造形方式」と称する)として、バインダージェット方式、レーザ焼結方式(LS)、及び電子ビーム焼結方式(EBM)が知られている。 Binder jet method, laser sintering method (LS), and electron beam sintering method (EBM) are known as three-dimensional modeling methods by powder lamination (hereinafter referred to as "powder lamination modeling method").
バインダージェット方式は、粉末に対し、インクジェットヘッドからバインダーインク(造形液)を吐出することで粉末を凝固させ、3次元造形物を造形する技術である。粉末に用いられる材料としては、例えば、石膏、砂、金属、セラミック、及びガラスなどが挙げられる。 The binder jet method is a technique for coagulating powder by ejecting binder ink (modeling liquid) from an inkjet head to form a three-dimensional modeled object. Materials used for powders include, for example, gypsum, sand, metal, ceramics, glass and the like.
バインダージェット方式では、粉末の凝固不足を原因とする欠陥を3次元造形物に生じさせないようにするため、通常、隣接するバインダーインクの液滴(ドット)が十分に重なるよう(液滴が塗布されていない箇所が生じないよう)にバインダーインクを吐出する。 In the binder jet method, in order to prevent defects caused by insufficient solidification of the powder from occurring in the three-dimensional model, usually, droplets (dots) of adjacent binder inks are sufficiently overlapped (droplets are applied). Discharge the binder ink so that there are no unfilled areas).
但し、このような吐出を行うと、造形面積が大きくなるほど、余剰に吐出されるバインダーインクの量が増えるため、バインダーインクの粉末への浸透及び粉面からの乾燥の速度が遅くなり、バインダーインクが粉面に残ってしまう。 However, when such ejection is performed, as the modeling area increases, the amount of excess binder ink ejected increases, so that the rate of penetration of the binder ink into the powder and drying from the powder surface slows down, and the binder ink becomes slower. Remains on the powder surface.
バインダーインクが粉面に残った状態でリコート(次層を形成するための粉末の供給)を行うと、リコーターがバインダーインクを引きずってしまうので、造形精度を著しく悪化させてしまう。また、バインダーインクの粉末への浸透を待ってからリコートを行うと、造形速度の低下を招くとともに、余剰のバインダーインクが造形範囲から滲み出てしまうことにより造形精度の悪化を招いてしまうおそれがある。 If recoating (supplying the powder for forming the next layer) is performed with the binder ink remaining on the powder surface, the recorder drags the binder ink, which significantly deteriorates the molding accuracy. Further, if the recoating is performed after waiting for the binder ink to permeate into the powder, the molding speed may be lowered and the excess binder ink may seep out from the molding range, resulting in deterioration of the molding accuracy. is there.
ここで、例えば特許文献1には、造形箇所に応じて結合剤を付与する量を変える技術が開示されている。
Here, for example,
しかしながら、上述した従来技術は、3次元造形物の表面光沢性や透明性を高めるとともに強度を向上させるために、3次元造形物の最外層に内部に付与する結合剤の1.05〜5.00倍の結合剤を付与するものであり、このような技術を用いても、上述した造形液の余剰に伴う弊害を解消することはできない。 However, in the above-mentioned prior art, 1.05 to 5. A 00-fold-fold binder is applied, and even if such a technique is used, the above-mentioned adverse effects due to the excess of the modeling liquid cannot be eliminated.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、粉末材料の凝固不足に伴う欠陥の発生を防ぎつつ、3次元造形物の造形精度の悪化を防止することができる液滴吐出装置、情報処理装置、液滴吐出方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of preventing the occurrence of defects due to insufficient solidification of the powder material and preventing the deterioration of the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus, a droplet ejection method and a program.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる液滴吐出装置は、供給された粉末材料で層を形成する動作を繰り返すことで、当該形成した層を積層する積層部と、前記層が形成される毎に、当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形する吐出部と、を備え、前記吐出部は、前記造形液の吐出対象となる前記層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、各画素への造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、前記造形液を吐出する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the droplet ejection device according to one aspect of the present invention stacks the formed layers by repeating the operation of forming the layers with the supplied powder material. A laminated portion and a discharge portion for forming a three-dimensional modeled object by repeating an operation of discharging a modeling liquid to the layer each time the layer is formed are provided, and the discharging portion is of the modeling liquid. The modeling liquid is based on a pattern in which the amount of the modeling liquid discharged to each pixel decreases as the amount of the modeling liquid discharged to each pixel decreases with respect to a predetermined area with respect to the modeling liquid coating area which is the region on the layer to be discharged. Is discharged.
本発明によれば、粉末材料の凝固不足に伴う欠陥の発生を防ぎつつ、3次元造形物の造形精度の悪化を防止することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of defects due to insufficient solidification of the powder material and to prevent the deterioration of the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object.
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる液滴吐出装置、情報処理装置、液滴吐出方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a droplet ejection device, an information processing apparatus, a droplet ejection method, and a program according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
以下では、液滴吐出装置として、粉末材料に対し、造形液としてバインダーインクをピエゾ方式のインクジェットヘッドから吐出することにより、3次元造形物を造形するバインダージェット方式の粉末積層造形装置を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。粉末材料としては、例えば、石膏、砂、金属、セラミック、及びガラスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In the following, as an example of a droplet ejection device, a binder jet-type powder lamination molding device that forms a three-dimensional model by ejecting a binder ink as a modeling liquid from a piezo-type inkjet head onto a powder material as an example. As explained, the present invention is not limited to this. Examples of the powder material include, but are not limited to, gypsum, sand, metal, ceramic, and glass.
図1は、本実施形態の造形システム10の概略構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、造形システム10は、液滴吐出装置100と、情報処理装置200と、を備える。なお、液滴吐出装置100と情報処理装置200との接続形態はどのようなものであってもよく、例えば、ネットワークを介した接続や通信ケーブルで両者を直接接続する形態などが挙げられる。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the
液滴吐出装置100は、粉末材料で層を形成するとともに情報処理装置200により生成された層情報(スライスデータ)に基づいて当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形するものである。本実施形態では、前述のとおり、液滴吐出装置100がバインダージェット方式の粉末積層造形装置である場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。
The
層情報は、粉末材料で形成された層に対し、どのように造形液を吐出して3次元造形物を造形するかを示す情報である。詳細には、層情報は、3次元造形物のモデルをxy平面にスライスした情報であり、層のどの位置(座標)にどの程度の量の造形液を吐出するかがドットで表されている。なお、層情報は、層毎に個別の画像パターン(ドットパターン)となる。 The layer information is information indicating how to discharge a modeling liquid to a layer formed of a powder material to form a three-dimensional modeled object. In detail, the layer information is information obtained by slicing a model of a three-dimensional modeled object into an xy plane, and the position (coordinates) of the layer and the amount of the modeling liquid to be discharged are represented by dots. .. The layer information is an individual image pattern (dot pattern) for each layer.
図2は、本実施形態の液滴吐出装置100の外観構成の一例を示す模式図であり、図3〜図8は、本実施形態の液滴吐出装置100による造形動作の一連の流れの説明図である。図2〜図8に示すように、液滴吐出装置100は、リコーター1と、クリーニングブレード2と、供給槽11と、造形槽12と、ステージ13と、ステージ14と、粉末材料15と、粉末材料16と、ヘッドユニット21と、を備える。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the appearance configuration of the
供給槽11は、供給用の粉末材料15を貯蔵する槽であり、造形槽12は、供給槽11から供給された粉末材料15を粉末材料16として堆積する槽である。図2〜図8に示す例では、供給槽11のサイズと造形槽12のサイズとを同一サイズとしているが、これに限定されず、互いに異なるサイズとしてもよい。
The
ステージ13は、供給槽11内を昇降可能に設けられており、ステージ13の上昇量を制御することで、造形槽12へ供給する粉末材料15の供給量を制御可能となっている。ステージ14は、造形槽12内を昇降可能に設けられており、ステージ14の下降量を制御することで、供給槽11から供給された粉末材料15で形成する層のピッチ(積層ピッチ)を制御可能となっている。
The
リコーター1は、回転しながら、供給槽11から造形槽12へ移動することで、ステージ13の上昇に伴って供給槽11から溢れた粉末材料15を造形槽12へ搬送するとともに、搬送された粉末材料15を造形槽12上で均し、粉末材料16とする。なお、リコーター1の回転速度や移動速度は、粉末材料の粉末特性に応じて制御できる。クリーニングブレード2は、リコーター1に付着した粉末材料を掻き取るものであり、造形槽12に堆積する粉末材料16の平面度の担保に寄与する。
The
ヘッドユニット21は、造形槽12上で粉末材料16により形成された層に対し、情報処理装置200により生成された層情報(スライスデータ)に基づいて、造形液を吐出する。なお本実施形態では、ヘッドユニット21の走査方向や吐出の解像度は問わないものとする。
The
以下、図3〜図8を参照しながら、液滴吐出装置100による造形動作を説明する。
Hereinafter, the modeling operation by the
まず、図3に示すように、供給槽11内でステージ13を予め定められた上昇量分上昇させるとともに、造形槽12内でステージ14を予め定められた下降量分下降させる。
First, as shown in FIG. 3, the
続いて、図4に示すように、リコーター1を、回転させながら供給槽11から造形槽12へ移動させることで、ステージ13の上昇に伴って供給槽11から溢れた粉末材料15を造形槽12へ搬送するとともに、搬送された粉末材料15を造形槽12上で均す。これにより、造形槽12の最上面に粉末材料16により1層分の層が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the
続いて、図5に示すように、造形槽12の最上面に粉末材料16により1層分の層が形成されると、ヘッドユニット21は、当該層を走査しながら、情報処理装置200により生成された当該層の層情報(スライスデータ)に基づいて造形液22を吐出する。これにより、図6に示すように、造形液22が吐出された箇所の粉末材料が凝固し、1層分の造形物31となる。
Subsequently, as shown in FIG. 5, when a layer for one layer is formed by the
続いて、図6に示すように、供給槽11内でステージ13を予め定められた上昇量分上昇させるとともに、造形槽12内でステージ14を予め定められた下降量分下降させる。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the
続いて、図7に示すように、リコーター1を、回転させながら供給槽11から造形槽12へ移動させることで、ステージ13の上昇に伴って供給槽11から溢れた粉末材料15を造形槽12へ搬送するとともに、搬送された粉末材料15を造形槽12上で均す。これにより、造形槽12の最上面に粉末材料16により1層分の新たな層が形成される(図4で形成した層の上に新たな層が積層される)。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
続いて、図8に示すように、造形槽12の最上面に粉末材料16により1層分の新たな層が形成されると、ヘッドユニット21は、当該層を走査しながら、情報処理装置200により生成された当該層の層情報(スライスデータ)に基づいて造形液22を吐出する。これにより、造形液22が吐出された箇所の粉末材料が凝固し、造形物31上に新たな造形物が形成され、2層分の造形物となる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, when a new layer for one layer is formed by the
以下、図6〜図8の一連の動作を繰り返し行うことで、最終的に、造形槽12内に造形対象の3次元造形物が形成される。
Hereinafter, by repeating the series of operations of FIGS. 6 to 8, a three-dimensional modeled object to be modeled is finally formed in the
図9は、本実施形態の液滴吐出装置100のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図9に示すように、本実施形態の液滴吐出装置100は、リコーター1と、ステージ13と、ステージ14と、ヘッドユニット21と、コントローラユニット103と、を備える。また、コントローラユニット103は、ユニット制御回路131と、メモリ132と、CPU(Central Processing Unit)133と、I/F134と、を備える。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
I/F134は、液滴吐出装置100を外部の情報処理装置200と接続するためのインタフェースである。
The I /
CPU133は、メモリ132を作業領域に用いて、液滴吐出装置100の各ユニットの動作を、ユニット制御回路131を介して制御する。具体的には、CPU133は、情報処理装置200から受信する層情報に基づいて、各ユニットの動作を制御し、3次元造形物を造形する。
The
リコーター1は、CPU133(ユニット制御回路131)からの駆動信号に基づいて、供給槽11及び造形槽12間での移動が制御される。ステージ13は、CPU133(ユニット制御回路131)からの駆動信号に基づいて、供給槽11内での昇降が制御される。ステージ14は、CPU133(ユニット制御回路131)からの駆動信号に基づいて、造形槽12内での昇降が制御される。
The
ヘッドユニット21は、造形液を吐出する複数の吐出ヘッドにより構成されている。各吐出ヘッドはピエゾを備えており、CPU133(ユニット制御回路131)によりピエゾに駆動信号が印加されると、ピエゾは、収縮運動を起こし、収縮運動による圧力変化が生じることにより、造形液を吐出する。
The
図1に戻り、情報処理装置200は、前述の層情報(スライスデータ)を生成するための1台以上のコンピュータである。なお、情報処理装置200には、プリンタドライバがインストールされており、このプリンタドライバにより、3次元造形物のモデルの画像データから、各層の層情報が生成される。
Returning to FIG. 1, the
図10は、本実施形態の情報処理装置200のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図10に示すように、情報処理装置200は、CPUなどの制御装置201と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの主記憶装置203と、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置205と、ディスプレイなどの表示装置207と、タッチパネルやキースイッチなどの入力装置209と、通信インタフェースなどの通信装置211と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
図11は、本実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200の機能構成の一例を示すブロック図である。図11に示すように、液滴吐出装置100は、受信部151と、積層部153と、吐出部155と、を含み、情報処理装置200は、層情報生成部251と、送信部253と、を含む。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
受信部151は、例えば、コントローラユニット103などにより実現できる。積層部153は、例えば、リコーター1、ステージ13、ステージ14、及びコントローラユニット103などにより実現できる。吐出部155は、例えば、ヘッドユニット21及びコントローラユニット103などにより実現できる。
The receiving
層情報生成部251は、例えば、制御装置201及び主記憶装置203などにより実現できる。送信部253は、例えば、制御装置201、主記憶装置203、及び通信装置211などにより実現できる。
The layer information generation unit 251 can be realized by, for example, the control device 201 and the
層情報生成部251は、造形槽12の粉末材料16で形成される複数の層それぞれに対し、どのように造形液を吐出して3次元造形物を造形するかを示す層情報(スライスデータ)を生成する。層情報は、前述したとおり、3次元造形物のモデルをxy平面にスライスした情報であり、層のどの位置にどの程度の量の造形液を吐出するかがドットで表されている。なお、層情報では、層のどの位置(座標)に造形液を吐出するかがドットの位置で表され、どの程度の量の造形液を吐出するか(吐出量)がドットの大きさで表されるものとするが、これに限定されるものではない。
The layer information generation unit 251 discharges the modeling liquid to each of the plurality of layers formed of the
ところで、バインダージェット方式では、粉末の凝固不足を原因とする欠陥を3次元造形物に生じさせないようにするため、通常、隣接して造形液が吐出される箇所については、吐出された造形液が互いに重なるのに十分な量の造形液が吐出されるよう(液滴が塗布されていない箇所が生じないよう)、ドットが大きめに設定されている。 By the way, in the binder jet method, in order to prevent defects caused by insufficient solidification of the powder from occurring in the three-dimensional modeled object, the discharged modeling liquid is usually discharged at the adjacent locations where the modeling liquid is discharged. The dots are set large so that a sufficient amount of modeling liquid is discharged so that they overlap each other (so that there are no spots where the droplets are not applied).
図12は、本実施形態との比較例を説明するための図であり、従来技術において、3画素×3画素で構成される領域への造形液の吐出量を示している。なお、図12に示す例では、各画素を四角で示し、各画素に吐出された造形液を丸で示している。 FIG. 12 is a diagram for explaining a comparative example with the present embodiment, and shows the amount of the modeling liquid discharged into the region composed of 3 pixels × 3 pixels in the prior art. In the example shown in FIG. 12, each pixel is indicated by a square, and the modeling liquid discharged to each pixel is indicated by a circle.
図12に示す例では、いずれの画素に対しても十分な量の造形液が吐出されているため、xy平面における3画素×3画素で構成される領域内において、造形液の重複箇所301が合計12箇所生じている。なお、造形液の重複箇所の数は、領域を構成する画素数から求められ、例えば、m画素×n画素で構成される領域の場合、造形液の重複箇所の数は、2×m×n−m−nで求められる(図13参照)。このことから、造形液の吐出対象の領域が大きくなるほど、造形液の重複箇所の数も増えることが分かる。
In the example shown in FIG. 12, since a sufficient amount of the modeling liquid is discharged to all the pixels, the overlapping
ここで、造形液の吐出対象の領域が小さければ、重複箇所の造形液の量も少ないためすぐに乾燥するが、造形液の吐出対象の領域が大きければ、重複箇所の造形液の量も多くなり、乾燥も遅くなるので、粉面(粉末材料16により形成された層の面)上に残ってしまう。 Here, if the area to be discharged of the modeling liquid is small, the amount of the modeling liquid in the overlapping portion is small, so that the product dries quickly. However, if the area to be discharged of the modeling liquid is large, the amount of the modeling liquid in the overlapping portion is large. As a result, drying is slowed down, so that it remains on the powder surface (the surface of the layer formed by the powder material 16).
このため、造形液が粉面に残った状態でリコートを行うと、リコーター1が造形液を引きずってしまうので、造形精度を著しく悪化させてしまう。また、造形液の粉末材料16への浸透を待ってからリコートを行うと、造形速度の低下を招くとともに、余剰のバインダーインクが造形範囲から滲み出てしまうことにより造形精度の悪化を招いてしまうおそれがある。
For this reason, if recoating is performed with the molding liquid remaining on the powder surface, the
なお、造形液の重複箇所は、xy平面だけでなくyz平面やxz平面においても生じるため、後者の問題は、yz平面やxz平面においても生じる。 Since the overlapping portion of the modeling liquid occurs not only in the xy plane but also in the yz plane and the xz plane, the latter problem also occurs in the yz plane and the xz plane.
このため本実施形態では、造形液の浸透距離を確保しつつ、かつ余剰の造形液を低減させるよう、層情報生成部251は、造形液の吐出対象となる層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、造形液を吐出することを示す層情報を生成する。具体的には、所定の面積に対して、造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンは、造形液の吐出量を表す複数のドットで構成され、中心に近いほど、造形液の吐出量が抑制されたドットの数が増えるパターンとする。 Therefore, in the present embodiment, in order to secure the permeation distance of the modeling liquid and reduce the excess modeling liquid, the layer information generation unit 251 applies the modeling liquid, which is an area on the layer to be discharged of the modeling liquid. Layer information indicating that the modeling liquid is discharged is generated based on a pattern in which the discharge amount of the modeling liquid decreases as the amount of the modeling liquid discharged is closer to the center with respect to the attached area. Specifically, the pattern in which the discharge amount of the modeling liquid decreases as it is closer to the center with respect to a predetermined area is composed of a plurality of dots representing the discharge amount of the modeling liquid, and the closer to the center, the more the discharge amount of the modeling liquid is discharged. The pattern is such that the number of dots whose amount is suppressed increases.
以下、本実施形態で用いるパターンについて説明する。本実施形態では、造形液塗付領域の大きさに応じて、使用するパターンを使い分けている。なお、以下の説明で用いる閾値A0〜A2の大小関係については、A0<A1<A2とする。本実施形態では、閾値A0の値として例えば2mm、閾値A1の値として例えば4mm、閾値A2の値として例えば6mmを用いることができるが、これに限定されるものではなく、閾値A0〜A2の値は、粉末材料や造形液に応じて適切な値を用いればよい。 Hereinafter, the pattern used in this embodiment will be described. In this embodiment, the pattern to be used is properly used according to the size of the molding liquid application area. The magnitude relationship between the threshold values A0 to A2 used in the following description is A0 <A1 <A2. In the present embodiment, for example, 2 mm can be used as the value of the threshold value A0, for example 4 mm as the value of the threshold value A1, and for example 6 mm as the value of the threshold value A2, but the value is not limited to this, and the values of the threshold values A0 to A2 are used. May be used as an appropriate value depending on the powder material and the modeling liquid.
まず、図14に示す造形液塗付領域311に用いるパターンについて説明する。造形液塗付領域311は、図14に示すように、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A0以下となる領域であるとする。なお、XやYは、実際の長さではなく、画素数などとしてもよい。このように、造形液塗付領域311は、小さな領域であり、重複箇所の造形液の合計量である余剰の造形液の量も少なく、造形精度への影響も少ない。
First, the pattern used for the modeling
このため、層情報生成部251は、造形液塗付領域311を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域311に対応するパターンについては、図15に示すように、各画素に対して、従来と同様の吐出量で造形液を吐出することを示すドットパターンとし、ドットの大きさの修正等は行わない。
Therefore, when the layer information generation unit 251 generates the layer information of the layer including the modeling
次に、図16に示す造形液塗付領域321に用いるパターンについて説明する。造形液塗付領域321は、図16に示すように、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A0より大きく、かつ閾値A1以下となる領域であるとする。このように、造形液塗付領域321は、やや大きな領域であり、重複箇所の造形液の合計量である余剰の造形液の量もやや多く、造形精度への影響もやや大きい。
Next, the pattern used for the modeling
このため、造形液塗付領域321については、中心部において、造形液の吐出量が抑制されたドットが、上下左右斜め方向で隣接しないように配置されているパターン(第2の種類のパターンの一例)を用いる。
For this reason, in the modeling
具体的には、層情報生成部251は、造形液塗付領域321を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域321の内部領域322に対応するパターンについては、図17に示すように、造形液の吐出量が抑制されるようサイズを小さくしたドット326が、上下左右斜め方向で隣接しないように配置され、かつドット326の間に従来と同様の吐出量で造形液を吐出することを示すドット325が配置されたドットパターンとなるように、ドットの大きさを修正する。
Specifically, when the layer information generation unit 251 generates layer information of the layer including the modeling
ここで、ドット326が示す造形液の吐出量は、ドット325が示す造形液の吐出量よりも少なく、かつドット325が示す造形液の吐出量から、前述した造形液の重複箇所301の体積に相当する造形液の量を差し引いた量よりも多くするものとする。つまり、ドット326における造形液の抑制量は、前述した造形液の重複箇所301の体積に相当する造形液の量よりも少ない量とする。これにより、ドット326が示す造形液の吐出量は、周囲のドット325が示す造形液のうちの余剰の造形液を合わせることで、層内の空隙に対して十分な量となるため、当該空隙を十分に埋め、造形液が塗布されていない箇所が生じないようにすることができる。
Here, the discharge amount of the modeling liquid indicated by the
なお、層情報生成部251は、造形液塗付領域321を含む層に隣接する層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域321の内部領域322に対応するパターンについては、層間(z方向)においても造形液の吐出量が抑制されたドット326が隣接しないように配置を異ならせる。
When the layer information generation unit 251 generates layer information of a layer adjacent to the layer including the modeling
図17に示す例の場合であれば、n層の下に位置するn−1層については、n層のドット326の配置をx方向に1つずらした配置とし、n−1層の下に位置するn−2層については、n−1層のドット326の配置をy方向及びx方向に1つずつずらした配置とし、n−2層の下に位置するn−3層については、n−2層のドット326の配置をx方向に1つずらした配置としている。
In the case of the example shown in FIG. 17, for the n-1 layer located below the n layer, the arrangement of the
これにより、n−3層〜n層の間で、造形液の吐出量が抑制されたドット326が隣接せず、造形液の浸透の偏りを防ぐことができ、3次元造形物の組織を均質にできる。
As a result, the
なお、層情報生成部251は、造形液塗付領域321を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域321の外部領域323に対応するパターンについては、図15と同様のドットパターンとし、ドットの大きさの修正等は行わない。
When the layer information generation unit 251 generates the layer information of the layer including the modeling
本実施形態では、造形液塗付領域321に対しては、上述した、中心部において発生する余剰な造形液の量が予め少なくなるように吐出量が調整されたパターンで造形液を吐出するため、外部の造形液が中心部に浸透しても、造形液の浸透及び乾燥の速度遅延を防ぎつつ、余剰の造形液が造形範囲から滲み出てしまうことを防止できる。なお、領域全体で均一に造形液の塗付量を削減してしまうと、造形液の浸透距離が浅くなってしまい、前層まで十分に浸透しなくなってしまうが、本実施形態のように、中心部ほど造形液の量を少なくすることで、大部分の造形液の浸透距離はこれまでと同様でありながら、粉面に残る余剰分の造形液を低減できる。
In the present embodiment, the molding liquid is discharged to the molding
次に、図18に示す造形液塗付領域331に用いるパターンについて説明する。造形液塗付領域331は、図18に示すように、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A1より大きく、かつ閾値A2以下となる領域であるとする。このように、造形液塗付領域331は、大きな領域であり、重複箇所の造形液の合計量である余剰の造形液の量も多く、造形精度への影響も大きい。 Next, the pattern used for the modeling liquid coating region 331 shown in FIG. 18 will be described. As shown in FIG. 18, the modeling liquid application region 331 is a region in which at least one of the horizontal length X and the vertical length Y is larger than the threshold value A1 and equal to or lower than the threshold value A2. As described above, the modeling liquid coating area 331 is a large area, and the amount of excess modeling liquid, which is the total amount of the modeling liquid at the overlapping portion, is large, and the influence on the modeling accuracy is large.
このため、造形液塗付領域331については、中心部において、造形液の吐出量が抑制されたドットが、上下左右方向で隣接せず、かつ斜め方向に隣接するように配置され、中心部の周縁部において、造形液の吐出量が抑制されたドットが、上下左右斜め方向で隣接しないように配置されているパターン(第1の種類のパターンの一例)を用いる。 For this reason, in the modeling liquid coating area 331, dots in which the discharge amount of the modeling liquid is suppressed are arranged so as not to be adjacent in the vertical and horizontal directions and to be adjacent in the diagonal direction in the central portion. A pattern (an example of the first type of pattern) is used in which the dots whose discharge amount of the modeling liquid is suppressed are arranged so as not to be adjacent to each other in the vertical, horizontal, and diagonal directions on the peripheral edge portion.
具体的には、層情報生成部251は、造形液塗付領域331を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域331の内部領域332に対応するパターンについては、図19に示すように、造形液の吐出量が抑制されるようサイズを小さくしたドット336が、上下左右方向で隣接せずかつ斜め方向に隣接するように配置され、かつドット336の間に従来と同様の吐出量で造形液を吐出することを示すドット335が配置されたドットパターンとなるように、ドットの大きさを修正する。
Specifically, when the layer information generation unit 251 generates layer information of the layer including the modeling liquid coating area 331, the pattern corresponding to the
なお、ドット336が示す造形液の吐出量は、ドット326が示す造形液の吐出量と同様であり、ドット335が示す造形液の吐出量は、ドット325が示す造形液の吐出量と同様であるものとする。これにより、ドット336が示す造形液の吐出量は、周囲のドット335が示す造形液のうちの余剰の造形液を合わせることで、層内の空隙に対して十分な量となるため、当該空隙を十分に埋め、造形液が塗布されていない箇所が生じないようにすることができる。
The discharge amount of the modeling liquid indicated by the
また、層情報生成部251は、造形液塗付領域331を含む層に隣接する層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域331の内部領域332に対応するパターンについては、層間(z方向)においても造形液の吐出量が抑制されたドット336が隣接しないように配置を異ならせる。
Further, when the layer information generation unit 251 generates the layer information of the layer adjacent to the layer including the modeling liquid coating area 331, the layer (z) for the pattern corresponding to the
図19に示す例の場合であれば、n層の下に位置するn−1層については、n層のドット336の配置をy方向及びx方向に1つずつずらした配置としている。これにより、n−1層〜n層の間で、造形液の吐出量が抑制されたドット336が隣接せず、造形液の浸透の偏りを防ぐことができる。
In the case of the example shown in FIG. 19, for the n-1 layer located below the n layer, the arrangement of the
なお、層情報生成部251は、造形液塗付領域331を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域331の内部領域332の周縁領域333に対応するパターンについては、図17と同様のドットパターンとし、造形液塗付領域331の外部領域334に対応するパターンについては、図15と同様のドットパターンとする。
When the layer information generation unit 251 generates the layer information of the layer including the modeling liquid coating region 331, the pattern corresponding to the
本実施形態では、造形液塗付領域331に対しては、上述した、中心部に近いほど発生する余剰な造形液の量が予め少なくなるように吐出量が調整されたパターンで造形液を吐出するため、外部の造形液が中心部に浸透しても、造形液の浸透及び乾燥の速度遅延を防ぎつつ、余剰の造形液が造形範囲から滲み出てしまうことを防止できる。なお、領域全体で均一に造形液の塗付量を削減してしまうと、造形液の浸透距離が浅くなってしまい、前層まで十分に浸透しなくなってしまうが、本実施形態のように、中心部ほど造形液の量を少なくすることで、大部分の造形液の浸透距離はこれまでと同様でありながら、粉面に残る余剰分の造形液を低減できる。 In the present embodiment, the molding liquid is discharged to the molding liquid coating area 331 in a pattern in which the discharge amount is adjusted in advance so that the amount of excess molding liquid generated as the vicinity of the center portion is closer to the center portion. Therefore, even if the external modeling liquid permeates the central portion, it is possible to prevent the excess modeling liquid from seeping out from the modeling range while preventing the permeation of the modeling liquid and the delay in the drying speed. If the amount of the modeling liquid applied is uniformly reduced over the entire region, the permeation distance of the modeling liquid becomes shallow and the pre-layer is not sufficiently permeated. However, as in the present embodiment, By reducing the amount of the molding liquid toward the center, it is possible to reduce the excess molding liquid remaining on the powder surface while the permeation distance of most of the molding liquid is the same as before.
次に、図20に示す造形液塗付領域341に用いるパターンについて説明する。造形液塗付領域341は、図20に示すように、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A2より大きい領域であるとする。このように、造形液塗付領域341は、極めて大きな領域であり、重複箇所の造形液の合計量である余剰の造形液の量も極めて多く、造形精度への影響も極めて大きい。
Next, the pattern used for the modeling
このため、造形液塗付領域341については、上述した図14に示す造形液塗付領域311で用いたパターン、図16に示す造形液塗付領域321で用いたパターン、及び図18に示す造形液塗付領域331で用いたパターンの組み合わせを用いる。
Therefore, regarding the modeling
具体的には、層情報生成部251は、造形液塗付領域341を含む層の層情報を生成する場合、造形液塗付領域341の中心部から外周部に向かって、図18に示す造形液塗付領域331で用いたパターンを配置していき、スペースの関係上、造形液塗付領域331で用いたパターンを配置できない箇所については、図16に示す造形液塗付領域321で用いたパターンを配置し、スペースの関係上、造形液塗付領域321で用いたパターンも配置できない箇所については、図14に示す造形液塗付領域311で用いたパターンを配置する。なお、図20に示す例では、造形液塗付領域331で用いたパターンを造形液塗付領域341に隙間なく配置できているため、造形液塗付領域321で用いたパターンや造形液塗付領域311で用いたパターンは、配置されていない。
Specifically, when the layer information generation unit 251 generates layer information of the layer including the modeling
送信部253は、層情報生成部251により生成された各層の層情報を液滴吐出装置100に送信する。
The
受信部151は、情報処理装置200から各層の層情報を受信する。
The receiving
積層部153は、粉末材料15が供給される毎に当該供給された粉末材料15を粉末材料16として層を形成する動作を繰り返すことで、当該形成した層を積層する。
The
吐出部155は、積層部153により層が形成される毎に当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形する。具体的には、吐出部155は、受信部151により受信された各層の層情報のうち該当する層の層情報に基づいて、当該層に造形液を吐出する。これにより、吐出部155は、造形液塗付領域に対し、中心に近いほど造形液の吐出量が少なくなるパターンに基づいて、造形液を吐出する。
The
このため、吐出部155は、図14で説明した造形液塗付領域311に対しては、図15に示すドットパターンとなるように造形液を吐出する。また、吐出部155は、図16で説明した造形液塗付領域321に対しては、内部領域322においては、図17に示すドットパターンとなるように造形液を吐出し、外部領域323においては、図15に示すドットパターンとなるように造形液を吐出する。また、吐出部155は、図18で説明した造形液塗付領域331に対しては、内部領域332においては、図19に示すドットパターンとなるように造形液を吐出し、周縁領域333においては、図17に示すドットパターンとなるように造形液を吐出し、外部領域334においては、図15に示すドットパターンとなるように造形液を吐出する。また、吐出部155は、図20で説明した造形液塗付領域341に対しては、造形液塗付領域341の中心部から外周部に向かって、図18に示す造形液塗付領域331で用いたドットパターンとなるように造形液を吐出し、スペースの関係上、造形液塗付領域331で用いたドットパターンで吐出できない箇所については、図16に示す造形液塗付領域321で用いたドットパターンとなるように造形液を吐出し、スペースの関係上、造形液塗付領域321で用いたドットパターンで吐出できない箇所については、図14に示す造形液塗付領域311で用いたドットパターンとなるように造形液を吐出する。
Therefore, the
なお本実施形態では、吐出部155は、造形液塗付領域に対し、造形液を吐出する場合、造形液の吐出量が抑制されたドットに基づく造形液の吐出を行った後に造形液の吐出量が抑制されていないドットに基づく造形液の吐出を行うか、造形液の吐出量が抑制されていないドットに基づく造形液の吐出を行った後に造形液の吐出量が抑制されているドットに基づく造形液の吐出を行うものとする。このようにすると、先に塗布された造形液を伝いながら後に塗布された造形液が浸透していくため、造形液の塗布総量を低減できるだけでなく、空隙の形成を抑制できる。但し、造形液の吐出量手法は、これに限定されず、造形液の吐出量が抑制されたドットに基づく造形液の吐出、及び造形液の吐出量が抑制されていないドットに基づく造形液の吐出を並列して行うようにしてもよい。
In the present embodiment, when the
図21は、本実施形態の情報処理装置200で行われる処理の手順の流れの一例を示すフローチャートである。
FIG. 21 is a flowchart showing an example of a flow of processing procedures performed by the
まず、層情報生成部251は、造形対象の3次元造形物の3Dモデルを示すモデルデータを読み込み(ステップS101)、積層ピッチに沿って、スライスデータ(層情報)に変換する(ステップS103)。 First, the layer information generation unit 251 reads model data indicating a 3D model of the three-dimensional model to be modeled (step S101), and converts it into slice data (layer information) along the stacking pitch (step S103).
続いて、層情報生成部251は、未処理の層のスライスデータを取得し、取得したスライスデータ内に、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A0より大きい領域が少なくとも1つ以上存在するか否かを確認する(ステップS105)。なお本実施形態では、未処理の層のスライスデータの取得順序として、第1層目から順番にスライスデータを取得する順序を想定しているが、これに限定されるものではない。 Subsequently, the layer information generation unit 251 acquires slice data of the unprocessed layer, and in the acquired slice data, a region in which at least one of the horizontal length X and the vertical length Y is larger than the threshold value A0 is formed. It is confirmed whether or not at least one is present (step S105). In the present embodiment, the order of acquiring slice data of the unprocessed layer is assumed to be the order of acquiring slice data in order from the first layer, but the order is not limited to this.
横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A0より大きい領域が存在する場合(ステップS105でYes)、層情報生成部251は、当該領域のドットパターンを、当該領域の大きさに応じたパターンであって、中心に近いほど造形液の吐出量が少なくなり、かつz方向において造形液の吐出量が少なくなるドットが隣接しないパターンとなるように、スライスデータを修正する(ステップS107)。 When there is a region in which at least one of the horizontal length X and the vertical length Y is larger than the threshold value A0 (Yes in step S105), the layer information generation unit 251 sets the dot pattern of the region to the size of the region. The slice data is modified so that the pattern corresponds to the size, and the discharge amount of the modeling liquid decreases as it is closer to the center, and the dots that discharge less the modeling liquid in the z direction are not adjacent to each other (the pattern is correct). Step S107).
一方、横の長さX及び縦の長さYの少なくともいずれかが閾値A0より大きい領域が存在しない場合(ステップS105でNo)、層情報生成部251は、スライスデータを修正しない(ステップS109)。 On the other hand, when there is no region in which at least one of the horizontal length X and the vertical length Y is larger than the threshold value A0 (No in step S105), the layer information generation unit 251 does not modify the slice data (step S109). ..
そして層情報生成部251は、全ての層のスライスデータを処理するまで、ステップS105からS109の処理を繰り返し(ステップS111でNo)、全ての層のスライスデータを処理すると(ステップS111でYes)、全ての層のスライスデータを再統合する(ステップS113)。 Then, the layer information generation unit 251 repeats the processes of steps S105 to S109 (No in step S111) until the slice data of all layers is processed, and processes the slice data of all layers (Yes in step S111). The slice data of all layers are reintegrated (step S113).
続いて、送信部253は、層情報生成部251により再統合されたスライスデータを液滴吐出装置100に転送する(ステップS115)。
Subsequently, the
図22は、本実施形態の液滴吐出装置100で行われる処理の手順の流れの一例を示すフローチャートである。
FIG. 22 is a flowchart showing an example of the flow of the processing procedure performed by the
まず、液滴吐出装置100は、情報処理装置200から転送された再統合後のスライスデータを読み込み、3次元造形物の造形を開始する(ステップS201)。
First, the
続いて、積層部153は、粉末材料15が供給される毎に当該供給された粉末材料15を粉末材料16として、処理済みの層の上に処理対象の層を形成し、積層する(ステップS203)。
Subsequently, each time the
続いて、吐出部155は、積層部153により形成された処理対象の層のスライスデータが修正されているか否か(ドットパターンに造形液の吐出量が少なくなるドットが含まれているか否か)を確認する(ステップS205)。
Subsequently, the
処理対象の層のスライスデータが修正されている場合(ステップS205でYes)、吐出部155は、最初に、修正されたドット(造形液の吐出量が少なくなるドット)のみに基づいて、少なくとも1つ以上の吐出ヘッドから造形液を吐出し(ステップS207)、その後、修正されていない残りのドットに基づいて、少なくとも1つ以上の吐出ヘッドから造形液を吐出する(ステップS209)。
When the slice data of the layer to be processed has been modified (Yes in step S205), the
一方、処理対象の層のスライスデータが修正されていない場合(ステップS205でNo)、吐出部155は、全てのドットに基づいて、少なくとも1つ以上の吐出ヘッドから造形液を吐出する(ステップS211)。
On the other hand, when the slice data of the layer to be processed is not corrected (No in step S205), the
そして液滴吐出装置100は、次層のスライスデータが存在すれば(ステップS213でYes)、ステップS203からS211で次層の造形を行い、次層のスライスデータが存在しなければ(ステップS213でNo)、3次元造形物の造形が完了したため、造形を終了する(ステップS215)。
Then, the
図23は、本実施形態の液滴吐出装置100で行われる処理の手順の流れの他の例を示すフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart showing another example of the flow of the processing procedure performed by the
まず、ステップS301〜S305までの処理は、図22に示すフローチャートのステップS201〜S205までの処理と同様である。 First, the processes in steps S301 to S305 are the same as the processes in steps S201 to S205 in the flowchart shown in FIG.
続いて、処理対象の層のスライスデータが修正されている場合(ステップS305でYes)、吐出部155は、最初に、修正されていないドットのみに基づいて、少なくとも1つ以上の吐出ヘッドから造形液を吐出し(ステップS307)、その後、修正されている残りのドット(造形液の吐出量が少なくなるドット)に基づいて、少なくとも1つ以上の吐出ヘッドから造形液を吐出する(ステップS309)。
Subsequently, if the slice data of the layer to be processed has been modified (Yes in step S305), the
以降の、ステップS311〜S315までの処理は、図22に示すフローチャートのステップS211〜S215までの処理と同様である。 Subsequent processes from steps S311 to S315 are the same as the processes from steps S211 to S215 in the flowchart shown in FIG.
以上のように本実施形態によれば、粉末材料の凝固不足に伴う欠陥の発生を防ぎつつ、3次元造形物の造形精度の悪化を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of defects due to insufficient solidification of the powder material and prevent the deterioration of the modeling accuracy of the three-dimensional modeled object.
(プログラム)
上記実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、CD−R、メモリカード、DVD(Digital Versatile Disk)、フレキシブルディスク(FD)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。
(program)
The program executed by the
また、上記実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200で実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。
Further, the programs executed by the
上記実施形態の液滴吐出装置100及び情報処理装置200で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、例えば、CPUがROMからプログラムをRAM上に読み出して実行することにより、上記各機能部がコンピュータ上で実現されるようになっている。
The program executed by the
なお、上記実施形態は、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。これらの実施の形態は、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。 The above embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The new embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10 造形システム
100 液滴吐出装置
151 受信部
153 積層部
155 吐出部
200 情報処理装置
251 層情報生成部
253 送信部
10
Claims (12)
前記層が形成される毎に、当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形する吐出部と、を備え、
前記吐出部は、前記造形液の吐出対象となる前記層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、各画素への造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、前記造形液を吐出する液滴吐出装置。 By repeating the operation of forming a layer with the supplied powder material, the laminated portion for laminating the formed layer and the laminated portion
Each time the layer is formed, it is provided with a discharge unit for modeling a three-dimensional model by repeating the operation of discharging the modeling liquid to the layer.
The discharge portion is smaller as the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is closer to the center with respect to a predetermined area with respect to the modeling liquid coating area which is the region on the layer to be the discharge target of the modeling liquid. A droplet ejection device that ejects the modeling liquid based on the pattern.
前記吐出部は、前記造形液塗付領域に対し、前記造形液塗付領域の形状に対する前記第1の種類のパターン及び前記第2の種類のパターンの組み合わせに基づいて、前記造形液を吐出する請求項4に記載の液滴吐出装置。 The second type of pattern is a smaller pattern than the pattern of the first type,
The discharge unit discharges the modeling liquid to the modeling liquid coating region based on the combination of the first type pattern and the second type pattern with respect to the shape of the modeling liquid coating region. The droplet ejection device according to claim 4.
前記層情報は、前記造形液の吐出対象となる前記層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、各画素への造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、前記造形液を吐出することを示す情報処理装置。 It is provided with a layer information generation unit that generates layer information indicating how to discharge a modeling liquid to form a three-dimensional modeled object for each of a plurality of layers formed of a powder material.
The layer information is smaller as the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is closer to the center with respect to a predetermined area with respect to the region on the layer that is the target of discharging the modeling liquid. An information processing device indicating that the modeling liquid is discharged based on the pattern.
前記層が形成される毎に、当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形する吐出ステップと、を含み、
前記吐出ステップでは、前記造形液の吐出対象となる前記層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、各画素への造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、前記造形液を吐出する液滴吐出方法。 By repeating the operation of forming a layer with the supplied powder material, a laminating step of laminating the formed layer and a laminating step
Each time the layer is formed, the operation of discharging the modeling liquid to the layer is repeated to include a discharge step of modeling a three-dimensional modeled object.
In the discharge step, the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is smaller as the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is closer to the center with respect to the predetermined area with respect to the area on the layer to be the target of discharging the modeling liquid. A droplet ejection method for ejecting the modeling liquid based on the above pattern.
前記層が形成される毎に、当該層に造形液を吐出する動作を繰り返すことで、3次元造形物を造形する吐出ステップと、をコンピュータに実行させ、
前記吐出ステップでは、前記造形液の吐出対象となる前記層上の領域である造形液塗付領域に対し、所定の面積に対して、各画素への造形液の吐出量が中心に近いほど少なくなるパターンに基づいて、前記造形液を吐出するプログラム。 By repeating the operation of forming a layer with the supplied powder material, a laminating step of laminating the formed layer and a laminating step
Each time the layer is formed, the computer is made to execute a discharge step of modeling a three-dimensional model by repeating the operation of discharging the modeling liquid to the layer.
In the discharge step, the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is smaller as the amount of the modeling liquid discharged to each pixel is closer to the center with respect to the predetermined area with respect to the area on the layer to be the target of discharging the modeling liquid. A program that discharges the modeling liquid based on the pattern.
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