JP6926485B2 - 造形装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態に係る造形装置の一例について図1〜図12に従って説明する。なお、図中に示す矢印Hは装置上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wは装置幅方向(水平方向)を示し、矢印Dは装置奥行方向(水平方向)を示す。
本実施形態に係る造形装置10は、所謂三次元プリンタであって、複数の層の層データに従って、造形液の吐出と紫外線の照射による硬化とを繰り返して層を複数重ねることで、造形物Vを造形する装置である。
造形部12は、図示せぬ保持部材によって保持されている吐出部20C、20M、20Y、20K、20W、22と、照射部30A、30Bとを備えている。
造形部12は、図7に示されるように、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)、及び白(W)の造形液の液滴を吐出するノズルを有する吐出部20C、20M、20Y、20K、20Wを備えている。さらに、造形部12は、造形物V(図1(A)参照)の端面Jを被覆する被覆部材Pの被覆液の液滴を吐出するノズルを有する吐出部22を備えている。ここで、端面Jとは、造形物Vにおいて側方(液滴の吐出方向に対して交差する方向)を向く面であって、図3(A)に示されるように、水平面S(本実施形態では、後述する基本面14A)に対する角度θが80度以上90度以下の面である。吐出部20C、20M、20Y、20K、20Wは、第一吐出部の一例であり、吐出部22は、第二吐出部の一例である。
・ポリエーテルポリオール、アデカポリエーテルP−400(ADEKA社製) 40重量部
・ウレタンアクリレートオリゴマー、U−200PA(新中村化学工業社製) 7.62重量部
・ウレタンアクリレートオリゴマー、UA−4200(新中村化学工業社製) 9.48重量部
・アクリレートモノマー、2−(2−ビニロキシエトキシ)エチルアクリレート(日本触媒社製) 30.24重量部
・アクリレートモノマー、イソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業社製) 8.76重量部
・重合禁止剤、ヒドロキノンモノメチルエーテル(東京化成工業社製) 0.3重量部
・光重合開始剤、LUCIRIN TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド)(BASF社製) 1.8重量部
・光重合開始剤、Irgacure 379(2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン)(BASF社製) 0.6重量部
・増感剤、2−イソプロピルチオキサントン(東京化成工業社製) 0.6重量部
・界面活性剤、TEGO Wet 270(ポリエーテル変性シロキサンコポリマ−)(Evonik社製) 0.12重量部
なお、以後の説明で、Y、M、C、K、Wを区別する必要がない場合には、Y、M、C、K、Wを省略することがある。
造形部12は、図7に示されるように、吐出部20Cに対して装置幅方向の一方に配置され、紫外線である照射光Lを照射する照射部30Aと、吐出部22に対して装置幅方向の他方に配置され、紫外線である照射光Lを照射する照射部30Bとを備えている。なお、以後の説明で、A、Bを区別する必要がない場合には、A、Bを省略することがある。
台部14は、造形部12の下方に配置され、造形部12側を向くと共に、水平面である基本面14Aを有している。台部14は、台の一例である。
制御部16(図6参照)は、造形装置10を構成する各部を制御するようになっている。なお、制御部16による各部の制御については、後述する作用と共に説明する。
次に、造形装置10を用いて造形物Vを造形する(製造する)方法について説明する。先ず、造形方法の概要を説明し、次に、造形物Vの形状を説明したのち、造形方法の詳細を説明する。
造形物Vの三次元データから作成された複数の層データに従って、制御部16は、移動機構18、吐出部20、22、及び照射部30を制御する。そして、制御部16は、図7、図8、図9に示されるように、台部14を造形部12に対して装置幅方向(一方向の一例)に往復移動させながら吐出部20、22から液滴を基本面14Aに吐出させ、さらに、吐出された液体に照射部30から照射光Lを照射させる。吐出部20、22から台部14に吐出された液滴は、台部14の基本面14Aに着弾後、照射部30の照射光Lによって照射されることで硬化する。
造形物Vは、図2、図3(A)(B)に示されるように、一部が階段状に欠けた直方体状である。なお、造形物Vについては、造形装置10が造形物Vを造形する際の方向を用いて説明する。
次に、造形物Vを造形する造形方法について図5に示すフロー図を用いて説明する。
係数aは、正の数で、例えば、0.05である。aは0.01〜0.4、より好ましくは0.05〜0.2が好適であり、これより小さいと設計形状に近い形状にする効果が低く、これより大きいと無駄に材料を消費する。ある高さhにおける被覆部材Pの厚さをd(h)を、式(1)ではhの1次関数として与えたが、上層に行くほど薄ければ、d(h)を高次関数やテーブルの形で与えてもよい。また、計算を簡略化するため、被覆部材Pの厚さをhの関数として与えたが、例えば、面110Aと面110Fとで計算式を変えてもよい。そうすることで、被覆部材を効率よく使用することが可能となる。
また、本実施形態では、端面Jである面110Fと、端面Jである面110Gとの間に配置されており、上方を向く面110Hについても、1〜10層分の被覆部材Pが形成される。こうすることで、上部から落下してきた造形物による汚れが被覆部材Pの除去とともに除去されるもで、きれいな造形物を得ることができる。被覆部材Pの三次元データが作成されると、ステップS400に移行する。
第1比較形態に係る造形装置210は、図10に示されるように、造形物Vの端面Jを被覆する被覆部材Pの被覆液の液滴を吐出する吐出部を備えていない。このため、造形物Vを造形する際に、造形物Vの端面Jが被覆部材Pで覆われていない。
第2比較形態に係る造形装置310の制御部316(図13参照)は、吐出部22を制御し、被覆部材Pの厚さを、下方から上方に亘って一定にするようになっている。
以上説明したように、造形装置10は、造形物Vを造形する際に、造形物Vの端面Jに被覆部材Pを形成する。このため、比較形態に係る造形装置210、310を用いる場合と比して、端面Jの形状が維持される。換言すれば、造形物Vを造形する際に、造形物Vの端面Jが被覆部材Pで覆われていない場合と比して、造形物Vの端面Jが設計形状に近い形状となる。
本発明の第2実施形態に係る造形装置の一例について図14、図15に従って説明する。なお、第2実施形態については、第1実施形態と異なる部分を主に説明する。
14 台部(台の一例)
16 制御部
20 吐出部(第一吐出部の一例)
22 吐出部(第二吐出部の一例)
30 照射部
P 被覆部材
J 端面
V 造形物
Claims (4)
- 基本面を有する台と、
前記基本面に対して一方向に相対移動し、液滴を吐出するノズルから造形液を前記基本面に向けて吐出し、液滴が硬化されてなる層を複数重ねることで造形物を造形する第一吐出部と、
前記基本面に対して一方向に相対移動し、液滴を吐出するノズルから前記造形物の内部での前記基本面に対する角度が80度以上90度以下の面である端面を覆う被覆液を吐出し、液滴が硬化されてなる層を複数重ねることで前記端面を覆う被覆部材を形成する第二吐出部と、
前記第二吐出部を制御し、前記被覆部材の厚さを、上方に向かうに従って薄くする制御部と、
を備える造形装置。 - 互いに異なる色の造形液で一個の前記造形物を造形する複数の前記第一吐出部を備え、
前記制御部は、前記第一吐出部を制御し、前記造形物の端面の色を、前記造形物の内部の色と異ならせる請求項1に記載の造形装置。 - 紫外線を、前記基本面に吐出された液滴に照射し、液滴を硬化させる照射部を備え、
前記第二吐出部は、紫外線透過材である被覆液を吐出し、前記端面の下部に連続し、上方を向いた造形物の面を前記被覆液で被覆する請求項1又は2に記載の造形装置。 - 前記造形物の外周に、造形物の最上部からの高さの関数として与えられる厚さの被覆部材を設ける請求項1又は2に記載の造形装置。
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