JP2016030435A - Object molding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体造形装置に関する。 The present invention relates to an object shaping apparatus.
インクジェットプリンタによって立体層とカラー印刷層とを分けて印刷し、観賞用の絵画のような立体感のある出力結果を得る技術がある。このとき、立体層を形成した後にカラー印刷層の着色を行うと、ヘッドギャップが拡大することによるカラーインクの着弾位置ずれが生じてしまう。これを防止するため、３Ｄ（Dimension：次元）データをスライスデータ化し、立体層を構成する各層毎に積層して印刷する方法が既に知られている。 There is a technique in which a three-dimensional layer and a color printing layer are separately printed by an ink jet printer to obtain an output result having a three-dimensional feeling like an ornamental painting. At this time, if the color printing layer is colored after the three-dimensional layer is formed, the landing position shift of the color ink due to the expansion of the head gap occurs. In order to prevent this, a method is already known in which 3D (Dimension) data is converted into slice data, and each layer constituting the three-dimensional layer is stacked and printed.
特許文献１には、紫外線（ＵＶ：Ultraviolet）が照射されることにより硬化する性質を有する紫外線硬化型インクを硬化させることを目的として、インクジェットプリンタのキャリッジに取り付けた紫外線照射装置を用いて、記録メディアの上部から紫外線を当てるインクジェットプリンタが開示されている。 In Patent Document 1, recording is performed using an ultraviolet irradiation device attached to a carriage of an ink jet printer for the purpose of curing an ultraviolet curable ink having a property of being cured when irradiated with ultraviolet (UV). An ink jet printer that irradiates ultraviolet rays from the top of the media is disclosed.
しかし、従来の紫外線硬化型インクに代表される光硬化性インクは、硬化するまでに時間を要するため、カラー三次元造形物の画像形成時において、長時間露光させることによりインクに変色が起きてしまうという問題があった。この点について図８を用いて説明する。図８は、従来の物体造形装置において、立体層を形成するインクがどのようにして硬化するかについて説明する図である。 However, since a photocurable ink typified by a conventional ultraviolet curable ink requires time to be cured, when the color three-dimensional structure is formed, the ink is discolored by being exposed for a long time. There was a problem that. This point will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining how ink forming a three-dimensional layer is cured in a conventional object shaping apparatus.
図８に示すように、不透明のインクが吐出ヘッドから吐出され、落下し、記録メディアに着弾後、紫外線を照射して硬化させる。しかしながら、不透明のインクに対して記録メディアの上面から露光照射を行うのみでは、インクの着弾から硬化までに長時間又は高いエネルギーの紫外線照射が必要となり、変色のおそれがある。さらに、インクの表面のみが硬化し内部が硬化しないといった現象が起きたり、色毎に高さ斑が生じたりする等の問題がある。 As shown in FIG. 8, opaque ink is ejected from the ejection head, falls, and lands on the recording medium, and is then cured by irradiation with ultraviolet rays. However, if the opaque ink is only exposed to light from the top surface of the recording medium, it requires long-time or high-energy UV irradiation from ink landing to curing, which may cause discoloration. Furthermore, there are problems such as the phenomenon that only the surface of the ink is cured and the inside is not cured, or height spots are generated for each color.
特許文献１に開示された技術では、紫外線硬化インクに対し紫外線を照射することにより三次元の立体的な造形物を形成しているが、紫外線硬化インクを完全に硬化させるために時間を要してしまい、インクが変色してしまうという問題は何ら解消されていない。 In the technique disclosed in Patent Document 1, a three-dimensional three-dimensional model is formed by irradiating ultraviolet curable ink with ultraviolet rays. However, it takes time to completely cure the ultraviolet curable ink. In other words, the problem of ink discoloration has not been solved.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、インクの変色、斑の発生を防止し、画像の品質を向上させることが可能な物体造形装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides an object shaping apparatus that can prevent discoloration of ink and occurrence of spots and improve image quality. With the goal.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明における物体造形装置は、透明なインクと着色インクとを被記録媒体に向けて吐出するインク吐出手段と、一の面と反対側の他の面から、前記一の面の前記透明なインクが塗布される前記被記録媒体の位置に対応する前記他の面の位置へ向けて光を照射する第１の照射手段と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an object shaping apparatus according to the first aspect of the present invention includes an ink discharge unit that discharges a transparent ink and a colored ink toward a recording medium, and another surface opposite to the one surface. First irradiating means for irradiating light from the surface toward the position of the other surface corresponding to the position of the recording medium to which the transparent ink of the one surface is applied. Features.
本発明によれば、インクを短時間で硬化させることにより、インクの変色、斑の発生を防止し、画像の品質を向上させることが可能な物体造形装置を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the object modeling apparatus which can prevent discoloration of ink and generation | occurrence | production of a spot, and can improve the quality of an image by hardening ink in a short time can be obtained.
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified thru | or abbreviate | omitted suitably.
本発明は、立体造形物の形成に際し、以下の特徴を有する。すなわち、本発明では、透明な紫外線硬化インクを用いて、被記録媒体である記録メディアの裏面から紫外線照射を行うことが特徴になっている。この本発明の特徴について、以下図面を用いて詳細に解説する。 The present invention has the following features when forming a three-dimensional structure. That is, the present invention is characterized in that a transparent ultraviolet curable ink is used to irradiate ultraviolet rays from the back surface of a recording medium that is a recording medium. The features of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る物体造形装置において、立体層を形成するインクがどのようにして硬化するかについて説明する。図１は、本実施形態に係る物体造形装置において、立体層を形成するインクがどのようにして硬化するかについて説明する図である。 First, how the ink forming the three-dimensional layer is cured in the object shaping apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining how ink forming a three-dimensional layer is cured in the object shaping apparatus according to the present embodiment.
図１に示すように、透明なインク又は着色された着色インクが吐出ヘッドから吐出され、落下し、記録メディアに着弾した直後に紫外線照射を行う。そうすると、インクが球状に硬化することなく、かつ、インクが潰れて薄く塗ることができ、インクが広がらない状態で着弾直後に速やかに硬化させることが可能となる。これにより、平滑面を形成する際に高さを失わずに済み、また、紫外線照射が短時間で済むため、立体的に積層していく際の生産性向上に繋がる。 As shown in FIG. 1, transparent ink or colored colored ink is ejected from the ejection head, dropped, and irradiated with ultraviolet rays immediately after landing on the recording medium. As a result, the ink does not cure into a spherical shape, and the ink can be crushed and applied thinly, and can be cured immediately after landing without spreading the ink. Thereby, when forming a smooth surface, it is not necessary to lose height, and since ultraviolet irradiation is completed in a short time, it leads to productivity improvement when three-dimensionally laminating.
次に、本実施形態に係る物体造形装置によって形成される立体造形物の各層が如何なるインクによって構成されるかについて説明する。 Next, what kind of ink each layer of the three-dimensional modeled object formed by the object modeling apparatus according to the present embodiment will be described.
カラー三次元造形物の造形システムにおいて、凹凸（立体層）を形成した後にカラー印刷の着色を行うと、ヘッドギャップが拡大することによりカラーインクの着弾位置がずれてしまうという問題がある。そこで、凹凸情報と色情報とを合成した三次元データをスライスデータ化し、立体層形成と着色とを繰り返して積層を行うことにより、適正なヘッドギャップを設定する方法が既に知られている。 In a color three-dimensional structure modeling system, when color printing is performed after forming an unevenness (three-dimensional layer), there is a problem that the landing position of the color ink is shifted due to the expansion of the head gap. Therefore, a method for setting an appropriate head gap is already known by converting three-dimensional data obtained by combining unevenness information and color information into slice data, and performing lamination by repeating three-dimensional layer formation and coloring.
本実施形態では、カラー立体画像形成に当たり、少なくとも二種類のインクを使用する。少なくとも二種類のインクとは、土台を形成する透明な第一のインクと、着色を目的とした第二のインクである。この少なくとも二種類のインクを使用した積層構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る物体造形装置によって形成される立体造形物の積層構成において、立体層形成用インクと着色用インクとを用いて下面部から紫外線を照射する例、及び下面部と上面部とから紫外線を照射する例について説明する図である。図３は、立体層形成用インクと着色用インクと隠蔽用インクとを用いて下面部と上面部とから紫外線を照射する例について説明する図である。 In the present embodiment, at least two types of ink are used for color stereoscopic image formation. The at least two types of inks are a transparent first ink that forms a base and a second ink for coloring purposes. A laminated structure using at least two types of ink will be described with reference to FIGS. FIG. 2 illustrates an example in which ultraviolet rays are irradiated from the lower surface portion using the three-dimensional layer forming ink and the coloring ink in the stacked configuration of the three-dimensional object formed by the object modeling apparatus according to the present embodiment, and the lower surface portion. It is a figure explaining the example which irradiates an ultraviolet-ray from an upper surface part. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which ultraviolet rays are irradiated from the lower surface portion and the upper surface portion using the three-dimensional layer forming ink, the coloring ink, and the concealing ink.
図２に示すような五層の積層で形成される立体造形物を考えた場合、上面から照射するのみであると、一層目の第二のインクである着色用インク２３１、２３２は、五層目に至るまでに合計五回紫外線の照射を受けてしまう。このように、上面からの紫外線照射を長時間繰り返して積層を行うと、着色用インク２３１、２３２の上面が変色してしまい、品質が低下してしまう。これに対し、本実施形態では、下面部からのみ紫外線照射を行っているので、長時間繰り返し照射しても、着色用インク２３１、２３２上面の呈色に影響はない。すなわち、上面部から長時間紫外線を照射しないので、着色用インク２３１、２３２の上面が変色することなく、造形の品質を向上させるという効果が得られる。
In the case of a three-dimensional structure formed by stacking five layers as shown in FIG. 2, the
上記実施形態では、下面部のみから紫外線を照射することにより着色用インク２３１、２３２を硬化させることについて述べた。他の実施形態として、図２において下面部と上面部とから紫外線をインクに照射する。下面部と上面部とから紫外線を照射することにより、上面部からのみ紫外線を照射する場合と比較して、単位時間当たりの紫外線量が多くなる。単位時間当たりの紫外線量が多くなることで、上面部からのみ紫外線を照射する場合と比較して、下面部と上面部とから紫外線を照射した方が、着色用インク２３１、２３２を早く硬化させることができる。また、下面部と上面部とから紫外線を照射することにより、インクに対する露光時間を短くすることができる。インクに対する露光時間を短くすることにより、着色用インク２３１、２３２の変色を抑えることができ、造形品質を向上させることができると共に、生産性を上げることができる。
In the embodiment described above, the
上記他の実施形態では、土台を形成する第一のインクである立体層形成用インク２１と、着色を目的とした第二のインクである着色用インク２３１、２３２とを、下面部と上面部とから紫外線を照射していた。さらに他の実施形態では、図３に示すように立体層形成用インク２１と着色用インク２３１、２３２との間に、第三のインクである隠蔽用インク２２１、２２２を吐出する。隠蔽用インク２２１、２２２を吐出することにより、白地を作成することができ、下地が立体層形成用インク２１である場合と比較して発色を良くすることができる。
In the other embodiment, the three-dimensional
着色用インク２３２は上面部と下面部とから紫外線が照射されるので、照射時間が短くなり、着色用インク表面の変色を防ぐことができる。一方、着色用インク２３３については、隠蔽用インク２２２が邪魔をするので、下面部から紫外線を照射することができない。しかし、立体層形成用インク２１は、上面部と下面部とから紫外線が照射されるため、完全に硬化することができる。
Since the
立体層形成用インク２１が充分に硬化していれば、着色用インクの硬化が充分でなくても、立体物の高精細さを確保することができる。したがって、上記他の実施形態の照射時間と同等の時間で造形が可能である。紫外線の照射時間を短くすることで、インクの変色を抑えることができ、造形品質を向上させることができると共に、生産性を上げることができる。
If the three-dimensional
次に、第１の実施形態に係る物体造形装置の概略構成について説明する。図４は、第１の実施形態に係る物体造形装置の概略構成図である。 Next, a schematic configuration of the object shaping apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the object shaping apparatus according to the first embodiment.
図４において、物体造形装置１は、光硬化性樹脂インクを吐出する光硬化性樹脂吐出ヘッド３２と、吐出された光硬化性樹脂インクが塗布される記録メディア３３と、記録メディア３３の裏面から紫外線照射を行う紫外線照射装置３１とを備える。紫外線照射装置３１は、記録メディア３３の上面の反対側の下面から、記録メディア３３の上面における光硬化性樹脂インクが塗布される位置に対応する下面部から紫外線を照射する。
In FIG. 4, the object shaping apparatus 1 includes a photocurable
ただし、光硬化性樹脂インクが塗布される記録メディア３３の裏面から光硬化性樹脂吐出ヘッド３２に対して直接紫外線照射を行ってしまうと、光硬化性樹脂吐出ヘッド３２にある吐出前のインクが硬化してノズルを詰まらせてしまう。したがって、紫外線照射装置３１は、光硬化性樹脂吐出ヘッド３２に当たらない角度で記録メディア３３に対して紫外線照射を行うものとする。
However, if the photocurable
また、記録メディア３３を載置するステージ部材３４は、記録メディア３３の裏面からの紫外線照射を可能とするため、スリット３５を有するもの、又は透明な部材を用いることとする。さらに、光硬化性樹脂吐出ヘッド３２から吐出された光硬化性樹脂インクに対して真上から紫外線照射を行う紫外線照射装置３６を併せて使用すると、紫外線照射時間を短くすることができ、生産性をさらに上げることができる。
The
次に、第２の実施形態に係る物体造形装置の概略構成について説明する。図５は、第２の実施形態に係る物体造形装置の概略構成図である。 Next, a schematic configuration of the object shaping apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an object shaping apparatus according to the second embodiment.
記録メディア４３の搬送方向と直交する方向（図５のキャリッジ移動方向の矢印方向）へ移動することにより、光硬化性樹脂吐出ヘッド４２を移動する図示しないキャリッジを含んでいる。図５において、紫外線照射装置４１は、キャリッジの移動方向においてキャリッジの移動距離（キャリッジ移動幅）と同等以上の長さを有するものとする。紫外線照射装置４１による記録メディア４３の下面部からのキャリッジ移動幅全体における紫外線照射に加え、紫外線照射装置４６による記録メディア４３の上面からの紫外線照射を行うことにより、光硬化性樹脂インクの硬化速度をさらに速めることができる。
It includes a carriage (not shown) that moves the photocurable
次に、第３の実施形態に係る物体造形装置の概略構成について説明する。図６は、第３の実施形態に係る物体造形装置の概略構成図である。 Next, a schematic configuration of the object shaping apparatus according to the third embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an object shaping apparatus according to the third embodiment.
図６において、紫外線照射装置５１は複数の小さな光源から構成されており、これ等複数の光源は、キャリッジの移動方向と同一方向にキャリッジ移動幅と同等以上の長さとなるよう配列されている。キャリッジの動作に合わせ、キャリッジ移動方向においてキャリッジと同一直線状（図６における垂直の位置）にある光源のみが点灯し、それ以外の光源は消灯する。これにより、キャリッジ移動幅の全てにおいて紫外線照射装置４１が点灯している図５の構成と比較して、消費電力を小さくすることができる。 In FIG. 6, the ultraviolet irradiation device 51 is composed of a plurality of small light sources, and these light sources are arranged in the same direction as the carriage movement direction so as to have a length equal to or greater than the carriage movement width. In accordance with the movement of the carriage, only the light sources that are collinear with the carriage in the carriage movement direction (vertical position in FIG. 6) are turned on, and the other light sources are turned off. As a result, the power consumption can be reduced as compared with the configuration of FIG. 5 in which the ultraviolet irradiation device 41 is lit in the entire carriage movement width.
次に、第４の実施形態に係る物体造形装置の概略構成について説明する。図７は、第４の実施形態に係る物体造形装置の概略構成図である。 Next, a schematic configuration of the object shaping apparatus according to the fourth embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an object shaping apparatus according to the fourth embodiment.
紫外線照射装置６１と紫外線照射装置６６とは同等の幅を有し、キャリッジの移動に伴い、両者は並行して移動するものとする。紫外線照射装置６１の光源は常に点灯しており、キャリッジの動作と同期して移動する。キャリッジ移動幅の全てにおいて紫外線照射装置４１が点灯している図５の構成と比較して、消費電力を小さくすることができ、光源の数も減らすことができる。
The ultraviolet irradiation device 61 and the
従来技術のように不透明なインクを用いた場合、紫外線照射による斑や長時間の紫外線照射により変色が発生し、立体層形成と着色とを繰り返す積層の効率が悪化してしまう。これに対し、本実施形態では、紫外線透過性が良い透明なインクを用いているので、立体層を形成する際、紫外線照射による硬化の精度が上がる。 When an opaque ink is used as in the prior art, discoloration occurs due to spots due to ultraviolet irradiation or ultraviolet irradiation for a long time, and the efficiency of stacking to repeat the formation and coloring of the three-dimensional layer is deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, since transparent ink with good ultraviolet transparency is used, the accuracy of curing by ultraviolet irradiation is increased when forming a three-dimensional layer.
また、位置的にインク滴の陰になる部分に対しても紫外線が透過するため、硬化されない部分が生じない。さらに、紫外線の露光を記録メディアの裏面から行うことにより、着色されたカラーインクを用いた場合に行われる長時間露光により生じる変色を軽減することができ、造形品の品質を上げることができる。そして、従来行われてきた記録メディアの表面から行われる露光では、インク吐出ヘッドの両側に紫外線照射装置を取り付ける方式が多数存在するが、この場合、紫外線の反射光によりインク吐出部分が詰まってしまうという問題が有る。これに対し本実施形態では、記録メディアの裏面から紫外線照射を行うことにより、このような問題が発生する可能性を軽減することができる。 In addition, since ultraviolet rays are transmitted through a portion that is in the shadow of the ink droplet, a portion that is not cured does not occur. Furthermore, by performing ultraviolet light exposure from the back side of the recording medium, discoloration caused by long-time exposure performed when colored color ink is used can be reduced, and the quality of a shaped product can be improved. In the conventional exposure performed from the surface of the recording medium, there are many methods of attaching an ultraviolet irradiation device on both sides of the ink ejection head. In this case, the ink ejection portion is clogged by reflected ultraviolet light. There is a problem. In contrast, in the present embodiment, the possibility of occurrence of such a problem can be reduced by performing ultraviolet irradiation from the back surface of the recording medium.
また、本実施形態では、記録メディアの表面及び裏面から紫外線露光を行うことにより、インクの硬化速度を上げることができる。さらに、透明インクの着弾直後に記録メディアの表面及び裏面から紫外線照射を行うことにより、インクが潰れて薄くなることなく、広がらない状態で速やかに硬化させることが可能となり、立体層形成の精度及び生産性の向上が可能となる。 In the present embodiment, the ink curing rate can be increased by performing ultraviolet exposure from the front and back surfaces of the recording medium. Furthermore, by irradiating ultraviolet rays from the front and back surfaces of the recording medium immediately after the landing of the transparent ink, the ink can be quickly cured without being crushed and thinned and spreading, Productivity can be improved.
このように、本発明によれば、インクの変色、斑の発生を防止し、画像の品質を向上させることが可能な物体造形装置を得ることができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to obtain an object shaping apparatus capable of preventing the discoloration of ink and the occurrence of spots and improving the image quality.
以上、本発明の好適な実施形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。 The present invention has been described above by the preferred embodiments of the present invention. While the invention has been described with reference to specific embodiments thereof, various modifications and changes can be made to these embodiments without departing from the broader spirit and scope of the invention as defined in the claims. is there.
１ 物体造形装置
２１ 立体層形成用インク
２２１、２２２ 隠蔽用インク
２３１、２３２、２３３ 着色用インク
３１、３６、４１、４６、５１、５６、６１、６６ 紫外線照射装置
３２、４２、５２、６２ 光硬化性樹脂吐出ヘッド
３３、４３、５３、６３ 記録メディア
３４、４４、５４、６４ ステージ部材
３５ スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
一の面と反対側の他の面から、前記一の面の前記透明なインクが塗布される前記被記録媒体の位置に対応する前記他の面の位置へ向けて光を照射する第１の照射手段と、
を含むことを特徴とする物体造形装置。 Ink ejection means for ejecting transparent ink and colored ink toward a recording medium;
The first surface is irradiated with light from another surface opposite to the one surface toward the position of the other surface corresponding to the position of the recording medium to which the transparent ink of the one surface is applied. Irradiation means;
The object shaping apparatus characterized by including.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107263863A (en) * | 2017-07-03 | 2017-10-20 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | DLP three-dimensional printers and its Method of printing |
| JPWO2017017726A1 (en) * | 2015-07-24 | 2018-05-10 | 富士機械製造株式会社 | 3D object modeling equipment |
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| CN107263863A (en) * | 2017-07-03 | 2017-10-20 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | DLP three-dimensional printers and its Method of printing |
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