JP2017001381A - Three-dimensional creating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は立体造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus.
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、層状の粉体（これを「粉体層」という。）に対して造形液を吐出して、粉体が結合された層状造形物（これを「造形層」といい。）を形成し、この造形層上に粉体層に形成し、再度造形層を形成する工程を繰り返し、造形層を積層することで立体造形物を造形する。 As a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) for modeling a three-dimensional modeled object (three-dimensional modeled object), for example, one that models by a layered modeling method is known. For example, a metal or non-metal powder flattened on a modeling stage is formed into a layer, and a modeling liquid is discharged onto the layered powder (this is referred to as a “powder layer”). A layered shaped object (this is called a “modeling layer”) in which powders are combined is formed, a powder layer is formed on the modeling layer, and the process of forming the modeling layer is repeated again to stack the modeling layers. By doing so, a three-dimensional model is formed.
従来、硬化層の上の未硬化樹脂層を平滑化する平滑部品を有し、平滑部品は、この平滑部品の移動方向に延在するとともに未硬化樹脂層から余剰の未硬化樹脂をかき取るかき取り部と、このかき取り部によってかき取られた余剰の未硬化樹脂を貯えて搬送する貯留搬送部と、貯留搬送部を支持する支持部とから構成されるものが知られている（特許文献１）。 Conventionally, it has a smooth part that smoothes the uncured resin layer on the cured layer, and the smooth part extends in the moving direction of the smooth part and scrapes off excess uncured resin from the uncured resin layer. There is known a configuration including a scraping section, a storage transport section that stores and transports surplus uncured resin scraped by the scraping section, and a support section that supports the storage transport section (Patent Literature). 1).
ところで、粉体層を形成するときに、供給された粉体のうち、粉体層の形成に使用されない粉体、或いは、粉体層の形成に使用されなかった粉体（これらを「余剰な粉体」という。）が生じる。 By the way, when the powder layer is formed, among the supplied powders, a powder that is not used for forming the powder layer or a powder that is not used for forming the powder layer (these are referred to as “surplus”. This is referred to as “powder”.
このような余剰な粉体を廃棄するのでは、粉体が無駄に消費されるという課題がある Disposing of such excess powder has the problem that the powder is wasted.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、粉体の使用効率を向上することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said subject, and it aims at improving the use efficiency of powder.
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る立体造形装置は、
粉体が層状に敷き詰められ粉体層が形成され、前記粉体層の前記粉体が結合された層状造形物が積層される造形槽と、
前記造形槽に供給する粉体を保持する供給槽と、
前記造形槽の前記粉体に対して造形液を吐出する液体吐出手段と、
前記供給槽から前記造形槽に前記粉体を移送供給しながら平坦化する平坦化手段と、
前記平坦化手段で移送供給する前記粉体のうちの一部の粉体を回収する粉体回収手段と、を備え、
前記粉体回収手段は、
前記平坦化手段の移送方向前方側に配置されて、前記平坦化手段の移動に合わせて移動可能であり、
内部に前記粉体を収容する本体収容部と、前記本体収容部に前記粉体を取り入れる回収口と、前記本体収容部に収容された前記粉体を排出する排出口と、を有し、
前記平坦化手段で前記粉体を移送供給するときに前記回収口から一部の粉体を回収して前記本体収容部内に収容し、前記平坦化手段が前記供給槽側に戻ったときに前記本体収容部内に収容した前記粉体を前記排出口から前記供給槽に排出供給する
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a three-dimensional modeling apparatus according to
A modeling tank in which a powder is spread in layers to form a powder layer, and a layered structure in which the powder of the powder layer is combined is laminated,
A supply tank for holding powder to be supplied to the modeling tank;
Liquid ejection means for ejecting a modeling liquid to the powder in the modeling tank;
Flattening means for flattening while feeding and supplying the powder from the supply tank to the modeling tank;
Powder recovery means for recovering a part of the powder transferred and supplied by the flattening means,
The powder recovery means includes
It is arranged on the front side in the transfer direction of the flattening means and is movable in accordance with the movement of the flattening means,
A main body storage portion for storing the powder therein, a recovery port for taking the powder into the main body storage portion, and a discharge port for discharging the powder stored in the main body storage portion,
When the powder is transported and supplied by the flattening means, a part of the powder is recovered from the recovery port and stored in the main body container, and when the flattening means returns to the supply tank side, the powder is recovered. The powder accommodated in the main body accommodating portion is discharged and supplied from the discharge port to the supply tank.
本発明によれば、粉体の使用効率を向上することができる。 According to the present invention, the use efficiency of powder can be improved.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明を適用する立体造形装置の一例の概要について図１ないし図４を参照して説明する。図１は同立体造形装置の概略平面説明図、図２は同じく概略側面説明図、図３は同じく造形部の断面説明図、図４は同じく具体的構成の要部斜視説明図である。なお、図３は造形時の状態で示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An outline of an example of a three-dimensional modeling apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a schematic plan view of the solid modeling apparatus, FIG. 2 is a schematic side view of the same, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the modeling part, and FIG. FIG. 3 shows a state during modeling.
この立体造形装置は、粉体造形装置（粉末造形装置ともいう。）であり、粉体（粉末）が結合された層状造形物である造形層３０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３１に造形液１０を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット５とを備えている。
This three-dimensional modeling apparatus is a powder modeling apparatus (also referred to as a powder modeling apparatus), and a
造形部１は、粉体槽１１と、平坦化手段（リコータ）である回転体としての平坦化ローラ１２などを備えている。なお、平坦化手段は、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
粉体槽１１は、造形槽２２に供給する粉体２０を保持する供給槽２１と、造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形槽２２と、粉体層３１を形成するときに平坦化ローラ１２によって移送供給される粉体２０のうち、粉体層３１を形成しないで落下する余剰の粉体２０を溜める余剰粉体受け槽２９を有している。
When 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。造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。余剰粉体受け槽２９の底面には粉体２０を吸引する機構が備えられた構成や、余剰粉体受け槽２９が簡単に取り外せるような構成となっている。
The bottom of the
供給ステージ２３は、例えば図４に示すように、モータ２７によって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降され、造形ステージ２４は、同じく、モータ２８によって矢印Ｚ方向に昇降される。
For example, as shown in FIG. 4, the
平坦化ローラ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に移送して供給し、平坦化手段である平坦化ローラ１２によって供給した粉体の層の表面を均して平坦化して、粉体層３１を形成する。
The flattening
この平坦化ローラ１２は、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方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置され、往復移動機構２５によって移動される。また、平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転駆動される。
The flattening
一方、造形ユニット５は、造形ステージ２４上の粉体層３１に造形液１０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
液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された２つ（１又は３つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
The
キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に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、７０に昇降可能に保持されている。
The
このキャリッジ５１は、後述するＸ方向走査機構５５０を構成するＸ方向走査モータによってプーリ及びベルトを介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他のＹ、Ｚについても同様とする。）に往復移動される。
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、造形液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。
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（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。ノズルに詰まった粉体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（ノズル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１０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、後述するＹ方向走査機構５５２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とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、後述するＺ方向昇降機構５５１によってＺ方向に昇降される。
The
ここで、造形部１の詳細について説明する。
Here, the detail of the
粉体槽１１は、箱型形状をなし、供給槽２１と造形槽２２と、余剰粉体受け槽２９の３つの上面が開放された槽とを備えている。供給槽２１内部には供給ステージ２３が、造形槽２２内部には造形ステージ２４がそれぞれ昇降可能に配置される。
The
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。これらの供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
The side surface of the
造形槽２２の隣りには余剰粉体受け槽２９が設けられている。
An excess
余剰粉体受け槽２９には、粉体層３１を形成するときに平坦化ローラ１２によって移送供給される粉体２０のうちの余剰の粉体２０が落下する。余剰粉体受け槽２９に落下した余剰の粉体２０は供給槽２１に粉体を供給する粉体供給装置に戻される。
The
供給槽２１上には後述す図５の粉体供給装置５５４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５５４を構成するタンク内の粉体を供給槽２１に供給する。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
平坦化ローラ１２は、供給槽２１から粉体２０を造形槽２２へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粉体である粉体層３１を形成する。
The flattening
この平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の内寸（即ち、粉体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り、往復移動機構２５によってステージ面に沿ってＹ方向（副走査方向）に往復移動される。
The flattening
この平坦化ローラ１２は、モータ２６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。これにより、粉体２０が造形槽２２上へと移送供給され、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら粉体２０を平坦化することで粉体層３１が形成される。
The flattening
また、図２にも示すように、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ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。
Further, as shown in FIG. 2, a
粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２とともに移動する。
The
次に、上記立体造形装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。図５は同制御部のブロック図である。 Next, the outline | summary of the control part of the said three-dimensional modeling apparatus is demonstrated with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of the control unit.
制御部５００は、この立体造形装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるためのプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
The
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
The
制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。
The
制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。
The
制御部５００は、液体吐出ユニット５０の各ヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
The
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。
The
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
The
制御部５００は、供給ステージ２３を昇降させるモータ２７を駆動するモータ駆動部５１３と、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動するモータ駆動部５１４を備えている。
The
制御部５００は、平坦化ローラ１２を移動させる往復移動機構２５のモータ５５３を駆動するモータ駆動部５１５と、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータ２６を駆動する５１６を備えている。
The
制御部５００は、供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置５５４を駆動する供給系駆動部５１７と、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。
The
制御部５００は、粉体後供給部８０から粉体２０の供給を行わせる後供給駆動部５１９を備えている。
The
制御部５００は、後述する粉体回収手段９０の移送スクリュー９７、９７を回転駆動するモータ５５５を駆動するモータ駆動部５２０を備えている。
The
制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
The I /
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
An
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置（粉体積層造形装置）６０１によって造形装置が構成される。 The modeling apparatus is configured by the modeling data creating apparatus 600 and the three-dimensional modeling apparatus (powder additive modeling apparatus) 601.
次に、造形の流れについて図６も参照して説明する。図６は造形の流れの説明に供する模式的説明図である。 Next, the flow of modeling will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining the flow of modeling.
造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
It demonstrates from the state in which the
この１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図６（ａ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
When the
このとき、粉体層３１表面と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔ１となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。この間隔Δｔ１が次に形成する粉体層３１の厚さ（積層ピッチ）に相当する。間隔Δｔ１は、数十〜１００μｍ程度であることが好ましい。
At this time, the lowering distance of the
次いで、図６（ｂ）に示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
Next, as shown in FIG. 6B, the
さらに、図６（ｃ）に示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させて、造形槽２２に粉体２０を均しながら供給する（平坦化：供給と均しの意味である。）。これにより、図６（ｄ）に示すように、造形ステージ２４の造形層３０上で所定の厚さΔｔ１になる粉体層３１が形成される。このとき、粉体層３１の形成に使用されなかった余剰の粉体２０は余剰粉体受け槽２９に落下する。
Further, as shown in FIG. 6C, the leveling
粉体層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図６（ｄ）に示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置（原点位置）に戻される（復帰される）。
After forming the
ここで、平坦化ローラ１２は、造形槽２２及び供給槽２１の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できることで、平坦化ローラ１２で粉体２０を造形槽２２の上へと搬送させつつ、造形槽２２上又は既に形成された造形層３０の上に均一厚さΔｔ１の粉体層３１を形成できる。
Here, the flattening
その後、図６（ｅ）に示すように、液体吐出ユニット５０のヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、粉体層３１に造形層３０を積層形成する（造形）。
Thereafter, as shown in FIG. 6E, the droplet of the
なお、造形層３０は、例えば、ヘッド５２から吐出された造形液１０が粉体２０と混合されることで、粉体２０に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して粉体２０が結合されることで形成される。
The
次いで、上述した粉体供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物の一部を構成する。
Next, a
以後、粉体の供給・平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液吐出工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
Thereafter, the step of forming the
次に、本発明の第１実施形態について図７ないし図９を参照して説明する。図７は同実施形態における造形部の模式的説明図、図８は図７のＡ−Ａ線に相当する模式的断面説明図、図９は粉体供給中の拡大説明図である。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic explanatory view of a modeling part in the embodiment, FIG. 8 is a schematic cross-sectional explanatory view corresponding to the line AA of FIG. 7, and FIG. 9 is an enlarged explanatory view during powder supply.
本実施形態においては、平坦化ローラ１２で移送供給する粉体２０のうちの一部の粉体２０を回収し、平坦化ローラ１２が供給槽２１側に復帰したときに供給槽２１に回収した粉体２０を排出して供給する粉体回収手段９０を備えている。
In the present embodiment, a part of the
粉体回収手段９０は、平坦化ローラ１２の移送方向前方側（移送方向における下流側）に配置されて、平坦化ローラ１２の移動に合わせて移動可能である。
The powder recovery means 90 is disposed on the front side in the transfer direction of the flattening roller 12 (downstream side in the transfer direction) and is movable in accordance with the movement of the flattening
ここで、粉体回収手段９０は、内部に粉体２０を収容する本体収容部９１を備え、本体収容部９１には、粉体２０を取り入れる回収口９２と、本体収容部９１内に収容された粉体２０を排出する排出口９３とを有している。
Here, the powder recovery means 90 includes a main
本体収容部９１の回収口９２及び排出口９３は、いずれも下方に向かって開口し、平坦化ローラ１２と粉体２０の表面との接線よりも高い位置に配置されている。そして、本体収容部９１は、回収口９２が平坦化ローラ１２に近い側になり、排出口９３は平坦化ローラ１２から遠い側になる状態で配置されている。
Both the
平坦化ローラ１２は移動方向と同じ方向に回転しながら粉体２０を移送供給しているので、平坦化ローラ１２の移動方向前方側には、図９に示すように、粉体２０が盛られた粉体溜まり１２０が形成される。粉体回収手段９０は粉体溜まり１２０の粉体２０を回収するように、回収口９２が平坦化ローラ１２に近接して配置される。
Since the flattening
本体収容部９１には排出口９３を開閉する開閉部材である蓋部材９４を有している。この蓋部材９４はばね９５によって開閉可能に常時は閉じた状態に保持されている。
The main
また、本体収容部９１内には、Ｚ方向及びＹ方向に粉体２０を移送する移送スクリュー９６、９７が配置されている。移送スクリュー９６、９７は、図８に示すように、平坦化ローラ１２の移送方向と直交する方向には複数配置され、隣り合う移送スクリュー９６、９７の間は仕切り板９８で仕切られている。
In addition, transfer screws 96 and 97 for transferring the
粉体２０を本体収容部９１内に移送する手段として移送スクリュー９６を用いる場合、移送スクリュー９６は先端が粉体溜まり１２０に接する状態で配置される。これにより、移送スクリュー９６が粉体溜まり１２０の粉体２０を掻き揚げることができる。
When the
なお、移送スクリュー９６，９７は、前述したようにモータ５５５によって回転駆動される。
The transfer screws 96 and 97 are rotationally driven by the
ただし、移送スクリュー９６，９７の駆動と平坦化ローラ１２の回転駆動を行う駆動源を共通化することもできる。
However, a common drive source for driving the transfer screws 96 and 97 and rotating the flattening
この場合には、平坦化ローラ１２を回転させるモータ２６の駆動出力軸に伝達ギアが接続され、この伝達ギアに、平坦化ローラ１２の回転軸と移送スクリュー９６、９７の回転軸を接続する。モータ２６の駆動により伝達ギアが回転し、その回転力が平坦化ローラ１２と移送スクリュー９６，９７に伝達されて駆動される。
In this case, a transmission gear is connected to the drive output shaft of the
これにより、移送スクリューの駆動源を別途設ける必要がないので、装置の小型化、コスト削減が可能となる。 As a result, it is not necessary to provide a separate drive source for the transfer screw, so that the apparatus can be reduced in size and cost.
ここで、粉体回収手段９０は、平坦化ローラ１２の移動に合わせて移動する（同動する）。この場合、粉体回収手段９０と平坦化ローラ１２とを別の移動機構で同期をとりながら移動させることができる。また、粉体回収手段９０と平坦化ローラ１２とを例えば１つの共通のベース部材に配置してユニット化し、ベース部材を移動させる移動機構を用いて粉体回収手段９０と平坦化ローラ１２とを移動させることもできる。
Here, the powder recovery means 90 moves (synchronizes) with the movement of the flattening
次に、本実施形態における造形の流れについて図１０も参照して説明する。図１０は造形の流れの説明に供する模式的説明図である。 Next, the flow of modeling in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic explanatory diagram for explaining the flow of modeling.
造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
It demonstrates from the state in which the
この１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図１０（ａ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
When the
このとき、造形槽２２の上面（粉体層３１表面）と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔ１となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。一方、供給槽２１の供給ステージ２３は、図９に示すように、仮想線で示す厚みΔｔ１の粉体層３１を形成できる粉体量よりも多くの粉体量が得られる高さｓ１まで上昇させる。
At this time, the descending distance of the
次いで、図１０（ｂ）に示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転しながらＹ２方向（造形槽２２側）に移動することで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
Next, as shown in FIG. 10B, the
このとき、粉体回収手段９０内の移送スクリュー９６、９７が回転し、平坦化ローラ１２で掻き揚げられて回収口９２内に入ってくる粉体２０（これも「余剰の粉体」である。）を取り入れて回収し、排出口９３側に移送する。なお、排出口９３は閉じられているので、移送される粉体２０が排出口９３から排出されることはない。
At this time, the transfer screws 96 and 97 in the powder recovery means 90 rotate and are swept up by the flattening
つまり、移送スクリュー９６，９７を回転させるモータ５５５を駆動させるモータ駆動部５２０を、平坦化ローラ１２を回転させるモータ２６を駆動するモータ駆動部５１６と同期させることにより、平坦化ローラ１２の回転動作時に移送スクリュー９６が粉体２０を掻きあげて、本体収容部９１に粉体２０を移送することができる。
In other words, the
さらに、図１０（ｃ）に示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させ、造形槽２２に粉体２０を均しながら供給し、造形ステージ２４の造形層３０上で所定の厚さΔｔ１になる粉体層３１を形成する（平坦化）。
Further, as shown in FIG. 10C, the flattening
このときも、粉体層３１の形成が終了するまで、平坦化ローラ１２で移送される粉体２０のうち、掻き揚げられて粉体層３１の形成に使用されない粉体２０は、粉体回収手段９０の回収口９２から取り入れて本体収容部９１内に回収し、排出口９３側に移送しながら収容する。
Also at this time, among the
粉体層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図１０（ｄ）に示すように、Ｙ１方向に移動されて、初期位置に戻される。このとき、粉体回収手段９０も平坦化ローラ１２とともに供給槽２１上に戻される。
After forming the
その後、図１０（ｅ）に示すように、液体吐出ユニット５０のヘッド５２から造形液１０の液滴を吐出して、次の粉体層３１に造形層３０を積層形成する（造形）。
Thereafter, as illustrated in FIG. 10E, the
また、粉体回収手段９０の排出口９３側の蓋９４を開放することで、回収収容されている粉体２０が排出口９３から供給槽２１の粉体２０上に排出されて再供給される。
Further, by opening the
したがって、次の粉体層３１を形成するときには、回収された粉体２０が再度供給されることになる。
Therefore, when the
このように、内部に粉体を収容する本体収容部と、本体収容部に粉体を取り入れる回収口と、本体収容部に収容された粉体を排出する排出口とを有し、平坦化手段で粉体を移送供給するときに回収口から一部の粉体を回収して本体収容部内に収容し、平坦化手段が供給槽側に戻ったときに本体収容部内に収容した粉体を供給槽に排出供給する。 As described above, the flattening means has a main body storage portion for storing the powder therein, a recovery port for taking the powder into the main body storage portion, and a discharge port for discharging the powder stored in the main body storage portion. When the powder is transferred and fed, a part of the powder is recovered from the recovery port and stored in the main body container, and the powder stored in the main body container is supplied when the flattening means returns to the supply tank side. Discharge into the tank.
なお、「平坦化手段で粉体を移送供給するときに」とは、平坦化手段が粉体を造形槽に移送供給している動作中であり、平坦化手段が供給槽の上部を通過中であっても、造形槽の上部を通過中であっても良い。 Note that “when the powder is transferred and supplied by the flattening means” means that the flattening means is transferring and supplying the powder to the modeling tank, and the flattening means is passing through the upper part of the supply tank. Or it may be passing the upper part of a modeling tank.
これにより、簡単な構成で余剰な粉体の回収と再利用を行うことができ、粉体の使用効率を向上することができるる。 As a result, it is possible to collect and reuse surplus powder with a simple configuration, and to improve the use efficiency of the powder.
そして、余剰粉体回収手段によって回収供給（落下）された粉体を、次の造形層の造形のための粉体層を形成するための粉体供給に利用できるので、供給槽のステージをＺ１方向に上昇させるとき、上昇量を減少させることができる。これにより、造形槽のサイズを小型化することができる。 The powder recovered and supplied (dropped) by the surplus powder recovery means can be used for powder supply for forming a powder layer for forming the next modeling layer, so the stage of the supply tank is set to Z1. When raising in the direction, the amount of rise can be reduced. Thereby, the size of the modeling tank can be reduced.
また、造形時における余剰の粉体を回収することができるため、余剰粉体受け槽のサイズも小型化することができ、装置全体の小型化を図れる。 Moreover, since the excess powder at the time of modeling can be collected, the size of the excess powder receiving tank can be reduced, and the entire apparatus can be reduced in size.
また、平坦化手段が移送供給する粉体量が多いと、図９に示される平坦化ローラの前方に形成される粉体溜まりも大きくなり、移送供給動作中の平坦化ローラの回転に伴い、粉体が飛散しやすくなる。しかしながら、本実施形態では、平坦化ローラが回転しながら粉体を造形槽に移送供給している動作中に、粉体溜まりの粉体の一部を回収することができるので、粉体の飛散を低減することができる。 In addition, when the amount of powder supplied and supplied by the flattening means is large, a powder reservoir formed in front of the flattening roller shown in FIG. 9 also increases, and with the rotation of the flattening roller during the transfer and supply operation, The powder is likely to be scattered. However, in the present embodiment, part of the powder in the powder reservoir can be collected during the operation of transferring and supplying the powder to the modeling tank while the flattening roller rotates. Can be reduced.
なお、上記実施形態においては、平坦化ローラ１２を供給槽２１側から移動させるときに移送スクリュー９６、９７を回転させ、粉体２０を造形槽２２へ移送している間も一部の粉体２０を回収しているが、これに限られない。
In the above-described embodiment, some powders are also transferred while the transfer screws 96 and 97 are rotated to transfer the
次に、本発明の第２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同実施形態の説明に供する平面説明図、図１２は同じく粉体回収手段の排出口の蓋の開閉動作の説明に供する説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an explanatory plan view for explaining the embodiment, and FIG. 12 is an explanatory view for explaining the opening / closing operation of the lid of the discharge port of the powder collecting means.
本実施形態では、粉体回収手段９０の排出口９３を開閉する蓋９４は、例えば図１２（ａ）に示すように、本体収容部９１にスライド可能に保持され、ばね９５で常時閉じる方向に勢いを付けられている。あるいは、粉体回収手段９０の排出口９３を開閉する蓋９４は、図１２（ｂ）に示すように、本体収容部９１に回転可能に保持され、ばね９５で常時閉じる方向に勢いを付けられている
In the present embodiment, the
一方、供給槽２１側には、矢印Ｘ方向の両端部側に、粉体回収手段９０が初期位置に戻ったときに蓋９４と係り合って、蓋９４をスライドさせる蓋開放ピン１９１が配置されている（図１２（ａ））。あるいは、粉体回収手段９０が初期位置に戻ったときに蓋９４と係り合って、蓋９４を回転させる蓋開放ピン１９１が配置されている（図１２（ｂ））。
On the other hand, on the
また、供給槽２１の上面上に蓋開放ピン１９０、１９１が配置される構成とすることもできる。
Alternatively, the lid opening pins 190 and 191 may be arranged on the upper surface of the
このように構成したので、粉体回収手段９０を初期位置に戻すだけで、機械的に蓋９４が開いて排出口９３が開放され、回収された粉体２０が供給槽２１に排出（供給）され、排出口９３を開閉する構成が簡単になる。
With this configuration, simply by returning the powder recovery means 90 to the initial position, the
次に、本発明の第３実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は同実施形態における造形部部分の模式的説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic explanatory view of a modeling portion in the same embodiment.
本実施形態では、平坦化ローラ１２の移送方向下流側であって粉体回収手段９０の下方に、移送供給する粉体２０に振動を付与する振動付与手段である振動ブレード１０１を配置している。
In the present embodiment, a vibrating
振動ブレード１０１は平坦化ローラ１２とともに移動し、移動方向前方側が斜めに立ち上がる傾斜部１０１ａを有している。振動ブレード１０１は例えば圧電振動子１０２によって振動が与えられる。
The
すなわち、造形層３０の密度を向上させ、強度を向上させた造形物を造形するために、平坦化の前に振動ブレード１０１で粉体２０を踏み固めながら供給する。この場合、振動ブレード１０１による振動で下層の造形層３０が崩れたり、位置がズレたりすることを防止するためには、振動ブレード１０１の振動面と粉体２０の表面との距離をある程度確保することが好ましい。
That is, in order to improve the density of the
そのため、粉体２０の種類や粉体特性、粉体２０の保管状況、平坦化ローラ１２（リコータ）の駆動条件、などにもよるが、供給槽２１における供給高さｓ２は粉体層３１の厚み（積層ピッチ）Δｔ１の倍以上にすることもある。
For this reason, the supply height s2 in the
また、前記第１実施形態のように、振動ブレード１０１を使用しない場合の供給高さｓ１と比較しても、供給高さｓ２は高くなる。
In addition, the supply height s2 is higher than the supply height s1 when the vibrating
その結果、供給槽２１のサイズを増加しなければならないことがある。また、余剰となる粉体２０の量が増加することで、余剰粉体受け槽２９のサイズも大きくしなければならない。
As a result, the size of the
そこで、粉体回収手段９０を備えることで、供給槽２１や余剰粉体受け槽２９のサイズの増加を抑制できる。
Therefore, by providing the powder recovery means 90, it is possible to suppress an increase in the size of the
次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態における造形部部分の模式的説明図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic explanatory view of a modeling portion in the same embodiment.
本実施形態は、粉体回収手段９０の本体収容部９１と振動付与手段１０３とを一体にしている。この場合、粉体回収手段９０の本体収容部９１の一部が粉体２０に当って接する振動付与手段１０３を構成することも、本体収容部９１と振動付与手段１０３とが別部材である構成とすることもできる。
In the present embodiment, the main
この場合、本体収容部９１内の回収した粉体２０を移送する経路と振動付与手段１０３として粉体面と接する面は仕切られる方が好ましい。
In this case, it is preferable that the path for transporting the collected
また、本体収容部９１の排出口９３の上流側にメッシュ部材９９を設けることが好ましい。回収した粉体２０には凝集して大きな粒になっている部分もあるので、供給槽２１に排出供給するときには、細かな粉体とするためにふるいにかけることが好ましい。
Further, it is preferable to provide a
そこで、排出口９３の上流側にメッシュ部材９９を設けることで、振動付与手段１０３による振動で粉体２０をふるいにかけるのと同じ効果を得ることができる。
Therefore, by providing the
そして、ふるいにかけるための新たな駆動機構を必要としないので、粉体回収手段９０を大型化することがない。 And since the new drive mechanism for sieving is not required, the powder collection means 90 is not enlarged.
なお、振動付与手段は造形槽２２上の粉体層３１を圧粉することを目的とするので、造形槽２２上に振動付与手段があるときにだけ駆動すればよいが、圧電振動子を使用する場合には振動特性の安定化を図るために供給槽２１上に位置するときから駆動するようにしている。
The vibration applying means aims at compacting the
次に、本発明の第５実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は同実施形態における供給槽部分の模式的説明図、図１６は同実施形態における造形の流れの説明に供する模式的説明図である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a schematic explanatory view of a supply tank portion in the same embodiment, and FIG. 16 is a schematic explanatory view for explaining the flow of modeling in the same embodiment.
本実施形態では、粉体回収手段９０は、エアー吸引手段としてのエアー吸引機構１１１を備えている。
In the present embodiment, the
エアー吸引機構１１１は、粉体回収手段９０の本体収容部９１の上面に配置し、回収口９２から粉体２０を引き上げるときにエアー吸引を行う。
The
これにより、確実に余剰粉体を回収することができる。 Thereby, surplus powder can be reliably collect | recovered.
ただし、粉体２０を回収しすぎると、造形槽２２に供給する粉体量が減少してしまうため、エアー吸引力を調整する必要がある。例えば、粉体回収手段９０に、回収した粉体重量を検知する重量検知手段を搭載し、回収した粉体重量が予め決めた所定重量になったときには、吸引を停止、若しくは、吸引力を低下させることで、供給する粉体を過剰に回収することを抑制することが好ましい。
However, if the
また、図１６（ｂ）のように、エアー吸引は平坦化ローラ１２で粉体２０を移送供給しているときのみ行い、図１６（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）に示すようにその他のときには停止する。
Also, as shown in FIG. 16B, air suction is performed only when the
次に、本発明の第６実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態における供給槽部分の模式的説明図である。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a schematic explanatory view of a supply tank portion in the same embodiment.
本実施形態では、粉体回収手段９０の本体収容部９１が排出口９３側を支点として、回収口９２側を上方に回転可能とし、排出口９３は本体収容部９１が回転したときに供給槽２１に向かって開口する位置に設けている。
In the present embodiment, the main
このように構成したので、図１７（ａ）に示すように、粉体回収手段９０で粉体２０を回収した後、図１７（ｂ）に示すように、粉体回収手段９０の本体収容部９１を矢印方向に回転させる。これにより、排出口９３が下方を向いて、収容されていた粉体２０が自重落下して排出される。
Since it comprised in this way, as shown to Fig.17 (a), after collect | recovering the
このように、粉体回収手段９０の本体収容部９１が回転することで、回収した粉体２０が供給槽２１上に落下する構成であるので、排出口９３に蓋を設けることなく、穴形状にすることができ、構成が簡単になる。
As described above, since the main
粉体回収手段９０の本体収容部９１の回転機構については、回転駆動源を設けることできるが、前述したように供給槽２１の左右にピン部材を配置し、平坦化ローラ１２の原点位置にてピン部材に押され回転する機構をとることもできる。また、左右にレールを設けて回転する機構をとることもできる。
As for the rotation mechanism of the main
また、本体収容部９１に回転したときに排出口９３に向かって下がる傾斜面９１ａを設けることで、粉体２０が自然に落ちやすくなる。
Further, by providing the
次に、本発明の第７実施形態について図１８ないし図２０を参照して説明する。図１８はどう実施形態に係る立体造形装置の概略平面説明図、図１９は同じく概略側面説明図、図２０は同じく造形部の断面説明図である。なお、図２０は造形時の状態で示している。 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 is a schematic plan view of the three-dimensional modeling apparatus according to the embodiment, FIG. 19 is a schematic side view of the same, and FIG. 20 is a cross-sectional explanatory diagram of the modeling unit. FIG. 20 shows a state during modeling.
本実施形態では、供給槽２１に供給する粉体２０を貯留する粉体貯留部３００を備えている。粉体貯留部３００は、前述した粉体供給装置５５４を構成している。
In the present embodiment, a
また、造形槽２２外に排出される余剰な粉体を受ける余剰粉体受け部２９は、ロート形状をなし、底部に粉体２０を排出可能な排出口２９ａを有している。
Moreover, the surplus
次に、本実施形態における粉体回収再生手段について図２１を参照して説明する。図２１は同粉体回収再生手段の説明に供する模式的説明図である。 Next, the powder recovery and regeneration means in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a schematic explanatory view for explaining the powder recovery and regeneration means.
この装置では、造形槽２２外に排出される粉体２０を回収し、回収した粉体２０を再利用可能とする処理を行う第１回収再生手段２０１と、造形槽２２内の粉体２０を回収し、回収した粉体２０を再利用可能とする処理を行う第２回収再生手段２０２とを備えている。
In this apparatus, the
第１回収再生手段２０１は、造形槽２２外に排出される余剰の粉体２０を受ける余剰粉体受け部２９の排出口２９ａから送られる粉体２０を再利用可能とする処理を行う処理手段２１１を備えている。処理手段２１１で再利用可能に処理された粉体は移送手段２１２で粉体貯留部３００に移送する。
The first recovery / regeneration means 201 is a processing means for performing a process of making the
第２回収再生手段２０２は、造形槽２２内の粉体２０を吸引して回収する吸引回収手段２２１と、回収された粉体２０を再利用可能とする処理を順次行う処理手段２２２、２２３、２２４とを備えている。処理手段２２２〜２２４を経て再利用可能に処理された粉体は移送手段２２５で粉体貯留部３００に移送する。
The second collection /
第２回収再生手段２０２が処理手段２２２〜２２４で行う処理の少なくとも一部は、第１回収再生手段２０１の処理手段２１１で行う処理とは異なっている。 At least a part of the processing performed by the processing means 222 to 224 by the second recovery / reproduction means 202 is different from the processing performed by the processing means 211 of the first recovery / reproduction means 201.
次に、本実施形態における制御部について図２２を参照して説明する。図２２は同制御部の説明に供するブロック説明図である。 Next, the control part in this embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 22 is a block diagram for explaining the control unit.
制御部５００は、第１回収再生手段２０１及び第２回収再生手段２０２の各部を駆動する回収再生駆動部５３０を備えている。
The
なお、上記以外の構成は、前述した図１ないし図５で説明した各部と同様であるので、説明を省略する。 Since the configuration other than the above is the same as that of each unit described with reference to FIGS.
次に、本実施形態における造形の流れの概要について図２３も参照して説明する。図２３は造形の流れの概要の説明に供する模式的説明図である。 Next, the outline of the flow of modeling in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a schematic explanatory diagram for explaining an outline of the flow of modeling.
本実施形態においても、第１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、図２３（ａ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。
Also in this embodiment, when forming the
このとき、造形槽２２の粉体層３１の表面（粉体面）の上面と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔がΔｔ１となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。
At this time, the lowering distance of the
この場合、平坦化ローラ１２は供給槽２１及び造形槽２２の上端面に対してギャップを置いて配置している。したがって、本実施形態では、造形槽２２に粉体２０を移送供給して平坦化するとき、粉体層３１の表面（粉体面）は供給槽２１及び造形槽２２の上端面よりも高い位置になる。
In this case, the flattening
これにより、平坦化ローラ１２が供給槽２１及び造形槽２２の上端面に接触することを確実に防止できて、平坦化ローラ１２の損傷が低減する。平坦化ローラ１２の表面が損傷すると粉体層３１の表面にスジが発生して平坦性が低下する。
Thereby, it can prevent reliably that the flattening
その他は、前記図６で説明した流れと同様であるので、説明を省略する。 Others are the same as the flow described with reference to FIG.
次に、第１回収再生手段について図２４を参照して説明する。図２４は第１回収再生手段の模式的説明図である。 Next, the first collection / regeneration means will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a schematic explanatory view of the first recovery / regeneration means.
処理手段２１１は、容器２１０内に粉体２０を通過させることで凝集した粉体を排除して分級するフィルタ２３１を有し、容器２１０の外側に容器２１０全体を振動させる振動手段２３２を備えている。振動手段２３２で容器２１０全体を振動させることで、凝集した粉体を解砕しながら分級できる。
The processing means 211 has a
移送手段２１２は、処理手段２１１を通過した粉体２０を粉体貯留部３００まで移送する移送経路２３３と、粉体２０を移送する複数のスクリュー２３４と、スクリュー２３４を回転駆動する複数のスクリュー回転モータ２３５とを備えている。
The
次に、第２回収再生手段について図２５を参照して説明する。図２５は第２回収再生手段の模式的説明図である。 Next, the second collection / regeneration means will be described with reference to FIG. FIG. 25 is a schematic explanatory view of the second recovery / regeneration means.
吸引回収手段２２１は、可動式の吸引口部２４１と、吸引口部２４１に吸引圧を生じさせる吸引手段２４２と、吸引回収される粉体２０を収容する容器２４０とを有する。吸引回収手段２２１で吸引回収した粉体２０は、搬送スクリュー２４４ａで搬送経路２４３ａを介して処理手段２２２に移送する。
The suction recovery means 221 includes a movable
吸引回収手段２２１は、造形終了後、造形槽２２内の未結合の粉体２０を回収するときに使用し、吸引口部２４１の吸引先端部以外は多少伸縮可能な形状（蛇腹形状など）のチューブなどで構成される。チューブの長さは、吸引口部２４１の吸引先端部が造形槽２２内の隅まで届くのに十分な長さである。また、造形中は平坦化ローラ１２や液体吐出ユニット５０と干渉しない位置に固定できるような構成である。吸引手段２４２のＯＮ／ＯＦＦスイッチは、操作パネル５２２などに配置し、造形後、ユーザーが自由なタイミングで吸引手段２４２をＯＮ／ＯＦＦできるようにしている。
The suction recovery means 221 is used when recovering the unbound
処理手段２２２は、ヒータ２４５を有するドラム状容器２４６備え、粉体２０を乾燥、除湿する処理を行う。処理手段２２２で乾燥、除湿した粉体は、搬送スクリュー２４４ｂで搬送経路２４３ｂを介して処理手段２２３に移送する。なお、容器２４６は矢印方向に回転することで均一な乾燥、除湿を行う。
The processing means 222 includes a drum-shaped
処理手段２２３は、ビーズ２４７が収容され、矢印方向に回転するドラム状容器２４８を備え、粉体２０を解砕する処理を行う。処理手段２２３で解砕した粉体は、搬送スクリュー２４４ｃで搬送経路２４３ｃを介して処理手段２２４に移送する。
The processing means 223 includes a drum-shaped
処理手段２２４は、前記第１回収再生手段２０１の処理手段２１１と同様に、容器２５０内に粉体２０を通過させることで凝集した粉体を排除して分級するフィルタ２５１を有し、容器２５０の外側に容器２５０全体を振動させる振動手段２５２を備えている。振動手段２５２で容器２５０全体を振動させることで、凝集した粉体を解砕しながら分級できる。
The
なお、フィルタ２５１は、第１回収再生手段２０１のフィルタ２３１と同様な分級を行うことで、第１回収再生手段２０１及び第２回収再生手段２０２で同程度の分級を行うことができる。
Note that the
処理手段２２４で分級された粉体は、移送手段２２５の搬送スクリュー２４４ｄで搬送経路２４３ｄを通じて粉体貯留部３００に移送される。搬送スクリュー２４４ｄはスクリュー回転モータ２５５で回転駆動される。
The powder classified by the
次に、この装置における粉体の回収、再生について説明する。 Next, powder collection and regeneration in this apparatus will be described.
造形槽２２に供給された粉体２０の内の粉体層３１の形成に使用されなかった余剰な粉体２０は、ヘッド５２から吐出される造形液のミストなどの付着量が少なく、凝集が少ない。したがって、簡単な処理で再利用可能な粉体とすることができる。
The
そこで、第１回収再生手段２０１では処理手段２１１で分級処理を行い、再利用可能な粉体に再生して粉体貯留部３００に移送している。
In view of this, the first recovery / regeneration means 201 performs classification processing by the processing means 211, regenerates the powder into reusable powder, and transfers it to the
一方、造形槽２２内の粉体２０は造形液の吐出に伴って生じるミストなどが付着することが多く、そのために凝集粉体が多く含まれる。したがって、単なる分級処理だけでは再利用可能な粉体に再生することができない。
On the other hand, the
そこで、第２回収再生手段２０１では、吸引回収手段２２１で回収した粉体を回収処理手段２２２に移送し、回収処理手段２２２で乾燥、除湿処理を行って、回収した粉体の乾燥、除湿を行う。このとき、ドラム状容器２４６を回転させながらヒータ２４５で加熱することで、効率的、均一的な乾燥、除湿を行う。
Therefore, in the second recovery / regeneration means 201, the powder recovered by the suction recovery means 221 is transferred to the recovery processing means 222 and dried and dehumidified by the recovery processing means 222, and the recovered powder is dried and dehumidified. Do. At this time, the drum-shaped
次いで、乾燥、除湿が終了した粉体を処理手段２２３に移送し、処理手段２２３で解砕処理を行う。この解砕処理は、回転するドラム状容器２４８中でビーズ２４７などを利用して凝集粉体を解砕する。
Next, the dried and dehumidified powder is transferred to the processing means 223, and the processing means 223 performs the crushing process. In this crushing process, the agglomerated powder is crushed using
ビーズ２４７の材質はＳＵＳ、ジルコニアなどである。ビーズ２４７の径は１００−１０００μｍで粉体２０の粒径より大きいことが好ましい。
The material of the
また、ビーズ２４７として除湿材のビーズを使用することができる。除湿機能のあるビーズを使用することで、確実な粉体の除湿作業を実施することができ、粉体特性の更なる安定性を確保することができる。
Further, a dehumidifying material bead can be used as the
なお、ドラム状容器２４８は、傾斜した状態で配置している。傾斜した状態の方が、上流側から下流側へ粉体を搬送しやすくなる。この場合、解砕工程の出口にはフィルタを設け、ビーズ２４７が次工程に流れ込まないようにする。
Note that the drum-shaped
次いで、解砕処理が終了した粉体を処理手段２２４に移送し、処理手段２２４で分級した粉体を粉体貯留部３００に移送する。
Next, the powder after the crushing process is transferred to the
つまり、上述したように、造形槽２２内の未結合の粉体２０は、造形時においてミスト状の造形液が付着することが多く、そのため凝集粉体を多く含んでいる。そこで、リサイクルには凝集粉体を排除し、粉体特性（粒度分布、粉体流動性など）を造形前の粉体２０と同等にするため複数の工程を設ける必要がある。そのため、ミスト状の造形液を乾燥・除湿し、凝集粉体の解砕・排除（分級）を行うことで、粉体特性の安定性を得ることができる。
That is, as described above, the
そして、粉体の凝集状態・凝集粉体量が異なる造形槽２２内外の未結合の粉体２０をそれぞれ別の経路で回収再生する処理を実施することで、確実に凝集を取り除き、粉体特性の安定性を確保することができる。
Then, by performing a process of collecting and regenerating the unbound
さらに、簡易な処理のみで利用可能に再生（リサイクル）できる造形槽２２の外の粉体をすばやく粉体貯留部３００に搬送することで、リサイクル効率の向上、リサイクル時間の短縮を図ることができる。また、次の造形のための待ち時間も短縮することができる。
Furthermore, the powder outside the
次に、本発明の第８実施形態について図２６を参照して説明する。図２６は同実施形態における第２回収再生手段の模式的説明図である。 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a schematic explanatory view of a second recovery / regeneration means in the same embodiment.
処理手段２２２は、回転するドラム状容器２４６内に風（気流）２５１を流して粉体の乾燥、除湿を行う。この場合、熱風を使用すると、より効率的な乾燥、除湿を行って時間を短縮することができる。
The processing means 222 causes the air (airflow) 251 to flow in the rotating drum-shaped
次に、本発明の第９実施形態について図２７を参照して説明する。図２７は同実施形態における第２回収再生手段の模式的説明図である。 Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 27 is a schematic explanatory view of a second recovery / regeneration means in the same embodiment.
処理手段２２２は、気流が流されるドラム状容器２４６内に、粉体を攪拌する攪拌手段２６２を備えている。攪拌手段２６２は、搬送スクリュー２４３ｂに連動して回転する回転軸２６３に取り付けた攪拌部材２６４を備えている。なお、攪拌部材２４６を搬送スクリュー２４３ｂとは別の駆動源で駆動することもできる。
The
攪拌手段２６２を利用することで粉体が攪拌され、気流による乾燥、除湿時間を短縮することができる。 By using the agitation means 262, the powder is agitated, and drying and dehumidification time by the air current can be shortened.
次に、本発明の第１０実施形態について図２８を参照して説明する。図２８は同実施形態における第１、第２回収再生手段の模式的説明図である。 Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a schematic explanatory view of first and second recovery / regeneration means in the same embodiment.
本実施形態では、第１回収再生手段２０１と第２回収再生手段２０２に共通する分級処理については、共通する処理手段２２７で処理する。 In the present embodiment, the classification processing common to the first collection / regeneration means 201 and the second collection / reproduction means 202 is processed by the common processing means 227.
これにより、部品点数の低減や装置の小型化を図れる。 Thereby, the number of parts can be reduced and the size of the apparatus can be reduced.
次に、本発明の第１１実施形態について図２９を参照して説明する。図２９は同実施形態における粉体貯留部分の模式的説明図である。 Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 29 is a schematic explanatory view of a powder storing portion in the same embodiment.
本実施形態では、第１回収再生手段２０１で再利用可能にした粉体は粉体貯留部３００に移送する。一方、第２回収再生手段２０２で再利用可能にした粉体は中間粉体貯留部３０２に移送する。そして、中間粉体貯留部３０２から供給調整手段３０３を介して粉体貯留部３００に移送する。
In the present embodiment, the powder made reusable by the first recovery / regeneration means 201 is transferred to the
このように構成したので、第２回収再生手段２０２で再利用可能にした粉体の使用量ないし使用割合を調整することができる。 Since it comprised in this way, the usage-amount or usage rate of the powder made reusable by the 2nd collection | recovery reproduction | regeneration means 202 can be adjusted.
次に、本発明の第１２実施形態について図３０ないし図３２を参照して説明する。図３０は同実施形態の説明に供する模試的説明図、図３１は同じく平坦化手段が造形槽上にある状態の平面説明図、図３２は同じく平坦化手段が初期位置にある状態の平面説明図である。 Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 30 is a schematic explanatory view for explaining the embodiment, FIG. 31 is a plan explanatory view in a state where the flattening means is also on the modeling tank, and FIG. 32 is a plan view in a state where the flattening means is also in the initial position. FIG.
本実施形態では、平坦化手段である平坦化ローラ１２の上方に配置され、平坦化ローラ１２の外周の一部に対向するカバー部材４０１を備えている。カバー部材４０１は平坦化ローラ１２ととともに移動する。
In the present embodiment, a
ここでは、カバー部材４０１は、平坦化ローラ１２が粉体２０と接触する部分以外の上部全体を覆い、カバー部材４０１内の粉体２０を吸引するための吸引口４０１ａが設けられている。この吸引口４０１ａよりカバー部材４０１内に舞い上がった粉体２０を吸引することができる。なお、カバー部材４０１は平坦化ローラ１２の上方に配置されているが、横方向から対向する位置に配置してもよい。
Here, the
カバー部材４０１は吸引経路４０２を介して粉体貯留部４００に接続され、吸引経路４０２にはカバー部材４０１内を吸引する吸引手段４０３が設けられている。
The
このように構成したので、図３２に示すように、平坦化ローラ１２が初期位置にある状態から、前述したように、平坦化ローラ１２を移動させて、粉体２０の造形槽２２への移送供給と粉体層３１の形成を行う。
Since it comprised in this way, as shown in FIG. 32, the flattening
このとき、吸引手段４０３を駆動してカバー部材４０１内に吸引圧を発生させておくことで、平坦化ローラ１２により平坦化を行うときに、平坦化ローラ１２の周囲に舞い上がる粉体２０を吸引して粉体貯留部４００に回収することができる。
At this time, the suction means 403 is driven to generate a suction pressure in the
この場合、平坦化ローラ１２の回転速度や移動速度は粉体２０の種類や環境条件によって最適な条件を設定する。粉体２０の種類、粒子径等により粉体２０の飛散は違ってくる。また、粉体２０の飛散は温度や湿度等の環境にも影響を受けることがある。
In this case, the rotation speed and moving speed of the flattening
そこで、使用する粉体２０の種類や粒子径、温度、湿度等の環境条件により吸引口からの吸引量を変化させることが好ましい。粉体２０の舞い上がり量が多ければ、吸引量も大きくする。
Therefore, it is preferable to change the amount of suction from the suction port according to environmental conditions such as the type of
これにより、装置内への粉体の飛散を低減することができ、飛散粉体がヘッド５２のノズル面に付着して造形液１０の吐出不良（噴射曲り、吐出不能）などを防止できる。また、装置内の汚れ等も低減することができる。
Thereby, the scattering of the powder into the apparatus can be reduced, and the scattered powder adheres to the nozzle surface of the
次に、本実施形態の造形動作の制御について図３３のフロー図を参照して説明する。 Next, the control of the modeling operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、使用する粉体２０の種類、環境等の条件に基づいて平坦化ローラ１２のカバー部材４０１の吸引口４０１ａからの吸引量を設定する。また、最適なリコート処理（平坦化処理）を行うため、平坦化ローラ１２の回転、移動速度等も予め設定する。
First, the amount of suction from the
次に、平坦化ローラ１２の回転、移動を開始し、また、カバー部材４０１内の吸引を開始する。そして、平坦化ローラ１２で粉体２０を供給槽２１から造形槽２２に移送供給して、造形槽２２に粉体層３１を形成する。
Next, rotation and movement of the flattening
造形槽２２における粉体層３１の形成が完了したときには吸引手段４０３を停止して、カバー部材４０１内の吸引動作を停止し、平坦化ローラ１２を初期位置に復帰する。
When the formation of the
その後、ヘッド５２を移動させて３次元スライスデータに従って造形動作を行い、造形完了まで一連の動作を繰り返し、立体造形物を造形する。
Thereafter, the
この場合、粉体の舞い上がりを低減するとともに、粉体を回収して再利用に供することで、粉体の使用効率を向上することができる。 In this case, the use efficiency of the powder can be improved by reducing the rising of the powder and collecting the powder for reuse.
１ 造形部
５ 造形ユニット
１０ 造形液
１２ 平坦化ローラ（平坦化手段、回転体）
２０ 粉体
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（層状造形物）
３１ 粉体層（層状の粉体）
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２ 液体吐出ヘッド
９０ 粉体回収手段
９１ 本体収容部
９２ 回収口
９３ 排出口
２０１ 第１回収再生手段
２０２ 第２回収再生手段
４０１ カバー部材
DESCRIPTION OF
20
31 Powder layer (layered powder)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記造形槽に供給する粉体を保持する供給槽と、
前記供給槽から前記造形槽に前記粉体を移送供給しながら平坦化する平坦化手段と、
前記平坦化手段で移送供給する前記粉体のうちの一部の粉体を回収する粉体回収手段と、を備え、
前記粉体回収手段は、
前記平坦化手段の移送方向前方側に配置されて、前記平坦化手段の移動に合わせて移動可能であり、
内部に前記粉体を収容する本体収容部と、前記本体収容部に前記粉体を取り入れる回収口と、前記本体収容部に収容された前記粉体を排出する排出口と、を有し、
前記平坦化手段で前記粉体を移送供給するときに前記回収口から一部の粉体を回収して前記本体収容部内に収容し、前記平坦化手段が前記供給槽側に戻ったときに前記本体収容部内に収容した前記粉体を前記排出口から前記供給槽に排出供給する
ことを特徴とする立体造形装置。 A modeling tank in which a powder is spread in layers to form a powder layer, and a layered structure in which the powder of the powder layer is combined is laminated,
A supply tank for holding powder to be supplied to the modeling tank;
Flattening means for flattening while feeding and supplying the powder from the supply tank to the modeling tank;
Powder recovery means for recovering a part of the powder transferred and supplied by the flattening means,
The powder recovery means includes
It is arranged on the front side in the transfer direction of the flattening means and is movable in accordance with the movement of the flattening means,
A main body storage portion for storing the powder therein, a recovery port for taking the powder into the main body storage portion, and a discharge port for discharging the powder stored in the main body storage portion,
When the powder is transported and supplied by the flattening means, a part of the powder is recovered from the recovery port and stored in the main body container, and when the flattening means returns to the supply tank side, the powder is recovered. A three-dimensional modeling apparatus, wherein the powder stored in a main body storage portion is discharged and supplied from the discharge port to the supply tank.
ことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, further comprising a vibration applying unit that applies vibration to the powder transferred and supplied by the flattening unit.
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2, wherein the powder recovery unit and the vibration applying unit are integrated.
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the powder recovery means includes air suction means for sucking air from the recovery port.
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の立体造形装置。 5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the powder recovery unit includes a transfer screw for transferring the recovered powder in the main body housing portion.
前記造形槽の外に排出される前記粉体を回収し、前記回収した粉体を再利用可能とする処理を行う第１回収再生手段と、
前記造形槽の前記粉体を回収し、前記回収した粉体を再利用可能とする処理を行う第２回収再生手段と、を備え、
前記第２回収再生手段が行う処理の少なくとも一部は、前記第１回収再生手段が行う処理と異なる
ことを特徴とする立体造形装置。 A modeling tank in which a powder is spread in layers to form a powder layer, and a layered structure in which the powder of the powder layer is combined is laminated,
A first recovery and regeneration means for recovering the powder discharged out of the modeling tank and performing a process for making the recovered powder reusable;
A second recovery / regeneration means for recovering the powder in the modeling tank and performing the process of making the recovered powder reusable,
The three-dimensional modeling apparatus characterized in that at least a part of the process performed by the second recovery / reproduction unit is different from the process performed by the first recovery / reproduction unit.
ことを特徴とする請求項６に記載の立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6, wherein the first recovery and reproduction unit performs classification processing.
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の立体造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6 or 7, wherein the second recovery / regeneration means performs drying, dehumidification processing, crushing processing, and classification processing.
前記共通する処理については、前記第１回収再生手段と前記第２回収再生手段で共通する手段で処理を行う
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の立体造形装置。 The process performed by the first recovery / regeneration unit and the process performed by the second recovery / regeneration unit are partly in common,
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the common processing is performed by means common to the first recovery / regeneration means and the second recovery / regeneration means.
前記造形槽に供給する粉体を保持する供給槽と、
前記供給槽から前記造形槽に前記粉体を移送供給しながら平坦化する平坦化手段と、
前記平坦化手段の周囲の一部に対向するカバー部材と、
前記カバー部材内を吸引する吸引手段と、を備えている
ことを特徴とする立体造形装置。 A modeling tank in which a powder is spread in layers to form a powder layer, and a layered structure in which the powder of the powder layer is combined is laminated,
A supply tank for holding powder to be supplied to the modeling tank;
Flattening means for flattening while feeding and supplying the powder from the supply tank to the modeling tank;
A cover member facing a part of the periphery of the flattening means;
A three-dimensional modeling apparatus comprising: suction means for sucking the inside of the cover member.
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