JP2018065359A - 三次元造形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物を造形することができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】作業面11aに向かって吐出された紫外線硬化型インクを硬化させて作業面11a上に立体造形物を造形する三次元造形装置1において、作業面11aを有する載置台11と、作業面11aに向かって紫外線硬化型インクを吐出するインクジェットヘッド14と、インクジェットヘッド14を主走査方向に移動させるキャリッジ駆動部16と、載置台11の作業面11aに対して垂直な方向に延在するC軸と主走査方向とに直交する方向に延在するB軸を中心にして、載置台11を傾斜させるB軸傾斜駆動部17dと、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、三次元造形装置に関する。
作業面上に、層状の造形材を積層方向に複数積層することにより立体造形物を造形する三次元造形装置が知られている。このような三次元造形装置では、機能性インクとして、例えば紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型インクが用いられ、この紫外線光硬化型インクを硬化させることで造形材となる。このような三次元造形装置では、立体造形物と共に、立体造形物を支持するサポート材を造形する場合がある。サポート材を用いた造形としては、例えば特許文献1に、人工臓器の撮影データに基づいて三次元プリンタによって光硬化性の造形樹脂(造形材)およびサポート樹脂(サポート材)を順次積層して外形体を形成し、外形体からサポート樹脂を除去することで内部に空洞部を有する臓器モデルの型(殻体型)を形成することが記載されている。
しかしながら、立体造形物を支持するために、サポート材を造形すると、サポート材は、立体造形物の造形後において、不要な部分となることから、サポート材の造形に用いられるインクを浪費することとなり、また、サポート材を造形する造形作業の作業時間もかかってしまう。
そこで、本発明は、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物を造形することができる三次元造形装置を提供することを課題とする。
本発明の三次元造形装置は、作業面に向かって吐出された機能性インクを硬化させて前記作業面上に立体造形物を造形する三次元造形装置において、前記作業面を有する載置台と、前記作業面に向かって前記機能性インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドを主走査方向に移動させるヘッド駆動部と、前記載置台の前記作業面に対して垂直な方向に延在するC軸と前記主走査方向とに直交する方向に延在するB軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるB軸傾斜駆動部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、立体造形物が主走査方向に張り出した部位を有する場合、B軸を中心にして載置台を傾斜させることにより、張り出した部位が主走査方向からC軸の軸方向となるように傾けることができる。そして、C軸の軸方向に沿って、張り出した部位を液滴吐出ヘッドにより造形することができる。このため、主走査方向に張り出した部位を造形する場合には、サポート材が必要であったが、C軸の軸方向に沿って造形される張り出した部位は、サポート材による支持が不要となることから、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。
また、前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における中央に設けられることが好ましい。
この構成によれば、作業面の主走査方向における中央を軸として、載置台をバランスさせて傾斜させることができる。つまり、作業面の主走査方向の一方が液滴吐出ヘッドから離れると、作業面の主走査方向の他方が液滴吐出ヘッドに近づくことから、作業面の主走査方向の両側をバランスさせた状態で、載置台を傾斜させることができる。
また、前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における一方側に設けられることが好ましい。
この構成によれば、作業面の主走査方向における一方側を軸として、載置台を傾斜させることができる。このため、載置台の作業面の全面を液滴吐出ヘッドから離れるように、載置台を傾斜させることができることから、載置台の一部が液滴吐出ヘッドに近づくことを抑制でき、載置台と液滴吐出ヘッドとの物理的な干渉を抑制することができる。
また、前記C軸を中心にして、前記載置台を回転させるC軸回転駆動部を、さらに備えることが好ましい。
この構成によれば、C軸を中心に載置台を回転させることができ、載置台を、いわゆるターンテーブルとして機能させることができる。このため、立体造形物の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、載置台を回転させて立体造形物の位置を変化させることにより、張り出し部位の張り出し方向を主走査方向に向けることができ、この後、B軸を中心に載置台を傾斜させることで、張り出し方向をC軸の軸方向に沿った方向とすることができる。よって、立体造形物の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。
また、前記B軸及び前記C軸に直交する方向に延在するA軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるA軸傾斜駆動部を、さらに備えることが好ましい。
この構成によれば、立体造形物がB軸の軸方向に張り出した部位を有する場合、A軸を中心にして載置台を傾斜させることにより、張り出した部位がB軸の軸方向からC軸の軸方向となるように傾けることができる。そして、C軸の軸方向に沿って、張り出した部位を液滴吐出ヘッドにより造形することができる。よって、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物を造形することができる。
また、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記機能性インクの吐出量に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記機能性インクの吐出量を減らすことが好ましい。
この構成によれば、載置台を傾斜させると、載置台の一部は、液滴吐出ヘッドから遠ざかり、載置台の他部は、載置台の一部に比して相対的に液滴吐出ヘッドに近づく。このため、液滴吐出ヘッドから遠い側の機能性インクの吐出量を多くし、液滴吐出ヘッドに近い側の機能性インクの吐出量を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。
また、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記造形材の積層数に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記造形材の積層数を減らすことが好ましい。
この構成によれば、載置台を傾斜させると、載置台の一部は、液滴吐出ヘッドから遠ざかり、載置台の他部は、載置台の一部に比して相対的に液滴吐出ヘッドに近づく。このため、液滴吐出ヘッドから遠い側の造形材の積層数を多くし、液滴吐出ヘッドに近い側の造形材の積層数を減らすことで、移動量が大きいB軸の遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さいB軸の近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。
また、前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、硬化前の前記単位層の余剰部分を除去して、硬化後の前記単位層を平坦化させる平坦化ローラと、前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部、前記B軸傾斜駆動部及び前記平坦化ローラを制御する制御部を、さらに備え、前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記単位層ごとに前記平坦化ローラにより硬化前の前記単位層の余剰部分を除去することが好ましい。
この構成によれば、載置台を傾斜させて造形された単位層を、平坦化ローラにより平坦にすることができるため、単位層の厚さを適切な厚さとなるように造形することができ、立体造形物を好適に造形することができる。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る三次元造形装置によって造形される立体造形物を示す斜視図である。図2は、実施形態1に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。図3は、実施形態1に係る三次元造形装置の載置台上に造形される立体造形物を示す模式図である。
図1は、実施形態1に係る三次元造形装置によって造形される立体造形物を示す斜視図である。図2は、実施形態1に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。図3は、実施形態1に係る三次元造形装置の載置台上に造形される立体造形物を示す模式図である。
実施形態1に係る三次元造形装置1は、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)14を用いた、いわゆるインクジェット方式の3Dプリンタである。この三次元造形装置1は、層状の造形材となる単位層を鉛直方向の下方側から上方側に向かって複数積層することで、立体造形物5を造形している。三次元造形装置1の説明に先立ち、図1を参照して、立体造形物5について説明する。
図1に示すように、三次元造形装置1により造形される立体造形物5は、所定の方向に張り出した部位を有するものとなっており、図1には、一例として円筒形状の立体造形物5を図示している。図1に示す円筒の立体造形物5は、その軸心Iの軸方向が、軸方向の両側の端面(上面及び下面)に対して傾斜している。つまり、上面及び下面が水平面である場合、立体造形物5の軸心Iは、水平面に対して傾斜する軸方向となっており、立体造形物5は、鉛直方向(Z方向)の下方側から上方側に向かって、水平方向に張り出している。ここで、上記したように、立体造形物5は、単位層がZ方向に複数積層されることで造形されることから、立体造形物5の張り出した部位は支持する必要がある。
次に、図2を参照して、三次元造形装置1について説明する。図2に示すように、三次元造形装置1は、載置台11と、Yバー12と、キャリッジ13と、インクジェットヘッド14と、紫外線照射器15と、キャリッジ駆動部(ヘッド駆動部)16と、載置台駆動部17と、制御部18と、入力部19とを備える。
載置台11は、水平面内において延在する板状に形成されており、鉛直方向の上面が作業面11aとなっている。作業面11aは、初期位置において、水平面(図2のXY面)と平行な面となっており、平坦に形成されている。この作業面11aは、単位層が複数積層されることで、立体造形物5が造形される平面となっている。そして、図3に示すように、載置台11は、作業面11aを傾斜可能に移動させられ、傾斜した作業面11a上に立体造形物5を造形することが可能となっている。載置台11の作業面11aは、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。
Yバー12は、載置台11の鉛直方向の上側に所定の間隔をあけて設けられる。Yバー12は、水平方向(Y軸)と平行な主走査方向に沿って直線状に設けられる。Yバー12は、主走査方向に沿って往復移動するキャリッジ13をガイドする。
キャリッジ13は、Yバー12に保持され、当該Yバー12に沿って主走査方向(Y方向)に往復移動可能である。キャリッジ13は、主走査方向に移動制御される。また、キャリッジ13は、鉛直方向において載置台11の作業面11aと対向する面に、インクジェットヘッド14と紫外線照射器15とを保持している。
インクジェットヘッド14は、機能性インクとしての紫外線硬化型インクを作業面11aに向かって吐出するものである。インクジェットヘッド14は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。インクジェットヘッド14は、例えば、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介して、キャリッジ13に搭載される不図示のインクタンクに接続されている。インクジェットヘッド14は、立体造形物5の造形に用いられる紫外線硬化型インクの種類に応じて、複数設けられている。このインクジェットヘッド14は、インクタンク内の紫外線硬化型インクを、載置台11の作業面11aに向けてインクジェット方式で吐出する。
ここで、紫外線硬化型インクの種類としては、例えば、造形する立体造形物5の色彩に応じて、白色インク、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)及び黒色(K)等の着色インク、透明インク等を適宜用いることができる。インクジェットヘッド14は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。
紫外線照射器15は、作業面11aに吐出された紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射するものである。紫外線照射器15は、例えば、紫外線を照射可能なLEDモジュール等により構成される。紫外線照射器15は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。紫外線照射器15は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。
キャリッジ駆動部(ヘッド駆動部)16は、Yバー12に対してキャリッジ13を、すなわちインクジェットヘッド14及び紫外線照射器15を、主走査方向に相対的に往復移動させる(走査する)駆動装置である。キャリッジ駆動部16は、例えば、キャリッジ13に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動する電動機等の駆動源を含んで構成され、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ13を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ13を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部16は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。
載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14に対して載置台11を相対移動させるものであり、図2に示すように、鉛直方向移動部17aと、副走査方向移動部17bと、軸心回転部17cと、B軸傾斜駆動部17dと、を備える。
鉛直方向移動部17aは、載置台11を鉛直方向(Z方向)に沿って上下移動することで、載置台11に形成された作業面11aを、インクジェットヘッド14に対して相対的に鉛直方向に沿って上下移動させるものである。これにより、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15等に対して、作業面11aを鉛直方向に沿って近づけたり離したりすることができる。つまり、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15に対して作業面11aを鉛直方向に沿って相対移動可能とする。
副走査方向移動部17bは、載置台11を主走査方向に対して直交するX方向と平行な副走査方向に移動させることで、載置台11に形成された作業面11aをインクジェットヘッド14に対して相対的に副走査方向に沿って往復移動させるものである。これにより、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15等に対して、作業面11aを副走査方向に沿って往復移動させることができる。つまり、副走査方向移動部17bは、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15と、作業面11aとを副走査方向に相対的に往復移動可能とする。実施形態1では、副走査方向移動部17bは、載置台11を副走査方向に移動させるが、本発明では、これに限定されることなく、Yバー12毎、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15を副走査方向に移動させてもよい。
軸心回転部(C軸回転駆動部)17cは、載置台11をC軸回りに回転させることで、載置台11に形成された作業面11aをインクジェットヘッド14に対して相対的に回転させるものであり、いわゆるターンテーブルとして機能している。ここで、C軸は、載置台11の平坦な作業面11aに対して、垂直な方向に延在する軸となっており、C軸の軸方向は、後述するB軸傾斜駆動部17dの傾斜に追従して変化する。このため、C軸は、作業面11aが水平面である場合、鉛直方向と平行な方向となっている。これにより、載置台駆動部17は、インクジェットヘッド14及び紫外線照射器15等に対して、作業面11aをC軸回りに回転させることができる。
B軸傾斜駆動部17dは、載置台11の作業面11aに対して垂直な方向に延在するC軸と主走査方向であるY方向に延在するA軸とに直交するX方向に延在するB軸を中心にして、載置台11を傾斜させるものである。B軸は、作業面11aの主走査方向における中央に設けられている。このため、図3に示すように、B軸傾斜駆動部17dは、B軸を中心に載置台11を傾斜させると、B軸を挟んで、載置台11の主走査方向における一方側が下がり、載置台11の主走査方向における他方側が上がる。
制御部18は、インクジェットヘッド14、紫外線照射器15、キャリッジ駆動部16、載置台駆動部17等を含む三次元造形装置1の各部を制御する。制御部18は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御部18は、インクジェットヘッド14を制御し、紫外線硬化型インクの吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部18は、紫外線照射器15を制御し、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御部18は、キャリッジ駆動部16を制御し、キャリッジ13の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部18は、載置台駆動部17を制御し、載置台11の鉛直方向及び副走査方向に沿った相対移動を制御したり、載置台11のC軸回り及びB軸回りの相対移動(回転及び傾斜)を制御したりする。
入力部19は、制御部18に接続され、立体造形物5の造形に関する造形データを入力したり、立体造形物5の造形条件を設定したりするためのものである。入力部19は、例えば、制御部18に有線/無線で接続されるPC、種々の端末等のデバイスによって構成される。
次に、上記の三次元造形装置1による立体造形物5の造形に関する制御(以下、造形制御という。)について説明する。三次元造形装置1の制御部18は、立体造形物5の造形データに基づいて、立体造形物5の造形に関する造形制御を実行している。
ここで、制御部18は、造形データに基づき、積層される複数の単位層に対応するスライスデータをそれぞれ作成する。このスライスデータは、立体造形物5を構成する単位層を造形するためのデータである。例えば、造形する立体造形物5が図1に示すものである場合、後述する造形制御において、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11を単位層ごとにB軸回りに傾斜させることから、各単位層のスライスデータは、載置台11の傾斜を考慮して生成される。つまり、制御部18は、B軸回りに傾斜させた所定の傾斜角度を考慮して、各単位層のスライスデータを生成する。そして、制御部18は、スライスデータに基づいて、単位層を造形すると共に、単位層を積層するように、各部を造形制御することで、立体造形物5を造形する。
具体的に、制御部18は、図1に示すような立体造形物5を造形する場合、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11を傾斜させながら、インクジェットヘッド14から紫外線硬化型インクを吐出している。以下、図3を参照して、図1に示す立体造形物5の造形制御について説明する。図3では、図1の立体造形物5の軸心Iの軸方向が、鉛直方向(Z方向)となるように、載置台11を傾斜させている。
図3に示すように、造形開始時における載置台11の初期位置は、作業面11aが水平面と平行な面となる位置となっている(ステップS101)。この状態において、造形される立体造形物5の軸心Iの軸方向は、鉛直方向に対して傾斜しており、制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となるまで、単位層を繰り返し造形する。つまり、制御部18は、単位層のスライスデータに基づいて単位層を造形し、この後、所定の傾斜角度分だけ載置台11を傾斜させると共に、載置台11を下方側に移動させる。そして、制御部18は、単位層の造形と載置台11の傾斜及び下方への移動とを繰り返し行うことで、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となるまで、単位層を積層して造形する(ステップS102)。
ここで、制御部18は、単位層の造形時において、インクジェットヘッド14から吐出する紫外線硬化型インクの吐出量を、主走査方向において変えている。これは、載置台11をB軸回りに傾斜させると、載置台11の主走査方向における一方側が下降する一方で、載置台11の主走査方向における他方側が上昇することで、載置台11の一方側がインクジェットヘッド14から離れ、載置台11の他方側がインクジェットヘッド14に近づくからである。このため、制御部18は、インクジェットヘッド14から離れた遠い側(すなわち、下降した載置台11の一方側)の紫外線硬化型インクの吐出量に比して、インクジェットヘッド14に近い側(すなわち、上昇した載置台11の他方側)の紫外線硬化型インクの吐出量を、主走査方向に沿って連続的にまたは段階的に減らしている。
制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となると、B軸傾斜駆動部17dによる載置台11の傾斜を停止し、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となった状態を維持する(ステップS103)。そして、制御部18は、鉛直方向移動部17aにより載置台11を下方側に移動させながら、単位層のスライスデータに基づいて残りの単位層を積層することで、立体造形物5を造形する。
以上のように、実施形態1によれば、立体造形物5が主走査方向に張り出した部位を有する場合、B軸を中心にして載置台11を傾斜させることにより、張り出した部位が主走査方向から鉛直方向(Z方向)となるように傾けることができる。そして、鉛直方向に沿って、張り出した部位をインクジェットヘッド14により造形することができる。このため、主走査方向に張り出した部位を造形する場合には、サポート材が必要であったが、鉛直方向に沿って造形される張り出した部位は、サポート材による支持が不要となる。つまり、造形される単位層は、載置台11を傾斜させることによって、下方側の単位層において支持することが可能となることから、サポート材の造形を抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。
また、実施形態1によれば、B軸を作業面11aの主走査方向における中央に設けることで、載置台11をB軸を中心にバランスさせて傾斜させることができる。つまり、作業面11aの主走査方向の一方がインクジェットヘッド14から離れると、作業面11aの主走査方向の他方がインクジェットヘッド14に近づくことから、作業面11aの主走査方向の両側をバランスさせた状態で、載置台11を傾斜させることができる。
また、実施形態1によれば、傾斜させた載置台11の主走査方向において、インクジェットヘッド14から遠い側の紫外線硬化型インクの吐出量を多くし、インクジェットヘッド14に近い側の紫外線硬化型インクの吐出量を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材(単位層)の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材(単位層)の厚みを薄くすることができる。
なお、実施形態1では、図1に示す立体造形物5の造形制御において、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11をB軸回りに傾斜させたが、この構成に限定されず、例えば、立体造形物5に応じて、B軸傾斜駆動部17dにより載置台11をB軸回りに傾斜させると共に、軸心回転部17cにより載置台11を軸心回り(C軸回り)に回転させてもよい。この構成によれば、立体造形物5の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、載置台11を回転させて立体造形物5の位置を変化させることにより、張り出し部位の張り出し方向を主走査方向に向けることができ、この後、B軸を中心に載置台11を傾斜させることで、張り出し方向をC軸の軸方向に沿った方向とすることができる。よって、立体造形物5の張り出し部位の張り出し方向がいずれの方向であっても、張り出し部位をC軸の軸方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。
また、実施形態1において、載置台駆動部17は軸心回転部17cを有する構成であったが、軸心回転部17cを省いた構成であってもよい。
[実施形態2]
次に、図4を参照して、実施形態2に係る三次元造形装置1について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図4は、実施形態2に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
次に、図4を参照して、実施形態2に係る三次元造形装置1について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図4は、実施形態2に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
実施形態2の三次元造形装置1において、B軸傾斜駆動部17dは、X方向に延在するB軸を中心にして、載置台11を傾斜させており、B軸は、作業面11aの主走査方向における他方側(図4の右側)の端部に寄せて設けられている。
このため、図4に示すように、造形開始時における載置台11の初期位置は、作業面11aが水平面と平行な面となる位置となっている(ステップS201)。この状態において、制御部18は、B軸傾斜駆動部17dによりB軸を中心に載置台11を傾斜させると、B軸が設けられる載置台11の主走査方向における他方側の高さが変わらずに、載置台11の主走査方向における一方側が下がる(ステップS202)。このとき、鉛直方向移動部17aによる載置台11の下方側への移動は、実施形態1のように載置台11の他方側が上昇しない分、少ない移動量となる。そして、制御部18は、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となると、B軸傾斜駆動部17dによる載置台11の傾斜を停止し、立体造形物5の軸心Iが鉛直方向となった状態を維持する(ステップS203)。
以上のように、実施形態2によれば、作業面11aの主走査方向における一方側を軸として、載置台11を傾斜させることができる。このため、載置台11の作業面11aの全面をインクジェットヘッド14から離れるように、載置台11を傾斜させることができることから、載置台11の一部がインクジェットヘッド14に近づくことを抑制でき、載置台11とインクジェットヘッド14との物理的な干渉を抑制することができる。
[実施形態3]
次に、図5を参照して、実施形態3に係る三次元造形装置30について説明する。なお、実施形態3でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図5は、実施形態3に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。
次に、図5を参照して、実施形態3に係る三次元造形装置30について説明する。なお、実施形態3でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図5は、実施形態3に係る三次元造形装置の概略構成を表す概略構成図である。
実施形態3の三次元造形装置30において、載置台駆動部17は、A軸傾斜駆動部31をさらに備えたものとなっている。
A軸傾斜駆動部31は、主走査方向に平行な方向を軸方向であるA軸を中心にして、載置台11を傾斜させるものである。A軸は、作業面11aの副走査方向における中央に設けられてもよいし、作業面11aの副走査方向における一方側の端部に寄せて設けられてもよく、特に限定されない。A軸傾斜駆動部31は、A軸が作業面11aの副走査方向の中央に設けられる場合、A軸を中心に載置台11を傾斜させると、A軸を挟んで、載置台11の副走査方向における一方側が下がり、載置台11の副走査方向における他方側が上がる。また、A軸傾斜駆動部31は、A軸が作業面11aの副走査方向の一方側の端部に寄せて設けられ場合、A軸を中心に載置台11を傾斜させると、A軸が設けられる載置台11の副走査方向における他方側の高さが変わらずに、載置台11の副走査方向における一方側が下がる。
以上のように、実施形態3によれば、A軸を中心にして載置台11を傾斜させることができるため、立体造形物5が副走査方向に張り出した部位を有する場合、A軸を中心にして載置台11を傾斜させることにより、張り出した部位が副走査方向から鉛直方向となるように傾けることができる。そして、鉛直方向に沿って、張り出した部位をインクジェットヘッド14により造形することができる。よって、張り出し部位を鉛直方向に沿って造形することができ、サポート材の造形をさらに抑制しつつ、立体造形物5を造形することができる。
[実施形態4]
次に、図6を参照して、実施形態4に係る三次元造形装置35について説明する。なお、実施形態4でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から3と異なる部分について説明し、実施形態1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態4に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
次に、図6を参照して、実施形態4に係る三次元造形装置35について説明する。なお、実施形態4でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から3と異なる部分について説明し、実施形態1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態4に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
実施形態4の三次元造形装置35において、制御部18は、単位層の積層数を、主走査方向において変えている。制御部18は、載置台11を傾斜させて、単位層を造形する場合、インクジェットヘッド14から離れた遠い側(すなわち、下降した載置台11の一方側)の単位層の積層数に比して、インクジェットヘッド14に近い側(すなわち、上昇した載置台11の他方側)の単位層の積層数を減らしている。つまり、制御部18は、造形データに基づくスライスデータの生成時において、インクジェットヘッド14から遠い側の単位層の積層数が多くなるように、また、インクジェットヘッド14に近い側の単位層の積層数が少なくるように、スライスデータを生成している。
以上のように、実施形態4によれば、傾斜させた載置台11の主走査方向において、インクジェットヘッド14から遠い側の単位層の積層数を多くし、インクジェットヘッド14に近い側の単位層の積層数を減らすことで、移動量が大きい遠い側の造形材の厚みを厚くでき、移動量が小さい近い側の造形材の厚みを薄くすることができる。
[実施形態5]
次に、図7を参照して、実施形態5に係る三次元造形装置40について説明する。なお、実施形態5でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から4と異なる部分について説明し、実施形態1から4と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図7は、実施形態5に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
次に、図7を参照して、実施形態5に係る三次元造形装置40について説明する。なお、実施形態5でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から4と異なる部分について説明し、実施形態1から4と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図7は、実施形態5に係る三次元造形装置の一部を表す模式図である。
実施形態5の三次元造形装置40は、単位層の硬化前の状態となる紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化するための平坦化ローラ41をさらに備えている。平坦化ローラ41は、キャリッジ13に搭載され、キャリッジ13の主走査方向に沿う移動に伴って、紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化している。平坦化ローラ41は、その軸方向における幅が、立体造形物5よりも広い幅となっている。平坦化ローラ41は、主走査方向に沿って移動することで、紫外線硬化型インクの層の表面が水平面と平行な面となるように平坦化する。
制御部18は、載置台11を傾斜させながら単位層を造形する場合、先ず、所定の傾斜角度分だけ載置台11を傾斜させた後に、傾斜後の載置台11へ向かってインクジェットヘッド14から紫外線硬化型インクを吐出して、硬化前の単位層である紫外線硬化型インクの層を形成する。この後、制御部18は、紫外線硬化型インクの層に対して、平坦化ローラ41により余剰部分となる不要な紫外線硬化型インクを掻き取ることで、紫外線硬化型インクの層の表面を平坦化する。この後、平坦化された紫外線硬化型インクの層は、紫外線照射器15により紫外線が照射されて硬化することで、単位層となる。
以上のように、実施形態5によれば、載置台11を傾斜させながら造形される単位層を、平坦化ローラ41により平坦にすることができるため、単位層の厚さを適切な厚さとなるように造形することができ、立体造形物5を好適に造形することができる。
1,30,35,40 三次元造形装置
5 立体造形物
11 載置台
11a 作業面
12 Yバー
13 キャリッジ
14 インクジェットヘッド
15 紫外線照射器
16 キャリッジ駆動部
17 載置台駆動部
17a 鉛直方向移動部
17b 副走査方向移動部
17c 軸心回転部
17d B軸傾斜駆動部
18 制御部
19 入力部
20 表示部
31 A軸傾斜駆動部
41 平坦化ローラ
5 立体造形物
11 載置台
11a 作業面
12 Yバー
13 キャリッジ
14 インクジェットヘッド
15 紫外線照射器
16 キャリッジ駆動部
17 載置台駆動部
17a 鉛直方向移動部
17b 副走査方向移動部
17c 軸心回転部
17d B軸傾斜駆動部
18 制御部
19 入力部
20 表示部
31 A軸傾斜駆動部
41 平坦化ローラ
Claims (8)
- 作業面に向かって吐出された機能性インクを硬化させて前記作業面上に立体造形物を造形する三次元造形装置において、
前記作業面を有する載置台と、
前記作業面に向かって前記機能性インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを主走査方向に移動させるヘッド駆動部と、
前記載置台の前記作業面に対して垂直な方向に延在するC軸と前記主走査方向とに直交する方向に延在するB軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるB軸傾斜駆動部と、を備えることを特徴とする三次元造形装置。 - 前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における中央に設けられることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形装置。
- 前記B軸は、前記作業面の前記主走査方向における一方側に設けられることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形装置。
- 前記C軸を中心にして、前記載置台を回転させるC軸回転駆動部を、さらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
- 前記B軸及び前記C軸に直交する方向に延在するA軸を中心にして、前記載置台を傾斜させるA軸傾斜駆動部を、さらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
- 前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記機能性インクの吐出量に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記機能性インクの吐出量を減らすことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部及び前記B軸傾斜駆動部を制御する制御部を、さらに備え、
前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記主走査方向において、前記液滴吐出ヘッドから遠い側の前記造形材の積層数に比して、前記液滴吐出ヘッドに近い側の前記造形材の積層数を減らすことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。 - 前記立体造形物は、前記機能性インクを硬化させた層状の造形材である単位層が前記作業面上に積層されることで造形されており、
硬化前の前記単位層の余剰部分を除去して、硬化後の前記単位層を平坦化させる平坦化ローラと、
前記液滴吐出ヘッド、前記ヘッド駆動部、前記B軸傾斜駆動部及び前記平坦化ローラを制御する制御部を、さらに備え、
前記制御部は、前記B軸傾斜駆動部により前記載置台を傾斜させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記機能性インクを吐出する場合、前記単位層ごとに前記平坦化ローラにより硬化前の前記単位層の余剰部分を除去することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の三次元造形装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016207223A JP2018065359A (ja) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 三次元造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016207223A JP2018065359A (ja) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 三次元造形装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018065359A true JP2018065359A (ja) | 2018-04-26 |
Family
ID=62086606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016207223A Pending JP2018065359A (ja) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 三次元造形装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018065359A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020197098A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 株式会社クボタ | 作業機 |
-
2016
- 2016-10-21 JP JP2016207223A patent/JP2018065359A/ja active Pending
Cited By (1)
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JP2020197098A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 株式会社クボタ | 作業機 |
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