JP2018196966A - Three-dimensional molding device, molding program, and three-dimensional molding production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元造形装置、造形プログラム及び三次元造形物製造方法に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, a modeling program, and a three-dimensional modeled object manufacturing method.
従来、平坦化部材を移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層を形成し、この粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。
例えば、特許文献１には、ブレード（平坦化部材）を水平移動させて、造形部の粉体を均して粉体層を形成する三次元造形装置が記載されている。
Conventionally, a flattening process is performed in which a flattening process is performed by moving a flattening member and transferring powder to form a powder layer in a modeling part, and the powder of this powder layer is combined into a required shape to form a layer There is known a three-dimensional modeling apparatus that repeatedly performs an operation of forming a structure to model a three-dimensional structure in which layered structures are stacked.
For example,
この種の三次元造形装置では、平坦化部材の移動方向における位置の違いによって粉体層の粉体密度にばらつきが発生し、完成した三次元造形物の密度にばらつきが生じることがあった。 In this type of three-dimensional modeling apparatus, the powder density of the powder layer varies due to the difference in the position of the planarizing member in the moving direction, and the density of the completed three-dimensional model may vary.
上述した課題を解決するために、本発明は、平坦化部材を造形部に対して相対的に移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して前記造形部に粉体層を形成し、前記粉体層の前記粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、前記層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記造形部に対する前記平坦化部材の相対速度を減速させることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention executes a flattening process in which a flattening member is moved relative to a modeling part and the powder is transferred to perform flattening on the modeling part. 3D to form a three-dimensional structure formed by laminating the layered structure by repeatedly performing an operation of forming a layer and combining the powder of the powder layer into a required shape to form a layered structure It is a modeling apparatus, Comprising: As the said planarization member is moved with respect to the said modeling part, the relative speed of the said planarization member with respect to the said modeling part is decelerated.
本発明によれば、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。 According to the present invention, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
以下、本発明に係る三次元造形装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態の三次元造形装置１００の概略平面説明図、図２は三次元造形装置１００を図１中の右方から見た概略側面説明図である。図３は、図２に示す粉体保持部１の拡大側面説明図であり、図３は造形時の状態で示している。
Hereinafter, an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic plan view of a
三次元造形装置１００は、粉体造形装置（「粉末造形装置」ともいう。）である。この三次元造形装置１００は、粉体２０（粉末）が結合された層状構造物３０が形成される粉体保持部１と、粉体保持部１内に層状に敷き詰められた粉体２０の粉体層３１に対して造形液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。
本説明における「Ｘ方向」は図１における左右方向であり、「Ｙ方向」は図１における上下方向である。また、「Ｚ方向」は図２中の上下方向であって、図１の紙面に直交する方向である。
粉体保持部１及び造形ユニット５は、Ｙ方向に相対移動可能であり、また造形ユニット５の液体吐出ユニット５０は、粉体保持部１に対してＸ方向に相対移動可能に構成されている。
The three-
The “X direction” in this description is the left-right direction in FIG. 1, and the “Y direction” is the up-down direction in FIG. Further, the “Z direction” is a vertical direction in FIG. 2 and a direction orthogonal to the paper surface of FIG.
The
まず、粉体保持部１について説明する。
粉体保持部１は、粉体収容槽１１と、平坦化手段（リコータ）を構成する平坦化部材としてのローラ状の回転部材である平坦化ローラ１２と、平坦化ローラ１２に付着した粉体２０を除去する粉体除去板１３とを備えている。平坦化部材は、ローラ状の部材や回転部材に限るものではなく、例えば板状部材（ブレード）とすることもできる。
First, the
The
図１、図２及び図３に示すように、粉体収容槽１１は、箱型形状となっており、供給槽２１と、造形槽２２と、余剰粉体回収槽２９との三つの上面が開放された槽を備えている。造形槽２２は、層状構造物３０が積層されて三次元造形物が造形される槽であり、供給槽２１は、造形槽２２に供給する粉体２０を貯留する槽である。余剰粉体回収槽２９は、造形槽２２に供給された粉体２０の余剰分を回収する槽である。粉体収容槽１１には、供給槽２１と造形槽２２と余剰粉体回収槽２９との順に、Ｙ方向に並んで配置されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
供給槽２１の内部には、底部を構成する供給ステージ２３が配置され、この供給ステージ２３は、鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっている。供給ステージ２３の上に造形材料となる粉体２０を載置する。
造形槽２２の内部には、底部を構成する造形ステージ２４が配置され、この造形ステージ２４は、鉛直方向（高さ方向）に昇降自在となっており、造形ステージ２４上に層状構造物３０が積層された三次元造形物が造形される。
Inside the
A
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の側面も造形槽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
余剰粉体回収槽２９は、造形槽２２に粉体層３１を形成するときに平坦化ローラ１２によって造形槽２２に向けて移送供給された粉体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である余剰粉体２０ａを溜める。余剰粉体回収槽２９の底面は、余剰粉体２０ａを吸引する機構が備えられた構成や、余剰粉体回収槽２９を簡単に取り外せるような構成となっている。
The surplus
供給槽２１の上方には、粉体供給装置５５４が配置されている。余剰粉体回収槽２９に落下した余剰粉体２０ａは供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置５５４に戻される。
A
図４は、三次元造形装置１００の制御部５００の概要を示すブロック図である。制御部５００によって供給ステージ昇降モータ２７の駆動を制御することで、供給ステージ２３はＺ方向（高さ方向）に昇降される。また、制御部５００によって造形ステージ昇降モータ２８の駆動を制御することで、造形ステージ２４もＺ方向（高さ方向）に昇降される。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an overview of the
造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少したときに、制御部５００が粉体供給駆動部５１７の駆動を制御して、粉体供給装置５５４を構成するタンク内の粉体２０を供給槽２１へ供給する。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。
During the initial modeling operation or when the amount of powder in the
粉体供給装置５５４は、Ｙ方向に移動する平坦化ローラ１２及び粉体除去板１３に接触しない構成である。このような構成としては、粉体供給装置５５４を平坦化ローラ１２の移動に合わせてＹ方向に移動可能とする構成を挙げることができる。また、平坦化ローラ１２の移動時に粉体供給装置５５４がＺ方向に退避する構成としてもよい。さらに、供給槽２１に粉体２０を供給できる構成であればこれらの構成に限らない。
The
平坦化ローラ１２は、その軸方向長さ（Ｘ方向の長さ）が造形槽２２及び供給槽２１の内寸幅（各槽のＸ方向の内壁面間の距離）よりも長い丸棒状の部材である。そして、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ている。制御部５００が平坦化ローラ往復モータ２５の駆動を制御することで、平坦化ローラ１２は、供給ステージ２３及び造形ステージ２４の上面に沿うように水平方向におけるＹ方向（副走査方向）に往復移動する。
The
平坦化ローラ１２は、粉体層形成部材の一例であり、平坦化ローラ１２によって造形槽２２に粉体２０を形成し、粉体層３１を形成する。
造形槽２２に粉体２０を供給するときには、平坦化ローラ１２が水平方向に移動することで、供給槽２１の供給ステージ２３上に貯留されている粉体２０の一部を平坦化ローラ１２が水平方向に押して造形槽２２に移送し、供給する。
さらに、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過することで、平坦化ローラ１２が造形槽２２に供給された粉体２０の上層側の一部を移送しつつ、残った粉体２０表面（上面）を均して平坦化し、所定の層厚の粉体層３１を形成する。
The
When supplying the
Further, as the
また、平坦化ローラ１２は、回転部材の一例である。平坦化ローラ回転モータ２６によって回転駆動される。平坦化ローラ１２は、平坦化ローラ回転モータ２６によって回転されながら、供給槽２１及び造形槽２２の上方を通過するように水平方向に移動する。平坦化ローラ１２は、造形槽２２に対する移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する。回転しながら粉体２０を平坦化させることで、粉体密度のばらつきを抑制することができる。
The flattening
造形槽２２に粉体２０を供給するときには、平坦化ローラ１２は、図３中の矢印「Ａ１」方向に回転しながら、Ｙ方向における供給槽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層３１が形成される。
When supplying the
粉体除去板１３は、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。平坦化ローラ１２が往復移動する際には、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、造形ユニット５について説明する。
図２に示すように、造形ユニット５は、液体吐出ユニット５０を備えている。液体吐出部である液体吐出ユニット５０は、造形ステージ２４上の粉体層３１に粉体２０を結合させる造形液１０を吐出（付与）して、粉体２０が結合した層状の構造物としての層状構造物３０を形成する。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された二つ（一つまたは三つ以上でもよい。）の液体吐出ヘッドである第一ヘッド５２ａ及び第二ヘッド５２ｂ（区別しないときは、「ヘッド５２」という。）と、を備えている。
The
キャリッジ５１は、第一ガイド部材５４及び第二ガイド部材５５によっ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。）に移動可能に保持されている。第一ガイド部材５４及び第二ガイド部材５５は、Ｘ方向の両端が側板７０に対して昇降可能に保持されている。このキャリッジ５１は、主走査方向移動機構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Ｘ方向に往復移動される。
The
ヘッド５２は、造形液１０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二列配置されている。第一ヘッド５２ａの二つのノズル列は、粉体層３１に向けてシアン造形液及びマゼンタ造形液をそれぞれ吐出する。第二ヘッド５２ｂの二つのノズル列は、粉体層３１に向けて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。ヘッド５２の構成や吐出する造形液１０の色はこれに限るものではない。
In the
図１に示すように、これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液及び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、各色の造形液１０は供給チューブなどを介してヘッド５２に供給される。
As shown in FIG. 1, a plurality of
液体吐出ユニット５０は、第一ガイド部材５４及び第二ガイド部材５５とともにＺ方向に昇降可能に配置され、吐出ユニット昇降機構５５１によってＺ方向に昇降される。
The
図１に示すように、造形ユニット５のＸ方向におけるキャリッジ５１の移動範囲の一方側（図１中の右側）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。メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３とで構成される。
メンテナンス機構６１では、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１０を吸引する。これは、ノズルに詰まった粉体２０の排出や高粘度化した造形液１０を排出するためである。
As shown in FIG. 1, a
In the
その後、メンテナンス機構６１では、ノズルのメニスカス形成のため、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１０の吐出を行わない期間に、ヘッド５２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。
Thereafter, 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方向に対して直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能となっている。この造形ユニット５は、副走査方向移動機構５５２によって全体がＹ方向に往復移動される。
The
次に、三次元造形装置１００の制御部５００の概要について図４を参照して説明する。
図４に示すように、制御部５００は、ＣＰＵ５０１と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。ＣＰＵ５０１は、三次元造形装置１００全体の制御を司るものである。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１に三次元造形動作の制御を実行させるための造形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ものである。ＲＡＭ５０３は、造形データ等を一時格納するものである。
Next, the outline | summary of the
As shown in FIG. 4, 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（ＮＶＲＡＭ５０４）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外部インターフェース５０６（外部Ｉ／Ｆ）を備えている。
造形データ作成装置６００は、最終形態の三次元造形物を各層状構造物にスライスした造形データを作成する装置であり、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成される。
また、制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むための入出力部５０７（Ｉ／Ｏ）を備えている。入出力部５０７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
The modeling
The
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
また、制御部５００は、主走査方向駆動部５１０と副走査方向駆動部５１２とを備える。
主走査方向駆動部５１０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）に移動させる主走査方向移動機構５５０を構成するモータを駆動する。
副走査方向駆動部５１２は、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させる副走査方向移動機構５５２を構成するモータを駆動する。
The
The
The main scanning
The sub-scanning direction driving unit 512 drives a motor constituting the sub-scanning
さらに、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）させる吐出ユニット昇降機構５５１を構成するモータを駆動する吐出ユニット昇降駆動部５１１を備えている。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。
Further, the
制御部５００は、供給ステージ２３を昇降させる供給ステージ昇降モータ２７を駆動する供給ステージ駆動部５１３と、造形ステージ２４を昇降させる造形ステージ昇降モータ２８を駆動する造形ステージ駆動部５１４を備えている。
また、制御部５００は、平坦化ローラ１２を水平方向に往復移動させる平坦化ローラ往復モータ２５を駆動する平坦化往復駆動部５１５と、平坦化ローラ１２を回転駆動する平坦化ローラ回転モータ２６を駆動する平坦化回転駆動部５１６を備えている。
The
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を駆動する粉体供給駆動部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とを備えている。
また、制御部５００は、余剰粉体回収槽２９内の余剰粉体２０ａを回収する粉体回収スクリューを回転駆動する粉体回収モータ５５５を駆動する粉体回収駆動部５１９を備えている。
The
In addition, the
制御部５００には、使用者による必要な情報の入力及び使用者に対する情報の表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
三次元造形装置１００と造形データ作成装置６００とによって、造形装置が構成される。
An
The three-
次に、造形データ作成装置６００が行う造形データ作成の一例について説明する。
まず、所望する立体データ（例えばＳＴＬなどのＣＡＤデータ）を積層方向（即ち「Ｚ方向」）で分断して、複数のスライスデータとする。
そして、各スライスデータの各Ｘ座標と各Ｙ座標とに対応した液滴吐出の有無や、液滴の大きさ、液滴の種類、などを決定し、これを造形データとする。この造形データの作成方法は一例であり、これに限るものでなく、造形データ作成装置６００を別体のパーソナルコンピュータで行うこともできるし、所望する立体データのスライスデータへの変換を必須とするものではない。
Next, an example of modeling data creation performed by the modeling
First, desired three-dimensional data (for example, CAD data such as STL) is divided in the stacking direction (that is, “Z direction”) to obtain a plurality of slice data.
And the presence or absence of the droplet discharge corresponding to each X coordinate of each slice data and each Y coordinate, the size of a droplet, the kind of droplet, etc. are determined, and this is made into modeling data. This modeling data creation method is an example, and is not limited to this. The modeling
次に、三次元造形装置１００での層状構造物３０の形成動作の流れについて、図５を参照して説明する。図５は、層状構造物３０の形成動作の流れを示す説明図であり、粉体保持部１における供給槽２１及び造形槽２２と、平坦化ローラ１２と、ヘッド５２とを示す。
まず、図５を用いて従来の三次元造形装置での層状構造物３０の形成動作の流れの一例（以下、「従来例」と呼ぶ）について説明する。
Next, the flow of the formation operation of the layered
First, an example of a flow of forming the
従来例では、層状構造物３０を形成する際に、まず、図５（ａ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３の上昇と、造形槽２２の造形ステージ２４の下降とを行う。供給ステージ２３を上昇させることで、供給ステージ２３上の粉体２０の上面は、供給槽２１の上面レベルよりも上方となる。また、造形ステージ２４を下降させることで、造形ステージ２４上の粉体２０の上面は、造形槽２２の上面レベルよりも下方となる。
In the conventional example, when forming the
次に、図５（ａ）中の矢印「Ａ１」で示すように、平坦化ローラ１２を図５中の反時計回り方向に回転しながら、図５（ａ）中の矢印「Ｙ２」で示すように、平坦化ローラ１２を水平方向に移動させる。これにより、供給ステージ２３上の粉体２０のうち、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
Next, as indicated by an arrow “A1” in FIG. 5A, the flattening
平坦化ローラ１２は、図５（ａ）に示す位置がホームポジションである。すなわち、粉体２０を供給槽２１から造形槽２２に供給するときの平坦化ローラ１２の移動方向（図５中の右に向かう方向）について、供給槽２１よりも上流側の供給槽２１を形成する枠体の上方に位置する状態がホームポジションである。
The position shown in FIG. 5A is the home position of the flattening
図５（ｂ）は、平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向上流側端部近傍に到達した状態の説明図であり、図５（ｃ）は、平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向下流側端部近傍に到達した状態の説明図である。
図５（ｂ）及び図５（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ることで、造形槽２２に粉体２０を供給しつつ、粉体２０の上面の平坦化を行う。これにより、図５（ｃ）に示すように、造形ステージ２４の粉体２０の最上部に所定の層厚（積層ピッチ）の粉体の薄層である粉体層３１を形成する。
FIG. 5B is an explanatory view showing a state in which the flattening
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
従来例では、造形ステージ２４のステージ面と平行に移動する平坦化ローラ１２の図５中の矢印「Ｙ２」で示すステージ面に平行な方向への移動速度と、図５中の矢印「Ａ１」で示す方向の平坦化ローラ１２の回転速度とが一定に設定されている。
In the conventional example, the moving speed of the flattening
平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向（図５中の右方向）下流側端部を通過すると、平坦化ローラ１２の水平方向の移動及び回転駆動を停止する。そして、図５（ｄ）中の矢印「Ｙ１」方向に平坦化ローラ１２を移動させて、平坦化ローラ１２をホームポジションまで移動させる。
When the flattening
平坦化ローラ１２がホームポジションまで移動すると、図５（ｅ）に示すように、造形データに基づいて、ヘッド５２から造形液１０の液滴を粉体層３１に向けて吐出して、粉体層３１に層状構造物３０を積層形成する。
層状構造物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。
When the flattening
In the
次に、図５（ｆ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３の上昇と、造形槽２２の造形ステージ２４の下降とを行う。動作としては図５（ａ）と同様の動作を行う。
Next, as shown in FIG. 5 (f), the
従来、粉体材料を積層して三次元立体物を造形する粉体積層造形として次のようなものが知られている。すなわち、粉体をローラにより圧粉、搬送して粉体の薄層を形成し、三次元断面データに基づいて粉体層にインクを吐出することで粉体材料を固化させるという動作を繰り返し行うことで三次元造形物を造形するものである。また、上述した粉体材料の固化を繰り返して得られる造形物を脱脂・焼結を経て焼結体を得る技術も知られている。 Conventionally, the following are known as powder additive manufacturing for forming a three-dimensional solid object by stacking powder materials. That is, the powder is compacted and conveyed by a roller to form a thin layer of the powder, and the operation of solidifying the powder material by discharging ink to the powder layer based on the three-dimensional cross-sectional data is repeated. In this way, a three-dimensional structure is formed. There is also known a technique for obtaining a sintered body by degreasing and sintering a molded article obtained by repeatedly solidifying the above-described powder material.
しかし、従来の粉体層を形成する平坦化部材では造形槽内での粉体の詰まり具合（以下、「パッキング密度」ともいう）に、ばらつきが生じることがあった。具体的には、粉体を造形槽に敷き詰める際の平坦化部材の移動方向の上流部と下流部とではパッキング密度にばらつきがあり、下流部は上流部と比較してパッキング密度が低い傾向にある。その結果、造形物のうち下流部で造形が行われた部分は、上流部で造形が行われた部分と比較して、造形物の密度が低いという問題があった。 However, in the conventional flattening member for forming the powder layer, there is a case where the powder is clogged in the modeling tank (hereinafter also referred to as “packing density”). Specifically, the packing density varies between the upstream part and the downstream part in the moving direction of the flattening member when the powder is spread in the modeling tank, and the downstream part tends to have a lower packing density than the upstream part. is there. As a result, there was a problem that the part of the modeled object that was modeled in the downstream part had a lower density of the modeled object than the part that was modeled in the upstream part.
特許文献１には、造形時間を短縮するために、レーザー焼結においてレーザー照射範囲外の造形範囲ではあらかじめ設定されたリコート条件よりも可能な限り早い速度で移動させる構成が記載されている。しかし、この構成では、造形槽内のパッキング密度のばらつきを軽減することはできない。
次に、造形槽２２内のパッキング密度のばらつきを抑制できる本実施形態の三次元造形装置１００での層状構造物３０の形成動作の流れについて説明する。平坦化ローラ１２の移動速度または回転速度の制御以外については、従来例と同様であるため、図５を用いて説明する。
Next, the flow of the formation operation of the layered
実施形態の三次元造形装置１００では、図５（ａ）中の矢印「Ａ１」で示すように、平坦化ローラ１２を図５中の反時計回り方向に回転しながら、図５（ａ）中の矢印「Ｙ２」で示すように、平坦化ローラ１２を水平方向に移動させる。これにより、供給ステージ２３上の粉体２０のうち、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。
In the three-
次に、図５（ｂ）及び図５（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ることで、造形槽２２に粉体２０を供給しつつ、粉体２０の上面の平坦化を行う。これにより、図５（ｃ）に示すように、造形ステージ２４の粉体２０の最上部に所定の層厚（積層ピッチ）の粉体の薄層である粉体層３１を形成する。積層ピッチは、積層ピッチは「数１０［μｍ］〜１００［μｍ］」程度であることが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c), the
このとき、本実施形態では、平坦化ローラ１２の移動速度と回転速度との少なくとも一方の条件を変更しながら、粉体２０の敷き詰めと表面の平坦化とを行う。平坦化ローラ１２等の平坦化部材によって粉体２０を押して、粉体２０を造形槽２２に敷き詰めて平坦化する動作を「リコート」と呼び、平坦化ローラ１２の移動速度や回転速度等のリコートを行う際の条件を「リコート条件」と呼ぶ。本実施形態の構成は、リコート条件である平坦化ローラ１２の移動速度と回転速度との少なくとも一方の条件を変更するものであり、平坦化ローラ１２が移動方向下流側に位置するほど、移動速度と回転速度との少なくとも一方を遅くするように変更する。
At this time, in this embodiment, the
平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向下流側端部を通過すると、平坦化ローラ１２の水平方向の移動及び回転駆動を停止し、図５（ｄ）中の矢印「Ｙ１」に示すように、平坦化ローラ１２をホームポジションまで移動させる。
平坦化ローラ１２がホームポジションまで移動すると、図５（ｅ）に示すように、造形データに基づいて、ヘッド５２から造形液１０の液滴を粉体層３１に向けて吐出して、粉体層３１に層状構造物３０を積層形成する。
次に、図５（ｆ）に示すように、供給槽２１の供給ステージ２３の上昇と、造形槽２２の造形ステージ２４の下降とを行う。動作としては図５（ａ）と同様の動作を行う。
When the flattening
When the flattening
Next, as shown in FIG. 5 (f), the
図６は、本実施形態の三次元造形装置１００における三次元造形物の造形動作のフローチャートである。
造形動作を始める（ｓｔａｒｔ）と、リコータ（平坦化ローラ１２）により粉体２０を圧粉及び搬送させて薄層の粉体層３１の形成を開始する（Ｓ１）。次に、リコート条件（リコータの回転速度または移動速度の少なくとも一方）を変更しながらリコートを行う（Ｓ２）。造形槽２２におけるリコート方向（平坦化ローラ１２の移動方向）の下流側端部までリコートしたら、リコートを終了する（Ｓ３）。リコータ（平坦化ローラ１２）によって形成した粉体層３１に対して三次元断面データに基づいてインク（造形液１０）を吐出する（Ｓ４）。
FIG. 6 is a flowchart of the modeling operation of the three-dimensional structure in the three-
When the modeling operation is started (start), the
インク吐出後、積層回数（Ｓ１からＳ４までの動作の回数）を確認し、造形を終えるかを判断する（Ｓ５）。所定の積層回数に到達している場合（Ｓ５で「Ｙｅｓ」）、造形動作が終了となる（ｅｎｄ）。 After the ink is ejected, the number of times of lamination (the number of operations from S1 to S4) is confirmed, and it is determined whether or not the modeling is finished (S5). When the predetermined number of times of stacking has been reached (“Yes” in S5), the modeling operation ends (end).
図７は、従来例のリコートの模式図であり、図７（ａ）は平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向上流部に位置する状態の説明図であり、図７（ｂ）は平坦化ローラ１２が造形槽２２における下流部に位置ずる状態の説明図である。
従来例では、平坦化ローラ１２の移動速度は、「Ｖ１」で一定であり、平坦化ローラ１２の回転速度は、「Ｒ１」で一定である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional recoat. FIG. 7 (a) is an explanatory view showing a state in which the flattening
In the conventional example, the moving speed of the flattening
平坦化ローラ１２は、供給槽２１から搬送してきた粉体２０を造形槽２２に供給しながら移動方向下流側に移動する。ここで、平坦化ローラ１２の下流側に位置し、平坦化ローラ１２に押されて搬送される粉体２０を「搬送粉体２０ｂ」とする。
造形槽２２において供給槽２１側となる移動方向上流部では、図７（ａ）に示すように、搬送粉体２０ｂの量が多くなる。一方、造形槽２２において供給槽２１とは反対側となる移動方向下流部では、図７（ｂ）に示すように、搬送粉体２０ｂの量が少なくなる。
The flattening
At the upstream portion in the movement direction on the
パッキング密度は粉体層３１に作用する圧力が関係しており、粉体層３１に作用する圧力は平坦化ローラ１２の回転速度及び移動速度、平坦化ローラ１２による粉体２０の搬送量（搬送粉体２０ｂの量）が関係している。
従来例のリコートは、平坦化ローラ１２の回転速度及び移動速度は一定であるため、パッキング密度は、搬送粉体２０ｂの量に大きく依存する。具体的には、搬送粉体２０ｂの量が多いと、粉体層３１となる粉体２０に作用する圧力「Ｐ１」は大きくなり、パッキング密度は高くなる。
しかしながら、造形槽２２の移動方向上流部から移動方向下流部へ平坦化ローラ１２が移動した場合、搬送粉体２０ｂの一部は粉体層３１となるため、搬送粉体２０ｂの量は徐々に減少する。よって、図７（ｂ）に示す移動方向下流部で粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力「Ｐ２」は、図７（ａ）に示す移動方向上流部で粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力「Ｐ１」と比較して小さくなる。このように、リコート中に粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力が変化するため、造形槽２２内のパッキング密度にばらつきが生じる。
The packing density is related to the pressure acting on the
In the conventional recoating, the rotation speed and the moving speed of the flattening
However, when the flattening
図８は、本実施形態の三次元造形装置１００のリコートの模式図である。図８（ａ）は平坦化ローラ１２が造形槽２２における移動方向上流部に位置する状態の説明図であり、図８（ｂ）は平坦化ローラ１２が造形槽２２における下流部に位置ずる状態の説明図である。
本実施形態では、平坦化ローラ１２の移動速度が、移動方向上流部では「Ｖ１」だったものが移動方向下流部では「Ｖ２」に減速するように、平坦化ローラ１２と造形槽２２とを相対的に移動させる手段である平坦化ローラ往復モータ２５を制御する。さらに、本実施形態では、平坦化ローラ１２の回転速度が、移動方向上流部では「Ｒ１」だったものが移動方向下流部では「Ｒ２」に減速するように、平坦化ローラ１２の回転機構である平坦化ローラ回転モータ２６を制御する。
FIG. 8 is a schematic diagram of recoating of the three-
In this embodiment, the flattening
減速する制御としては、造形槽２２に対する平坦化ローラ１２の位置を検出し、移動速度及び回転速度が、平坦化ローラ１２の位置が移動方向下流側に位置するほど遅くなるように平坦化ローラ往復モータ２５及び平坦化ローラ回転モータ２６を制御する。
また、平坦化ローラ１２を移動させる平坦化ローラ往復モータ２５の駆動時間を計測する。そして、平坦化ローラ１２が造形槽２２の上を移動する時間内で移動速度または回転速度を減速させる区間を設けるように制御してもよい。
As the deceleration control, the position of the flattening
Further, the driving time of the flattening
図７を用いて説明した従来例と同様に、造形槽２２において供給槽２１側となる移動方向上流部では、図８（ａ）に示すように、搬送粉体２０ｂの量が多くなる。一方、造形槽２２において供給槽２１とは反対側となる移動方向下流部では、図８（ｂ）に示すように、搬送粉体２０ｂの量が少なくなる。
As in the conventional example described with reference to FIG. 7, in the upstream portion in the moving direction on the
本実施形態のリコートは、平坦化ローラ１２の回転速度及び移動速度は可変である。また、従来例と同様に、平坦化ローラ１２の移動距離によって搬送粉体２０ｂの量は減少する。
リコート条件に着目すると、平坦化ローラ１２の回転速度を減少させるほど、また移動速度を減少させるほど粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力は増加するため、パッキング密度は増加する傾向にある。
In the recoating of the present embodiment, the rotation speed and movement speed of the flattening
Focusing on the recoating conditions, the pressure acting on the
よって、平坦化ローラ１２が図８（ａ）に示すように移動方向上流部に位置する状態の平坦化ローラ１２の回転速度「Ｒ１」は、図８（ｂ）に示すように移動方向下流部に位置する状態の平坦化ローラ１２の回転速度「Ｒ２」よりも速い設定とする。
さらに、平坦化ローラ１２が図８（ａ）に示すように移動方向上流部に位置する状態の平坦化ローラ１２の移動速度「Ｖ１」は、図８（ｂ）に示すように移動方向下流部に位置する状態の平坦化ローラ１２の移動速度「Ｖ２」よりも速い設定とする。
Therefore, the rotational speed “R1” of the flattening
Further, the moving speed “V1” of the flattening
回転速度「Ｒ１」及び移動速度「Ｖ１」のそれぞれが、回転速度「Ｒ２」及び移動速度「Ｖ２」よりも速い。このため、図８（ａ）に示すように、平坦化ローラ１２が移動方向上流部に位置するときに粉体層３１となる粉体２０に作用する圧力「Ｐ３」を抑制することができる。
一方、回転速度「Ｒ２」及び移動速度「Ｖ２」のそれぞれが、回転速度「Ｒ１」及び移動速度「Ｖ１」よりも遅い。このため、図８（ｂ）に示すように、平坦化ローラ１２が移動方向下流部に位置するときに粉体層３１となる粉体２０に作用する圧力「Ｐ４」を大きくすることができる。
よって、移動方向下流部で粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力「Ｐ４」と、移動方向上流部で粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力「Ｐ３」との差は、圧力「Ｐ１」と「Ｐ２」との差よりも小さくすることができる。
Each of the rotation speed “R1” and the movement speed “V1” is faster than the rotation speed “R2” and the movement speed “V2”. For this reason, as shown in FIG. 8A, the pressure “P3” acting on the
On the other hand, each of the rotation speed “R2” and the movement speed “V2” is slower than the rotation speed “R1” and the movement speed “V1”. For this reason, as shown in FIG. 8B, the pressure “P4” acting on the
Therefore, the pressure “P4” acting on the
また、造形槽２２における平坦化ローラ１２の移動方向上流側から移動方向下流側に平坦化ローラ１２が移動するにつれて徐々に平坦化ローラ１２の回転速度と移動速度とが遅くなるように設定する。
平坦化ローラ１２が移動方向上流側から移動方向下流側に移動するのに従い、平坦化ローラ１２の回転速度及び移動速度を減少させることで、移動方向下流側で搬送粉体２０ｂの量が減少しても粉体層３１を形成する粉体２０に作用する圧力の変動を抑制できる。このため、造形槽２２内のパッキング密度のばらつきを低減することができる。
In addition, the rotation speed and the moving speed of the flattening
As the flattening
三次元造形装置１００では、平坦化ローラ１２によって供給槽２１の粉体２０を造形槽２２に搬送することで、造形槽２２に粉体層３１を形成する。このリコートのときに、造形槽２２内でパッキング密度にばらつきが生じることがある。このばらつきが生じる原因は、以下の理由によるものと考えられる。
In the three-
すなわち、リコート条件が一定の場合、平坦化ローラ１２により搬送する粉体２０の量が、平坦化ローラ１２の移動方向上流部と移動方向下流部とでは異なる。そして、移動方向上流部から移動方向下流部へ平坦化ローラ１２を移動させてリコートすることで粉体２０の供給量は徐々に減少していく。パッキング密度は粉体２０の供給量を増加させるほど増加し，また平坦化ローラ１２の回転速度を減少させるほど増加する傾向がある。そのため、造形槽２２内でのリコート条件を変更する。具体的には平坦化ローラ１２の移動方向上流部から移動方向下流部へかけて、平坦化ローラ１２の回転速度または移動速度の少なくとも一方を徐々に減少させることでパッキング密度のばらつきを低減することができる。
That is, when the recoat conditions are constant, the amount of the
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を移動方向上流部から移動方向下流部に向けて移動速度または回転速度を減速する構成として、本実施形態では、平坦化部材の移動距離に比例して減速する構成となっている。減速する構成としてはこれに限るものではなく、移動距離に応じて連続的に減速してもよいし、移動距離に応じて段階的に減速してもよい。
In this embodiment, the flattening member such as the flattening
実施形態では、平坦化ローラ１２の回転方向は、平坦化ローラ１２の造形槽２２との対向部における表面移動方向が平坦化ローラ１２の造形槽２２に対する移動方向と同方向となる回転方向（以下、「カウンター方向」と呼ぶ）である。平坦化ローラ１２の回転方向としては、平坦化ローラ１２の造形槽２２との対向部における表面移動方向が平坦化ローラ１２の造形槽２２に対する移動方向とは逆方向となる回転方向（以下、「トレーリング方向」という）でもよい。
しかし、平坦化ローラ１２の回転方向をカウンター方向に設定することで、粉体層３１の粉体密度の均一化及び層厚の均一化を図ることができる。これは以下の理由による。
In the embodiment, the rotation direction of the flattening
However, by setting the rotation direction of the flattening
すなわち、平坦化ローラ１２の最下部の近傍であって、この最下部よりも平坦化ローラ１２の造形槽２２に対する移動方向の下流側となる平坦化ローラ１２の周面と、平坦化ローラ１２の最下部を通る仮想水平面との間には、楔形の空間が形成される。
That is, the peripheral surface of the flattening
平坦化ローラ１２の回転方向がトレーリング方向の場合、楔形の空間内で平坦化ローラ１２に接触する粉体２０は平坦化ローラ１２の表面移動によって、平坦化ローラ１２の最下部が位置する楔形の頂点に向かって移動する。平坦化ローラ１２の表面移動によって楔形の頂点に到達した粉体２０は、上方に平坦化ローラ１２が存在し、下方に粉体層３１を形成する粉体２０が存在して逃げ場がないため、粉体層３１を形成する粉体２０内に入ろうとする。これにより、平坦化ローラ１２の下方の粉体２０の量が部分的に多くなり、粉体２０の量が多くなった部分で形成された粉体層３１は他の部分と比べて、部分的に粉体密度が高くなるおそれがある。さらに、過剰な粉体２０が平坦化ローラ１２の下方に到達することで、粉体層３１の所定の層厚の範囲に粉体２０が入りきらず、一時的に平坦化ローラ１２を押し上げて、粉体層３１の表面が部分的に高くなり、層厚が厚くなるおそれがある。
When the rotation direction of the flattening
一方、平坦化ローラ１２の回転方向がカウンター方向の場合、楔形の空間内で平坦化ローラ１２に接触する粉体２０は平坦化ローラ１２の表面移動によって、楔形の頂点から離れる方向に移動する。これにより、平坦化ローラ１２の下方の粉体２０の量が部分的に多くなることを抑制でき、部分的に粉体密度が高くなることを抑制できるため、粉体層３１の粉体密度の均一化を図ることができる。さらに、過剰な粉体２０が平坦化ローラ１２の下方に到達することを抑制できるので、粉体層３１の表面が部分的に高くなることを抑制でき、粉体層３１の層厚の均一化を図ることができる。
On the other hand, when the rotation direction of the flattening
実施形態では、平坦化部材がローラ状であり、移動方向上流側から移動方向下流側に移動するのに従い、平坦化部材の回転速度及び移動速度を減少させる構成である。平坦化部材がブレードの場合は、移動速度のみを減少させる。 In the embodiment, the flattening member has a roller shape, and the rotational speed and the moving speed of the flattening member are decreased as the flattening member moves from the moving direction upstream side to the moving direction downstream side. When the flattening member is a blade, only the moving speed is decreased.
実施形態では、平坦化ローラ１２を移動させることで平坦化ローラ１２を造形槽２２に対して相対的に移動させる構成であるが、造形槽２２を移動させることで平坦化ローラ１２を造形槽２２に対して相対的に移動させる構成としてもよい。
In the embodiment, the leveling
実施形態では、造形槽２２に対して平坦化ローラ１２を供給槽２１側（図８中の左側）から反対側（図８中の右側）に向けて一度移動させることで一層の粉体層３１を形成する。すなわち、造形槽２２に対して平坦化ローラ１２を一方向に一度移動させることで、粉体層３１を形成する構成である。粉体層３１を形成する構成としては、造形槽２２に対して往復運動する平坦化ローラ１２の往路で、所定の層厚の粉体層３１よりも層厚が大きいプレ粉体層を形成し、平坦化ローラ１２の復路で平坦化ローラ１２によってプレ粉体層の一部を削る構成としてもよい。詳しくは、復路において、プレ粉体層の表面側の粉体２０を除去して所望の層厚の粉体層３１を形成する構成としてもよい。さらに、プレ粉体層を形成する構成としては、複数回の削り動作によって粉体層３１を形成する構成としてもよい。
In the embodiment, the leveling
実施形態では、造形槽２２に隣接する供給槽２１から平坦化ローラ１２によって粉体２０を押して造形槽２２に粉体２０を供給し、平坦化ローラ１２で粉体２０を平坦化して粉体層３１を形成する。造形槽２２に粉体２０を供給する構成としてはこれに限るものではない。例えば、造形槽２２の上方に粉体供給部を備え、造形槽２２内に粉体２０を供給し、供給された粉体２０を平坦化ローラ１２によって平坦化して造形槽２２内に敷き詰め、粉体層３１を形成する構成としてもよい。
In the embodiment, the
実施形態の三次元造形装置１００の造形方法は、バインダージェット方式である。本発明の構成を適用可能な造形方法は、バインダージェット方式に限らず、レーザー焼結方式（ＬＳ方式等）や電子ビーム焼結方式（ＥＢＭ方式等）などであってもよい。すなわち、粉体の結合手段として、実施形態では液体吐出ヘッドから吐出される液体を用いて粉体同士を結合させる手段を用いているが、これに代えて、レーザー照射手段等を用いて粉体同士を焼結等により結合させる手段などを用いることもできる。本発明は、粉体層を形成し、粉体層中の粉体を結合させる立体造形方法であれば、適用可能である。
The modeling method of the three-
バインダージェット方式の場合、粉体２０に石膏を用い、インクジェットヘッドからバインダーインクを吐出し、石膏粉を凝固させることで層状構造物３０を形成するのが一般的である。しかし、粉体２０に砂を用いて、バインダー樹脂をインクジェットヘッドから吐出することで、鋳型などに利用される三次元造形物を造形することもできる。また、バインダージェット方式であれば、粉体２０に、金属、セラミック、ガラス等を用いることもできる。また、バインダージェット方式においては、結合液に溶解可能な材料をコートした粉体２０を用い、結合液をインクジェットヘッドから吐出することで、粉体同士をコート材料を介して結合させ、層状構造物３０を形成することもできる。
In the case of the binder jet method, it is common to form the layered
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。 What was demonstrated above is an example, and there exists an effect peculiar for every following aspect.
（態様Ａ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体２０等の粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置１００等の三次元造形装置であって、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて造形部に対する平坦化部材の相対速度（平坦化ローラ１２の移動速度等）を減速させることを特徴とする。
一般に、造形部に形成された粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物を形成して三次元造形物を造形する場合、高い粉体密度で均一化された粉体層を形成することが望まれる。粉体密度は粉体層に作用する圧力が関係しており、粉体層に作用する圧力は、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度と、平坦化部材の粉体の搬送量とが関係し、平坦化部材が回転する場合はその回転速度も関係する。平坦化部材の粉体の搬送量が多いほど粉体層に作用する圧力は高くなるが、本発明者らは、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度が遅いほど、また、平坦化部材の回転速度が遅いほど粉体層に作用する圧力は高くなることを見出した。
平坦化部材の粉体の搬送量は、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて減少するため、粉体の搬送量によって変化する圧力は平坦化部材の移動方向下流側ほど減少する。このため、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度と平坦化部材の回転速度とが、移動方向の上流側と下流側とで変化しない従来の装置では、粉体の搬送量によって変化する圧力が移動方向下流側ほど減少し、粉体密度が低くなることがあった。これに対して、本態様では、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて造形部に対する平坦化部材の相対速度を減速させる。これにより、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度が平坦化部材の移動方向下流側ほど遅くなり、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度によって変化する圧力は平坦化部材の移動方向下流側ほど増加する。よって、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect A)
The leveling member such as the leveling
In general, when a three-dimensional structure is formed by combining a powder of a powder layer formed in a modeling part into a required shape to form a layered structure, a powder layer uniformized at a high powder density is formed. It is desirable to form. The pressure acting on the powder layer is related to the powder density, and the pressure acting on the powder layer depends on the relative moving speed of the flattening member with respect to the shaping portion and the amount of powder transported by the flattening member. When the flattening member rotates, the rotation speed is also related. The greater the amount of powder transported by the flattening member, the higher the pressure acting on the powder layer, but the present inventors have found that the lower the relative moving speed of the flattening member relative to the shaped part, It has been found that the pressure acting on the powder layer increases as the rotational speed of the member decreases.
Since the amount of powder transported by the flattening member decreases as the planarizing member is moved relative to the modeling portion, the pressure that changes depending on the amount of powder transported decreases toward the downstream side of the planarizing member in the moving direction. For this reason, in the conventional apparatus in which the relative moving speed of the flattening member with respect to the shaping portion and the rotational speed of the flattening member do not change between the upstream side and the downstream side in the moving direction, the speed changes depending on the amount of powder transported. In some cases, the pressure was decreased toward the downstream side in the moving direction, and the powder density was lowered. On the other hand, in this aspect, the relative speed of the planarizing member with respect to the modeling portion is reduced as the planarizing member is moved with respect to the modeling portion. As a result, the relative movement speed of the flattening member relative to the shaping part becomes slower toward the downstream side of the flattening member in the movement direction, and the pressure that changes depending on the relative movement speed of the flattening member relative to the shaping part is the movement of the flattening member. It increases toward the downstream side. Therefore, the pressure that changes depending on the amount of powder transport decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the relative movement speed of the flattening member with respect to the shaping part increases, so the upstream side in the movement direction and the downstream side in the movement direction Variation in pressure acting on the powder layer can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、平坦化ローラ１２等の平坦化部材は、造形槽２２等の造形部に対する平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、平坦化部材を回転駆動することで、粉体密度のばらつきを抑制することができる。
(Aspect B)
In aspect A, the flattening member such as the flattening
According to this, as described in the above embodiment, it is possible to suppress variation in powder density by rotationally driving the planarizing member.
（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して移動させるにつれて平坦化部材の回転速度を減速させることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、平坦化部材の回転速度が平坦化部材の移動方向下流側ほど遅くなり、平坦化部材の回転速度によって変化する圧力は平坦化部材の移動方向下流側ほど増加する。よって、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、回転速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect C)
Aspect B is characterized in that the rotation speed of the flattening member is decelerated as the flattening member such as the flattening
According to this, as described in the above embodiment, the rotation speed of the flattening member becomes slower toward the downstream side in the movement direction of the flattening member, and the pressure that changes depending on the rotation speed of the flattening member is the movement direction of the flattening member. Increasing downstream. Therefore, the pressure acting on the powder layer on the upstream side in the moving direction and on the downstream side in the moving direction is reduced because the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the moving direction and the pressure that changes depending on the rotational speed increases. The variation of can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｄ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体２０等の粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置１００等の三次元造形装置であって、平坦化部材は、造形部に対する平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体であり、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて平坦化部材の回転速度を減速させることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、平坦化部材の回転速度が平坦化部材の移動方向下流側ほど遅くなり、平坦化部材の回転速度によって変化する圧力は平坦化部材の移動方向下流側ほど増加する。よって、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、回転速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect D)
The leveling member such as the leveling
According to this, as described in the above embodiment, the rotation speed of the flattening member becomes slower toward the downstream side in the movement direction of the flattening member, and the pressure that changes depending on the rotation speed of the flattening member is the movement direction of the flattening member. Increasing downstream. Therefore, the pressure acting on the powder layer on the upstream side in the moving direction and on the downstream side in the moving direction is reduced because the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the moving direction and the pressure that changes depending on the rotational speed increases. The variation of can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｅ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体２０等の粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置１００等の三次元造形装置を制御する造形プログラムであって、平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記造形部に対する前記平坦化部材の相対速度（平坦化ローラ１２の移動速度等）を減速させるように前記三次元造形装置を制御することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度によって変化する圧力が増加する。このため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制でき、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect E)
The leveling member such as the leveling
According to this, as described in the above embodiment, the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the relative movement speed of the flattening member with respect to the shaping portion increases. To do. For this reason, the dispersion | variation in the pressure which acts on the powder layer in the moving direction upstream and the moving direction downstream can be suppressed, and the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｆ）
態様Ｅにおいて、平坦化ローラ１２等の平坦化部材が、造形槽２２等の造形部に対する平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動するように三次元造形装置１００等の三次元造形装置を制御することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、平坦化部材を回転駆動することで、粉体密度のばらつきを抑制することができる。
(Aspect F)
In aspect E, a tertiary member such as the three-
According to this, as described in the above embodiment, it is possible to suppress variation in powder density by rotationally driving the planarizing member.
（態様Ｇ）
態様Ｆにおいて、平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して移動させるにつれて平坦化部材の回転速度を減速させるように三次元造形装置１００等の三次元造形装置を制御することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、回転速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect G)
In aspect F, a three-dimensional modeling apparatus such as the three-
According to this, as described in the above embodiment, the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the rotation speed increases. Variations in pressure acting on the powder layer on the downstream side can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｈ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体２０等の粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという動作を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形装置１００等の三次元造形装置を制御する造形プログラムであって、平坦化部材は、造形部に対する平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体であり、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて平坦化部材の回転速度を減速させるように三次元造形装置を制御することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、回転速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect H)
The leveling member such as the leveling
According to this, as described in the above embodiment, the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the rotation speed increases. Variations in pressure acting on the powder layer on the downstream side can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｉ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという工程を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形物製造方法であって、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて造形部に対する平坦化部材の相対速度（平坦化ローラ１２の移動速度等）を減速させることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、平坦化部材の造形部に対する相対的な移動速度によって変化する圧力が増加する。このため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制でき、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect I)
The leveling member such as the leveling
According to this, as described in the above embodiment, the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the relative movement speed of the flattening member with respect to the shaping portion increases. To do. For this reason, the dispersion | variation in the pressure which acts on the powder layer in the moving direction upstream and the moving direction downstream can be suppressed, and the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
（態様Ｊ）
平坦化ローラ１２等の平坦化部材を造形槽２２等の造形部に対して相対的に移動させて粉体を移送しつつ平坦化する平坦化処理を実行して造形部に粉体層３１等の粉体層を形成し、粉体層の粉体を所要形状に結合して層状構造物３０等の層状構造物を形成するという工程を繰り返し行って、層状構造物が積層された三次元造形物を造形する三次元造形物製造方法であって、平坦化部材を造形部に対する平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動させる回転速度を、平坦化部材を造形部に対して移動させるにつれて減速させることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動方向下流側ほど粉体の搬送量によって変化する圧力が減少し、回転速度によって変化する圧力が増加するため、移動方向上流側と移動方向下流側とでの粉体層に作用する圧力のばらつきを抑制できる。これにより、形成される粉体層の粉体密度の均一化を図ることができる。
(Aspect J)
The leveling member such as the leveling
According to this, as described in the above embodiment, the pressure that changes depending on the amount of powder conveyed decreases toward the downstream side in the movement direction, and the pressure that changes depending on the rotation speed increases. Variations in pressure acting on the powder layer on the downstream side can be suppressed. Thereby, the powder density of the formed powder layer can be made uniform.
１ 粉体保持部
５ 造形ユニット
７ ベース部材
１０ 造形液
１１ 粉体収容槽
１２ 平坦化ローラ
１３ 粉体除去板
２０ 粉体
２０ａ 余剰粉体
２０ｂ 搬送粉体
２１ 供給槽
２２ 造形槽
２３ 供給ステージ
２４ 造形ステージ
２５ 平坦化ローラ往復モータ
２６ 平坦化ローラ回転モータ
２７ 供給ステージ昇降モータ
２８ 造形ステージ昇降モータ
２９ 余剰粉体回収槽
３０ 層状構造物
３１ 粉体層
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２ ヘッド
５２ａ 第一ヘッド
５２ｂ 第二ヘッド
５４ 第一ガイド部材
５５ 第二ガイド部材
５６ タンク装着部
６０ タンク
６１ メンテナンス機構
６２ キャップ
６３ ワイパ
７０ 側板
７１ ガイド部材
７２ スライダ部
１００ 三次元造形装置
５００ 制御部
５００Ａ 主制御部
５０６ 外部インターフェース
５０７ 入出力部
５０８ ヘッド駆動制御部
５１０ 主走査方向駆動部
５１１ 吐出ユニット昇降駆動部
５１２ 副走査方向駆動部
５１３ 供給ステージ駆動部
５１４ 造形ステージ駆動部
５１５ 平坦化往復駆動部
５１６ 平坦化回転駆動部
５１７ 粉体供給駆動部
５１８ メンテナンス駆動部
５１９ 粉体回収駆動部
５２２ 操作パネル
５５０ 主走査方向移動機構
５５１ 吐出ユニット昇降機構
５５２ 副走査方向移動機構
５５４ 粉体供給装置
５５５ 粉体回収モータ
５６０ 温湿度センサ
６００ 造形データ作成装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記造形部に対する前記平坦化部材の相対速度を減速させることを特徴とする三次元造形装置。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer Is a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional structure in which the layered structure is laminated, by repeatedly performing the operation of forming a layered structure by combining the desired shape and
The three-dimensional modeling apparatus characterized by decelerating the relative speed of the said planarization member with respect to the said modeling part as the said planarization member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材は、前記造形部に対する前記平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体であることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the flattening member is a rotating body that rotates around a rotation axis that is orthogonal to a moving direction of the flattening member with respect to the modeling unit.
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記平坦化部材の回転速度を減速させることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
The three-dimensional modeling apparatus characterized by decelerating the rotational speed of the said flattening member as the said flattening member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材は、前記造形部に対する前記平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体であり、
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記平坦化部材の回転速度を減速させることを特徴とする三次元造形装置。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer Is a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional structure in which the layered structure is laminated, by repeatedly performing the operation of forming a layered structure by combining the desired shape and
The flattening member is a rotating body that is driven to rotate around a rotation axis that is orthogonal to the moving direction of the flattening member with respect to the modeling part,
The three-dimensional modeling apparatus characterized by decelerating the rotational speed of the said flattening member as the said flattening member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記造形部に対する前記平坦化部材の相対速度を減速させるように前記三次元造形装置を制御することを特徴とする造形プログラム。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer Is a modeling program for controlling a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional modeled object in which the layered structure is laminated, by repeatedly performing the operation of forming a layered structure by combining the desired shape and
The modeling program which controls the said three-dimensional modeling apparatus so that the relative speed of the said planarization member with respect to the said modeling part may be decelerated as the said planarization member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材が、前記造形部に対する前記平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動するように前記三次元造形装置を制御することを特徴とする造形プログラム。 In the modeling program of Claim 5,
The modeling program which controls the said three-dimensional modeling apparatus so that the said planarization member may be rotationally driven centering on the rotating shaft orthogonal to the moving direction of the said planarization member with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記平坦化部材の回転速度を減速させるように前記三次元造形装置を制御することを特徴とする造形プログラム。 In the modeling program of Claim 6,
The modeling program which controls the said three-dimensional modeling apparatus so that the rotational speed of the said planarization member may be decelerated as the said planarization member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材は、前記造形部に対する前記平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動する回転体であり、
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記平坦化部材の回転速度を減速させるように前記三次元造形装置を制御することを特徴とする造形プログラム。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer Is a modeling program for controlling a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional modeled object in which the layered structure is laminated, by repeatedly performing the operation of forming a layered structure by combining the desired shape and
The flattening member is a rotating body that is driven to rotate around a rotation axis that is orthogonal to the moving direction of the flattening member with respect to the modeling part,
The modeling program which controls the said three-dimensional modeling apparatus so that the rotational speed of the said planarization member may be decelerated as the said planarization member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて前記造形部に対する前記平坦化部材の相対速度を減速させることを特徴とする三次元造形物製造方法。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer It is a three-dimensional structure manufacturing method for forming a three-dimensional structure in which the layered structure is laminated by repeatedly performing a process of forming a layered structure by binding to a required shape,
The three-dimensional structure manufacturing method characterized by decelerating the relative speed of the said planarization member with respect to the said modeling part as the said planarization member is moved with respect to the said modeling part.
前記平坦化部材を前記造形部に対する前記平坦化部材の移動方向に直交する回転軸を中心に回転駆動させる回転速度を、前記平坦化部材を前記造形部に対して移動させるにつれて減速させることを特徴とする三次元造形物製造方法。 A flattening process is performed in which the flattening member is moved relative to the modeling portion to transfer the powder and flattening to form a powder layer on the modeling portion, and the powder of the powder layer It is a three-dimensional structure manufacturing method for forming a three-dimensional structure in which the layered structure is laminated by repeatedly performing a process of forming a layered structure by binding to a required shape,
The rotational speed for rotating the flattening member about a rotation axis orthogonal to the moving direction of the flattening member relative to the modeling part is decelerated as the flattening member is moved relative to the modeling part. A three-dimensional structure manufacturing method.
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- 2017-05-24 JP JP2017103091A patent/JP2018196966A/en active Pending
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