JPH06198746A - 立体モデル作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、構成の簡単化および小型で低価格化
を実現し、製作物に見合った樹脂量で立体モデルを作成
可能にした立体モデル作成装置を提供する。 【構成】断面形状を示すスライス平面図信号に基いてス
ライス層を形成するとともに、該スライス層を高さ方向
に積層して立体モデルを作成するもので、造型液滴を噴
射する液滴噴射ヘッド17から噴射される造型液滴の受け
面を有するターンテーブル16に主走査方向の回転を与
え、この主走査方向の回転とクロスする副走査方向に液
滴噴射ヘッド17を移動させ、さらにターンテーブル16と
液滴噴射ヘッド17を対向方向に相対移動させ、外部より
受信するスライス平面図信号をターンテーブル16の主走
査方向の回転に基づく円弧状の走査軌跡に沿わせた信号
列に円弧走査信号変換28により変換し、この変換された
信号列に基づいて液滴噴射ヘッド17より造型液滴を噴射
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＣＡＤシステム
によって設計された物品のスライス断面図情報や地図の
等高線図等のスライス断面図に基いて立体物を作成する
立体モデル作成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体物を作成する方法で最も基本
的な考えのものとして、板材からスライス層別のパター
ンを切り出し、これを積層することによって立体物を作
成する方法が知られているが、さらに、これを自動化し
た立体物の作成方法として、紫外線硬化樹脂液面にパタ
ーン信号でオンオフ制御された紫外レーザ光を照射しな
がら所定の走査を行い、パターン状に樹脂を硬化させ、
この硬化層を次々に積層することで立体物を作ることか
知られている。

【０００３】図１０は、このような考えに基づいた立体
モデル作成装置の一例を示すもので、容器１に収容した
紫外光硬化樹脂液２に紫外レーザ光を照射することによ
り立体物の作成を行う。この場合、紫外レーザ装置３を
出射した光は、ＣＡＤ４の信号に応動する変調器５を経
由してプロジェクタ６に導かれ、紫外光硬化性樹脂液２
上にフォーカスされる。プロジェクタ６は、ＸＹスキャ
ナ７に保持され、また紫外光硬化性樹脂液２の液面下に
支持台８があって、この支持台８はＺ軸エレベータ９に
よって昇降するようになっている。

【０００４】ここで、ＸＹスキャナ７およびＺ軸エレベ
ータ９は、ハードウェアコントローラ１０の指令により
制御されるＺ軸コントローラー１１、ＸＹコントローラ
ー１２により駆動される。

【０００５】しかして、ＣＡＤ４からの信号として、各
層毎の断面図の信号が与えられると、これに対応して紫
外レーザ装置３からの紫外レーザー光を変調しながら、
ＸＹコントローラー１２によりＸＹスキャナ７のＸＹ走
査を行うことで、紫外光硬化樹脂液２に紫外レーザー光
を照射して硬化層を形成し、その後に、Ｚ軸コントロー
ラー１１によりＺ軸エレベータ９を駆動して、支持台８
を一層分だけ降下させ、次層の加工を行い、このように
して次々に各層を積層していくことにより立体物を形成
するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して紫外線硬化樹脂液２に紫外レーザ光を照射しながら
立体物を作成する方法では、作成すべき立体物の大きさ
に比べて大量の樹脂液を用意しなければならず、しかも
支持台８と紫外線硬化樹脂液２の液面の平行度を極めて
精度よくしておかなければならないため、装置が複雑、
大型で高価なものになるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、構成の簡単化および小型で低価格化が実現でき、加
えて、製作物に見合った樹脂量を用意することで立体モ
デルを作成可能にした立体モデル作成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面形状を示
すスライス平面図信号に基いてスライス層を形成すると
ともに、該スライス層を高さ方向に積層することで立体
モデルを作成する立体モデル作成装置において、造型液
滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、この液滴噴射ヘッドか
ら噴射される造型液滴の受け面を有するターンテーブル
と、このターンテーブルに主走査方向の回転を与える手
段と、前記ターンテーブルの主走査方向の回転とクロス
する副走査方向に前記液滴噴射ヘッドを移動させる手段
と、前記ターンテーブルと前記液滴噴射ヘッドを対向方
向に相対移動させる手段と、スライス平面図信号を受信
する手段と、前記スライス平面図信号を前記ターンテー
ブルの主走査方向の回転に基づく円弧状の走査軌跡に沿
わせた信号列に変換する円弧走査信号変換手段と、この
円弧走査信号変換手段により変換された信号列に応じて
前記液滴噴射ヘッドより造型液滴を噴射させる手段とに
より構成されている。

【０００９】

【作用】この結果、本発明によれば、液滴噴射ヘッドよ
りスライス平面図信号から変換された円弧状の走査軌跡
に沿わせた信号列に応じて造型液が噴射され、各スライ
ス層が形成されるようになる。これにより、製作物に見
合った樹脂量により立体モデルを作成できるとともに、
樹脂液をパターン形成する手段を簡単化でき、さらに、
主走査はターンテーブルの回転によって得られること
で、往復動動作などが不要になり、走査機構の簡単化も
実現できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。

【００１１】（第１実施例）図１は、第１実施例の概略
構成を示している。図において、１５は立体モデル作成
装置を示している。

【００１２】１６は造型液滴受け面となるターンテーブ
ルである。そして、このターンテーブル１６の上方に液
滴噴射ヘッド１７を配置している。この液滴噴射ヘッド
１７は、移動走査台１８によりターンテーブル１６の回
転とクロスする方向に移動するように支持されている。

【００１３】１９、２０は支持フレームで、一方の支持
フレーム１９は、支柱２１に支持され、他方のフレーム
２０は、直接基台（図示せず）に取り付けている。

【００１４】そして、これら支持フレーム１９、２０の
間にガイドレール２２とリードスクリュ２３を設け、こ
れらガイドレール２２とリードスクリュ２３により、移
動走査台１８をガイドレール２２に沿って移動可能に支
持している。

【００１５】リードスクリュ２３は、支持フレーム２０
側においてギヤ２４を取り付けていて、このギヤ２４を
副走査モータ２６のギヤ２５と噛み合うようにしてい
る。

【００１６】ターンテーブル１６には、ターンテーブル
１６自身を回転させる主走査モータ（図示せず）と、タ
ーンテーブル１６自身を昇降させるテーブル昇降機構の
一部にテーブル昇降モータ（図示せず）をそれぞれ連結
している。

【００１７】そして、上述の各モーターを制御するドラ
イバーとして、副走査モータドライバ３０、主走査モー
タドイライバ３１、テーブル昇降モータドライバ３２を
設けている。

【００１８】２７は平面図信号受信回路で、この平面図
信号受信回路２７は、図示しないＣＡＤ等から出力され
るスライス平面図信号を受信する。そして、この受信し
た平面図信号を円弧走査信号変換回路２８に与える。

【００１９】円弧走査信号変換回路２８では、平面図信
号を後述するように座標変換すると共に、液滴噴射ヘッ
ド１７の構造、動作モードに合わせた信号に変換するよ
うにしている。そして、この信号をヘッドドライバ２９
に送り込み、ヘッドドライブに適合する電圧、パルス形
状の信号に変換して、液滴噴射ヘッド１７をドライブす
るようにしている。

【００２０】ところで、立体モデルを作成するための液
滴としては、紫外線硬化樹脂液や熱溶融ワックス液等が
適用されるが、前者の場合は、少なくとも各スライス層
の形成毎に紫外線照射を行って樹脂を重合硬化させる必
要があり、後者の場合には自然放冷によって固化させる
ことが可能である。

【００２１】そして、液滴噴射ヘッド１７として、イン
クジェットプリントヘッドとして公知のものが適用され
るが、紫外線硬化樹脂液を噴射する場合は、マルチノズ
ルのオンデイマンドタイプのプリントヘッドが適用され
る。この場合は、ヘッドまたは液滴受け面を移動させて
主走査を行い、この主走査によって複数本の走査ライン
を形成させて帯状走査領域を形成するようになる。ま
た、荷電制御型と呼ばれるヘッドも適用可能である。こ
のヘッドの場合は、１本のノズルから連続噴射される液
滴の飛行方向が制御され、ヘッドと液滴受け面を相対移
動させて主走査を行う。この時、この移動方向と直角方
向に液滴の噴射方向を偏向させることによって、マルチ
ノズルオンデイマンドヘッドの場合と同様に帯状の走査
領域を形成するようになる。荷電制御型のヘッドは信号
応答速度が早いが、上述のように帯状走査を行うことに
よって主走査速度を極端に早める事なく、その高速応答
性を有効に利用することが可能になる。

【００２２】一方、熱溶融ワックスを噴射する場合は、
オンデイマンドタイプのマルチノズル方式のものが適用
される。この場合は、常時固型のワックスを加熱溶融し
て液状にしておいて噴射するようになる。

【００２３】液滴噴射ヘッド１７としては、いずれのタ
イプのものでも適用可能であるが、帯状の走査領域が形
成されるものを適用するのが好適である。

【００２４】しかして、ターンテーブル１６を主走査モ
ータ（図示せず）により１回転させる毎に、副走査モー
タ２６の回転によってリードスクリュ２３を回転させる
ことにより、液滴噴射ヘッド１７を帯状走査の巾だけタ
ーンテーブル１６の回転とクロスする方向に移動するこ
とで、走査領域を拡げて行く。

【００２５】この走査において、主走査は円弧状の軌跡
を描くために、この軌跡に合わせて走査信号変換を行わ
なければならない。

【００２６】図２は、走査信号変換を説明するためのも
ので、同図（ａ）において、矢印Ａで示す円弧は、主走
査ラインを示すものとし、Ｐで示した矩形は作成する立
体のスライス断面であるものとする。

【００２７】この場合、液滴噴射は円弧状の主走査ライ
ンＡに沿って行われるために、各ラインに対応させた信
号は同図（ｂ）に示すような信号列となる。ここで、円
弧の中心に近い位置と離れた位置では、同じ長さの物体
であっても信号列の長さは異なったものとなる。

【００２８】このような円弧状の走査のために、スライ
ス断面図からの信号変換を行うのが円弧走査信号変換回
路２８である。この場合、円弧の半径である液滴噴射ヘ
ッド１７とターンテーブル１６の中心との距離が、ター
ンテーブル１６の回転毎に変化するため、変換パラメー
ターをそれに対応して変化させながら行うようにしてい
る。

【００２９】そして、このようにして、一つのスライス
平面分の造型液滴の噴射が終了すると、テーブル昇降モ
ータドライバ３２によりテーブル昇降モータ（図示せ
ず）を駆動して、ターンテーブル１６を層厚分降下させ
て次の層形成をスタートさせるようになる。

【００３０】従って、このようにすれば液滴噴射ヘッド
１７によって、スライス平面図信号から変換された円弧
状の走査軌跡に沿わせた信号列に応じて造型液が噴射さ
れ、各スライス層が形成されるので、製作物に見合った
樹脂量により立体モデルを作成できるとともに、樹脂液
をパターン形成する手段を簡単化でき、しかも、主走査
はターンテーブルの回転によって得られるので、往復動
動作などが不要になり、走査機構の簡単化も実現するこ
とができ、これらにより価格的にも安価にできる。

【００３１】なお、図１において、液滴噴射ヘッド１７
の副走査方向の移動範囲が狭い場合は、図２（ｂ）で示
した動作モードでもあまり支障はないが、その移動範囲
が大きくなるのにしたがって、回転中心に近い位置の回
転線速度と、中心から離れた位置での線速度、すなわち
主走査速度が大きく異った値となるために不都合が生ず
る。例えば、液滴噴射ヘッド１７の噴射周期を追従させ
ないと単位面積当りの噴射液量が一様でなくなって、厚
さが傾斜したモデルが作成されてしまう。これを防ぐ為
にヘッドの動作周期を制御すると、最外周位置では最も
効率の良い動作となるが、それより内側の位置では動作
周期が低下して動作効率が悪くなってしまう。

【００３２】この点を改善するため、ターンテーブル１
６の回転とクロスする方向に移動される液滴噴射ヘッド
１７の位置に対応させてターンテーブル１６の回転速度
を制御し、液滴噴射ヘッド１７に対するターンテーブル
１６の移動速度が一定となるようにしている。その具体
例を第２実施例で説明する。

【００３３】（第２実施例）図３は、同実施例の概略構
成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付してい
る。この場合、円弧走査信号変換回路２８、副走査モー
タドライバ３０、主走査モータドイライバ３１、テーブ
ル昇降モータドライバ３２に制御指令を与える制御回路
３３を設けている。

【００３４】この制御回路３３は、副走査方向のヘッド
位置情報に基いて、主走査モータドイライバ３１により
主走査モータ（図示せず）の回転速度を制御して、主走
査速度が液滴噴射ヘッド１７の副走査位置にかかわらず
一定となるように維持し、これにともなって円弧走査信
号変換回路２８の動作にパラメーターの変更を必要とす
るようにしている。

【００３５】図２（ｃ）は、円弧走査信号変換回路２８
で作り出す信号列を説明する図で、同図（ａ）のＰで示
す平面図形において、主走査方向に同じ長さを有する線
分に対応する信号列の長さは同じ長さの信号に変換され
るようになる。

【００３６】これにより、液滴噴射ヘッド１７の液滴噴
射の周期を一定値に維持しておいても単位寸法内の噴射
液量は一定に保たれ、形成された層の厚さの不一致が生
ずることが回避できるようになる。

【００３７】ところで、造型液滴として、紫外線硬化タ
イプの樹脂液を用いると強固な立体モデルを作成するこ
とができる。しかしながら、紫外線硬化液は自然放置し
たのでは固化しないから、少なくともひとつのスライス
平面形成毎に紫外線を照射して硬化させなければならな
い。

【００３８】この場合、図１のターンテーブル１６上に
立体モデルを支持させる構成し、ターンテーブル１６の
回転領域内に紫外線照射手段を配置することにより、紫
外線硬化液の噴射と、紫外光の照射をきわめて効率よく
実行することができる。その具体例を第３実施例で説明
する。

【００３９】（第３実施例）図４は、同実施例の概略構
成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付してい
る。この場合、ターンテーブル１６に対向させて紫外線
光源３４を設けている。

【００４０】紫外線光源３４は、ターンテーブル１６上
に立体モデルを形成する紫外線硬化タイプの樹脂液を硬
化させるためのの紫外線を出力するものである。

【００４１】しかして、液滴噴射ヘッド１７によってパ
ターン状に液滴噴射を受けたターンテーブル１６が回転
し、紫外線光源３４の下を通過すると、紫外線硬化タイ
プの樹脂液は、紫外線の照射を受けて重合硬化反応を生
じるようになり、紫外光の照射による立体モデルを形成
する紫外線硬化タイプ樹脂液の硬化を効率よく行うこと
ができる。また、紫外光源３４として、フレキシブルフ
ァイバーバンドルなど、任意位置を照射可能とするもの
を適用する場合、液滴噴射ヘッド１７または移動走査台
に照射端を取り付けるようにすれば、コンパクト化でき
る。

【００４２】なお、紫外線硬化液に粘度調整の為の溶剤
が含ませてある場合、硬化前に溶剤を気化させて除去す
ることが好ましい。この場合は、ターンテーブル１６の
回転で、噴射された液滴が紫外線照射域へ移動する間に
溶剤が気化し終わらない時は、一断面の走査終了後に紫
外線照射を行うように制御すればよい。また、図５に示
すように液滴噴射ヘッド１７を支持する移動走査台１８
に遮光板３５を取付け、この遮光板３５の上側に紫外線
源３４を配置するようにしてもよい。こうすると、液滴
噴射ヘッド１７が矢印方向に移動して副走査が行われる
場合、液滴の噴射を受けた領域が遮光板３５をくぐり抜
けて紫外線源３４より紫外線照射を受けるまでには時間
を要するので、この間に溶剤が気化して紫外光の照射可
能な状態とすることができる。

【００４３】ところで、液滴噴射ヘッド１７を用いて帯
状の走査領域を形成し、帯状の走査領域を副走査によっ
てつなぎ合わせて一つの走査面を形成する際に生じる問
題として、つなぎ合わせ部分に生じるピッチムラがあ
る。

【００４４】このつなぎ合わせ部のピッチムラをおさえ
るためには、副走査送りの精度を高めることはもちろん
必要であるが、それ以外に帯の巾そのものを決定するヘ
ッドの精度を高める必要がある。ところが、現実的に
は、両者の精度を高めて、つなぎ目のムラが障害になら
ない程度にすることはきわめて困難である。

【００４５】このため、副走査送り精度やヘッドの精度
を高めることなくつなぎ目のムラ等の影響を排除できる
ことが好ましい。

【００４６】そこで、高さ方向に細分化された層毎の断
面形状を示すスライス平面図信号に基いて立体物を作成
する装置であって、スライス平面図信号を受信する手段
と、液滴噴射ヘッドの構造によって決まるドット位置に
整合させた信号配列に変換する走査信号変換回路と、変
換信号を受けて動作するヘッドドライブ回路と、ドライ
ブ信号に応動して造型液滴を噴射し、帯状の走査領域を
形成する為の液滴噴射ヘッドと、液滴噴射ヘッドと液滴
受け面をＸ、Ｙ、Ｚ方向に相対移動させる走査・移動手
段と、異ったスライス層を作成する時、副走査方向の帯
状走査領域の配置位相をずらせる制御手段を設けるよう
に構成する。その具体例を第４実施例で説明する。

【００４７】（第４実施例）図６は、同実施例の概略構
成を示すものである。

【００４８】この場合、４１は液滴噴射ヘッドで、この
液滴噴射ヘッド４１は、移動走査台４６に支持されてい
る。移動走査台４６はスライドベアリング４４、４５を
介してガイドレール４２、４３上に移動可能に支持され
ている。

【００４９】４７は主走査モータで、このモータ４７の
回転軸にワイヤプーリ４８を軸支している。ワイヤプー
リ４８にはワイヤ４９が巻回されていて、引き出された
ワイヤは図示しない他のプーリに掛け渡され、このワイ
ヤ５１に移動走査台のグリップ５０が固定されている。

【００５０】しかして、主走査モータ４７を正・逆方向
に回転させる事によって、液滴噴射ヘッド４１をガイド
レール４２、４３に沿って往復動し、主走査を行うよう
にしている。

【００５１】５２は液滴受け台で、この液滴受け台５２
は、昇降台５３上にスライド可能に支持され、昇降台５
３に取付けた副走査モータ５４によって主走査方向と直
交する方向にステップ的に移動するようにしている。

【００５２】昇降台５３には、垂直方向にアーム５５が
伸びていて、支柱５６に対してスライド可能にはめ込ま
れている。そして、メネジ５７を介して送りネジ５８と
係合している。送りネジ５８は、昇降モータ５９の回転
軸に接続されていて、昇降モータ５９の回転によって昇
降台５３を上下動させる。

【００５３】６１は平面図信号受信回路で、この平面図
信号受信回路６１は、図示しないＣＡＤ等のホスト装置
からスライス平面図信号を受信する。そして、この受信
した平面図信号を走査信号変換回路６２に与える。

【００５４】走査信号変換回路６２では、液滴噴射ヘッ
ド４１に対応した座標およびタイミングで信号の再配列
を行い、この信号をヘッドドライバ６３に送り込み、液
滴噴射ヘッド４１に液滴をパターン状に噴射させるよう
にしている。

【００５５】主走査モータードライバ６４、副走査モー
タードライバ６５、昇降モータドライバ６６は、液滴噴
射ヘッド４１の動作に連動して動作し、制御回路６７の
指令に従って制御される。

【００５６】液滴噴射ヘッド４１としては、インクジェ
ットプリンタに使用される各種のプリントヘッドと同じ
構造、動作原理のものが適用される。

【００５７】ここで、マルチノズルのオンデイマンドタ
イプのヘッドにおいては、副走査方向に配列された複数
のノズルをパラレルに動作させながら主走査方向にヘッ
ドを移動させて帯状の走査領域が作られる。また、液滴
噴射ヘッド４１として、荷電制御型と呼ばれ、連続的に
噴射される液滴の飛行方向を電界で制御するタイプのも
のでは、偏向電極の電圧の大きさを周期的に変化させ
て、副走査方向に液滴を分配しながら主走査方向にヘッ
ドを移動走査する事によって帯状の走査領域を形成する
ようになる。

【００５８】しかして、図７（ａ）は、一断面の走査時
の帯状走査エリアＡ−１、Ａ−２、Ａ−３、…のつなぎ
合わせを示している。この場合、エリアＡ−１の左端に
示した丸は副走査方向に配列された液滴噴射ドットを示
すもので、主走査によってこのドットのエリアはＡ−１
の斜線で示したような帯状となる。

【００５９】最初の走査に続く次の走査はＡ−１に隣接
して走査がＡ−２のように行われ、更にＡ−３と続く。

【００６０】このような走査のつなぎ合わせにおいて、
境界部分は液滴ドットが近寄りすぎて重ったり、離れ過
ぎたりすることで隙間ができ、帯の中のドットと同じピ
ッチに配置することが不可能に近い。また、オンデイマ
ンドタイプのヘッドでは、ノズルの穴径の不揃いなどに
よって副走査方向各位値のドット寸法が不揃になり、荷
電制御タイプのヘッドでは、電界制御電圧波型の歪など
でドット位置が不揃になる。

【００６１】このため、各スライス断面の層を積層する
ために、図７（ａ）に示すように、各帯状走査の位置を
同じ移相でくり返して走査すれば、上述のムラが積分さ
れ、作成された立体モデルは高さ方向に大きなムラを持
ったものとなってしまう。

【００６２】そこで、同実施例では、図７（ｂ）（ｃ）
に示すように断面を積層する走査において、副走査方向
の帯の位相をずらせるようにする。この場合、図７
（ｂ）では、同図（ａ）に対して、帯の巾Ｌをｎ分割
（ｎ≧２）した巾ｌだけ位相をずらせた走査Ｂ−１、Ｂ
−２…を示しており、図７（ｃ）では、同図（ａ）に対
して、巾２ｌだけ位相をずらせた走査Ｃ−１、Ｃ−２…
を示している。

【００６３】このようにして各走査の位相をずらせた層
を積層することによって、液滴ドットの寸法やピッチの
ムラは分散配置され、作成された立体モデルでは高さ方
向のムラの無い仕上りが得られるようになる。

【００６４】この場合、図６に示す装置では、位相をず
らせた液滴噴射を行うための指令を制御回路６７が発
し、これに応動して走査信号変換回路６２は、位相をず
らせた信号を生成する。そして、この信号に応じて副走
査モータドライバ６４でのステップ送りの位相をずらせ
ることによって巾ｌ、２ｌの副走査位相のずらしを得る
ようにする。また、一層のパターン形成が終了する毎
に、昇降モータ５９によって、一層の厚さ分だけ昇降台
５３を下げながら立体を形成していく。

【００６５】なお、位相のずらせや昇降台５３の上下は
ｎ層毎に行ってもよく、また位相のずらせ量の最少値
は、１副走査ドットピッチに設定することができる。

【００６６】従って、このようにすれば、各スライス平
面のパターン形成において、帯状走査領域のつなぎ目や
各走査ラインの液滴の寸法ムラなどにより、作成された
パターンの厚さに凹凸があっても、各スライス平面間で
その凹凸の位置がずれて分散配置されるので、それらの
スライス平面を積層した立体モデルの高さ方向のムラは
平均化されつなぎ目のムラの発生を防止できることにな
る。

【００６７】次に、立体モデリングのために造型液滴を
噴射ヘッドからパターン信号に応動して噴射させる装置
にあっては、立体モデルの制作時間は、ヘッドの性能に
支配され、高速化するためにはヘッドを高速化すること
が必要である。しかし、これには限界があり、特に、製
作精度を高めようにとすると、噴射液滴の径が小さくな
り、これに伴って走査の密度も高めるために走査時間が
長くなってしまう。このことは、走査時間を短縮するに
は、精度を粗くして大径の液滴を噴射せざるを得ない。

【００６８】このため、加工精度を低下させることな
く、製作時間が短縮できることが好ましい。

【００６９】そこで、高さ方向に細分化された層毎の断
面形状を示すスライス平面図信号に基いて立体物を作成
する装置であって、スライス平面図を受信する手段と、
液滴噴射ヘッドの構造によって決まるドット位置に整合
させた信号列に変換する走査信号変換回路と、変換信号
を受けて動作するヘッドドライブ回路と、ドライブ信号
に応動して造型液滴を噴射し、帯状の走査領域を形成す
る為の液滴噴射ヘッドと、液滴噴射ヘッドと造型液滴受
け面を主走査Ｘ方向、副走査Ｙ方向、高さＺ方向に相対
移動させる走査・移動手段と、スライス平面図信号に応
動して走査移動手段を制御する制御回路を有し、この制
御手段は正規の走査速度で移動走査を行う正規走査モー
ドと、これよりも高速および又は簡略化した省略走査モ
ードを有し、ひとつのスライス平面走査時に、正規走査
モードと省略走査モードとの切替を可能にするように構
成する。

【００７０】このような構成は、被加工モデルが走査装
置の走査領域の中で局所的に集中的に存在しているケー
スが多いことに着目したものである。すなわち、液滴を
噴射すべき領域が全走査領域の中の１部分に集中してい
る場合は、液滴の噴射を行わない部分の走査を省略した
り、高速化する事によって走査時間を短縮すると共に、
液滴噴射部分の走査は正規の走査を行い、結果として加
工精度を落さずに全走査時間を短縮するようにしてい
る。その具体例を第５実施例で説明する。

【００７１】（第５実施例）図８は、同実施例の概略構
成を示すもので、図６と同一部分には同符号を付してい
る。

【００７２】この場合、走査信号変換回路６２の変換信
号を受信して、走査のモードを切替えるための信号を発
生させる走査判断回路６８を設け、この走査判断回路６
８での判別信号を制御回路６７へ送り込む。制御回路６
７では、走査判断回路６８からの信号に応動して制御信
号を変更し、走査モードを切替えるようにしている。

【００７３】しかして、かような構成における走査モー
ドの切替えを図９を用いて説明する。同図では、液滴噴
射ヘッド４１による走査平面を示しており、Ｘが主走
査、Ｙが副走査方向で、Ａ−１〜Ａ−１２は各１回の主
走査で得られる帯状の走査領域を示している。そして、
砂目を施した図型Ｘが液滴の噴射を行う領域を示してい
る。

【００７４】このようなスライス平面の走査に於て、Ａ
−１、Ａ−２、Ａ−３、Ａ−１０、Ａ−１１、Ａ−１２
の各帯領域では、液滴の噴射は全く行われない。従っ
て、これら帯の部分では正規の走査を行う必要がないか
ら、省略走査モードを適用するようになる。

【００７５】省略走査モードは、種々の実施態様が考え
られ、例えば主走査速度を正規の速度の何倍かに早めて
しまったり、主走査は停止させ、副走査送りのみを行っ
たり、あるいは走査の必要なＡ−４〜Ａ−９の帯領域し
かヘッドを移動させないようにすることなどである。

【００７６】このような走査モード変更の判断を行うた
めに、走査信号変換回路６２の出力を判断する走査制御
判別回路６８が用いられるのだが、この走査制御判別回
路６８では、帯領域Ａ−１のように帯の中に液滴の噴射
を行う信号が全く含まれないことを判断すると、その判
別結果を制御回路６７に送り込む。

【００７７】制御回路６７では、走査制御判別回路６８
からの判別結果により走査モードを省略モードに切替え
て各走査モータの動作制御を行うと共に、走査信号変換
回路６２に対しては、次の帯領域Ａ−２の走査変換信号
の送出を指令する。これにより、帯領域の中の液滴噴射
信号が含まれるようになるまで省略走査モードが続き、
この間の走査時間が大巾に短縮される。

【００７８】そして、帯領域Ａ−４〜Ａ−９中には液滴
の噴射を行う部分が含まれるので、正規の速度での主走
査送りが行われることになるが、これら領域においても
正規の走査が必要な部分の前後には液滴の噴射を行わな
い部分が存在し、その部分が比率として大きいこともし
ばしばある。

【００７９】従って、正規走査が必要な部分の前後で
は、走査送りを高速化するなど、省略走査モードの適用
部分を増大させることで、走査に要する時間を更に短縮
することができる。例えば、図９において、斜線を施し
た部分が正規の送り速度による走査領域で、それ以外の
部分は早送り部分とする。

【００８０】なお、上述のモード切替の場合、高速送り
から正規の走査速度に切替えて、定常安定速度になるま
でに必要な走行距離分を加えて正規走査モードの適用域
を指定する必要があり、図９では、この部分を含めて正
規走査モードで適用域を斜線で示した。

【００８１】従って、このようにすれば立体モデルの作
成精度を低下させることなく、作成時間を大巾に短縮す
ることができるようになる。

【００８２】ところで、従来の立体モデル作成方法で
は、紫外線硬化樹脂液にパターン信号に応動して変調さ
れた紫外レーザー光を照射するようにしており、このた
め立体モデルの材質は紫外光硬化樹脂液に限られてい
た。

【００８３】本発明においても、液滴噴射ヘッドに紫外
光硬化樹脂液を適用すれば、制作される立体モデルの材
質は紫外光硬化樹脂となり、また液滴噴射後に紫外光の
照射が必要となる。

【００８４】このために、ロストワックス用の型を作成
したりする用途に対しては、紫外光硬化樹脂の立体モデ
ルを原型として型を作成し、その後、さらにワックスの
型を作り出すようになるため工程が複雑化してしまうこ
とがあった。

【００８５】この点に付いて、本発明の立体モデルの作
成装置でも、直接ワックスの立体モデルが作成できると
好都合であり、また紫外線光源を必要としなければ装着
を小型、簡略化できる。もちろんワックス型をスマター
として他の材質の立体モデルを作成することも可能にな
る。

【００８６】ワックスの立体モデルを作成するために
は、常温で固体であり、加熱によって熱溶融するワック
スを用い、液滴噴射ヘッド内で加熱溶融状態のワックス
を噴射し、液滴受け面で冷却固化させる。このような液
滴噴射ヘッドはインクジェットプリントヘッドとして公
知であり実用化されている。

【００８７】そこで、本発明では、図１における液滴噴
射ヘッド１７、図６における液滴噴射ヘッド４１に、熱
溶融インクを噴射するヘッドを適用するようにすれば、
上述のワックスの立体モデルを作成する装置を実現する
ことができる。

【００８８】その他、本発明は、上記実施例にのみ限定
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、液滴噴射ヘッドよりス
ライス平面図信号から変換された円弧状の走査軌跡に沿
わせた信号列に応じて造型液が噴射され、各スライス層
が形成されるようになるので、製作物に見合った樹脂量
により立体モデルを作成できるとともに、樹脂液をパタ
ーン形成する手段を簡単化でき、さらに、主走査はター
ンテーブルの回転によって得られることから、往復動動
作などが不要になり、走査機構の簡単化も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す図。

【図２】第１実施例の走査信号変換を説明するための
図。

【図３】本発明の第２実施例の概略構成を示す図。

【図４】本発明の第３実施例の概略構成を示す図。

【図５】第３実施例の変形を説明するための図。

【図６】本発明の第４実施例の概略構成を示す図。

【図７】第４実施例を説明するための図。

【図８】本発明の第５実施例の概略構成を示す図。

【図９】第５実施例を説明するための図。

【図１０】従来の立体モデル作成装置の一例を示す図。

【符号の説明】

１５…立体モデル作成装置、１６…ターンテーブル、１
７…液滴噴射ヘッド、１８…移動走査台、１９、２０…
支持フレーム、２１…支柱、２２…ガイドレール、２３
…リードスクリュ、２４、２５…ギヤ、２６…副走査モ
ータ、２７…平面図信号受信回路、２８…円弧走査信号
変換回路、２９…ヘッドドライバ、３０…副走査モータ
ドライバ、３１…主走査モータドイライバ、３２…テー
ブル昇降モータドライバ、３３…制御回路、３４…紫外
線光源、４１…液滴噴射ヘッド、４２、４３…ガイドレ
ール、４４、４５…スライドベアリング、４６…移動走
査台、４７…主走査モータ、４８…ワイヤプーリ、４９
…ワイヤ、５０…グリップ、５１…ワイヤ、５２…液滴
受け台、５３…昇降台、５４…副走査モータ、５５…ア
ーム、５６…支柱、５７…メネジ、５８…送りネジ、５
９…昇降モータ、６１…平面図信号受信回路、６２…走
査信号変換回路、６３…ヘッドドライバ、６４…主走査
モータードライバ、６５…副走査モータードライバ、６
６…昇降モータドライバ、６７…制御回路、６８…走査
制御判別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状を示すスライス平面図信号に基
   いてスライス層を形成するとともに、該スライス層を高
   さ方向に積層することで立体モデルを作成する立体モデ
   ル作成装置において、 造型液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、 この液滴噴射ヘッドから噴射される造型液滴の受け面を
   有するターンテーブルと、 このターンテーブルに主走査方向の回転を与える手段
   と、 前記ターンテーブルの主走査方向の回転とクロスする副
   走査方向に前記液滴噴射ヘッドを移動させる手段と、 前記ターンテーブルと前記液滴噴射ヘッドを対向方向に
   相対移動させる手段と、 スライス平面図信号を受信する手段と、 前記スライス平面図信号を前記ターンテーブルの主走査
   方向の回転に基づく円弧状の走査軌跡に沿わせた信号列
   に変換する円弧走査信号変換手段と、 この円弧走査信号変換手段により変換された信号列に応
   じて前記液滴噴射ヘッドより造型液滴を噴射させる手段
   とを具備したことを特徴とする立体モデル作成装置。