JP2016198897A - Method for forming three-dimensional molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元造形物の形成方法に関し、より詳細には、モデル材およびサポート材からなる層を積層して三次元造形物を形成する形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a three-dimensional structure, and more particularly, to a method for forming a three-dimensional structure by stacking layers made of a model material and a support material.
三次元造形物を形成する技術として、インクジェット法、溶融物堆積法(FDM:Fused Deposition Modeling)、インクジェットバインダ法、シート積層法、光造形法(SL:Stereo Lithography)、および粉末焼結法(SLS:Selective Laser Sintering)等が知られている。 As a technique for forming a three-dimensional structure, an inkjet method, a melt deposition method (FDM), an ink-jet binder method, a sheet lamination method, a stereolithography method (SL), and a powder sintering method (SLS) : Selective Laser Sintering).
なかでも、インクジェット法として、光の照射を受けることで硬化するモデル材を吐出して形成した層を積層する方法が多用されている。この方法では、まず最終的に得たい三次元造形物の外観内観のデザイン・機構等を三次元CADによってデータ化した後、当該データを一定間隔でスライスした多層型のパターンデータを作成する。次いで、各層のパターンデータに則して、モデル材を吐出して、各層を積層することにより三次元造形物を形成する。 In particular, as an ink jet method, a method of laminating layers formed by discharging a model material that is cured by receiving light irradiation is frequently used. In this method, first, the design / mechanism or the like of the external appearance of a three-dimensional structure to be finally obtained is converted into data by three-dimensional CAD, and then, multilayer pattern data obtained by slicing the data at a predetermined interval is created. Subsequently, according to the pattern data of each layer, a model material is discharged and each layer is laminated to form a three-dimensional structure.
このような方法においては、積層される上下二つの層のうち、上の層の外周端が下の層の外周端よりも大きい、すなわち上の層の一部が張り出している(オーバーハングしている)構造を造形する場合がある。この場合には、下の層の外周端に隣接してサポート材を形成し、サポート材上に上の層のオーバーハング部分を積層する。なお、サポート材は、立体物に構成されるものではない部分であるため、適当なタイミングで除去される。 In such a method, of the two upper and lower layers to be laminated, the outer peripheral edge of the upper layer is larger than the outer peripheral edge of the lower layer, that is, a part of the upper layer protrudes (overhangs). In some cases, the structure is shaped. In this case, the support material is formed adjacent to the outer peripheral edge of the lower layer, and the overhang portion of the upper layer is laminated on the support material. Note that the support material is a portion that is not configured as a three-dimensional object, and thus is removed at an appropriate timing.
吐出した直後のモデル材およびサポート材の表面には凹凸がある。そこで、モデル材およびサポート材によって一層を形成するごとに、層の表面を、ローラ等を使用して平坦化する方法が採用されている。 The surface of the model material and the support material immediately after discharging has irregularities. Therefore, a method of flattening the surface of the layer using a roller or the like every time one layer is formed by the model material and the support material is employed.
しかしながら、モデル材およびサポート材によって形成された層の表面をローラ等によって平坦化する場合、最終的に得られる三次元造形物の表面が粗くなってしまう。 However, when the surface of the layer formed by the model material and the support material is flattened by a roller or the like, the surface of the finally obtained three-dimensional structure becomes rough.
これについて、図14を参照して説明する。図14は、従来技術における、モデル材およびサポート材によって形成された層をローラによって平坦化する工程を示した模式図である。図14に示すように、モデル材Mまたはサポート材Sによって形成された層の表面を、ローラRが回転方向Bに回転しながら進行方向Aに進むことによって、当該層の表面が平坦化される。この際、ローラRの進行に伴い、領域Pに示すように、ローラRによって進行方向Aの下流側へと引きずられるモデル材Mが生じる。ローラRがそのまま移動していくと、引きずられたモデル材MがローラRによってサポート材S側に巻き込まれることにより、モデル材Mおよびサポート材Sの境界において両者が混合してしまう。このようにして形成された三次元造形物は、サポート材S側に巻き込まれたモデル材Mにより、表面が粗くなってしまう。 This will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing a process of flattening a layer formed of a model material and a support material with a roller in the prior art. As shown in FIG. 14, the surface of the layer formed by the model material M or the support material S advances in the traveling direction A while the roller R rotates in the rotational direction B, so that the surface of the layer is flattened. . At this time, as the roller R travels, as shown in the region P, a model material M dragged to the downstream side in the traveling direction A by the roller R is generated. When the roller R moves as it is, the dragged model material M is wound on the support material S side by the roller R, so that they are mixed at the boundary between the model material M and the support material S. The surface of the three-dimensional structure formed in this way becomes rough due to the model material M wound on the support material S side.
なお、上記の問題は、モデル材と加飾用インクとの境界でも起こり得る。この場合、ローラによって引きずられたモデル材が加飾用インク側に巻き込まれることにより、モデル材および加飾用インクの境界において両者が混合してしまい、このようにして形成された三次元造形物の表面品質は悪くなってしまう。 The above problem can also occur at the boundary between the model material and the decorative ink. In this case, when the model material dragged by the roller is wound on the decorative ink side, the model material and the decorative ink are mixed at the boundary, and the three-dimensional structure formed in this way The surface quality of the will deteriorate.
特許文献1には、サポート材とモデル材との混合を防止するために、両者の間に隙間を設け、当該隙間に液体を入れる方法が開示されている。しかしながら、上記の方法では、インクジェットプリンタにおいては、インクを吐出するためのヘッド以外に、液体を吐出するための新たなヘッドが必要となってしまう。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な表面品質の三次元造形物を形成することができる、三次元造形物の形成方法を提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of said problem, The objective is providing the formation method of the three-dimensional structure which can form the three-dimensional structure of favorable surface quality. It is in.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも2種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物の形成方法であって、上記少なくとも2種類のインクを吐出して1つの上記層を形成する形成工程と、上記形成工程で形成した上記1つの層の表面上を、平坦化部材が当該表面上の上記インクをならしながら第1方向に移動することにより、当該1つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、上記形成工程では、上記1つの層における隣り合う2種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間を形成することを特徴とする。 The method for forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention is a tertiary method in which layers made of at least two types of ink among model material ink, decoration ink, and support material ink are stacked and formed. A forming method of an original model, wherein a planarizing member is formed on a surface of the one layer formed in the forming step by ejecting the at least two kinds of inks and forming the one layer. A flattening step of flattening the surface of the one layer by moving in the first direction while leveling the ink on the surface. In the forming step, two adjacent layers in the one layer are included. At least a part of the boundary of the kind of ink and at least a part of the boundary along the boundary contain extra ink generated when the ink is leveled in the planarization step. And forming a clearance for.
上記の方法によれば、平坦化の際に引きずられたインクは、隙間に入り込むため、引きずられたインクが、当該インクと隣り合うインクとの境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、隣り合う2種類のインクが両者の境界において混合することにより三次元造形物の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができる。このように、本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物が得られる。 According to the above method, since the ink dragged during the flattening enters the gap, the dragged ink can be prevented from mixing at the boundary between the ink and the adjacent ink. For this reason, it is possible to prevent the surface quality of the three-dimensional structure from being deteriorated by mixing two types of adjacent inks at the boundary between them. Thus, a three-dimensional structure with good surface quality can be obtained by the method for forming a three-dimensional structure according to one embodiment of the present invention.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成する。 In the method for forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention, in the forming step, at least one of the model material ink and the decorating ink and the support material ink are ejected. In the one layer, at least one of the model material ink and the decoration ink is located at a location located upstream of the support material ink in the first direction. The gap is formed in at least part of the boundary of the ink and at least one part of the ink located upstream of the support material ink in the first direction along the boundary.
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたインクは隙間に入り込み、当該引きずられたインクがサポート材用インク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物を形成することができる。 According to the above method, in the process of flattening by the flattening member, the ink dragged by the flattening member to the downstream side in the traveling direction of the flattening member enters the gap, and the dragged ink is supported by the support material. It is possible to prevent the ink from being caught on the ink side, and to form a three-dimensional structure having a smooth surface.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成する。 In the method for forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention, in the forming step, at least one of the model material ink and the decorating ink and the support material ink are ejected. In the one layer, both of the support material inks are located on the upstream side in the first direction with respect to at least one of the model material ink and the decoration ink. The gap is formed in at least a part of the boundary of the support material and / or at least a part of the support material ink along the boundary.
上記の方法によれば、ローラによる平坦化の過程において、ローラによって当該ローラの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材用インクは隙間に入り込み、当該引きずられたサポート材用インクが当該サポート材用インクと隣り合うインク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物を形成することができる。 According to the above method, in the process of flattening by the roller, the support material ink dragged by the roller to the downstream side in the moving direction of the roller enters the gap, and the dragged support material ink is the support material. It is possible to prevent the material ink from being caught on the ink side adjacent to the material ink, and to form a three-dimensional structure having a smooth surface.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程において、上記1つの層における隣り合う2種類の上記インクの境界の全体、または当該境界に沿った部分の全体に、上記隙間を形成する。 According to one aspect of the present invention, in the formation process, the three-dimensional structure forming method may include the entire boundary between the two adjacent inks in the one layer, or the entire portion along the boundary. The gap is formed.
上記の方法によれば、隣り合う2種類のインクの境界全体において、両者が混合することにより三次元造形物の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができ、良好な表面品質を有する三次元造形物を形成することができる。 According to the above method, it is possible to prevent the surface quality of the three-dimensional structure from being deteriorated by mixing the two at the entire boundary between the two types of adjacent inks, and a tertiary having a good surface quality. An original model can be formed.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法においては、上記形成工程では、上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成する。 In the method of forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention, in the forming step, the one layer is formed by discharging the model material ink, the decorating ink, and the support material ink. In the one layer, the decorative ink is downstream of the model material ink in the first direction and upstream of the support material ink in the first direction. The gap is formed in at least a part of the boundary between the decorative ink and the support material ink at a position located at the position.
上記の方法によれば、加飾用インクおよびサポート材用インクの境界に隙間を形成することにより、平坦化の際に引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクは、隙間に入り込むため、引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクとサポート材用インクとが上記の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、得られる三次元造形物の表面は滑らかになり、良好な表面品質の三次元造形物が得られる。 According to the above method, by forming a gap at the boundary between the decorative ink and the support material ink, the model material ink or the decorative ink dragged during the planarization enters the gap, It is possible to prevent the dragged ink for the model material or the decoration ink and the support material ink from being mixed at the boundary. Therefore, the surface of the obtained three-dimensional structure becomes smooth, and a three-dimensional structure with good surface quality is obtained.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法においては、上記形成工程では、
上記モデル材用インク、少なくとも1種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、少なくとも1種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う2種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成する。
In the method for forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention, in the forming step,
The model material ink, at least one kind of the decoration ink, and the support material ink are ejected to form the one layer. In the one layer, at least one kind of the decoration material is used. The boundary between the adjacent model material ink and the decorative ink at the location where the ink is located downstream of the model material ink in the first direction, or two adjacent types of the decorative ink. The gap is formed in at least a part of the boundary.
上記の方法によれば、隣り合うモデル材用インクおよび加飾用インクの境界、または隣り合う2種類の加飾用インクの境界に隙間が形成されているため、当該隙間よりも表層側(外周側)に加飾用インクが形成されている。したがって、当該隙間よりも表層側(外周側)に形成されている加飾用インクが三次元造形物の最表層(最外周)を形成することになる。そのため、三次元造形物の最表層(最外周)のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができ、より良好な表面品質の三次元造形物が得られる。 According to the above method, since the gap is formed at the boundary between the adjacent model material ink and the decorative ink, or the boundary between the two adjacent types of decorative ink, the surface layer side (outer periphery) Decorative ink is formed on the side). Therefore, the decorative ink formed on the surface layer side (outer periphery side) than the gap forms the outermost layer (outermost periphery) of the three-dimensional structure. Therefore, the edge of the outermost layer (outermost circumference) of the three-dimensional structure can be a square edge with a small radius of curvature, and a three-dimensional structure with better surface quality can be obtained.
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、上記形成工程において形成される上記隙間の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整する。 In the method for forming a three-dimensional structure according to one aspect of the present invention, in the forming step, at least one of the model material ink and the decorating ink and the support material ink are ejected. The gap is formed in at least a part of the boundary between the ink for the support material in the one layer and the ink adjacent to the support material ink in the one layer, and is formed in the formation step. By adjusting the width of the gap, the glossiness of the surface of the three-dimensional structure is adjusted.
上記の方法によれば、各層におけるサポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合うインクの境界に形成する隙間の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物の表面の光沢度を調整することができる。 According to the above method, the gloss of the surface of the finally obtained three-dimensional structure can be obtained by changing the width of the gap formed at the boundary between the ink for the support material in each layer and the ink adjacent to the ink for the support material. The degree can be adjusted.
本発明の一態様によれば、良好な表面品質の三次元造形物を形成することができる。 According to one embodiment of the present invention, a three-dimensional structure with good surface quality can be formed.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の一実施形態に係る三次元造形物の形成方法について説明するが、まずは、本実施形態において形成される三次元造形物、および当該三次元造形物を形成するための形成装置の概要を説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a method for forming a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention will be described. First, a three-dimensional structure formed in the present embodiment and a forming apparatus for forming the three-dimensional structure are described. An outline will be described.
(三次元造形物)
図1は、本実施形態において形成される三次元造形物を示す図である。図1の(a)は、三次元造形物の外観図であり、図1の(b)は、図1の(a)の切断線A−A´における矢視断面を示す図である。
(3D objects)
FIG. 1 is a diagram illustrating a three-dimensional structure formed in the present embodiment. FIG. 1A is an external view of a three-dimensional structure, and FIG. 1B is a diagram showing a cross-section taken along line AA ′ in FIG.
図1の(a)に示す三次元造形物5は、四角柱の形状をしており、上面および下面を除く4つの側面が、上辺よりも下辺が短い台形を有している。なお、三次元造形物5の形状は、図1に示す形状に限定されるものではなく、例えば、円柱、球型、中空構造、リング構造または蹄鉄型などあらゆる形状であってよい。 The three-dimensional structure 5 shown in FIG. 1A has a quadrangular prism shape, and the four side surfaces except the upper surface and the lower surface have a trapezoid whose lower side is shorter than the upper side. The shape of the three-dimensional structure 5 is not limited to the shape shown in FIG. 1, and may be any shape such as a cylinder, a spherical shape, a hollow structure, a ring structure, or a horseshoe shape.
三次元造形物5は、造形本体部分および加飾部分を有する。造形本体部分は造形層1および光反射層2からなり、加飾部分はカラー層3および透明層4からなる。図1の(b)に示すように、三次元造形物5の内側(中心部側)から表層側(外周側)に向かって造形層1、光反射層2、カラー層3および透明層4がこの順番で形成されている。
The three-dimensional structure 5 has a modeling main body part and a decoration part. The modeling body part is composed of the
なお、本実施形態では、造形層1および光反射層2を「造形本体部分」とみなし、この造形本体部分の表面を、カラー層3および透明層4を有する「加飾部分」が覆っているとみなしているが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、造形層1のみを造形本体部分とみなしてもよいし、カラー層3のみを加飾部分とみなしてもよい。あるいは、光反射層2を設けずに造形層1のみで造形本体部分を構成してもよいし、造形層1を設けずに光反射層2のみで造形本体部分を構成してもよいし、加飾部分を備えていなくてもよい。また、造形本体部分には空洞が設けられていてもよい。
In this embodiment, the
造形層1、光反射層2、カラー層3および透明層4は、いずれも後述する本実施形態の形成装置50(図2)を用いて、インクジェット法によりインクを吐出し、これを堆積することによって形成されている。
The
上記インクとしては、紫外線硬化型インクを用いることができる。紫外線硬化型インクを用いれば、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、三次元造形物5をより短時間で製造することができるというメリットがある。紫外線硬化型インクは紫外線硬化型化合物を含む。紫外線硬化型化合物としては、紫外線を照射した際に硬化する化合物であれば限定されない。紫外線硬化型化合物としては、例えば、紫外線の照射により重合する硬化型モノマー及び硬化型オリゴマーが挙げられる。硬化型モノマーとしては、例えば、低粘度アクリルモノマー、ビニルエーテル類、オキセタン系モノマーまたは環状脂肪族エポキシモノマー等が挙げられる。硬化型オリゴマーとしては、例えば、アクリル系オリゴマーが挙げられる。 As the ink, an ultraviolet curable ink can be used. If ultraviolet curable ink is used, since it can be cured in a short time, it is easy to stack, and there is an advantage that the three-dimensional structure 5 can be manufactured in a shorter time. The ultraviolet curable ink contains an ultraviolet curable compound. The ultraviolet curable compound is not limited as long as it is a compound that cures when irradiated with ultraviolet rays. Examples of the ultraviolet curable compound include a curable monomer and a curable oligomer that are polymerized by irradiation with ultraviolet rays. Examples of the curable monomer include low-viscosity acrylic monomers, vinyl ethers, oxetane monomers, and cycloaliphatic epoxy monomers. Examples of the curable oligomer include acrylic oligomers.
なお、本発明は紫外線硬化型インクに限定されるものではなく、例えば熱可塑性インクを用いることができる。熱可塑性インクを用いれば、吐出された加熱インクが室温に冷却することによって硬化する。このとき、より短時間で硬化させるために強制的に冷却する手法を用いてもよい。 The present invention is not limited to the ultraviolet curable ink, and for example, a thermoplastic ink can be used. If thermoplastic ink is used, the discharged heated ink is cured by cooling to room temperature. At this time, a method of forcibly cooling in order to cure in a shorter time may be used.
(三次元造形物の各層)
造形層1は、造形本体部分の中心構造なす層であり、モデル材によって形成される。また、光反射層2は、光反射性を有するインクによって形成された層であり、光反射層2の少なくともカラー層3側の表面において可視光の全領域の光を反射することができる光反射性を有している。光反射層2は、具体的には金属粉末を含んだインク、あるいは白色顔料を含むインクから形成することができるが、白色インクから形成することが好ましい。白色インクから形成することにより、光反射層2において三次元造形物5の表層側から入った光を良好に反射し、減法混色による着色を実現することができる。
(Each layer of 3D objects)
The
カラー層3は、着色剤を含むインクによって形成される。着色剤を含む加飾インク(以下、加飾インクと記載することもある)としては、イエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)、ブラック(K)、各々の淡色のインクが含まれるが、これに限定されるものではなく、赤(R)、緑(G)、青(B)、オレンジ(Or)等を加えてもよい。また、メタリック、パールまたは蛍光体色を使用することも可能である。所望の色調を表現するべく、これらの加飾インクの一種類または複数種類を用いる。
The
最後に、透明層4は、透明インクから形成される。透明インクとは、単位厚さ当たりの光透過率が50%以上である透明層を形成することができるインクであればよい。単位厚さとは、透明層の最小寸法の厚みである。透明層の単位厚さ当たりの光透過率が50%を下回ると、光の透過が不都合に阻止されて、造形物が減法混色による所望の色調を呈することができないため望ましくない。また、好ましくは、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が80%以上となるインクを用い、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が90%以上となるインクを用いることがより好ましい。
Finally, the
透明層4は、カラー層3の保護層としての機能を有するだけでなく、積層方式を採用している本実施形態において、三次元造形物5をち密に製造することを可能にするという優位な効果を奏する。すなわち、仮にカラー層3が三次元造形物5の最表層を構成している場合、カラー層3が精度よく形成できない虞がある。しかしながら、本実施形態のように三次元造形物5の最表層に透明層4が形成されていることにより、カラー層3が精度よく形成されることから、透明層4によって、所望の色調を呈することに寄与できる。
The
また、仮にカラー層3が三次元造形物5の最表層を構成している場合は、カラー層3がむき出しになるので、擦れによる脱色または紫外線による退色が起きやすくなる。しかしながら、本実施形態のように三次元造形物5の最表層に透明層4が形成されていることにより、脱色または退色を防止することができる。
In addition, if the
(形成装置)
図2は、本実施形態における、三次元造形物の形成装置50(以下、形成装置50と記載する)の主要構成を示した図である。なお、図2には、形成途中の三次元造形物5も併せて図示している。
(Forming equipment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of a three-dimensional structure forming apparatus 50 (hereinafter, referred to as a forming apparatus 50) in the present embodiment. FIG. 2 also shows a three-dimensional structure 5 being formed.
本実施形態の形成装置50は、造形本体部分とその表面を加飾している加飾部分とを含む三次元造形物5を、図1の(b)に示した積層構造体として積層方式により形成する装置である。本実施形態の形成装置50は、図2に示すように、記録ユニット10、平坦化ユニット20、制御ユニット30および基台40を備えている。
The forming
<記録ユニット>
記録ユニット10は、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出すると共に、吐出したインクを硬化させるためのユニットである。図3は、記録ユニット10の具体的構成を図示したものであり、記録ユニット10のインク吐出面(下面)を示している。記録ユニット10は、図3に示すように、キャリッジ23と、インクジェットヘッド21と、UV照射部22とを有している。
<Recording unit>
The
[キャリッジ]
キャリッジ23は、Y軸に沿って往復移動可能であり、インクジェットヘッド21およびUV照射部22を搭載している。キャリッジ23の移動は、後述する制御ユニット30によって制御される。
[carriage]
The
[インクジェットヘッド]
インクジェットヘッド21は、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出する。具体的には、インクジェットヘッド21は、異なるインクを吐出するために、図3に示すように、第1インクジェットヘッドノズル部21Aと、第2インクジェットヘッドノズル部21Bと、第3インクジェットヘッドノズル部21Cを有している。
[Inkjet head]
The
第1インクジェットヘッドノズル部21Aは、図1の(b)に示した三次元造形物5の一部である造形本体部分(図1の(b)に示した造形層1および光反射層2)を形成するための造形用インクを吐出する。本実施形態では、モデル材用インクとして、造形層1を形成するためのモデル材11と、光反射層2を形成するための白色インク12とを用いる。そのため、第1インクジェットヘッドノズル部21Aには、モデル材11を吐出するモデル材用ノズル列MDと、白色インク12を吐出する白色インク用ノズル列Wとを有している。モデル材11には、従来周知のモデル材を用いることができるが、白色インク用ノズル列Wから吐出する白色インク12、または後述する透明インク用ノズル列CLから吐出する透明インク14を用いることも可能である。
21 A of 1st inkjet head nozzle parts are the modeling main body parts (the
第2インクジェットヘッドノズル部21Bは、図1の(b)に示した三次元造形物5の一部である加飾部分(図1の(b)に示したカラー層3および透明層4)を形成するための加飾用インクを吐出する。本実施形態では、加飾用インクとして、カラー層3を形成するための加飾インク13(イエローインク、マゼンタインク、シアンインクおよびブラックインク)と、透明層4を形成するための透明インク14とを用いる。そのため、第2インクジェットヘッドノズル部21Bには、イエローインクを吐出するイエローインク用ノズル列Yと、マゼンタインクを吐出するマゼンタインク用ノズル列Mと、シアンインクを吐出するシアンインク用ノズル列Cと、ブラックインクを吐出するブラックインク用ノズル列Kと、透明インクを吐出する透明インク用ノズル列CLとが設けられている。
The 2nd inkjet
第3インクジェットヘッドノズル部21Cは、三次元造形物には構成されない支持体を形成するためのサポート材用インクを吐出する。本実施形態では、サポート材用インクとして、サポート材16を吐出する。そのため、第3インクジェットヘッドノズル部21Cには、サポート材16を吐出するサポート材用ノズル列Sが設けられている。サポート材には、水溶性の紫外線硬化樹脂等の従来周知のものを用いることができる。
The third inkjet head nozzle portion 21C ejects support material ink for forming a support that is not configured in the three-dimensional structure. In the present embodiment, the
第1インクジェットヘッドノズル部21Aに具備される複数のノズル列と、第2インクジェットヘッドノズル部21Bに具備される複数のノズル列と、第3インクジェットヘッドノズル部21Cに具備されるノズル例とは、記録ユニット10の走査方向(Y軸方向)に沿って配列している。すなわち、図3に示すように、イエローインク用ノズル列Yと、マゼンタインク用ノズル列Mと、シアンインク用ノズル列Cと、ブラックインク用ノズル列Kと、透明インク用ノズル列CLと、白色インク用ノズル列Wと、モデル材用ノズル列MDと、サポート材用ノズル列Sとが、この順でY軸方向に沿って配列している。
A plurality of nozzle rows provided in the first inkjet
なお、各ノズル列は、図3に示すように複数のノズル孔をX軸方向に配列している。これら複数のノズル孔の一部のノズル孔のみからインクを吐出することがあってもよい。また、ノズル列の配列順および数も、図3に示すものに限定されない。 Each nozzle row has a plurality of nozzle holes arranged in the X-axis direction as shown in FIG. Ink may be ejected from only some of the plurality of nozzle holes. Further, the arrangement order and number of the nozzle rows are not limited to those shown in FIG.
本実施形態では、三次元造形物5を形成するためのインク(すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク)を三次元造形材15とみなす。したがって、本実施形態では、三次元造形物5となる三次元造形材15および当該三次元造形材15を支持する支持体となるサポート材16からなる層を積層して、三次元造形物5を形成する。なお、加飾用インクは、モデル材11よりもロールRの進行方向の下流側であってサポート材16よりも上流側に吐出されるものである。
In the present embodiment, ink for forming the three-dimensional structure 5 (that is, ink for model material and ink for decoration) is regarded as the three-
ここで、図2に示したように、サポート材16とは、三次元造形物5には構成されないものであるが、三次元造形物5の形成過程において、三次元造形材15を支持あるいは保持するためのものである。支持の一例を挙げると、図1に示す三次元造形物5は、積層方向にしたがって層の径が徐々に拡がった形状を有している。すなわち、積層される上下二つの層のうち、上層の外周端部は、下層の外周端部よりも張り出した構造(オーバーハング)となっている。この場合には、下の層の三次元造形材15の外周端に隣接してサポート材16を形成し、サポート材16上に上の層のオーバーハング部分を三次元造形材15で形成する。なお、サポート材16は、三次元造形物5に構成されるものではない部分であるため、適当なタイミングで除去される。
Here, as shown in FIG. 2, the
このサポート材16を用いた形成方式は、オーバーハング部分を形成する場合の他に、アーチ状の三次元造形物5を形成する場合にも用いることができる。また、サポート材16は、他の機能として、各層の外周端部のインクを堆積させる際に当該インクが更に外側に不都合に拡がることがないように堰き止める堰き止め機能を有する。そのため、オーバーハング部分を持たない三次元造形物5を形成する場合にも、各層を積層する際に、各層の外周にサポート材を形成してもよい。
The formation method using the
[UV照射部]
UV照射部22は、インク硬化用の光源を有した複数の照射器22Aを有しており、これをキャリッジ23に搭載されている。具体的には、UV照射部22は、Y軸方向に沿って配列した3つの照射器22Aを有している。なお、UV照射部22は、独立にUV照射ユニットとして設けてもよく、記録ユニット10に付属しているものに限定されない。
[UV irradiation part]
The
<平坦化ユニット>
平坦化ユニット20は、記録ユニット10から吐出されたインクにより形成された層の表面を平坦化するユニットである。平坦化ユニット20は、記録ユニット10から吐出された直後の三次元造形材15およびサポート材16の表面の凹凸を平坦化部材によって平坦にする。本図では、平坦化部材としてローラRを用いており、インクジェットヘッド21から三次元造形材15およびサポート材16が吐出されて一層が形成されるごとに、ローラRは回転しながら、インクジェットヘッド21から吐出された三次元造形材15およびサポート材16の層の上をY軸方向(第1方向)に移動する。これによって、当該層の表面を加圧して、三次元造形材15およびサポート材16をならしながら層の厚さを均一にする。
<Flatening unit>
The flattening
ローラRの具体的な形態については、特に限定されるものではないが、外周面はインクに対して親和性のない材料とすることがより好ましい。例えば、金属のローラ表面にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素コーティングを施したもの、フッ素系またはシリコン系のゴムを貼り付けたもの等が好ましい。 Although the specific form of the roller R is not particularly limited, it is more preferable that the outer peripheral surface is made of a material having no affinity for ink. For example, a metal roller surface with a fluorine coating such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or a fluorine or silicon rubber attached thereto is preferable.
なお、ローラR以外の平坦化部材を用いてもよく、例えば、ブレードを平坦化部材として用いることができる。この場合は、Y軸方向に直交する主面を持つブレードを、インクジェットヘッド21から吐出された三次元造形材15およびサポート材16の層の上をY軸方向に移動させながら、三次元造形材15およびサポート材16をならして層の厚さを均一にする。
A flattening member other than the roller R may be used. For example, a blade can be used as the flattening member. In this case, the three-dimensional modeling material is moved while moving the blade having the main surface perpendicular to the Y-axis direction on the layer of the three-
<制御ユニット>
制御ユニット30は、インクジェットヘッド21によるインク吐出の制御、UV照射部22によるUV照射の制御、キャリッジ23の移動(走査)の制御および平坦化ユニット20の制御等、各種部材の制御を行うユニットである。本実施形態では、インクジェットヘッド21によるインク吐出の制御を行うにあたり、三次元造形物5のオーバーハング部分の有無に応じて、三次元造形物5の造形データを補正している。この処理は、制御ユニット30が有する造形データ受付部31、造形データ補正部32および印刷制御部33によって行われる。
<Control unit>
The
造形データ受付部31は、三次元造形物5の造形データ(加飾部分を形成するための入力データも含む)等を取得する。三次元造形物5の造形データとは、最終的に得たい三次元造形物5の外観内観のデザイン・機構等を三次元CADによってデータ化した後、当該データを一定間隔でスライスした多層型のパターンデータである。各層のパターンデータは、三次元造形材15の吐出パターンを示しており、三次元造形物5がオーバーハング部分を有している場合、このパターンデータには、サポート材16の吐出パターンも含まれている。なお、この三次元造形物5の形状データは、造形データ受付部31の外部から取得するものであってもよいし、造形データ受付部31に予め記憶されているものであってもよいし、あるいは造形データ受付部31の外部から取得した情報に基づいて造形データ受付部31が生成するものであってもよい。
The modeling
造形データ補正部32は、三次元造形物5のオーバーハング部分の有無に応じて、造形データを補正した補正造形データを生成する。具体的には、三次元造形物5がオーバーハング部分を有していない場合、すなわち造形データ受付部31が取得した造形データが三次元造形材15のみのパターンデータである場合は、造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データを補正せずに、印刷制御部33に送る。
The modeling
一方、三次元造形物5がオーバーハング部分を有している場合、すなわち造形データ受付部31が取得した造形データが三次元造形材15およびサポート材16のパターンデータを含む場合は、造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データを補正する。造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する。そして、造形データ補正部32は、生成した補正造形データを印刷制御部33に送る。なお、隙間とは、ローラRが三次元造形材15およびサポート材16をならした際に生じた余分の三次元造形材15またはサポート材16を収容するための隙間である。
On the other hand, when the three-dimensional structure 5 has an overhang portion, that is, when the modeling data acquired by the modeling
印刷制御部33は、造形データ補正部32から受け取った造形データまたは補正造形データに基づいて、インクジェットヘッド21によるインク吐出(具体的には、インクの吐出、その吐出量およびその吐出力等)を制御して各層を形成する。印刷制御部33は、インクジェットヘッド21によるインク吐出の制御と同時に、キャリッジ23の移動(走査)の制御を行う。また、印刷制御部33は、平坦化ユニット20の制御(具体的には、平坦化ユニット20移動(走査)速度およびローラRの回転速度等の制御)を行い、一層を形成するごとに当該層を平坦化する。そして、印刷制御部33は、UV照射部22のUV照射を制御し、平坦化ユニット20によって平坦化された層に紫外線を照射することにより、当該層を硬化させる。
Based on the modeling data or the corrected modeling data received from the modeling
<基台40>
基台40は、記録ユニット10のインクジェットヘッド21から吐出されたインクを堆積させるプレート状のステージである。基台40上に、図2に示すように三次元造形物5が形成される。
<
The
基台40の上面に記録ユニット10の下面を対向配置し、記録ユニット10をY軸方向に往復移動させてその移動中にインクを吐出させることにより、基台40の上面に沿って広がる層を積層することができる。
A layer extending along the upper surface of the
なお、本実施形態では、基台40の位置は固定されており、記録ユニット10のみが移動する態様について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。記録ユニット10と、基台40との相対位置が所定の方向に変化すればよいため、記録ユニット10がXYZ座標系において所定の方向に移動してもよいし、基台40をXYZ座標系において所定の方向に移動させてもよく、どちらがおこなってもよい。
In the present embodiment, the position of the
(三次元造形物の形成方法)
本実施形態に係る、三次元造形物5の形成方法について、図4および図5を参照して説明する。図4は、三次元造形物5の形成方法の流れを示すフロー図である。また、図5中の(a)〜(c)は、三次元造形物5の形成方法の各工程を示す図である。
(Method for forming a three-dimensional structure)
A method for forming the three-dimensional structure 5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the method for forming the three-dimensional structure 5. Moreover, (a)-(c) in FIG. 5 is a figure which shows each process of the formation method of the three-dimensional structure 5. FIG.
まず、制御ユニット30の造形データ受付部31は、造形データを取得し(ステップS1;以下、「S1」と略記する)、その造形データを造形データ補正部32に送る。造形データ補正部32は、造形データ受付部31から受け取った造形データに基づき、形成する三次元造形物5にオーバーハング部分が存在するか否かを判別する(S2)。
First, the modeling
形成する三次元造形物5にオーバーハング部分がある場合(S2,Yes)、造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する(S3)。そして、造形データ補正部32は、生成した補正造形データを印刷制御部33に送り、印刷制御部33は、造形データ補正部32から受け取った補正造形データに基づいて印刷を行う(S4)。
When there is an overhang part in the three-dimensional structure 5 to be formed (S2, Yes), the modeling
具体的には、印刷制御部33は、補正造形データが示す各層のパターンデータに基づき、記録ユニット10を制御して各層を形成させる。上述したように、補正造形データでは、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間を形成している。そのため、図5の(a)に示すように、記録ユニット10は、三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間17を形成して1つの層を形成する。
Specifically, the
記録ユニット10が補正造形データに則して1つの層を形成すると、記録ユニット10から吐出された直後の三次元造形材15およびサポート材16の表面の凹凸を、平坦化ユニット20がローラRによって平坦にする。具体的には、図5の(b)に示すように、記録ユニット10によって形成された層上をローラRが回転方向Bに回転しながら、進行方向Aに移動して、当該層を加圧して厚さを均一にしていく。この際、ローラRの進行に伴い、ローラRによって進行方向Aの下流側へと引きずられるサポート材16が生じる。しかし、引きずられたサポート材16は、ローラRにさらに下流側に引きずられて隙間17に入り込む。引き続きローラRが移動していくと、図5の(c)に示すように、ローラRによって進行方向Aの下流側へと引きずられる三次元造形材15が生じる。しかし、引きずられた三次元造形材15も同様に、ローラRによってさらに下流側に引きずられて隙間17に入り込む。
When the
その結果、三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成された隙間17は、ローラRによって引きずられた三次元造形材15またはサポート材16によって埋められることになるため、図5の(d)に示すように、厚さが均一なひとつなぎの層が得られる。このように、三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間17を形成することにより、ローラRによって引きずられた三次元造形材15およびサポート材16は、それぞれ隙間17に入り込むため、引きずられた三次元造形材15およびサポート材16がそれぞれ両者の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、三次元造形材15およびサポート材16が両者の境界において混合することにより三次元造形物5の表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、得られる三次元造形物5の表面は滑らかになる。このように、本実施形態に係る、三次元造形物5の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物5が得られる。
As a result, the
なお、形成する三次元造形物5にオーバーハング部分がない場合(S2,No)、三次元造形物5の形成にはサポート材16は不要である。すなわち、この場合は、造形データ補正部32は、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する必要がない。そのため、造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データを補正せずに、当該造形データを印刷制御部33に送る。そして、印刷制御部33は、造形データ補正部32から受け取った造形データに基づいて印刷を行う(S4)。
In addition, when there is no overhang part in the three-dimensional structure 5 to be formed (S2, No), the
(隙間のパターン)
図6の(a)および(b)は、平坦化前の三次元造形材15およびサポート材16の層の上面図であり、三次元造形材15およびサポート材16の境界に設ける隙間17の形状例を示す図である。
(Gap pattern)
6A and 6B are top views of the layers of the three-
三次元造形材15およびサポート材16の境界において、両者が混合することによる三次元造形物5の表面への影響は、ローラRによって引きずられた三次元造形材15がサポート材16側に巻き込まれる場合に顕著に現れる。すなわち、三次元造形材15が、サポート材16よりもローラRの進行方向の上流側に位置する場合に、三次元造形物5の表面への影響は顕著に現れる。これは、ローラRによって引きずられた三次元造形材15が、三次元造形物5の表面から飛び出し、三次元造形物5の表面品質を一際低下させるためである。
At the boundary between the three-
そこで、図6の(a)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、少なくとも三次元造形材15が、サポート材16よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界に、隙間17を設けることが好ましい。これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15は隙間17に入り込み、当該引きずられた三次元造形材15がサポート材16側に巻き込まれるのを防ぐことができる。その結果、三次元造形材15が、サポート材16よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界において、両者が混合することにより三次元造形物5の表面から三次元造形材15が飛び出してしまうのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物5を形成することができる。このように、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界の少なくとも一部分に隙間17を形成するだけでも、十分に良好な表面品質を持つ三次元造形物5が得られる。
Therefore, as shown in FIG. 6A, when the left side of the drawing is the upstream side in the traveling direction of the roller R, at least the three-
ここで、ローラRによる平坦化の際、ローラRによって下流側へと引きずられる三次元造形材15の他に、ローラRによって当該ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15も生じる。ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15もまた、三次元造形材15とサポート材16との境界においてサポート材16側に巻き込まれることにより、三次元造形物5の表面から飛び出し、三次元造形物5の表面品質を低下させてしまう。
Here, in the case of flattening by the roller R, in addition to the three-
そこで、図6の(b)に示すように、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界全体にわたって、隙間17を形成してもよい。これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15、ならびにローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15は隙間17に入り込み、これらの三次元造形材15がサポート材16側に巻き込まれるのを防ぐことができる。また、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界にも隙間17が形成されているため、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材16は隙間17に入り込み、当該引きずられたサポート材16が三次元造形材15側に巻き込まれるのを防ぐことができる。その結果、三次元造形材15およびサポート材16の境界において、両者が混合することにより三次元造形物5の表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物5を形成することができる。
Therefore, as shown in FIG. 6B, a
なお、本実施形態では、三次元造形材15は、三次元造形物5を形成するためのインク(すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク)である。そこで、図5の(a)において、三次元造形材15に含まれるモデル材用インクおよび加飾用インクを明示した図を図7に示す。図7に示すように、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間17を形成するとは、各層における三次元造形材15に含まれるインクのうち最外端に位置するインク(図7の場合は、透明インク14)とサポート材16との境界に隙間17を形成することを意味する。
In the present embodiment, the three-
以上では、隙間17を、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界の一部分または全体に形成する例を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。上述したように、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界の少なくとも一部分に隙間17を形成すればよく、例えば三次元造形材15およびサポート材16の境界に複数の隙間17を形成してもよい。
Although the example which forms the
(隙間の幅)
三次元造形材15およびサポート材16の境界に設ける隙間17の好適な幅は、硬化前のインク(三次元造形材15およびサポート材16)の粘度、インクのインク吐出対象面に対する濡れ広がり(濡れ性)、ローラRの径および回転数、平坦化によるインク除去量(引きずられるインクの量)、平坦化後の層の厚み、キャリッジ23の走査速度、および一走査によるインク吐出量等の条件に応じて変動する。そのため、隙間17の幅は、これらの条件に応じた幅に設定すればよい。
(Gap width)
The suitable width of the
例えば、粘度が20〜22mPa・Sの三次元造形材15を用い、ローラRの径30mm、ローラRの回転数370rpm、平坦化によるインク除去量8μm、キャリッジ23の走査速度28.2mm/s、平坦化後の層の厚み6μm、一走査によるインク吐出量0.1/inch2の条件で三次元造形物5の形成を行った場合、隙間17の幅は、0.05〜0.1mmが好適である。同じ条件で粘度が32〜34mPa・Sの三次元造形材15を用いた場合は、隙間17の幅を10%小さくすることができる。
For example, using a three-
三次元造形材15およびサポート材16の境界に設ける隙間17の好適な幅とは、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材15またはサポート材16のすべてが入り込むことができる幅である。ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、隙間17の幅を、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材15またはサポート材16の一部が入り込むことができる幅に設定してもよい。
The preferable width of the
隙間17の位置および幅については、ユーザが予め設定した設定値が制御ユニット30に記憶されていてもよいし、上述した各種の条件に応じた最適な設定値を算出するプログラムが予め制御ユニット30に記憶されていてもよい。造形データ補正部32は、制御ユニット30に記憶されたユーザの設定値または上記のプログラムを用いて、隙間17の位置および幅を設定すればよい。
Regarding the position and width of the
なお、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15またはサポート材16の方が、ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15よりも量が多い。そのため、図6の(b)の場合、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15またはサポート材16が入り込む隙間17の幅(w1)よりも、ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15が入り込む隙間17の幅(w2)の方が小さくてもよい。
Note that the three-
(光沢度の調整)
各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成する隙間17の幅を、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材15またはサポート材16が入り込むのに十分な幅に設定することにより、得られる三次元造形物5の表面は滑らかである。そのため、表面の光沢度が高い、すなわちグロス調の表面を有する三次元造形物5が得られる。
(Glossiness adjustment)
The three-
反対に、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成する隙間17の幅を小さくすると、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材15またはサポート材16のうち当該隙間17に入りきらない三次元造形材15またはサポート材16が生じる。この三次元造形材15またはサポート材16が、それぞれサポート材16側または三次元造形材15側に巻き込まれ、三次元造形材15とサポート材16とが混合することにより、サポート材16を除去した後に得られる三次元造形物5の表面には凹凸が形成される。そのため、表面の光沢度の低い、すなわちマット調の表面を有する三次元造形物5が得られる。
On the contrary, when the width of the
このように、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成する隙間17の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物5の表面の光沢度を調整することができる。これにより、三次元造形物5の表面をグロス調の表面に仕上げたい場合、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成する隙間17の幅を十分な大きさにし、三次元造形材15およびサポート材16が混合しないようにすることによって、光沢度の高い三次元造形物5を作製することができる。また、三次元造形物5の表面をマット調の表面に仕上げたい場合、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成する隙間17の幅を狭めて、三次元造形材15とサポート材16とを意図的に混合することによって、光沢度の低い三次元造形物5を作製することができる。
Thus, the glossiness of the surface of the finally obtained three-dimensional structure 5 can be adjusted by changing the width of the
〔第2の実施形態〕
上述した実施形態では、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界の少なくとも一部分に隙間17を形成する構成を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。そこで、本実施形態では、上述した実施形態の変形例を図8に示す。図8は、記録ユニット10が、三次元造形材15およびサポート材16によって1つの層を形成する工程を示す図である。
[Second Embodiment]
In the embodiment described above, the configuration in which the
(三次元造形物の形成方法)
図8に示すように、記録ユニット10は、三次元造形材15内に、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17(図中の右側)を形成してもよい。この場合、造形データ補正部32は、造形データ受付部31が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材15内に、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17を形成した補正造形データを生成する。そして、造形データ補正部32は、生成した補正造形データを印刷制御部33に送り、印刷制御部33は、受け取った補正造形データに基づいて印刷を行う。
(Method for forming a three-dimensional structure)
As shown in FIG. 8, the
図5の(a)に示したように、三次元造形材15およびサポート材16の境界に隙間17を形成して1つの層を形成する場合、図中の右側の隙間17には、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15が入り込むことになる。したがって、図中の右側の隙間17部分では、当該隙間17に流れ込んだ三次元造形材15が三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになる。そのため、図中の右側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジは、やや丸みを帯びた形状となってしまう。
As shown in FIG. 5A, when a
これに対して、図8に示したように、三次元造形材15内に、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17(図中の右側)を形成して1つの層を形成する場合、当該隙間17よりも表層側(外周側)に三次元造形材15が形成されている。したがって、図中の右側の隙間17には、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15が入り込むことになるが、当該引きずられた三次元造形材15は三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することにはならない。図中の右側の隙間17よりも表層側(外周側)に形成されている三次元造形材15が三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになるため、図中の右側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジは、図5の(a)の場合と比較して曲率半径を小さくすることができ、角状のエッジとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, a gap 17 (on the right side in the figure) along the boundary between the three-
(隙間のパターン)
図9の(a)および(b)は、平坦化前の三次元造形材15およびサポート材16の層の上面図であり、三次元造形材15内に設ける、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17の形状例を示す図である。
(Gap pattern)
FIGS. 9A and 9B are top views of layers of the three-
図8では、図中の左側の隙間17は、三次元造形材15およびサポート材16の境界に形成されている。この場合、当該隙間17には、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材16が入り込むのであって、三次元造形物5の最表層(最外周)を形成する三次元造形材15は、当該隙間17に隣接して形成されている三次元造形材15である。そのため、図中の左側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジは、図中の右側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジと同様に角状のエッジとなる。
In FIG. 8, the
このように、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15によって、三次元造形物5の最表層(最外周)が形成される場合に、当該最表層(最外周)のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。すなわち、三次元造形材15が、サポート材16よりもローラRの進行方向の上流側に位置する場合に、三次元造形物5の最表層(最外周)が形成される場合に、当該最表層(最外周)のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。
Thus, when the outermost layer (outermost circumference) of the three-dimensional structure 5 is formed by the three-
そこで、図9の(a)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、少なくとも三次元造形材15が、サポート材16よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界に沿った隙間17を三次元造形材15内に設けることが好ましい。これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15は隙間17に入り込むが、当該隙間17よりも表層側(外周側)に形成されている三次元造形材15が三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになる。そのため、図中の右側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。このように、1つの層の三次元造形材15内における、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った少なくとも一部分に、隙間17を形成すればよい。
Therefore, as shown in FIG. 9A, when the left side of the drawing is the upstream side in the traveling direction of the roller R, at least the three-
ここで、上述したように、ローラRによる平坦化の際、ローラRによって下流側へと引きずられる三次元造形材15の他に、ローラRによって当該ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15も生じる。ローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15もまた、三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになるため、当該最表層(最外周)のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。
Here, as described above, when flattening by the roller R, in addition to the three-
そこで、図9の(b)に示すように、1つの層の三次元造形材15内における、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った部分の全体に、隙間17を形成してもよい。これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15、ならびにローラRの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材15は隙間17に入り込むが、当該隙間17よりも表層側(外周側)に形成されている三次元造形材15が三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになる。その結果、三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジ全体を、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 9B, a
なお、本実施形態では、三次元造形材15は、三次元造形物5を形成するためのインク(すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク)である。そこで、図9の(a)において、三次元造形材15に含まれるモデル材用インクおよび加飾用インクを明示した図を図10の(a)に示す。図10の(a)に示すように、各層における三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17を三次元造形材15内に形成する一例として、各層における三次元造形材15に含まれるインクのうち最外端に位置するインク(図10の(a)の場合は、透明インク14)と、当該インクに隣接するインク(図10の(a)の場合は、加飾インク13)との境界に隙間17を形成する場合を挙げることができる。
In the present embodiment, the three-
ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、モデル材11と白色インク12との境界に隙間17を形成してもよいし、白色インク12と加飾インク13との境界に隙間17を形成してもよい。すなわち、1つの層における三次元造形材15に含まれるインクのうち、隣り合う2つのインク同士の境界に隙間17を形成することができる。その他にも、1つの層における三次元造形材15に含まれるインクのうちの1つのインク内に、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17を形成することもできる。
However, the present invention is not limited to this, and a
モデル材11と白色インク12との境界、または白色インク12と加飾インク13との境界に隙間17を形成することは、オーバーハング部分を持たない三次元造形物5を形成する場合でも好適である。これは、ローラRによって引きずられたモデル材11が白色インク12側または加飾インク13側に巻き込まれたり、ローラRによって引きずられた白色インク12が加飾インク13側に巻き込まれたりすることにより、モデル材11および白色インク12の境界、または白色インク12および加飾インク13の境界においてこれらのインクが混合してしまうのを防ぐことができるためである。
Forming the
したがって、本発明に係る三次元造形物5の形成方法は、モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも2種類のインクからなる層を積層して三次元造形物5を形成しており、1つの層における隣り合う2種類のインクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、隙間17を形成していると換言することができる。
Therefore, in the method for forming the three-dimensional structure 5 according to the present invention, the three-dimensional structure is formed by laminating layers of at least two types of ink among the ink for model material, the ink for decoration, and the ink for support material. In other words, the
図10の(a)では、1つの層の三次元造形材15内における、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17を1つ形成する例を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。上述したように、1つの層の三次元造形材15における、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った少なくとも一部分に隙間17を形成すればよく、例えば図10の(b)に示すように、1つの層の三次元造形材15内における、三次元造形材15およびサポート材16の境界に沿った隙間17を複数形成してもよい。また、同図に示すように、三次元造形材15およびサポート材16の境界にも隙間17を形成することができる。すなわち、1つの層における三次元造形材15およびサポート材16の境界の少なくとも一部分、および三次元造形材15内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、隙間17を形成すればよい。
FIG. 10A shows an example in which one
(隙間の幅)
上述したように、三次元造形材15およびサポート材16の境界に設ける隙間17の好適な幅は、硬化前のインク(三次元造形材15およびサポート材16)の粘度、インクのインク吐出対象面に対する濡れ広がり(濡れ性)、ローラRの径および回転数、平坦化によるインク除去量(引きずられるインクの量)、平坦化後の層の厚み、キャリッジ23の走査速度、および一走査によるインク吐出量等の条件に応じて変動する。そのため、隙間17の幅は、これらの条件に応じた幅に設定すればよく、例えば0.1〜0.3mmに設定することができる。
(Gap width)
As described above, the preferred width of the
〔第3の実施形態〕
サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する場合、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRの進行に伴い、ローラRによって進行方向の下流側へと引きずられるサポート材16が生じ、三次元造形材15側に巻き込まれたサポート材16により、三次元造形物5の表面が粗くなってしまう。この場合は、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界または境界に沿った部分にも隙間17を形成することが好ましい。
[Third Embodiment]
When the
これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材16は隙間17に入り込み、当該引きずられたサポート材16が三次元造形材15側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物5を形成することができる。
Thereby, in the process of flattening by the roller R, the
ここで、図11に、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所に隙間17を設ける場合の隙間17の位置の例を示す。図11の(a)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、1つの層において、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に隙間17を形成してもよい。
Here, FIG. 11 shows an example of the position of the
あるいは、図11の(b)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、1つの層において、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間17をサポート材16内に設けてもよい。
Alternatively, as illustrated in FIG. 11B, when the left side of the drawing is the upstream side in the traveling direction of the roller R, the
この場合、サポート材16が、三次元造形材15よりもローラRの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間17よりも内側(中心部側)にサポート材16が形成されている。したがって、当該隙間17よりも内側(中心部側)に形成されているサポート材16に隣接して、三次元造形物5の最表層(最外周)を形成する三次元造形材15が吐出されることになる。その結果、三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジ全体を、より曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
In this case, the
〔第4の実施形態〕
形成する三次元造形物が中空構造を有している場合でも本発明は適用可能である。そこで、中空構造の三次元造形物を形成する場合について、図12を参照して説明する。図12は、本実施形態において形成される三次元造形物を示す図である。図12の(a)は、三次元造形物の外観図であり、図12の(b)は、図1の(a)の切断線A−A´における矢視断面を示す図である。
[Fourth Embodiment]
The present invention is applicable even when the three-dimensional structure to be formed has a hollow structure. Accordingly, a case where a three-dimensional structure having a hollow structure is formed will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating a three-dimensional structure formed in the present embodiment. (A) of FIG. 12 is an external view of a three-dimensional structure, and (b) of FIG. 12 is a view showing a cross section taken along the cutting line AA ′ of (a) of FIG.
図12の(a)に示す三次元造形物5aは、底面が開口しており、中空となっている四角柱の形状をしている。図12の(b)に示すように、三次元造形物5aは、造形層1の周りを造形層1、光反射層2、カラー層3および透明層4がこの順番で覆って形成されている。
A three-
図12に示す三次元造形物5aの中空部分は、積層される上下二つの層のうち、上層の中空部分側の端部が、下層の中空部分側の端部よりも張り出した構造(オーバーハング)となっている。したがって、下の層の三次元造形材15の外周端に隣接してサポート材16を形成し、サポート材16上に上の層のオーバーハング部分を三次元造形材15で形成する。すなわち、三次元造形物5aの中空部分に相当する領域をサポート材で形成し、後にサポート材16を除去することにより、三次元造形物5aに中空部分が形成されることになる。
The hollow part of the three-
図13に、中空構造の三次元造形物5aを形成する場合に設ける隙間の位置の例を示す。図13の(a)に示すように、中空構造の三次元造形物5aを形成する場合は、1つの層において、三次元造形材15と三次元造形材15との間にサポート材16が吐出されることになる。
In FIG. 13, the example of the position of the clearance gap provided when forming the three-
そこで、図13の(a)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、1つの層において、三次元造形材15がサポート材16よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に隙間17を形成し、サポート材16が三次元造形材15よりも上流側に位置している箇所における両者の境界に隙間17を形成すればよい。
Therefore, as shown in FIG. 13A, when the left side of the drawing is the upstream side in the traveling direction of the roller R, the three-
これにより、ローラRによる平坦化の過程において、ローラRの進行に伴い、ローラRによって進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材15は、ローラRにさらに下流側に引きずられて図中の左側の隙間17に入り込む。引き続きローラRが移動していくと、ローラRによって進行方向の下流側へと引きずられるサポート材16も同様に、ローラRによってさらに下流側に引きずられて図中の右側の隙間17に入り込む。
Thereby, in the process of flattening by the roller R, the three-
このように、平坦化の際に引きずられた三次元造形材15およびサポート材16は、それぞれ隙間17に入り込むため、引きずられた三次元造形材15およびサポート材16がそれぞれ両者の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、三次元造形材15およびサポート材16が両者の境界において混合することにより三次元造形物5aの表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、得られる三次元造形物5aの表面は滑らかになる。このように、中空構造の三次元造形物5aを形成する場合でも、良好な表面品質の三次元造形物5aが得られる。
Thus, since the three-
あるいは、図13の(b)に示すように、図の左側をローラRの進行方向の上流側とすると、1つの層において、三次元造形材15がサポート材16よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間17を三次元造形材15内に形成し、サポート材16が三次元造形材15よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間17をサポート材16内に形成してもよい。
Alternatively, as illustrated in FIG. 13B, when the left side of the drawing is the upstream side in the traveling direction of the roller R, the three-
これにより、図中の左側の隙間17よりも表層側に三次元造形材15が形成されている。したがって、図中の左側の隙間17には、ローラRによって当該ローラRの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材15が入り込むことになるが、当該引きずられた三次元造形材15は三次元造形物5の最表層を形成することにはならない。図中の左側の隙間17よりも表層側に形成されている三次元造形材15が三次元造形物5の最表層を形成することになるため、図中の左側の隙間17部分の三次元造形物5の最表層のエッジは、曲率半径が小さい角状のエッジとなる。
As a result, the three-
また、図中の右側の隙間17よりも外側(外周側)に形成されているサポート材16に隣接して、三次元造形物5の最表層を形成する三次元造形材15が吐出されることになる。その結果、三次元造形物5の最表層のエッジ全体を、より曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
In addition, the three-
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法は、モデル材用インク(モデル材11および白色インク12)、加飾用インク(加飾インク13および透明インク14)、およびサポート材用インク(サポート材16)のうち、少なくとも2種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物5の形成方法であって、上記少なくとも2種類のインクを吐出して1つの上記層を形成する形成工程と、上記形成工程で形成した上記1つの層の表面上を、平坦化部材(ローラR)が当該表面上の上記インクをならしながら第1方向に移動することにより、当該1つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、上記形成工程では、上記1つの層における隣り合う2種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間17を形成することを特徴とする。
[Summary]
The method for forming the three-dimensional structure 5 according to one embodiment of the present invention includes model material ink (
上記の方法によれば、平坦化の際に引きずられたインクは、隙間17に入り込むため、引きずられたインクが、当該インクと隣り合うインクとの境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、隣り合う2種類のインクが両者の境界において混合することにより三次元造形物5の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができる。このように、本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物5が得られる。
According to the above method, since the ink dragged during the flattening enters the
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間17を形成する。
In the formation method of the three-dimensional structure 5 according to an aspect of the present invention, in the formation step, at least one of the model material ink and the decoration ink and the support material ink are ejected. One layer is formed, and in the one layer, at least one of the model material ink and the decoration ink is located at a position located upstream of the support material ink in the first direction. The
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたインクは隙間17に入り込み、当該引きずられたインクがサポート材用インク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物5を形成することができる。
According to the above method, in the process of flattening by the flattening member, the ink dragged by the flattening member to the downstream side in the traveling direction of the flattening member enters the
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間17を形成する。
In the formation method of the three-dimensional structure 5 according to an aspect of the present invention, in the formation step, at least one of the model material ink and the decoration ink and the support material ink are ejected. 1 layer is formed, and in the one layer, the support material ink is located at a position upstream of at least one of the model material ink and the decoration ink in the first direction. The
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたサポート材用インクは隙間17に入り込み、当該引きずられたサポート材用インクが当該サポート材用インクと隣り合うインク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物5を形成することができる。
According to the above method, in the process of flattening by the flattening member, the support material ink dragged by the flattening member to the downstream side in the traveling direction of the flattening member enters the
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法は、上記形成工程において、上記1つの層における隣り合う2種類の上記インクの境界の全体、または当該境界に沿った部分の全体に、上記隙間17を形成する。
The method for forming a three-dimensional structure 5 according to one aspect of the present invention is such that, in the forming step, the entire boundary between the two adjacent inks in the one layer, or the entire portion along the boundary. The
上記の方法によれば、隣り合う2種類のインクの境界全体において、両者が混合することにより三次元造形物5の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができ、良好な表面品質を有する三次元造形物5を形成することができる。 According to said method, it can prevent that the surface quality of the three-dimensional structure 5 deteriorates by mixing both in the whole boundary of two types of adjacent ink, and has favorable surface quality. A three-dimensional structure 5 can be formed.
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法においては、上記形成工程では、上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間17を形成する。
In the method for forming the three-dimensional structure 5 according to one aspect of the present invention, in the forming step, the one ink layer is ejected from the model material ink, the decoration ink, and the support material ink. In the one layer, the decorative ink is downstream of the model material ink in the first direction and upstream of the support material ink in the first direction. The
上記の方法によれば、加飾用インクおよびサポート材用インクの境界に隙間17を形成することにより、平坦化の際に引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクは、隙間17に入り込むため、引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクとサポート材用インクとが上記の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、得られる三次元造形物5の表面は滑らかになり、良好な表面品質の三次元造形物5が得られる。
According to the above method, by forming the
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法においては、上記形成工程では、
上記モデル材用インク、少なくとも1種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層において、少なくとも1種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う2種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間17を形成する。
In the forming method of the three-dimensional structure 5 according to one aspect of the present invention, in the forming step,
The model material ink, at least one kind of the decoration ink, and the support material ink are ejected to form the one layer. In the one layer, at least one kind of the decoration material is used. The boundary between the adjacent model material ink and the decorative ink at the location where the ink is located downstream of the model material ink in the first direction, or two adjacent types of the decorative ink. The
上記の方法によれば、隣り合うモデル材用インクおよび加飾用インクの境界、または隣り合う2種類の加飾用インクの境界に隙間17が形成されているため、当該隙間17よりも表層側(外周側)に加飾用インクが形成されている。したがって、当該隙間17よりも表層側(外周側)に形成されている加飾用インクが三次元造形物5の最表層(最外周)を形成することになる。そのため、三次元造形物5の最表層(最外周)のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができ、より良好な表面品質の三次元造形物5が得られる。
According to the above method, since the
本発明の一態様に係る、三次元造形物5の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、上記1つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、上記形成工程において形成される上記隙間17の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整する。
In the formation method of the three-dimensional structure 5 according to an aspect of the present invention, in the formation step, at least one of the model material ink and the decoration ink and the support material ink are ejected. One layer is formed, and the gap is formed in at least part of the boundary between the ink for the support material and the ink for the support material adjacent to the ink for the support material in the one layer, and is formed in the forming step. By adjusting the width of the
上記の方法によれば、各層におけるサポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合うインクの境界に形成する隙間の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物5の表面の光沢度を調整することができる。 According to the above method, by changing the width of the gap formed at the boundary between the ink for the support material in each layer and the ink adjacent to the ink for the support material, the surface of the finally obtained three-dimensional structure 5 can be obtained. Glossiness can be adjusted.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、医療、建築または玩具分野等の三次元造形物を作製する必要がある分野において、模型、工業製品または玩具等の製造に、好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for manufacturing a model, an industrial product, a toy, etc. in a field where it is necessary to produce a three-dimensional structure such as medical, architectural, or toy fields.
1 造形層
2 光反射層
3 カラー層
4 透明層
5 三次元造形物
10 記録ユニット
11 モデル材
12 白色インク
13 加飾インク
14 透明インク
15 三次元造形材
16 サポート材
17 隙間
20 平坦化ユニット
21 インクジェットヘッド
22 UV照射部
23 キャリッジ
30 制御ユニット
31 造形データ受付部
32 造形データ補正部
33 印刷制御部
40 基台
50 形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記少なくとも2種類のインクを吐出して1つの上記層を形成する形成工程と、
上記形成工程で形成した上記1つの層の表面上を、平坦化部材が当該表面上の上記インクをならしながら第1方向に移動することにより、当該1つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、
上記形成工程では、上記1つの層における隣り合う2種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間を形成することを特徴とする、三次元造形物の形成方法。 Among the ink for model material, the ink for decoration, and the ink for support material, a method for forming a three-dimensional structure formed by laminating and forming layers composed of at least two types of inks,
Forming the one layer by discharging the at least two types of ink;
Flattening that flattens the surface of the one layer by moving the flattening member in the first direction while leveling the ink on the surface on the surface of the one layer formed in the forming step. Including a process,
The forming step occurs when the ink is leveled in the flattening step on at least a part of a boundary between two adjacent inks in the one layer and at least a part along the boundary. A method for forming a three-dimensional structure, characterized by forming a gap for accommodating excess ink.
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、
上記1つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成することを特徴とする請求項1に記載の、三次元造形物の形成方法。 In the formation process,
Discharging at least one of the model material ink and the decorative ink and the support material ink to form the one layer;
In the one layer, at least one of the boundary between the at least one of the model material ink and the decorative ink at a position located upstream of the support material ink in the first direction, and the The gap is formed in at least one of at least a part along the boundary in the ink located upstream of the support material ink in the first direction. A method for forming a three-dimensional structure.
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、
上記1つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成することを特徴とする請求項1に記載の、三次元造形物の形成方法。 In the formation process,
Discharging at least one of the model material ink and the decorative ink and the support material ink to form the one layer;
In the one layer, at least a part of a boundary between the support material ink at a position located upstream of at least one of the model material ink and the decorating ink in the first direction, and the above The method for forming a three-dimensional structure according to claim 1, wherein the gap is formed in at least one of at least a portion along the boundary in the support material ink.
上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、
上記1つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第1方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成することを特徴とする請求項2に記載の、三次元造形物の形成方法。 In the formation process,
The model material ink, the decorative ink, and the support material ink are ejected to form the one layer.
In the one layer, the decorative ink is located downstream of the model material ink in the first direction and upstream of the support material ink in the first direction. The method for forming a three-dimensional structure according to claim 2, wherein the gap is formed in at least a part of a boundary between the decoration ink and the support material ink.
上記モデル材用インク、少なくとも1種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記1つの層を形成しており、
上記1つの層において、少なくとも1種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第1方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う2種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成することを特徴とする請求項2に記載の、三次元造形物の形成方法。 In the formation process,
The model material ink, at least one kind of the decoration ink, and the support material ink are ejected to form the one layer.
In the one layer, at least one of the decorative inks is adjacent to the model material ink and the decorative ink at a location located downstream of the model material ink in the first direction. The method for forming a three-dimensional structure according to claim 2, wherein the gap is formed at least at a part of a boundary or a boundary between two kinds of the decorative inks adjacent to each other.
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記1つの層を形成しており、
上記1つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、
上記形成工程において形成される上記隙間の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の、三次元造形物の形成方法。 In the formation process,
Discharging at least one of the model material ink and the decorative ink and the support material ink to form the one layer;
Forming the gap in at least part of the boundary between the ink for the support material in the one layer and the ink adjacent to the ink for the support material,
The tertiary of any one of claims 1 to 6, wherein the glossiness of the surface of the three-dimensional structure is adjusted by adjusting the width of the gap formed in the forming step. Forming method of original model.
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