JP2016132229A - 立体物造形装置、立体物造形方法、および立体物造形プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制されることを可能とした立体物造形装置、立体物造形方法、および立体物造形プログラムを提供する。
【解決手段】液体を吐出可能な第1吐出部と、第1吐出部が有するノズルNとは異なるノズルであって第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能なノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニット20と、第1吐出部および第2吐出部から造形テーブル30に吐出された液体を硬化させて造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニット40と、を備え、硬化ユニットは、第1吐出部から吐出された液体を硬化させて立体物の第1のボクセルを形成した後、第2吐出部から吐出された液体を硬化させて第1のボクセルに重畳される立体物の第2のボクセルを形成する。
【選択図】図1
【解決手段】液体を吐出可能な第1吐出部と、第1吐出部が有するノズルNとは異なるノズルであって第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能なノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニット20と、第1吐出部および第2吐出部から造形テーブル30に吐出された液体を硬化させて造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニット40と、を備え、硬化ユニットは、第1吐出部から吐出された液体を硬化させて立体物の第1のボクセルを形成した後、第2吐出部から吐出された液体を硬化させて第1のボクセルに重畳される立体物の第2のボクセルを形成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、立体物を造形する立体物造形装置、この立体物造形装置が行う立体物造形方法、および立体物造形プログラムに関する。
従来から、立体物を造形する3Dプリンターなどの立体物造形装置が知られている。立体物造形装置は、例えば光硬化型の液体(インク)を吐出ユニットに設けられた複数のノズルから造形テーブルへ吐出し、光を照射することによって液体を硬化させ、所定の形状の立体物を造形テーブル上に形成(造形)する。
このような立体物造形装置においては、物体を構成する体積単位となる立方体のボクセルを複数形成することによって、対象となる立体物を造形する。すなわち、立体物を構成する複数のボクセルは、二次元の平面画像を構成するピクセルに対して、その平面の法線方向に単位高さを有している。したがって、立体物を形成する際には、単位高さを有する立方体のボクセルを形成するためにボクセル内を液体で満たす必要があり、1つのボクセルに対してボクセル内を満たす量の液体がノズルから吐出される。
このとき、従来の立体物造形装置では、通常1つのノズルから1つの色の液体が吐出される構成とされているため、例えば、同一色の立壁など、複数の同一色のボクセルが重畳している立体物を造形する場合は、同じノズルから繰り返して液体が吐出されることになる。この結果、特定のノズルについて液体の吐出回数が多くなり、この特定のノズルの使用頻度が高くなってしまうことになるため、吐出ユニットの寿命が短くなるという問題がある。
このような問題に対して、吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の寿命が短くなることを防止する装置(インクジェット記録装置)が提案されている。例えば、その装置では、インクジェットヘッドがn枚の図面を出力する毎にインクジェットヘッドのノズル配列方向における図面データ中の輪郭線の位置をシフトさせることによって、インクジェットヘッドの寿命が短くなることを防止する(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の装置では、図面データ中の輪郭線の位置をシフトさせるために、出力されるn枚の図面間で輪郭線の位置がずれることになる。これに対して、立壁のように同一色のボクセルが重畳する状態は、n枚の図面間において輪郭線が同じ位置にある状態と同じ関係になる。したがって、立体物造形装置において従来の装置の方法を用いた場合は、重畳されるべきボクセルがずれた状態となって立体物が正しく造形されなくなってしまう。
なお、こうした実情は、液体を吐出可能なノズルを有する吐出ユニットと、造形テーブルに吐出された液体を硬化させて造形テーブル上に立体物を形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置においては、概ね共通したものとなっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制されることを可能とした立体物造形装置、立体物造形方法、および立体物造形プログラムを提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する立体物造形装置は、液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置であって、前記硬化ユニットは、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記立体物の第1のボクセルを形成した後、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成する。
上記課題を解決する立体物造形装置は、液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置であって、前記硬化ユニットは、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記立体物の第1のボクセルを形成した後、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成する。
この構成によれば、例えば立壁など、立体物において複数のボクセルが重畳する部分を同じ液体で形成する際に、同じノズルが繰り返して使用されることが抑制される。この結果、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
上記立体物造形装置において、前記第1のボクセルと前記第2のボクセルとは、同じ色であることが好ましい。
この構成によれば、同じ色のボクセル部分を形成する際に異なるノズルを使用するので、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
この構成によれば、同じ色のボクセル部分を形成する際に異なるノズルを使用するので、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
上記立体物造形装置においては、前記吐出ユニットにおいて前記第1吐出部と前記第2吐出部とは並んで設けられ、前記吐出ユニットを前記造形テーブルに対して前記第1吐出部と前記第2吐出部とが並んだ並び方向に沿って相対移動させる移動部を備えることが好ましい。
この構成によれば、吐出ユニットを第1吐出部と第2吐出部とが並ぶ並び方向へ移動させることによって、造形テーブル上において互いに重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、吐出ユニットの移動という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルを使用して形成することができるので、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
上記立体物造形装置において、前記造形テーブルを前記吐出ユニットに対して相対回転させることが可能な回転部を備えることが好ましい。
この構成によれば、造形テーブルを回転させることによって、造形テーブル上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、造形テーブルの回転という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルを使用して形成することができるので、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
この構成によれば、造形テーブルを回転させることによって、造形テーブル上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、造形テーブルの回転という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルを使用して形成することができるので、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
上記立体物造形装置において、前記回転部は、前記造形テーブルを90度の整数倍の角度で相対回転させることが好ましい。
この構成によれば、造形テーブルを90度単位で回転させることによって、造形テーブル上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルから吐出された液体で容易に形成することができる。
この構成によれば、造形テーブルを90度単位で回転させることによって、造形テーブル上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルから吐出された液体で容易に形成することができる。
上記課題を解決する立体物造形方法は、液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置において実施される立体物造形方法であって、前記吐出ユニットが、前記第1吐出部から前記造形テーブルに前記液体を吐出するステップと、前記硬化ユニットが、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記立体物の第1のボクセルを形成するステップと、前記吐出ユニットが、前記第2吐出部から前記造形テーブルにおいて前記第1のボクセルと重なるように前記液体を吐出するステップと、前記硬化ユニットが、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成するステップと、を有する。
この方法によれば、例えば立壁など、立体物において同じ液体で複数のボクセルが重畳する部分を形成する際に、同じノズルが繰り返して使用されることが抑制される。この結果、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
上記課題を解決する立体物造形プログラムは、液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、前記吐出ユニット及び前記硬化ユニットを制御する制御部と、を備える立体物造形装置における前記制御部で実行される立体物造形プログラムであって、前記制御部が、前記吐出ユニットに、前記第1吐出部から前記造形テーブルに前記液体を吐出させるステップと、前記硬化ユニットに、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記テーブル上に前記立体物の第1ボクセルを形成させるステップと、
前記吐出ユニットに、第2吐出部から前記造形テーブルにおいて前記第1ボクセルと重なるように前記液体を吐出させるステップと、前記硬化ユニットに、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成させるステップと、を実行する。
前記吐出ユニットに、第2吐出部から前記造形テーブルにおいて前記第1ボクセルと重なるように前記液体を吐出させるステップと、前記硬化ユニットに、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成させるステップと、を実行する。
このプログラムによれば、例えば立壁など、立体物において同じ液体で複数のボクセルが重畳する部分を形成する際に、同じノズルが繰り返して使用されることが抑制される。この結果、特定のノズルの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニットの寿命が短くなることが抑制される。
以下、立体物造形装置の一実施形態として、液体を吐出可能な複数のノズルを有す吐出ユニットと、この吐出ユニットから造形テーブルに吐出された液体を硬化させる硬化ユニットと、を備えるプリンターについて、図を参照して説明する。
図1に示すように、立体物造形装置の一例としてのプリンター11は、液体を吐出可能な複数のノズルNを一方向に並んで有するとともに、その複数のノズルNの並び方向を長手方向とする吐出ユニット20と、この吐出ユニット20から吐出される液体を受けるテーブルとなる造形テーブル30とを備えている。
吐出ユニット20は、長手方向と交差する短手方向に並設された4つの個別ヘッド20Hで構成されている。そして、この4つの個別ヘッド20Hはそれぞれ造形テーブル30上に造形される立体物の長さよりも長い一本のラインヘッドとされている。本実施形態では、各個別ヘッド20Hは、互いに異なるCy(シアン)色、Ma(マゼンタ)色、Ye(イエロー)色、Ku(黒)色の4種類の液体がそれぞれ収容された液体収容体TC,TM,TY,TKから供給される液体をそれぞれ吐出するように構成されている。なお、本実施形態では、吐出ユニット20が立体物を形成する際に移動する方向の先頭から順に、Cy色、Ma色、Ye色、Ku色が吐出されるように、各個別ヘッド20Hは各液体収容体とそれぞれ可撓性のチューブなどによって接続されている。
4つの個別ヘッド20Hで構成された吐出ユニット20は、駆動源となる第1モーター24の回転駆動に伴って個別ヘッド20Hの並び方向(短手方向)へ移動するキャリッジ23に対して、長手方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられたスライダー21に固定されている。スライダー21は、その一部にラック21aが設けられ、このラック21aと噛み合うピニオン22aが、駆動源となる第2モーター22の回転駆動によって正逆回転(回動)することによって、キャリッジ23に対して摺動しながら長手方向に沿って往復移動する。この結果、吐出ユニット20は、このスライダー21の往復移動に伴って長手方向に沿って往復移動する。すなわち、スライダー21と第2モーター22は、吐出ユニット20を長手方向に沿って往復移動させる移動部25として機能する。
キャリッジ23は、吐出ユニット20と同じ方向に長手方向を有している。そして、その長手方向の一端側は、駆動ローラー26aと従動ローラー26bとの間に架け渡された無端状のベルト27の一部に固定されている。そして、キャリッジ23の少なくとも一部(ここでは長手方向の他端側)は、直線状に延びるガイド部材28によってガイドされ、長手方向と交差(ここでは直交)する短手方向に移動可能に取り付けられている。したがって、キャリッジ23は、駆動源となる第1モーター24によって回転駆動する駆動ローラー26aの回転に伴って移動するベルト27とともに、その短手方向へ移動する。このとき、キャリッジ23は造形テーブル30上を往復移動することによって、吐出ユニット20を造形テーブル30の全域に渡って往復移動可能である。
本実施形態では、吐出ユニット20の移動方向についての説明に対する理解を容易にするため、その短手方向を主走査方向Yとし、その長手方向を副走査方向Xとして説明する。また、主走査方向Yにおいて吐出ユニット20が立体物を形成する際に移動する方向であって、造形テーブル30に近づく方向を+Y方向とする。さらに、造形テーブル30はその反重力方向+Z側の上面が矩形の平坦面であって、その法線方向は鉛直方向Zであるものとする。
造形テーブル30は、主走査方向Yに沿って移動する吐出ユニット20に対して重力方向−Z側に位置するとともに、吐出ユニット20との間の鉛直方向Zにおける距離が変化するように、昇降部31によって昇降可能とされている(図2(a)参照)。本実施形態では、昇降部31は、造形テーブル30を支える断面が矩形の支柱32の一面に設けられたラック32aと、このラック32aの歯と噛み合うピニオン33がその回転軸に固定された第3モーター34とを含んで構成され、第3モーター34の駆動によって、造形テーブル30はその鉛直方向Zにおける高さが変化する。
さらに、造形テーブル30は、吐出ユニット20に対して支柱32を中心軸として回転部35によって回転可能とされている。本実施形態では、回転部35は、昇降移動する支柱32を移動可能に支持する支持部36が中心に設けられ、その外周縁に沿って外歯が設けられた回転基台37と、この回転基台37の外歯と噛み合う歯車を回転(回動)させる第4モーター38とを含んで構成されている。
また、造形テーブル30と鉛直方向Zにおいて重なるように配設され、造形テーブル30に吐出された液体を硬化させる所定の波長の光を、矩形の造形テーブル30の略上面全域にあたるように照射する硬化ユニット40が備えられている。
さて、プリンター11には、キャリッジ23の主走査方向Yに沿う移動動作やスライダー21の副走査方向Xに沿う移動動作、あるいは吐出ユニット20(ノズルN)からの重力方向−Zへの液体の吐出動作を制御する制御部15が備えられている。制御部15は、さらに、造形テーブル30の昇降動作や回転動作、あるいは硬化ユニット40の光照射動作を制御する。
本実施形態では、プリンター11において、コンピューターを構成するCPUやRAM,ROMなどを含む不図示の電気回路が内装された筐体12が備えられている。この筐体12に設けられた差込口12aに記録媒体13が差し込まれ、この筐体12内の電気回路と接続された操作部14に備えられた表示部や操作ボタンを用いて入力される信号によって、差し込まれた記録媒体13に記録(記憶)されたプログラムに従ってコンピューターが動作する。この動作によって、コンピューターはプリンター11の立体物の造形動作を制御する制御部15として機能する。
すなわち、コンピューターが機能する制御部15は、造形対象となる立体物の造形データ(例えば三次元のCADデータなど)から、その立体物を構成する複数のボクセルについて、ボクセルデータを生成する。本実施形態では、ボクセルデータは、三次元のビットマップデータとされ、ボクセルの三次元での位置を示す位置データと、色を示す色データ(例えばR,G,Bデータ)と、がそれぞれのボクセルに対して生成される。そして、制御部15は、生成したボクセルデータに基づいて、色変換処理などの必要な処理を行い、吐出ユニット20が有する各ノズルNについて、それぞれのボクセル内を埋めるように吐出するCy,Ma,Ye,Kuの各色の液体の液量を示す吐出データを生成する。さらに、生成した吐出データからCy,Ma,Ye,Kuのそれぞれの色の液体を吐出する個別ヘッド20HにおいてノズルN毎に液体を吐出させるためのノズル駆動信号DNC,DNM,DNY,DNKを生成する。
また、制御部15は、造形テーブル30上に立体物を造形するために、キャリッジ23を往復移動させる第1モーター駆動信号DM1、造形テーブル30を昇降させる第3モーター駆動信号DM3、およびスライダー21を移動させる第2モーター駆動信号DM2を生成する。さらに、制御部15は、硬化ユニット40において光を照射させる硬化ユニット駆動信号DKLを生成する。また、制御部15は、必要に応じて造形テーブル30を回転させる第4モーター駆動信号DM4を生成する。
生成されたそれぞれのデータおよび駆動信号は、コンピューターを構成するメモリーなどの図示しない記録部に記録され、立体物を造形する際に、制御部15によって所定のタイミングで読み出されたり出力されたりする。
図2(a),(b)に示すように、本実施形態では、立体物として、側壁となる4つの立壁と底とを有する角箱50を造形テーブル30上に造形するものとし、角箱50のボクセルデータが制御部15によって生成されるものとする。すなわち、角箱50は、図2(b)に示すように、造形テーブル30上において、主走査方向Yおよび副走査方向Xはそれぞれ一列に並んだ7つのボクセルで構成され、鉛直方向Zは積層された6つのボクセルで構成されている。したがって、角箱50を構成する体積単位となる各ボクセルは、副走査方向X、主走査方向Y、鉛直方向Zを三次元座標系とする座標(x,y,z)でその位置が特定され、ここではその特定されたボクセルをボクセルV(x,y,z)と表記する。
本実施形態では、ボクセルは、鉛直方向Zにおいて重力方向−Z側より1層目とされ、反重力方向+Z側の最上層が6層目とされた合計6つのボクセル層を有している。また、ボクセルは、図1における紙面上側(+X側)から副走査方向Xの1個目とされ、同じく図1における紙面右側(−Y側)が主走査方向Yの1個目とされている。したがって、角箱50の隅に位置するボクセルは、図2(b)に示すように、例えば1層目であればボクセルV(1,1,1)、不図示のボクセルV(1,7,1)、ボクセルV(7,1,1)、およびボクセルV(7,7,1)と表記される。また6層目であればボクセルV(1,1,6)、ボクセルV(1,7,6)、ボクセルV(7,1,6)、およびボクセルV(7,7,6)と表記される。
このようなボクセルで構成された角箱50を造形する場合、制御部15は、各ボクセルV(x,y,z)のボクセルデータに基づいて生成した各駆動信号を所定のタイミングで出力することによって、造形テーブル30上に立体物を形成する。具体的には、制御部15は、図2(a)において白抜き矢印で示すように、まずキャリッジ23(吐出ヘッド20)を主走査方向Yに沿って造形テーブル30に近づく方向(+Y方向)に移動させる。次に、ノズル駆動信号を所定のタイミングで出力して1層目のボクセルV(x,y,1)に対応する吐出データに応じた液体を吐出ユニット20の各ノズルNから造形テーブル30に吐出させる。そして吐出ユニット20からの液体の吐出が終了したのち、硬化ユニット駆動信号DKLを出力して硬化ユニット40による光照射を行い、吐出された液体を照射した光で硬化させて1層目の各ボクセルV(x,y,1)を形成する。
次に、制御部15は昇降部を動作させて造形テーブル30を1つのボクセルの高さ分だけ降下させ、2層目の各ボクセルV(x,y,2)を形成する。すなわち、制御部15は、キャリッジ23を第1モーター駆動信号DM1の出力によって、−Y方向へ移動させて元の位置へ戻したのち主走査方向Yに沿って造形テーブル側(+Y側)に向かって移動させる。このキャリッジ23の移動において2層目のボクセルV(x,y,2)に対応する吐出データに応じた液体を吐出ユニット20の各ノズルNから造形テーブル30に吐出させる。そして吐出ユニット20からの液体の吐出が終了したのち、硬化ユニット駆動信号DKLを出力して硬化ユニット40による光照射を行い、吐出された液体を硬化させて2層目の各ボクセルV(x,y,2)を形成する。以降、制御部15はキャリッジ23を元の位置へ移動させたのち、同様な手順でボクセルの形成処理を繰り返して実行し、1層目から6層目までの各ボクセルV(x,y,z)を形成し、立体物としての角箱50を造形テーブル30上に形成する。
なお、本実施形態では、造形テーブル30は回転することなく鉛直方向Z(重力方向−Z)に平行移動する。したがって、本実施形態では、回転部35がプリンター11に備えられなくても差し支えはない。
図3に示すように、本実施形態に関する説明を容易にするため、吐出ユニット20を構成する色別の各個別ヘッド20Hには、それぞれノズルN1〜ノズルN17までの17個のノズルNが副走査方向Xに1列に並んだノズル列となって設けられているものとする。そして、各個別ヘッド20Hにおける1つのノズルNが副走査方向Xにおける1つのボクセルV(x,y,z)に対応するように、1つのボクセルの副走査方向Xの幅寸法とノズルN間のピッチ寸法が同じとされているものとする。
このようにノズルNが設けられた本実施形態では、図3において一点鎖線で囲んで示すように、各個別ヘッド20Hに設けられたノズルNは、主走査方向Yに沿って1列に並ぶように配置される。そして、各個別ヘッド20HのノズルNによってそれぞれ構成される主走査方向Yに並ぶ4つのノズルNが一組となって、1つのボクセルV(x,y,z)に対して液体を吐出する吐出部として機能する。したがって、本実施形態では、図3に示すように、吐出ユニット20には、副走査方向Xに沿って並んだ合計17組の吐出部が備えられている。
また、本実施形態では、角箱50の1層目の各ボクセルV(x,y,1)は、角箱50の底の部分を形成し、4つの個別ヘッド20Hがそれぞれ有するノズルN6の合計4つのノズルN6で構成される吐出部から、4つのノズルN12で構成される吐出部までの、計7つ(7組)の吐出部から吐出される液体によって形成される。例えば、副走査方向Xにおける1個目に位置し、主走査方向Yに並ぶ1行目の7つのボクセルV(1,1,1)〜ボクセルV(1,7,1)のそれぞれに対して、それぞれの個別ヘッド20HのノズルN6からそれぞれの色の液体が吐出される。
すなわち、Cy色の液体を吐出するノズルN6のノズル中心が、キャリッジ23の移動に伴って主走査方向Yにおいて位置y1〜位置y7の各位置に到達したときに、ノズル駆動信号DNCを出力してCy色の液体を吐出させる。同様に、Ma色、Ye色、Ku色の液体をそれぞれ吐出するノズルN6のノズル中心が、キャリッジ23の移動に伴ってが主走査方向Yにおいて位置y1から位置y7のそれぞれに到達したときに、それぞれのノズル駆動信号DNM,DNY,DNKを出力してMa色、Ye色、Ku色の液体を吐出させる。したがって、本実施形態では、形成対象となる1つのボクセルV(x,y,z)に対して、Cy,Ma,Ye,Kuの色順に液体が吐出される。もとより、キャリッジ23の立体物形成開始時の移動方向が−Y方向である場合は、その逆のKu,Ye,Ma,Cyの色順に液体が吐出される。
あるいは、各ボクセルのうち、副走査方向Xにおける7個目に位置し、主走査方向Yに沿って並ぶ7行目の7つのボクセルV(7,1,1)〜ボクセルV(7,7,1)のそれぞれに対して、各個別ヘッド20HのノズルN12で構成される吐出部から各色の液体が吐出される。
すなわち、Cy色の液体を吐出するノズルN12が主走査方向Yにおける位置y1〜位置y7のそれぞれの位置に到達したときにノズル駆動信号DNCを出力してCy色の液体を吐出させる。同様に、Ma色、Ye色、Ku色の液体をそれぞれ吐出するノズルN12が主走査方向Yにおいて位置y1から位置y7のそれぞれに到達したときにそれぞれのノズル駆動信号DNM,DNY,DNKを出力してMa色、Ye色、Ku色の液体をそれぞれ吐出させる。このように、1層目のボクセルV(x,y,1)を形成する際には、各ノズルN6〜N12において、それぞれ最大7回の吐出動作が行われる。
次に、角箱50の2層目の各ボクセルV(x,y,2)は、角箱50の立壁の部分を形成するボクセルであり、1層目のボクセルV(x,y,1)に重畳する。このため、2層目の各ボクセルV(x,y,2)は、通常、1層目と同じくCy,Ma,Ye,Kuの色を吐出する各個別ヘッド20Hにおいて、ノズルN6で構成される吐出部よりノズルN12で構成される吐出部までの、計7つの吐出部から吐出される液体によって形成される。
例えば、図3においてハッチング領域で示すように、副走査方向Xにおける1個目に位置し主走査方向Yに並ぶ1行目の7つのボクセルV(1,1,2)〜ボクセルV(1,7,2)が、1層目のボクセル(1,1,1)〜ボクセルV(1,7,1)に重畳するボクセルとなる。そして、この重畳するボクセルV(1,1,2)〜ボクセルV(1,7,2)のそれぞれに対して、各個別ヘッド20HのノズルN6から各色の液体がそれぞれのノズル駆動信号DNC,DNM,DNY,DNKによって吐出される。
したがって、角箱50の立壁など、ボクセルV(x,y,z)が鉛直方向Zにおいて重畳する部分を造形する際に、その部分が同一色である場合は、その色を構成する液体を吐出するノズルNからの液体の吐出回数が多くなり、使用頻度が高いノズルが発生することになる。この結果、使用頻度の高いノズルNを有する吐出ユニット20は、その寿命が短くなってしまうことになる。
そこで、本実施形態では、その作用として、使用頻度が高いノズルの発生を回避し、吐出ユニット20の寿命が短くなることを抑制するように立体物の造形動作処理が行われる。この立体物の造形動作処理は、制御部15によって行われ、筐体12の差込口12aに差し込まれた記録媒体13に記録された立体物造形プログラムが、操作部14からの命令信号により実行されることによって開始される。
図4に示すように、この造形動作処理が開始されると、まずステップS1にて、処理回数を示す「n」の値を「1」とする「n=1」の処理が行われる。ここでは、制御部15が筐体12内に備えられた不図示の記録部に「n」の値として、初回の処理を示す値「1」を記録することによって行われる。
次にステップS2にて、n層目の吐出データによる液体の吐出処理が行われる。ここでは、制御部15は、1層目のボクセルデータから吐出データを生成し、さらに生成した1層目の吐出データに基づいてノズル駆動信号を生成する。そして、キャリッジ23を主走査方向Yに移動させながら例えばCy色の液体を吐出するノズルNが形成対象となるボクセルに対して鉛直方向Zの上方に位置したとき、Cy色の個別ヘッド20Hに対してノズル駆動信号DNCを出力し、造形テーブル30における形成対象となるボクセルV(x,y,1)の位置に対して液体を吐出させる。この処理によって、ボクセルデータに応じた各色の液体が、形成対象となるボクセルV(x,y,1)の位置へキャリッジ23の主走査方向Yへの移動に伴って順次に吐出される。
次に、ステップS3にて、吐出された液体の硬化処理が行われる。制御部15は吐出ユニット20からの液体の吐出が終了したのち、硬化ユニット駆動信号DKLを出力して硬化ユニット40による光照射を行わせる。そして、その照射した光によって、吐出された液体を硬化させて1層目の各ボクセルV(x,y,1)を形成させる。すなわち、ボクセルV(x,y,1)の位置へ吐出された液体は、硬化ユニット40による照射によりその位置において硬化することによって、角箱50を構成するボクセルが形成される。
なお、本実施形態では、次のボクセル層の形成を開始するまでの間に、制御部15は第1モーター駆動信号DM1を出力してキャリッジ23を元の位置へ移動させる。もとより、キャリッジ23を元の位置へ移動させることなく、次のボクセル層を形成する場合は、直前に形成したボクセル層のときとは反対方向にキャリッジ23を移動させるようにしてもよい。この場合は、ボクセルに対して吐出される液体の色の吐出順序は逆になる。
次に、ステップS4にてn+1層目の吐出データはあるか否かの判定処理が行われる。この判定処理は、制御部15がn+1層目、つまり2層目のボクセルデータを生成したか否かを判定することによって行われる。判定の結果、吐出データが生成されていない場合(ステップS4:NO)立体物の造形が終了したことになるので、ここでの造形動作処理が終了する。一方、判定の結果、吐出データが生成されている場合(ステップS4:YES)、立体物の造形は終了していないので、次のステップS5にて、造形テーブルをボクセルの1層分降下処理する。すなわち、n層目(1層目)の上に形成されるn+1層目(2層目)のボクセルの形成のために、制御部15は第3モーター駆動信号DM3を出力してボクセル一層分の寸法だけ造形テーブル30を重力方向側に降下させる。
次に、ステップS6にて、n層目とn+1層目の吐出データの比較処理が行われる。ここでは、ボクセル層の1層目のCy,Ma,Ye,Kuの各色の液体の液量(吐出液量)と、2層目のCy,Ma,Ye,Kuの各色の液体の液量(吐出液量)とが比較される。そして、続くステップS7にて、重畳するボクセル間で、同一の吐出データは存在するか否かの判定処理が行われる。
本実施形態では、Cy,Ma,Ye,Kuの各色の液体の液量差の閾値が、例えばプログラムによって供給されるなどによって予め記録部に記録されている。そして、制御部は、n層目(1層目)の各ボクセルV(x,y,n)のうち、例えば着目した1つのボクセルV(1,1,n)を第1のボクセルとしたとき、この第1のボクセルに重畳するn+1層目(2層目)の1つのボクセルV(1,1,n+1)を第2のボクセルとする。そして、第1のボクセルと第2のボクセル間のCy,Ma,Ye,Kuの各色の液体の液量差が記録部に予め記録された閾値以内か否かによって、同一か否かを判定する。
判定の結果、吐出データが同一でない場合は(ステップS7:NO)、ステップS9に進んで処理回数を示す「n」の値を1つ増やす「n=n+1」の処理が行われる。その後、再びステップS2の処理に戻り、以降同様な処理を繰り返す。そして重畳するボクセル間で同一の吐出データが存在しない場合は、ステップS2からステップS8までの処理が繰り返し行われ、各層(1層目から6層目まで)のボクセルが形成される。
一方、判定の結果、吐出データが同一である場合は(ステップS7:YES)、ステップS8に進んで吐出ユニットの移動と、吐出データのシフトの処理が行われる。そして、この吐出ユニット20の移動と、吐出データのシフトの処理に続いて、ステップS9へ移行し、処理回数を示す「n」の値を1つ増やす「n=n+1」の処理が行われてn+1層目のボクセルが形成される。
図5(a),(b)を参照して、このステップS8で行われる吐出ユニット20の移動と、吐出データのシフトの処理についてボクセルの1層目と2層目を例にして説明する。なお、ここでの説明においては、説明を容易にするため、角箱50の全体が同一色のCy色(シアン色)であるものとしている。
図5(a)に示すように、1層目の各ボクセルV(x,y,1)を形成するときには、Cy色の液体を吐出する個別ヘッド20Hの17個のノズルNのうちノズルN6からノズルN12までの7個のノズルN(吐出部)が使用される。すなわち、吐出ユニット20が主走査方向Yに沿って、図中白抜き矢印で示すように造形テーブル30に向かって左側(+Y側)へ移動を開始する。そして吐出ユニット20(ノズルN)が、形成対象となるボクセルの造形テーブル30におけるそれぞれの主走査方向Yの位置y1〜位置y7に到達したときに、ノズルN6からノズルN12までの7個のノズルNからCy色の液体を吐出させるノズル駆動信号DNCが個別ヘッド20Hに出力される。
次に、図5(b)に示すように、2層目の各ボクセルV(x,y,2)は、角箱50の4つの立壁部分となるため、1層目の各ボクセルV(x,y,1)と同一の吐出データを有し、1層目の第1のボクセルと重畳する第2のボクセルとなる。そこで、制御部15は第2モーター駆動信号DM2を出力してスライダー21を副走査方向Xの+X方向側へ、隣接するノズル間隔Pt分だけ移動させる。この移動に合わせて、個別ヘッド20Hに出力される2層目のボクセルに対応するノズル駆動信号DNCは、ここでは図示を省略するが、ノズルN7からノズルN13までの7個のノズルNからCy色の液体を吐出させるように、個別ヘッド20Hのノズル列において副走査方向Xの−X方向側へ1ノズル分だけシフト処理される。
この結果、主走査方向Yに沿って造形テーブル30に向かう+Y方向へ移動する吐出ユニット20(ノズルN)が、形成対象となる2層目のボクセルV(x,y,2)の、造形テーブル30におけるそれぞれの主走査方向Yの位置に到達したときに、1ノズル分シフトされたノズル駆動信号DNCが個別ヘッド20Hに出力される。したがって、Cy色の液体を吐出する個別ヘッド20Hの17個のノズルNのうちノズルN7からノズルN13までの7個のノズルNから、造形テーブル30に向かって、2層目のボクセルV(x,y,2)を形成するために必要な所定の液量分のCy色の液体が吐出される。
このように、本実施形態では、例えばノズルN6とノズルN7は副走査方向Xに並んで設けられ、移動部25として機能するスライダー21と第2モーター22とが、ノズルN6を第1吐出部としたとき、この第1吐出部に並ぶ第2吐出部となるノズルN7の並び方向に沿って、吐出ユニット20を移動させる。
このとき、図6(a)に示すように、本実施形態では、制御部15は、吐出ユニット20(個別ヘッド20H)を、副走査方向Xにおいて、ボクセルの1層目から5層目までは1つのノズル間隔Pt分ずつ紙面上側(+X側)に移動させる。そして、6層目に元の1層目の位置へ戻したのち以降は、1層目から5層目までと同様に移動させる。すなわち、制御部15は、各ボクセル層を形成する際に、1層目から5層目までは吐出ユニット20を副走査方向Xにおいてノズル間隔の一定倍の距離だけ規則的に移動し、この5層分の移動を1セットとして、この1セットの吐出ユニット20の移動を繰り返し実施する。なお、図6(a)ではボクセル層が10層目まで示されているが、本実施形態では、吐出ユニット20は6層目までの移動となる。
あるいは、図6(b)に示すように、制御部15は、吐出ユニット20(個別ヘッド20H)を、副走査方向Xにおいて、ボクセルの1層目から5層目までは紙面上側(+X側)へ1つのノズル間隔Pt分ずつ移動させたのち、今度は6層目について元の1層目の位置とは異なる位置へ移動させるようにしてもよい。例えば、制御部15は、吐出ユニット20を一層目の位置よりも紙面下側(−X側)へ距離Lxだけずれて移動させ、以降は1層目から5層目までの1セットの吐出ユニット20の移動を繰り返すようにしてもよい。すなわち、制御部15は各ボクセル層を形成する際に、1層目から5層目までの5層分を1セットとして、そのセット毎に、吐出ユニット20が副走査方向Xにおいてずれた位置になるように移動させるようにしてもよい。
あるいは、図6(c)に示すように、制御部15は、吐出ユニット20(個別ヘッド20H)を、副走査方向Xにおいて、1層目から5層目まで異なる数のノズル間隔分の距離ずつ不規則に移動させ、6層目に元の1層目の位置に戻し、以降は1層目から5層目までと同様に繰り返して吐出ユニット20を移動させるようにしてもよい。すなわち、吐出ユニット20が副走査方向Xにおいて各層のボクセルを形成する毎にランダムに移動するようにしてもよい。なお、吐出ユニット20が不規則に移動する5層分を1セットとし、複数のセット分の吐出ユニット20の移動によってボクセルを形成する際には、制御部15は、そのセット毎に、吐出ユニット20が副走査方向Xにおいて、同じ位置になるよう移動させてもよいし、ずれた位置になるように移動させてもよい。
ここで、図7(a),(b)を参照して、ステップS8での処理の有無によって生ずるボクセルを形成するためのノズルNの違いを説明する。図7(a)は、角箱50の副走査方向Xの上側(+X)に位置する立壁を構成するボクセルのうち、互いに重畳する6つのボクセルを示している。また、図7(b)は、角箱50の主走査方向Yの右側(−Y側)に位置する立壁を構成する全ボクセルを示している。
図7(a)の左側に示すように、ステップS8での処理が行われない場合、重畳する6つのボクセルV(1,1,1)からボクセルV(1,1,6)までは、全て同一のノズルN6(吐出部)から吐出されたCy色の液体によって形成される。これに対して、ステップS8での処理が行われた場合、重畳する6つのボクセルは、図7(a)の右側に示すように、一層目のボクセルV(1,1,1)から5層目のボクセルV(1,1,5)まで、ノズルN6からノズルN10までの順序で異なるノズルN(吐出部)から吐出されたCy色の液体によって形成される。そして、6層目のボクセルV(1,1,6)は再びノズルN6から吐出されたCy色の液体によって形成される。
また、図7(b)の上側に示すように、ステップS8での処理が行われない場合、副走査方向Xに7つ並び鉛直方向Zに6層で重畳する各ボクセルは、ノズルN6からノズルN12までの7つのノズルNから吐出されたCy色の液体によって形成される。すなわち、重畳する6つのボクセルは、それぞれ同一のノズルNが使用され、使用頻度が高くなる。
これに対して、ステップS8での処理が行われた場合、図7(b)の下側に示すように、副走査方向Xに7つ並び鉛直方向Zに6層で重畳する各ボクセルは、1層目から5層目まで重畳するボクセル間で互いに異なるノズルNから吐出されたCy色の液体によって形成される。そして、6層目のボクセルは一層目のボクセルと同じノズルNから吐出されたCy色の液体によって形成される。例えば、互いに重畳するボクセルV(7,1,1)からボクセルV(7,1,6)においては、一層目のボクセルV(7,1,1)から5層目のボクセルV(7,1,5)まで、ノズルN12からノズルN16までの順序で異なるノズルNから吐出されたCy色の液体によって形成される。そして、6層目のボクセルV(7,1,6)は一層目のボクセルと同じノズルN12から吐出されたCy色の液体によって形成される。
このように、第1のボクセルと、この第1のボクセルに対して重畳される第2のボクセルとは、異なるノズルN、すなわち第1のボクセルに対して液体を吐出するノズル(第1吐出部)とは異なるノズルN(第2吐出部)から、第1吐出部が吐出するのと同じCy色の液体が吐出されて形成される。
上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)例えば立壁など、立体物において複数のボクセルが重畳する部分を同じ液体で形成する際に、同じノズルNが繰り返して使用されることが抑制される。この結果、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
(1)例えば立壁など、立体物において複数のボクセルが重畳する部分を同じ液体で形成する際に、同じノズルNが繰り返して使用されることが抑制される。この結果、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
(2)同じ色のボクセル部分を形成する際に異なるノズルNを使用するので、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
(3)吐出ユニット20を第1吐出部と第2吐出部とが並ぶ並び方向となる副走査方向Xに沿って移動(往復移動)させることによって、造形テーブル30上において互いに重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルNから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、吐出ユニット20の移動という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルNを使用して形成することができるので、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態において、プリンター11が備える回転部35によって、造形テーブル30を吐出ユニット20に対して回転させるようにしてもよい。
・上記実施形態において、プリンター11が備える回転部35によって、造形テーブル30を吐出ユニット20に対して回転させるようにしてもよい。
図8(a),(b)を参照して、この変形例について説明する。
図8(a)に示すように、造形テーブル30の回転が行われない場合は、例えば副走査方向Xの紙面上側(+X側)の立壁の1層目を形成する主走査方向Yに並んだ7つのボクセルV(x,y,1)は、個別ヘッド20HのノズルN6から吐出されたCy色の液体によって形成される。すなわち、主走査方向Yに並ぶ図中網掛け領域で示した7つのボクセルV(1,1,1)からボクセルV(1,7,1)は、同一のノズルN6から吐出されるCy色の液体によって形成される。換言すれば、吐出ユニット20において1つの特定のノズルN6が7回使用されることになる。
図8(a)に示すように、造形テーブル30の回転が行われない場合は、例えば副走査方向Xの紙面上側(+X側)の立壁の1層目を形成する主走査方向Yに並んだ7つのボクセルV(x,y,1)は、個別ヘッド20HのノズルN6から吐出されたCy色の液体によって形成される。すなわち、主走査方向Yに並ぶ図中網掛け領域で示した7つのボクセルV(1,1,1)からボクセルV(1,7,1)は、同一のノズルN6から吐出されるCy色の液体によって形成される。換言すれば、吐出ユニット20において1つの特定のノズルN6が7回使用されることになる。
そこで、本変形例では、制御部15は造形テーブル30を図8(a)に示す状態から反重力方向+Z側から見て時計方向へ90度(°)回転させる。あるいは、ここでは図示を省略するが、造形テーブル30を図8(a)に示す状態から反重力方向+Z側から見て反時計方向へ90度回転させるなど、造形テーブル30を90度の整数倍の角度で吐出ユニット20に対して相対的に回転させるようにしてもよい。
図8(b)に示すように、造形テーブル30が時計方向へ90度回転すると、それまで主走査方向Yに並んでいた7つのボクセルは、図中網掛け領域で示すように、副走査方向Xに並んだ状態になる。この結果、それまで主走査方向Yに並んでいた7つのボクセルは、個別ヘッド20HにおいてノズルN6の1つの特定のノズルNではなく、副走査方向Xに並ぶノズルN6からノズルN12までの7つのノズルNからCy色の液体が吐出されて形成される。
この変形例によれば、上記実施形態の効果(1)〜(3)に加えて次の効果を得る。
(4)造形テーブル30を回転させることによって、造形テーブル30上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルNから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、造形テーブル30の回転という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルNを使用して形成することができるので、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
(4)造形テーブル30を回転させることによって、造形テーブル30上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルNから吐出された液体で形成することが可能となる。この結果、造形テーブル30の回転という簡単な動作で、複数のボクセルが重畳する部分を、異なるノズルNを使用して形成することができるので、特定のノズルNの使用頻度が高くなることが回避され、吐出ユニット20の寿命が短くなることが抑制される。
(5)造形テーブルを90度単位で回転させることによって、造形テーブル30上において重畳する第1のボクセルと第2のボクセルとを、それぞれ異なるノズルNから吐出された液体で容易に形成することができる。
なお、この変形例において、回転部35は、造形テーブル30を必ずしも90度の整数倍の角度で回転させなくてもよい。例えば、造形対象となる立体物が三角柱の形状を有する場合は、例えば造形テーブル30をボクセル層ごとに60度の整数倍で回転させるようにすればよい。要は、造形対象となる立体物の形状に応じて、回転角度を設定することが好ましい。
あるいは、この変形例において、必ずしも造形テーブル30を吐出ユニット20に対して回転させなくてもよい。例えば、造形テーブル30に対して吐出ユニット20を回転させる回転部35備えるようにしてもよい。
・上記実施形態において、吐出ユニット20を構成する個別ヘッド20Hは、副走査方向Xに長い一本のラインヘッドに限らず、他の構成のヘッドであってもよい。この変形例について1つの個別ヘッドにおいて実施した例を、図を参照して説明する。
図9に示すように、本変形例ではCy色の液体を吐出する個別ヘッド20Hを、複数の分割ヘッド20HBで構成する。ここでは、説明の簡略化のため個別ヘッド20Hは6つの分割ヘッドで構成され、各分割ヘッド20HBには3つのノズルNが設けられるとともに、各分割ヘッド20HBのノズルNは副走査方向Xにおいて等間隔で並ぶように配設されているものとする。そして、上記実施形態と同じ立体物である角箱50の1層目のボクセルを形成する際に、副走査方向Xにおいて等間隔で並んだノズルNのうち、図中網掛け領域で示すように、紙面上側(+X)より6番目のノズルN6から12番目のノズルN12までのノズルNが使用されるものとする。
したがって、上記実施形態と同様に全体がCy色の角箱50を造形する場合、各層のボクセルを形成する際には、同じノズルN6からノズルN12が使用されることになる。このため、ノズルN6からノズルN12までのノズルNの使用頻度が他のノズルNに比べて高くなってしまう。
そこで、図10(a),(b)に示すように、6つの分割ヘッド20HBで構成される個別ヘッド20H(吐出ユニット20)を副走査方向XにおいてノズルN間の距離の整数倍となる所定量を、積層された各ボクセル層の間で移動させるようにすることが好ましい。こうすることによって、特定のノズルの使用回数の増加が抑制される。
例えば、図10(a)に示すように、分割ヘッド20HBが有するノズル数の整数倍ずつ移動するようにしてもよい。すなわち、各分割ヘッド20HBは全て同じ数(3つ)のノズルNが副走査方向Xに並んで設けられ、この同じ数の整数倍(2倍)のノズル間隔分の距離La分移動させるようにする。
この場合、図中網掛け領域で示すように、重畳するボクセルに対して液体を吐出するノズルNは、各分割ヘッド20HBにおいて副走査方向Xにおける位置が変わらない異なるノズルNが使用されることになる。例えば、重畳するボクセルに対して、各分割ヘッド20HBにおいて、例えばノズル列における位置が同じ中央のノズルN8とノズルN14とが使用されたり、ノズル列における位置が同じ端のノズルN6とノズルN12とが使用されたりする。したがって、重畳するボクセル間において、吐出される液体の液量に差異が生じる確率が低くなることが期待できる。
あるいは、図10(b)に示すように、分割ヘッド20HBが有するノズルの間隔の2倍などの整数倍ずつ移動するようにしてもよい。すなわち、各分割ヘッド20HBに副走査方向Xに並んで設けられたノズルNのノズル間隔の2倍の距離Lb分ずつ移動させるようにする。
この場合、重畳するボクセルに対して液体を吐出するノズルNは、各分割ヘッド20HBにおいて副走査方向Xにおける位置が変わったノズルNが使用されることが起こり得る。例えば、重畳するボクセルに対して使用されるノズルNが、各分割ヘッド20HBにおいて、ノズル列における中央のノズルN8から端のノズルN10に変わったり、ノズル列における端のノズルN12から中央のノズルN14に変わったりする場合がある。したがって、このような移動方法は、分割ヘッド20HBにおいて、中央のノズルNと端のノズルNとの間での吐出される液体の液量の差異が少ない場合に採用することが好ましい。
・上記実施形態において、必ずしも、吐出ユニット20を造形テーブル30に対して個別ヘッド20Hにおけるノズルの並び方向(第1吐出部と第2吐出部とが並んだ並び方向)に沿って移動させるようにしなくてもよい。例えば、造形テーブル30を吐出ユニット20に対して移動させるようにしてもよい。要は、吐出ユニット20と造形テーブル30とが、個別ヘッド20Hにおけるノズルの並び方向に沿って相対移動すればよい。
あるいは、吐出ユニット20と造形テーブル30とが、必ずしも個別ヘッド20Hにおけるノズルの並び方向に沿って相対移動しなくてもよい。例えば、吐出ユニット20を複数備え、1つのボクセル(ボクセル層)を形成する際に使用する吐出ユニット20と異なる吐出ユニット20を用いて、1つのボクセル(ボクセル層)に重畳する他のボクセル(ボクセル層)を形成するようにしてもよい。一例として、4つの個別ヘッド20Hのうち少なくとも2つの個別ヘッド20Hは同じ液体を吐出するヘッドとすることによって、それらの個別ヘッド20Hを、上記実施形態における吐出ユニット20として機能させるようにしてもよい。
・上記実施形態において、吐出ユニット20(各個別ヘッド20H)が吐出する液体は、必ずしも同じ色でなくてもよい。同系色や異なる色であってもよい。造形対象となる立体物において重畳しているボクセルに対しては、各ボクセル層に吐出される液体の液量に違いがあっても、同じノズルが使用される場合が存在する。したがって、このような場合においても、互いに重畳するボクセルに対して吐出する吐出部(ノズル)を変えることが好ましい。
・上記実施形態において、ボクセルに対して液体を吐出する吐出部は、必ずしも1つのボクセルに対して各個別ヘッド20Hにおける1つのノズルNでなくてもよい。例えば1つのボクセルに対して3つや4つなど1つ以上のノズルから液体を吐出する構成であってもよい。この場合、ノズル列も一列に限らず、複数列が設けられていてもよい。すなわち、吐出部は、1つのボクセルの体積内を満たす液体を吐出するのに必要な1つ以上のノズル数であればよい。
・上記実施形態において、個別ヘッド20Hは必ずしも4つでなくてもよい。例えば1つでもよいし、6つでもよい。また、液体の色は、Cy色、Ma色、Ye色、Ku色に限らない。要は、立体物の造形に必要な色と、その色数に応じた個別ヘッド20Hの数とすればよい。
・上記実施形態において、立体物造形装置としてのプリンター11は、光硬化型の液体以外の他の流体(液体や、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体、ゲルのような流状体、流体として流して吐出できる固体を含む)を吐出して立体物を造形する装置であってもよい。例えば、加熱で硬化する熱硬化型樹脂や、反対に加熱で軟化する熱軟化性の樹脂や金属であってもよい。
11…プリンター(立体物造形装置の一例)、15…制御部、20…吐出ユニット、21…スライダー、22…第2モーター、25…移動部、30…造形テーブル、35…回転部、40…硬化ユニット、50…角箱(立体物の一例)、N…ノズル、N1〜N17…ノズル(第1吐出部および第2吐出部の一例)、V…ボクセル。
Claims (7)
- 液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、
前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、
を備える立体物造形装置であって、
前記硬化ユニットは、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記立体物の第1のボクセルを形成した後、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成することを特徴とする立体物造形装置。 - 前記第1のボクセルと前記第2のボクセルとは、同じ色であることを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
- 前記吐出ユニットにおいて前記第1吐出部と前記第2吐出部とは並んで設けられ、
前記吐出ユニットを前記造形テーブルに対して前記第1吐出部と前記第2吐出部とが並んだ並び方向に沿って相対移動させる移動部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の立体物造形装置。 - 前記造形テーブルを前記吐出ユニットに対して相対回転させることが可能な回転部を備えることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の立体物造形装置。
- 前記回転部は、前記造形テーブルを90度の整数倍の角度で相対回転させることを特徴とする請求項4に記載の立体物造形装置。
- 液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、
前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、
を備える立体物造形装置において実施される立体物造形方法であって、
前記吐出ユニットが、前記第1吐出部から前記造形テーブルに前記液体を吐出するステップと、
前記硬化ユニットが、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記立体物の第1のボクセルを形成するステップと、
前記吐出ユニットが、前記第2吐出部から前記造形テーブルにおいて前記第1のボクセルと重なるように前記液体を吐出するステップと、
前記硬化ユニットが、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成するステップと、
を有することを特徴とする立体物造形方法。 - 液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第1吐出部と、前記第1吐出部が有するノズルとは異なるノズルであって前記第1吐出部が吐出する液体と同じ液体を吐出可能な1つ以上のノズルを有する第2吐出部と、が設けられた吐出ユニットと、
前記第1吐出部および前記第2吐出部から造形テーブルに吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に立体物を構成する複数のボクセルを形成する硬化ユニットと、
前記吐出ユニット及び前記硬化ユニットを制御する制御部と、
を備える立体物造形装置における前記制御部で実行される立体物造形プログラムであって、
前記制御部が、
前記吐出ユニットに、前記第1吐出部から前記造形テーブルに前記液体を吐出させるステップと、
前記硬化ユニットに、前記第1吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記立体物の第1のボクセルを形成させるステップと、
前記吐出ユニットに、前記第2吐出部から前記造形テーブルにおいて前記第1のボクセルと重なるように前記液体を吐出させるステップと、
前記硬化ユニットに、前記第2吐出部から吐出された前記液体を硬化させて前記造形テーブル上に前記第1のボクセルに重畳される前記立体物の第2のボクセルを形成させるステップと、
を実行することを特徴とする立体物造形プログラム。
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JP2015010066A JP2016132229A (ja) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 立体物造形装置、立体物造形方法、および立体物造形プログラム |
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JP2019046404A (ja) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | 富士ゼロックス株式会社 | 造形制御装置、造形制御プログラム |
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KR102289167B1 (ko) * | 2020-11-23 | 2021-08-13 | 한국생산기술연구원 | 3차원 프린터의 헤드 모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 3차원 프린터와 3차원 프린팅 방법 |
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2015
- 2015-01-22 JP JP2015010066A patent/JP2016132229A/ja active Pending
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