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JP2002292751A - Three-dimensional shaping device and method - Google Patents

Three-dimensional shaping device and method

Info

Publication number
JP2002292751A
JP2002292751A JP2001096149A JP2001096149A JP2002292751A JP 2002292751 A JP2002292751 A JP 2002292751A JP 2001096149 A JP2001096149 A JP 2001096149A JP 2001096149 A JP2001096149 A JP 2001096149A JP 2002292751 A JP2002292751 A JP 2002292751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
binder
powder
region
dimensional
powder material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001096149A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Wada
和田  晃
Makoto Miyazaki
誠 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP2001096149A priority Critical patent/JP2002292751A/en
Publication of JP2002292751A publication Critical patent/JP2002292751A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional shaping device which shortens a shap ing time and sufficiently secures the strength of a shaped matter. SOLUTION: This three-dimensional shaping device performs the operating steps of forming a layer 80 of a powder material on a shaping stage 52, applying an ultraviolet-curable resin to a specified region of a powder layer, and curing the ultraviolet-curable resin by irradiating the resin with an ultraviolet light to form an aggregate 82 of the powder material. The three-dimensional shape 84 is created by repeating the described steps sequentially to the powder layer. The region where the ultraviolet-curable resin is applied comprises an enclosure region and an inner region surrounded by the enclosure region and the inner region is exposed to the emitted ultraviolet light for a shorter time than it is to the enclosure region. Thus the energy imparted to the ultraviolet-curable resin in the inner region is less than that in the enclosure region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元造形装置及
び方法に関し、特に、バインダを付与して粉体材料を結
合させることにより、三次元造形物を作成する三次元造
形装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and method, and more particularly, to a three-dimensional printing apparatus and method for producing a three-dimensional printing object by providing a binder and binding a powder material.

【0002】[0002]

【発明の背景】従来の三次元造形装置においては、粉体
材料の薄層を形成し、これに対して、乾燥して硬化する
バインダを例えばインクジェットのヘッドを利用して塗
布し、これにより粉体材料の結合体を形成する工程を繰
り返すことで三次元造形物を造形するものがある。この
三次元造形装置では、例えば、次のような動作が行わ
れ、三次元造形物が作成される。
BACKGROUND OF THE INVENTION In a conventional three-dimensional printing apparatus, a thin layer of a powder material is formed, and a binder which is dried and hardened is applied using, for example, an ink jet head. In some cases, a three-dimensional structure is formed by repeating a process of forming a combined body material. In this three-dimensional printing apparatus, for example, the following operation is performed, and a three-dimensional printing object is created.

【0003】まず、ローラ機構などにより石膏や澱粉の
粉体材料を薄層に均一に拡げる。次に、この粉体材料の
薄層において造形すべき領域にインクジェットのヘッド
を走査し、乾燥で硬化するバインダを塗布する。このバ
インダが塗布された領域の粉体材料は下層、あるいは隣
接する硬化領域と結合する。造形が完了するまで、粉体
材料の薄層を順次形成し、バインダを塗布する工程を繰
り返す。造形が完了すれば、バインダが塗布されない領
域の粉体材料を除去することで、バインダで結合された
三次元造形物を取り出せることとなる。
First, a gypsum or starch powder material is uniformly spread in a thin layer by a roller mechanism or the like. Next, an inkjet head is scanned over a region to be formed in the thin layer of the powder material, and a binder that is cured by drying is applied. The powder material in the area where the binder is applied is combined with the lower layer or the adjacent cured area. Until the modeling is completed, the steps of sequentially forming a thin layer of the powder material and applying the binder are repeated. When the shaping is completed, the three-dimensional structure bonded by the binder can be taken out by removing the powder material in the region where the binder is not applied.

【0004】このような三次元造形装置では、バインダ
が塗布後に乾燥によって硬化するのに比較的時間がかか
るために、造形の高速化が困難である。この問題を解決
するために、本出願人による例えば特願2001−30
888における三次元造形装置は、バインダとして紫外
線硬化樹脂を用い、バインダ塗布後に紫外線を照射する
ことで従来に比べて短時間の造形を可能としている。
In such a three-dimensional printing apparatus, it takes a relatively long time for the binder to harden by drying after being applied, so that it is difficult to speed up the printing. In order to solve this problem, for example, Japanese Patent Application No. 2001-30 by the present applicant
The three-dimensional modeling apparatus of 888 uses an ultraviolet curable resin as a binder, and irradiates with ultraviolet rays after applying the binder, thereby enabling a shorter modeling time than before.

【0005】ところで、本発明者らは、表面にさらに色
彩が施された造形物を造形する方法を検討している。彩
色すべき色が単色であったり表面に施される画像が単純
であれば、造形物を造形した後に人間の手により彩色処
理を行うことが可能であるが、色の配置や画像が複雑な
場合は、人間が彩色処理を行うのは難しいだけでなく、
凹凸のある造形物に対し自動的に色彩等を施すことは極
めて困難である(例えば、造形物表面とインクジェット
ヘッドとの距離を任意の位置で一定に保つのは困難であ
る。)。
By the way, the present inventors are studying a method of forming a shaped article whose surface is further colored. If the color to be colored is a single color or the image applied to the surface is simple, it is possible to perform coloring processing by human hands after modeling the object, but the arrangement of colors and images are complicated. It ’s not only difficult for humans to do the coloring process,
It is extremely difficult to automatically apply a color or the like to a molded article having irregularities (for example, it is difficult to keep the distance between the surface of the molded article and the inkjet head constant at an arbitrary position).

【0006】そこで、本発明者らは、粉体材料の層に紫
外線硬化樹脂を塗布し紫外光を照射した後に、インクを
硬化領域に塗布して粉体材料の各層ごとに彩色すること
で、色彩等が施された造形物を作成できると考えてい
る。
Therefore, the present inventors applied a UV curable resin to a layer of a powder material and irradiated with ultraviolet light, and then applied ink to a cured region to color each layer of the powder material. We believe that it is possible to create a colored object.

【0007】上記方法において、紫外線硬化樹脂が十分
硬化していない状態でインクの塗布を行うと、インクの
色むらが生じたり、あるいは造形物の強度が十分に確保
できない事態が生じるために、インクの塗布工程前に紫
外線硬化樹脂が十分硬化している必要があるが、その分
造形に要する時間が多くなる。
In the above method, if the ink is applied in a state where the ultraviolet curable resin is not sufficiently cured, the color of the ink may become uneven, or the strength of the molded article may not be sufficiently secured. It is necessary that the ultraviolet-curable resin is sufficiently cured before the application step, but the time required for molding increases accordingly.

【0008】そこで、本発明は、造形物の強度を十分に
確保した上で、造形時間を短縮することのできる三次元
造形装置及び方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional molding apparatus and method capable of shortening the molding time while sufficiently securing the strength of the molded article.

【0009】[0009]

【発明の概要】上記目的を達成するために、請求項1に
係る三次元造形装置は、粉体材料を結合させることによ
り、三次元造形物を作成する三次元造形装置において、
粉体材料の層を順次形成する層形成手段と、粉体材料の
層における所定領域に対して、特定のエネルギに反応し
て硬化するバインダを付与する付与手段と、粉体材料に
付与されたバインダに対して、前記特定のエネルギを供
給する供給手段とを備え、供給手段によってバインダが
硬化することにより、粉体材料の層ごとに粉体材料の結
合体が形成され、供給手段による前記特定のエネルギの
供給条件は、前記バインダが付与された領域に応じて選
択的に変更されることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, a three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 is a three-dimensional modeling apparatus for creating a three-dimensional model by combining powder materials.
A layer forming means for sequentially forming a layer of the powder material; an applying means for applying a binder which is cured in response to a specific energy to a predetermined region in the layer of the powder material; A supply unit for supplying the specific energy to the binder, wherein the binder is cured by the supply unit to form a combined body of the powder material for each layer of the powder material; The energy supply condition is selectively changed according to the region to which the binder is applied.

【0010】請求項2に係る三次元造形装置は、請求項
1に記載の三次元造形装置において、前記バインダが付
与される領域が、外郭領域と、外郭領域で囲まれた内部
領域とからなり、外郭領域と内部領域とで前記特定のエ
ネルギの供給条件を変更することを特徴とするものであ
る。
A three-dimensional modeling apparatus according to a second aspect of the present invention is the three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect, wherein the area to which the binder is provided includes an outer area and an inner area surrounded by the outer area. The supply condition of the specific energy is changed between the outer region and the inner region.

【0011】請求項3に係る三次元造形装置は、請求項
2に記載の三次元造形装置において、外郭領域が、内部
領域に比べて供給されるエネルギが大きいことを特徴と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect, energy supplied to the outer region is larger than that supplied to the inner region.

【0012】請求項4に係る三次元造形装置は、粉体材
料を結合させることにより、三次元造形物を作成する三
次元造形装置において、粉体材料の層を順次形成する層
形成手段と、粉体材料の層における所定領域に対して、
特定のエネルギに反応して硬化するバインダを付与する
付与手段と、粉体材料に付与されたバインダに対して、
前記特定のエネルギを供給する供給手段とを備え、供給
手段によってバインダが硬化することにより、粉体材料
の層ごとに粉体材料の結合体が形成され、付与手段によ
り付与されるバインダの量が、前記バインダが付与され
る領域内で選択的に変更されることを特徴とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional modeling apparatus for forming a three-dimensional model by combining powder materials, the layer forming means for sequentially forming layers of the powder material; For a given area in the layer of powder material,
An application unit that applies a binder that cures in response to specific energy, and a binder that is applied to the powder material,
A supply unit for supplying the specific energy, wherein the binder is cured by the supply unit to form a combined body of the powder material for each layer of the powder material, and the amount of the binder applied by the application unit is reduced. , Wherein the binder is selectively changed within an area to which the binder is applied.

【0013】請求項5に係る三次元造形装置は、請求項
4に記載の三次元造形装置において、前記バインダが付
与される領域が、外郭領域と、外郭領域で囲まれた内部
領域とからなり、外郭領域と内部領域とでバインダの付
与量を変更することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the fourth aspect, the region to which the binder is provided includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region. The amount of binder applied is changed between the outer region and the inner region.

【0014】請求項6に係る三次元造形装置は、請求項
5に記載の三次元造形装置において、外郭領域が、内部
領域に比べて付与されるバインダ量が多いことを特徴と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, the outer region is provided with a larger amount of binder than the inner region. .

【0015】請求項7に係る三次元造形装置は、請求項
2、3、5、6のいずれかに記載の三次元造形装置にお
いて、粉体材料の層ごとに粉体材料の結合体が形成され
た後、粉体材料の結合体における彩色領域に対して着色
剤を付与する着色手段をさらに備えることを特徴とする
ものである。
A three-dimensional modeling apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the second, third, fifth, and sixth aspects, wherein a combined body of the powder material is formed for each layer of the powder material. And a coloring means for applying a coloring agent to a colored region in the combined body of the powder materials after the coloring.

【0016】請求項8に係る三次元造形装置は、請求項
7に記載の三次元造形装置において、彩色領域が外郭領
域に略一致することを特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect, the coloring area substantially coincides with the outer area.

【0017】請求項9に係る三次元造形装置は、請求項
1〜8のいずれかに記載の三次元造形装置において、バ
インダは、所定の波長に係る光エネルギに反応して硬化
することを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the binder is cured in response to light energy having a predetermined wavelength. It is assumed that.

【0018】請求項10に係る三次元造形装置は、請求
項1〜8のいずれかに記載の三次元造形装置において、
バインダは、熱エネルギに反応して硬化することを特徴
とするものである。
A three-dimensional modeling apparatus according to claim 10 is the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The binder is characterized by being cured in response to heat energy.

【0019】請求項11に係る三次元造形方法は、粉体
材料を結合させることにより、三次元造形物を作成する
三次元造形方法であって、粉体材料の層を順次形成する
層形成工程と、粉体材料の層における所定領域に対し
て、特定のエネルギに反応して硬化するバインダを付与
する付与工程と、粉体材料に付与された前記バインダに
対して、前記特定のエネルギを供給する供給工程とを含
み、供給工程においてバインダが硬化することにより、
粉体材料の層ごとに前記粉体材料の結合体が形成され、
供給工程における前記特定のエネルギの供給条件は、バ
インダが付与された領域に応じて選択的に変更されるこ
とを特徴とするものである。
A three-dimensional molding method according to claim 11, which is a three-dimensional molding method for forming a three-dimensional object by bonding powder materials, wherein a layer of powder material is sequentially formed. Applying a binder that cures in response to a specific energy to a predetermined region in a layer of the powder material; and supplying the specific energy to the binder applied to the powder material. And the supply step, wherein the binder is cured in the supply step,
A combined body of the powder material is formed for each layer of the powder material,
The supply condition of the specific energy in the supply step is selectively changed according to a region to which the binder is applied.

【0020】請求項12に係る三次元造形方法は、請求
項11に記載の三次元造形方法において、前記バインダ
が付与された領域が、外郭領域と、外郭領域で囲まれた
内部領域とからなり、外郭領域と内部領域とで前記特定
のエネルギの供給条件を変更することを特徴とするもの
である。
A three-dimensional modeling method according to a twelfth aspect is the three-dimensional modeling method according to the eleventh aspect, wherein the region provided with the binder includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region. The supply condition of the specific energy is changed between the outer region and the inner region.

【0021】請求項13に係る三次元造形方法は、請求
項12に記載の三次元造形方法において、外郭領域は、
内部領域に比べて供給されるエネルギが大きいことを特
徴とするものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling method according to the twelfth aspect, the outer region includes:
It is characterized in that the supplied energy is larger than that in the internal region.

【0022】請求項14に係る三次元造形方法は、粉体
材料を結合させることにより、三次元造形物を作成する
三次元造形方法であって、粉体材料の層を順次形成する
層形成工程と、粉体材料の層における所定領域に対し
て、特定のエネルギーに反応して硬化するバインダを付
与する付与工程と、粉体材料に付与されたバインダに対
して、前記特定のエネルギを供給する供給工程とを含
み、供給工程において前記バインダが硬化することによ
り、粉体材料の層ごとに粉体材料の結合体が形成され、
付与工程により付与されるバインダの量が、前記バイン
ダが付与される領域内で選択的に変更されることを特徴
とするものである。
A three-dimensional modeling method according to a fourteenth aspect is a three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional model by binding powder materials, wherein a layer of powder material is sequentially formed. Applying a binder that cures in response to a specific energy to a predetermined region in the layer of the powder material; and supplying the specific energy to the binder applied to the powder material. Including a supply step, the binder is cured in the supply step, thereby forming a composite of the powder material for each layer of the powder material,
The amount of the binder applied in the applying step is selectively changed within a region where the binder is applied.

【0023】請求項15に係る三次元造形方法は、請求
項14に記載の三次元造形方法において、前記バインダ
が付与される領域は、外郭領域と、外郭領域で囲まれた
内部領域とからなり、外郭領域と内部領域とでバインダ
の付与量を変更することを特徴とするものである。
In a three-dimensional modeling method according to a fifteenth aspect, in the three-dimensional modeling method according to the fourteenth aspect, the region to which the binder is provided includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region. The amount of binder applied is changed between the outer region and the inner region.

【0024】請求項16に係る三次元造形方法は、請求
項15に記載の三次元造形方法において、外郭領域は、
内部領域に比べて付与されるバインダ量が多いことを特
徴とするものである。
In a three-dimensional modeling method according to a sixteenth aspect, in the three-dimensional modeling method according to the fifteenth aspect, the outer region includes:
The present invention is characterized in that a larger amount of binder is provided than in an internal region.

【0025】請求項17に係る三次元造形方法は、請求
項12、13、15、16に記載の三次元造形方法にお
いて、粉体材料の層ごとに粉体材料の結合体が形成され
た後、粉体材料の結合体における彩色領域に対して着色
剤を付与する着色工程をさらに含むことを特徴とするも
のである。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling method according to the twelfth, thirteenth, fifteenth, or sixteenth aspect, the method comprises the steps of: And a coloring step of applying a coloring agent to a colored region in the combined body of the powder materials.

【0026】請求項18に係る三次元造形方法は、請求
項15に記載の三次元造形方法において、彩色領域が外
郭領域に略一致することを特徴とするものである。
The three-dimensional modeling method according to claim 18 is characterized in that, in the three-dimensional modeling method according to claim 15, the coloring region substantially coincides with the outer region.

【0027】請求項19に係る三次元造形方法は、請求
項11〜18のいずれかに記載の三次元造形方法におい
て、バインダは、所定の波長に係る光エネルギに反応し
て硬化することを特徴とするものである。
[0027] In a three-dimensional modeling method according to a nineteenth aspect, in the three-dimensional modeling method according to any one of the eleventh to eighteenth aspects, the binder is cured in response to light energy having a predetermined wavelength. It is assumed that.

【0028】請求項20に係る三次元造形方法は、請求
項11〜18のいずれかに記載の三次元造形方法におい
て、バインダは、熱エネルギに反応して硬化することを
特徴とするものである。
[0028] A three-dimensional modeling method according to a twentieth aspect is characterized in that in the three-dimensional modeling method according to any one of the eleventh to eighteenth aspects, the binder is cured in response to heat energy. .

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0030】本発明に係る三次元造形装置(彩色粉体積
層型造形装置)を備えた三次元造形システムの全体的な
構成を図1に示す。この三次元造形システム1は、造形
対象物の彩色造形を行う三次元造形装置100と、三次
元造形装置100に対して制御信号及び造形対象物の断
面画像に関する二次元画像データを供給するホストコン
ピュータ2とから構成されている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a three-dimensional printing system equipped with a three-dimensional printing apparatus (colored powder laminated printing apparatus) according to the present invention. The three-dimensional modeling system 1 includes a three-dimensional modeling apparatus 100 that performs coloring modeling of a modeling object, and a host computer that supplies a control signal and two-dimensional image data relating to a cross-sectional image of the modeling object to the three-dimensional modeling apparatus 100. And 2.

【0031】三次元造形装置100は、後述するように
所定の粉体材料にバインダとして紫外線硬化樹脂を塗布
し、紫外線を照射することにより粉体材料を結合させ、
さらにカラーインクによる彩色を行うことによりカラー
の粉体材料の結合体を順次形成していき、最終的な結合
体として彩色された造形物を作成するものである。
The three-dimensional modeling apparatus 100 applies a UV curable resin as a binder to a predetermined powder material as described later, and irradiates the UV light to bond the powder material.
Further, by performing coloring with color ink, a combined body of the color powder materials is sequentially formed, and a colored molded article is created as a final combined body.

【0032】ホストコンピュータ2は、制御部2a、デ
ィスプレイ2b、キーボード2c、及びマウス2dを含
んで構成されるいわゆる一般的なコンピュータシステム
である。制御部2aには、予め入力されている三次元造
形対象物の三次元画像データを、所定のピッチで例えば
水平方向に関してスライスして得られる断面データ(二
次元画像データ)を作成する処理を行うプログラムが搭
載されている。このため、ホストコンピュータ2は、造
形対象物の三次元画像データから造形すべき対象物の断
面データを作成することができ、その作成された断面デ
ータを三次元造形装置100に供給する。
The host computer 2 is a so-called general computer system including a control unit 2a, a display 2b, a keyboard 2c, and a mouse 2d. The control unit 2a performs a process of creating cross-sectional data (two-dimensional image data) obtained by slicing the three-dimensional image data of the three-dimensional modeling object input in advance at a predetermined pitch, for example, in the horizontal direction. The program is installed. For this reason, the host computer 2 can create the cross-sectional data of the object to be modeled from the three-dimensional image data of the modeling object, and supplies the generated cross-sectional data to the three-dimensional modeling apparatus 100.

【0033】なお、ホストコンピュータ2が三次元造形
装置100に対し三次元画像データを供給するのみで、
三次元造形装置100側において、三次元画像データか
ら断面データを作成するようにしてもよい(後述の表1
(d)参照)。
The host computer 2 only supplies three-dimensional image data to the three-dimensional modeling apparatus 100,
On the side of the three-dimensional printing apparatus 100, cross-sectional data may be created from three-dimensional image data (see Table 1 below).
(D)).

【0034】ホストコンピュータ2と三次元造形装置1
00との間では、オンラインによるデータ等の受け渡し
が可能であるとともに、可搬型の記録メディア3を用い
たオフラインによるデータ等の受け渡しも可能である。
記録メディアとしては光磁気ディスク(MO)、コンパ
クトディスク(CD−RW)、ディジタルビデオディス
ク(DVD−RAM)、メモリカード等がある。
Host computer 2 and three-dimensional printing apparatus 1
Between 00 and 00, data and the like can be transferred online, and data and the like can be transferred offline using the portable recording medium 3.
Recording media include a magneto-optical disk (MO), a compact disk (CD-RW), a digital video disk (DVD-RAM), and a memory card.

【0035】次に三次元造形装置100の一実施形態に
ついて説明する。図2は、三次元造形装置100の外観
を示す斜視図である。三次元造形装置100は、制御部
20、粉体供給部30、粉体伸展・バインダである紫外
線硬化樹脂の塗布・紫外線照射・カラーインク塗布を行
うヘッド部40、造形部50、粉体回収部60、粉体搬
送部70(これら制御部20、粉体供給部30、ヘッド
部40、造形部50、粉体回収部60、及び粉体搬送部
70は後述する。)が内蔵されたハウジング10と、ハ
ウジング上部側に設けられた造形部50を覆うカバー1
0aとを備えている。
Next, an embodiment of the three-dimensional printing apparatus 100 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the three-dimensional printing apparatus 100. The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a control unit 20, a powder supply unit 30, a head unit 40 for applying / curing an ultraviolet curable resin as a powder extension / binder, applying ultraviolet rays, and applying a color ink, a modeling unit 50, and a powder collecting unit. A housing 10 having a built-in housing 60 and a powder conveying unit 70 (the control unit 20, the powder supplying unit 30, the head unit 40, the modeling unit 50, the powder collecting unit 60, and the powder conveying unit 70 will be described later). And a cover 1 that covers the modeling part 50 provided on the upper side of the housing.
0a.

【0036】カバー10aは、ガラスやアクリル樹脂等
の透明な材質で形成されており、造形中の状況を視認す
ることができるように構成されている。また、このカバ
ー10aには、造形時に照射される紫外線を遮光する処
理が施されている。さらに、造形中にカバー10aを開
けると、即時に紫外線照射を停止し、ヘッド部40が所
定の位置で待機するようにしてある。
The cover 10a is made of a transparent material such as glass or acrylic resin, and is configured so that the situation during molding can be visually recognized. Further, the cover 10a is subjected to a process of shielding ultraviolet rays emitted during molding. Further, when the cover 10a is opened during the molding, the ultraviolet irradiation is immediately stopped, and the head unit 40 waits at a predetermined position.

【0037】ハウジング10の前面側には液晶ディスプ
レイ(LCD)11、操作スイッチ12、記録メディア
3の着脱口13が配置されており、また側面にはディジ
タル入出力端子14が設けられている。液晶ディスプレ
イ11は、操作入力を行う際の操作案内画面の表示手
段、及び三次元造形装置100の動作状況を表示する手
段として用いられる。ディジタル入出力端子14は、R
S232C端子やSCSI端子あるいはIEEE139
4端子等の汎用の端子である。
A liquid crystal display (LCD) 11, operation switches 12, and a detachable opening 13 for the recording medium 3 are arranged on the front side of the housing 10, and a digital input / output terminal 14 is provided on the side. The liquid crystal display 11 is used as a means for displaying an operation guide screen when performing an operation input and a means for displaying the operation status of the three-dimensional printing apparatus 100. The digital input / output terminal 14
S232C terminal, SCSI terminal or IEEE139
It is a general-purpose terminal such as four terminals.

【0038】図3は、三次元造形装置100の造形処理
を行う主要部である、粉体供給部30、ヘッド部40、
造形部50、粉体回収部60、及び粉体搬送部70を示
す。
FIG. 3 shows a main part of the three-dimensional molding apparatus 100 which performs a molding process, that is, a powder supply section 30, a head section 40,
3 shows a modeling unit 50, a powder recovery unit 60, and a powder transport unit 70.

【0039】図4に示すように、粉体供給部30は、粉
体31を貯蔵する機能と、粉体31をヘッド部40の二
次ホッパ471(図5)に所定量供給する機能を備えて
いる。粉体供給部30は、一次ホッパ32、ロータ3
3、及びアジテータ34を備えており、ロータ33の回
転数を制御することにより、二次ホッパ471に供給す
る粉体の量を制御するようにしてある。アジテータ34
は、回転することにより、粉体31がブロッキングする
のを防止するようになっている。粉体31については、
発色を良くするため、白色のものを使用するのが好まし
い。白い用紙の上に印刷する場合などにおいては、彩色
箇所のみ有色のインクを塗布することで下地の白色との
バランスで色の階調表現が可能となるが、三次元造形物
の彩色にも同様のことが言えるため、白色の粉体材料を
使用するのが望ましいこととなる。また、本実施形態で
は、粉体供給部30としてロータリ式の供給機構を示し
ているが、振動式や回転羽根式あるいはベルト式などの
供給機構でもよい。
As shown in FIG. 4, the powder supply unit 30 has a function of storing the powder 31 and a function of supplying a predetermined amount of the powder 31 to the secondary hopper 471 (FIG. 5) of the head unit 40. ing. The powder supply unit 30 includes a primary hopper 32, a rotor 3
3 and an agitator 34, and the amount of powder supplied to the secondary hopper 471 is controlled by controlling the number of rotations of the rotor 33. Agitator 34
Is adapted to prevent the powder 31 from blocking due to rotation. Regarding the powder 31,
In order to improve the color development, it is preferable to use a white color. When printing on white paper, for example, applying colored ink only to the colored areas enables gradation expression of the color in balance with the white background, but the same applies to the coloring of three-dimensional objects. Therefore, it is desirable to use a white powder material. Further, in the present embodiment, a rotary supply mechanism is shown as the powder supply unit 30, but a supply mechanism of a vibration type, a rotating blade type, a belt type, or the like may be used.

【0040】図5に示すように、ヘッド部40は、イン
クジェットヘッド部41、紫外線照射部46及び粉体伸
展部47から構成されている。本実施形態では、ヘッド
部40は、インクジェットヘッド部41、紫外線照射部
46及び粉体伸展部47全体を、水平面内でX方向(図
面左右方向)に関して往復移動させるための1つのX方
向移動部49(図6)により一体で移動するようにして
ある。X方向移動部49は、X方向に伸びるガイドレー
ル(図示せず)に沿って、X方向に往復移動できるよう
にしてある。
As shown in FIG. 5, the head section 40 includes an ink jet head section 41, an ultraviolet irradiation section 46, and a powder extending section 47. In the present embodiment, the head unit 40 is a single X-direction moving unit for reciprocating the entire inkjet head unit 41, the ultraviolet irradiation unit 46, and the powder extending unit 47 in the X direction (the left-right direction in the drawing) in the horizontal plane. 49 (FIG. 6) to move integrally. The X-direction moving portion 49 is configured to be able to reciprocate in the X direction along a guide rail (not shown) extending in the X direction.

【0041】しかしながら、より細かい移動・速度制御
が必要な場合、インクジェットヘッド部41、紫外線照
射部46、粉体伸展部47それぞれにX方向移動機構を
設け、別々に駆動させるようにしてもよい。
However, when finer movement / speed control is required, an X-direction moving mechanism may be provided in each of the inkjet head unit 41, the ultraviolet irradiation unit 46, and the powder extending unit 47, and may be driven separately.

【0042】インクジェットヘッド部41は、粉体を結
合させるためのバインダとなる紫外線硬化樹脂、及び粉
体の結合体を着色する複数のインクを収容するタンク4
3と、タンク内の紫外線硬化樹脂またはインクを吐出さ
せるノズル44と、タンク43及びノズル44を、X軸
と直交し且つX軸と同一水平面内のY軸方向(紙面表裏
方向)に関して往復移動させるためのインクジェットヘ
ッドY方向移動部45とを備えている。Y方向移動部4
5は、X方向移動部49とともにX方向に移動できるY
方向に伸びるガイドレール(図示せず)に沿って、Y方
向に往復移動できるようにしてある。
The ink jet head unit 41 includes a tank 4 containing an ultraviolet curable resin serving as a binder for binding the powder, and a plurality of inks for coloring the combined powder.
3, a nozzle 44 for discharging the ultraviolet curable resin or ink in the tank, and a reciprocating movement of the tank 43 and the nozzle 44 in the Y-axis direction (front and back directions on the paper surface) orthogonal to the X axis and in the same horizontal plane as the X axis. And an ink jet head Y-direction moving unit 45 for the purpose. Y direction moving unit 4
5 is a Y that can move in the X direction together with the X direction moving section 49.
It is designed to be able to reciprocate in the Y direction along a guide rail (not shown) extending in the direction.

【0043】さらに詳しくは、タンク43は、それぞれ
異なる色のインクを収容する複数のタンク(この例では
4つのタンク)43a〜43dと、紫外線硬化樹脂用タ
ンク43eとを備えている。具体的には、それぞれのタ
ンク43a〜43dには、Y(イエロー)、M(マゼン
タ)、C(シアン)の3原色およびW(ホワイト)のイ
ンクが収容されている。着色剤である各インクは、粉体
材料と結合しても変色しないものであり、長時間経過し
ても変色・退色しないものを使用するのが望ましい。一
般に、彩色を行うためにはY、M、Cの三原色を混色す
ればよいが、色の濃淡(階調)を表現するためには、三
原色に加えて白色のインクを吐出し混色することが有効
となる。一般のプリンタ等では白色の紙にインク、トナ
ー等で字、画像をプリントしていくため、基材となる紙
の白色を利用すれば白色インクは必要でなく、Y、M、
Cの三色を使用するだけで原理的に各色成分の濃淡を表
現することができる。しかしながら、三次元造形の材料
となる粉体の色が白色でないような場合には、白色のイ
ンクを使用することが特に有効となる。
More specifically, the tank 43 includes a plurality of tanks (four tanks in this example) 43a to 43d each containing ink of a different color, and a tank 43e for ultraviolet curable resin. Specifically, the three primary colors Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) and W (white) ink are stored in the respective tanks 43a to 43d. Each ink that is a colorant does not discolor even when combined with the powder material, and it is desirable to use an ink that does not discolor or fade even after a long time. Generally, it is sufficient to mix the three primary colors of Y, M, and C in order to perform coloring. However, in order to express light and shade (gradation), it is necessary to eject white ink in addition to the three primary colors and mix the colors. Becomes effective. In general printers and the like, characters and images are printed on white paper with ink, toner, and the like. Therefore, if the white color of the base paper is used, white ink is not required.
By using only the three colors of C, the shading of each color component can be expressed in principle. However, when the color of the powder used as the material for the three-dimensional printing is not white, it is particularly effective to use a white ink.

【0044】紫外線硬化樹脂用タンク43eには、紫外
線硬化樹脂補充用タンク48が接続され、図示しないポ
ンプにより紫外線硬化樹脂を補充することができる。こ
の紫外線硬化樹脂については、インクジェットヘッドを
用いて吐出が可能なように粘度の低いもの、例えば分子
量の低いアクリルモノマー系の樹脂を利用するのが好ま
しい。なお、紫外線硬化樹脂として、エポキシ系の樹脂
などを利用してもよい。
An ultraviolet curing resin replenishing tank 48 is connected to the ultraviolet curing resin tank 43e, and the ultraviolet curing resin can be replenished by a pump (not shown). As the ultraviolet curable resin, it is preferable to use a resin having a low viscosity such as an acrylic monomer resin having a low molecular weight so that the resin can be discharged using an ink jet head. Note that an epoxy-based resin or the like may be used as the ultraviolet curable resin.

【0045】ノズル44は、インクジェットヘッド部4
1の下部に配置され、インクジェットヘッドY方向移動
部45とともに一体となってY方向に関して移動自在と
なっている。ノズル44は、タンク部43のタンク数と
同数の吐出ノズル44a〜44eを備え、各吐出ノズル
44a〜44eはタンク43a〜43eと個別に連結さ
れている。各吐出ノズル44a〜44eは、例えばイン
クジェット方式等で微小な液滴として紫外線硬化樹脂ま
たはインクを吐出するノズルである。各吐出ノズル44
a〜44eによる紫外線硬化樹脂又はインクの吐出は、
インクジェットヘッド駆動部241(図6)によって個
別に制御されており、紫外線硬化樹脂又はインクがノズ
ル44に対向する位置に設けられている造形部50の粉
体層(後述)に付着する。
The nozzle 44 is connected to the ink jet head 4
1 and is movable with respect to the Y direction integrally with the inkjet head Y direction moving section 45. The nozzle 44 includes the same number of discharge nozzles 44a to 44e as the number of tanks in the tank unit 43, and the discharge nozzles 44a to 44e are individually connected to the tanks 43a to 43e. Each of the discharge nozzles 44a to 44e is a nozzle that discharges an ultraviolet curable resin or ink as minute droplets by, for example, an inkjet method. Each discharge nozzle 44
The discharge of the ultraviolet curing resin or ink by a to 44e is as follows.
The ultraviolet curable resin or ink is individually controlled by the inkjet head driving unit 241 (FIG. 6), and adheres to a powder layer (described later) of the modeling unit 50 provided at a position facing the nozzle 44.

【0046】上述したように、インクジェットヘッド部
41は、X方向移動部49及びY方向移動部45によ
り、X軸及びY軸によって規定される平面内で移動でき
るようになっている。X方向移動部49及びY方向移動
部45は、制御部20からの駆動信号に基づいて、イン
クジェットヘッド部41をXY平面における駆動範囲内
で任意の位置に移動させることができる。そして、イン
クジェットヘッド駆動部241は、XY平面におけるノ
ズル44の位置に応じて複数吐出ノズル44a〜44e
のうちから選択的に紫外線硬化樹脂又はインクの吐出を
行うように制御し、造形部50の粉体層の必要な部分に
紫外線硬化樹脂又はインクを付与するようになってい
る。
As described above, the ink jet head unit 41 can be moved by the X direction moving unit 49 and the Y direction moving unit 45 in a plane defined by the X axis and the Y axis. The X-direction moving unit 49 and the Y-direction moving unit 45 can move the inkjet head unit 41 to an arbitrary position within the driving range on the XY plane based on the driving signal from the control unit 20. Then, the inkjet head driving unit 241 performs a plurality of ejection nozzles 44a to 44e in accordance with the position of the nozzle 44 on the XY plane.
The ultraviolet curable resin or the ink is selectively ejected from among them, and the ultraviolet curable resin or the ink is applied to a necessary portion of the powder layer of the modeling section 50.

【0047】なお、各ノズル44a〜44eは、一体と
してでなく独立してX方向及びY方向に移動できるよう
にしてもよい。また、各タンク43a〜43eに対し、
ノズルを図5の紙面表裏方向に沿って複数設けてもよ
い。
The nozzles 44a to 44e may be moved independently in the X and Y directions instead of being integrated. Also, for each of the tanks 43a to 43e,
A plurality of nozzles may be provided along the front and back directions in FIG.

【0048】紫外線照射部46は、紫外線を照射するこ
とにより紫外線硬化樹脂を硬化させ、粉体を結合させる
機能を有する。紫外線照射部46は、インクジェットヘ
ッド部41ととともに、X方向移動部49によりX方向
に関して移動することができる。あるいは、上述したよ
うに、独立してX方向に移動できるようにしてもよい。
紫外線照射部46はまた、Y方向移動部242(図6)
によりY方向に関して独立して移動できるようにしてあ
る。紫外線照射部46の光源として例えば紫外線LED
が用いられ、粉体層の必要な部分に対しスポット状に紫
外線が照射されるようにしてある。
The ultraviolet irradiator 46 has a function of irradiating ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin and to bind the powder. The ultraviolet irradiation unit 46 can be moved in the X direction by the X direction moving unit 49 together with the inkjet head unit 41. Alternatively, as described above, it may be possible to independently move in the X direction.
The ultraviolet irradiation section 46 also has a Y-direction moving section 242 (FIG. 6).
To allow independent movement in the Y direction. For example, an ultraviolet LED as a light source of the ultraviolet irradiation unit 46
Is used, and a required portion of the powder layer is irradiated with ultraviolet rays in a spot shape.

【0049】粉体伸展部47は、二次ホッパ471、シ
ャッタ472、ブレード473及び伸展ローラ474か
ら構成される。これらの部材471、472、473、
474は、Y方向に沿って延設されている。粉体伸展部
47は、粉体供給部30から供給された粉体層を一層作
成するのに必要な粉体を二次ホッパ471に収納すると
ともに、所定の位置でシャッタ472を開口し粉体を投
下するようにしてある。X方向移動部49によりX方向
に粉体伸展部47が移動すると、ブレード473、及び
回転している伸展ローラ474により、投下された粉体
を伸展し、均一な粉体の層が作成されるようにしてあ
る。
The powder extending section 47 includes a secondary hopper 471, a shutter 472, a blade 473, and an extending roller 474. These members 471, 472, 473,
474 extends along the Y direction. The powder extending unit 47 stores the powder necessary for forming one more powder layer supplied from the powder supply unit 30 in the secondary hopper 471, and opens the shutter 472 at a predetermined position to open the powder. Is to be dropped. When the powder extending section 47 is moved in the X direction by the X direction moving section 49, the thrown powder is extended by the blade 473 and the rotating extending roller 474, and a uniform powder layer is created. It is like that.

【0050】図3に戻って、造形部50は、凹状部を有
する造形部本体51、造形部51の凹状部の底面を形成
するように設けられている造形ステージ52、造形ステ
ージ52を(XY平面に直交する)Z方向に移動させる
Z方向移動部(造形ステージ昇降機構)53、粉体を造
形部50から搬出するための振動フィーダ55、及び封
止部材56を備えている。造形部50は、粉体を用いて
造形物を作成するためのワーク領域を提供する役目を果
たしている。
Returning to FIG. 3, the modeling unit 50 includes a modeling unit main body 51 having a concave portion, a modeling stage 52 provided to form the bottom surface of the concave portion of the modeling portion 51, and a modeling stage 52 (XY). A Z-direction moving unit (modeling stage elevating mechanism) 53 for moving in the Z direction (perpendicular to the plane), a vibration feeder 55 for carrying out the powder from the modeling unit 50, and a sealing member 56 are provided. The modeling unit 50 plays a role of providing a work area for creating a modeled object using powder.

【0051】造形部本体51は、その左上側端部におい
て、一次ホッパ32から二次ホッパ471に粉体を供給
し、その右上側端部において、二次ホッパ471から粉
体を投下し該粉体を一次的に保持するようにしてある。
The modeling part main body 51 supplies powder from the primary hopper 32 to the secondary hopper 471 at the upper left end thereof, and drops the powder from the secondary hopper 471 at the upper right end thereof. It is designed to hold the body temporarily.

【0052】造形ステージ52は、XY断面において矩
形型の形状を有し、その側面が封止部材56を介して、
造形部本体51における凹状部の垂直内壁51aと接し
ている。
The molding stage 52 has a rectangular shape in the XY cross section, and the side surface thereof is
It is in contact with the vertical inner wall 51a of the concave portion in the modeling portion main body 51.

【0053】Z方向移動部53は、造形ステージ52に
連結された支持棒53aと、支持棒53aを垂直方向に
移動するための駆動部53bとを有しており、支持棒5
3aが、駆動部53bによって垂直方向に移動されるこ
とにより、支持棒53aと連結した造形ステージ52が
Z方向に沿って昇降できるようにしてある。
The Z-direction moving section 53 has a support rod 53a connected to the molding stage 52 and a drive section 53b for moving the support rod 53a in the vertical direction.
The modeling stage 52 connected to the support bar 53a can be moved up and down along the Z direction by moving the 3a in the vertical direction by the driving unit 53b.

【0054】造形ステージ52と造形部本体51の垂直
内壁51aとで形成される直方体状の三次元空間(凹状
部の空間)は、造形物を作成するためのワーク領域とし
て機能する。そして、造形ステージ52上に粉体の薄層
が一層ごとに順次形成されるとともに、一層形成ごとに
紫外線硬化樹脂の吐出、紫外線の照射による該樹脂
の硬化、インクの吐出、のシーケンスを行うことによ
り粉体の必要な部分を接合及び彩色して造形物が作成さ
れるようになっている。
The rectangular three-dimensional space (space of the concave portion) formed by the modeling stage 52 and the vertical inner wall 51a of the modeling portion main body 51 functions as a work area for creating a modeling object. Then, a thin layer of powder is sequentially formed for each layer on the modeling stage 52, and a sequence of discharging an ultraviolet curable resin, curing the resin by irradiating ultraviolet rays, and discharging ink is performed for each layer. Accordingly, a required part of the powder is joined and colored to form a modeled object.

【0055】また、造形ステージ52の底面には、未硬
化粉体を粉体回収部60に搬送するための振動フィーダ
55が取りつけられており、造形ステージ52を、X軸
方向に振動させ、振動の強弱により未硬化粉体を搬送す
るようにしてある。振動を用いて粉体を搬送する方法
は、空気圧(風)により粉体を排出又は吸収する方法で
はできない、風が届かない入りくんだ部分の未硬化粉体
に対して振動が伝播するので、これら粉体を除去して搬
送することができる。
Further, a vibration feeder 55 for transporting the uncured powder to the powder collecting section 60 is attached to the bottom of the molding stage 52, and the molding stage 52 is vibrated in the X-axis direction. The uncured powder is transported depending on the strength of the powder. The method of conveying powder using vibration is not possible with the method of discharging or absorbing powder by air pressure (wind). Vibration propagates to the uncured powder in the intruded part where wind does not reach, These powders can be removed and transported.

【0056】封止部材56は、造形ステージ52がZ方
向に移動することにより粉体が垂直内壁51aと造形ス
テージ52の間隙から漏れることを防止ためのものであ
る。また、封止部材56は、柔軟性を有し、封止部材5
6が変形することにより、振動フィーダ55が作動する
ことによる造形ステージ52のX軸方向の振動を可能と
している。
The sealing member 56 is for preventing the powder from leaking from the gap between the vertical inner wall 51a and the molding stage 52 when the molding stage 52 moves in the Z direction. Moreover, the sealing member 56 has flexibility,
The deformation of 6 enables the shaping stage 52 to vibrate in the X-axis direction due to the operation of the vibration feeder 55.

【0057】粉体回収部60は、粉体回収槽61と粉体
回収口62を備えており、粉体薄層作成に余剰であった
粉体が、−X方向に沿って移動する粉体伸展部47のブ
レード473と伸展ローラ474(図5)により払い出
され、粉体回収口62から落下し、粉体回収槽61に蓄
積されるようにしてある。また、振動フィーダ55によ
って搬送された未硬化粉体も粉体回収口62から落下
し、粉体回収槽61に蓄積されるようにしてある。
The powder collecting section 60 is provided with a powder collecting tank 61 and a powder collecting port 62. The powder that has been excessively formed in the thin powder layer is moved in the −X direction. The blade 473 of the extension unit 47 and the extension roller 474 (FIG. 5) pay out the toner, fall from the powder collection port 62, and accumulate in the powder collection tank 61. The uncured powder conveyed by the vibration feeder 55 also falls from the powder recovery port 62 and is accumulated in the powder recovery tank 61.

【0058】粉体搬送部70は、粉体搬送用スクリュ7
1、粉体搬送用チューブ72、粉体取入口73、及び粉
体送出口74から構成される。粉体取入口73は、粉体
回収槽61の底部から粉体を粉体搬送用チューブ72に
導くためのものであり、ブロッキング等の粉体搬送の不
具合が発生しない形状をしている。粉体搬送用チューブ
72は、粉体取入口73から粉体送出口74に連結され
ている。粉体搬送用チューブ72の内部には、粉体搬送
用スクリュ71が、粉体取入口73と粉体搬送用チュー
ブ72との結合箇所から粉体搬出口74と粉体搬送用チ
ューブ72との結合箇所の付近まで設けてある。
The powder conveying section 70 is provided with a powder conveying screw 7.
1, a powder transport tube 72, a powder inlet 73, and a powder outlet 74. The powder inlet 73 is for guiding the powder from the bottom of the powder recovery tank 61 to the powder transport tube 72, and has a shape that does not cause problems in powder transport such as blocking. The powder transport tube 72 is connected from a powder inlet 73 to a powder outlet 74. Inside the powder transfer tube 72, a powder transfer screw 71 is connected to the powder discharge port 74 and the powder transfer tube 72 from the joint between the powder inlet 73 and the powder transfer tube 72. It is provided up to the vicinity of the joint.

【0059】そして、粉体搬送用スクリュ71の一端側
は、モータ271(図6)に駆動連結されており、粉体
搬送用スクリュ71がスクリュの中心軸周りに回転でき
るようにしてある。
One end of the powder transfer screw 71 is drivingly connected to a motor 271 (FIG. 6) so that the powder transfer screw 71 can rotate around the central axis of the screw.

【0060】この結果、粉体回収槽61に堆積した粉体
は、粉体取入口73により粉体搬送用チューブ72に導
かれ、粉体搬送用スクリュ71によって粉体搬送用チュ
ーブ72の内部を搬送され、粉体送出口74から粉体供
給部30の一次ホッパ32の内部に再供給されることな
り、粉体の再利用を行うことが可能となる。
As a result, the powder deposited in the powder recovery tank 61 is guided to the powder transport tube 72 through the powder inlet 73, and the powder transport screw 71 moves the inside of the powder transport tube 72. The powder is conveyed and re-supplied from the powder feed port 74 to the inside of the primary hopper 32 of the powder supply unit 30, so that the powder can be reused.

【0061】図6は、三次元造形システム1の機能構成
を示すブロック図である。ホストコンピュータ2側で作
成されたデータ等は、ディジタル入出力端子14を経由
してホストコンピュータ2からインターフェース21に
入力したり、あるいは記録メディア3からインターフェ
ース21に入力する。
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the three-dimensional printing system 1. As shown in FIG. Data or the like created on the host computer 2 side is input to the interface 21 from the host computer 2 via the digital input / output terminal 14 or to the interface 21 from the recording medium 3.

【0062】三次元造形装置100を制御する制御部2
0は、汎用コンピュータと同様の機能を有する。システ
ムコントローラ201は、粉体供給部30、ヘッド部4
0、X方向移動部49、造形部50、粉体搬送部70に
対する制御を行う。
Control unit 2 for controlling three-dimensional printing apparatus 100
0 has the same function as a general-purpose computer. The system controller 201 includes the powder supply unit 30, the head unit 4
0, control for the X-direction moving unit 49, the modeling unit 50, and the powder conveying unit 70 is performed.

【0063】システムコントローラ201は、粉体供給
部30に対しては、ロータ33を駆動する駆動モータ2
31、アジテータ34を駆動する駆動モータ232を制
御する。ヘッド部40に対しては、インクジェットヘッ
ド部41を駆動するインクジェットヘッド駆動部24
1、インクジェットヘッドY方向移動部45、粉体伸展
部47、紫外線照射部46の紫外線光源を点灯させる点
灯制御部243、及び紫外線照射部用のY方向移動部2
42を制御する。
The system controller 201 sends a driving motor 2 for driving the rotor 33 to the powder supply unit 30.
31, a drive motor 232 for driving the agitator 34 is controlled. For the head unit 40, the inkjet head driving unit 24 that drives the inkjet head unit 41
1, an inkjet head Y-direction moving unit 45, a powder extension unit 47, a lighting control unit 243 for turning on an ultraviolet light source of an ultraviolet irradiation unit 46, and a Y-direction moving unit 2 for an ultraviolet irradiation unit
42 is controlled.

【0064】システムコントローラ201は、X方向移
動部49に対しては、X方向駆動モータ248を制御
し、X方向に関する位置を検出するエンコーダ244、
X方向に関する基準位置を検出するHP(Home Positio
n)センサ245からの信号を受信する。造形部50に対
しては、造形ステージ昇降機構53を駆動する駆動モー
タ251、粉体除去を行う振動フィーダ55のコントロ
ーラ252を制御する。粉体搬送部70に対しては、ス
クリュ71を駆動する駆動モータ271を制御する。
The system controller 201 controls the X-direction drive motor 248 for the X-direction moving unit 49, and an encoder 244 for detecting a position in the X direction.
HP (Home Positio) that detects a reference position in the X direction
n) Receive a signal from the sensor 245. For the modeling unit 50, a drive motor 251 for driving the modeling stage elevating mechanism 53 and a controller 252 of the vibration feeder 55 for removing powder are controlled. For the powder conveying section 70, a drive motor 271 for driving the screw 71 is controlled.

【0065】また、システムコントローラ201は、キ
ャラクタジェネレータ203に対して液晶ディスプレイ
11の画面上に適切な文字や記号等を表示させるための
指示を与えるとともに、操作スイッチ12からの入力情
報を受信することができるように構成されている。
The system controller 201 gives the character generator 203 an instruction to display appropriate characters and symbols on the screen of the liquid crystal display 11 and receives input information from the operation switch 12. It is configured to be able to.

【0066】(断面データの作成から造形に到るまでの
ホストコンピュータ及び三次元造形装置断面データの役
割と特徴)表1は、造形対象物の三次元画像データから
造形すべき対象物の断面データを作成し、このデータに
基づいて造形するまでにおける、ホストコンピュータ2
と三次元造形装置100の役割と特徴を4つに分けて表
している。
(Roles and Features of Section Data of Host Computer and 3D Modeling Apparatus from Preparation of Section Data to Forming) Table 1 shows section data of an object to be formed from 3D image data of the object. And the host computer 2 until the modeling based on this data
And the roles and features of the three-dimensional printing apparatus 100 are divided into four parts.

【0067】初めに表1(a)の場合について説明す
る。ホストコンピュータ2は、造形対象物の三次元画像
データから造形すべき対象物の断面データを順次作成し
ながら三次元造形装置100へ順次送信を行う。
First, the case of Table 1 (a) will be described. The host computer 2 sequentially transmits to the three-dimensional modeling apparatus 100 while sequentially creating cross-sectional data of the object to be molded from the three-dimensional image data of the modeling object.

【0068】より具体的には、ホストコンピュータ2
は、三次元画像データから造形対象物を水平方向にスラ
イスした各断面ごとの断面データを順次作成する。断面
データは、積層する粉体一層分の厚みに相当するピッチ
(層厚t)で作成される。このピッチは、所定範囲内
(粉体を結合可能な厚みの範囲)で変更可能である。
More specifically, the host computer 2
Creates cross-sectional data for each cross-section obtained by slicing a modeling object horizontally in three-dimensional image data. The cross-sectional data is created at a pitch (layer thickness t) corresponding to the thickness of one layer of powder to be laminated. This pitch can be changed within a predetermined range (the range of the thickness capable of binding the powder).

【0069】図7は、作成される断面データの一例を示
す図である。図7に示すように、三次元画像データから
断面データとして、例えば形状データと色彩データを作
成する。形状データは、紫外線硬化樹脂を塗布する粉体
層部分を表わすデータである。また、色彩データは、イ
ンクを塗布する彩色領域を示すデータであり、三次元造
形物の表面に現れる部分に対応したデータのみが、YC
MWの色情報を有している。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the created cross-sectional data. As shown in FIG. 7, for example, shape data and color data are created as sectional data from the three-dimensional image data. The shape data is data representing a powder layer portion to which the ultraviolet curable resin is applied. The color data is data indicating a color area to which ink is to be applied.
It has MW color information.

【0070】三次元造形装置100は、断面データを順
次受け取った後、そのデータによる造形を行う。この場
合、三次元造形装置100では断面データを作成する機
能を必要としないので負荷が軽くすむ。また、ホストコ
ンピュータ2のメモリ容量は最小でよい。しかし、全体
の断面画像データを予めチェックすることができないの
で、データの最後の方にエラーがあるとそれまでの造形
が無駄となってしまう。
After the three-dimensional modeling apparatus 100 sequentially receives the cross-section data, it performs modeling based on the data. In this case, the three-dimensional printing apparatus 100 does not require a function of creating cross-sectional data, so that the load is reduced. Further, the memory capacity of the host computer 2 may be minimum. However, since the entire cross-sectional image data cannot be checked in advance, if there is an error at the end of the data, the modeling up to that point becomes useless.

【0071】次に表1(b)の場合について説明する。
ホストコンピュータ2は、造形対象物の三次元画像デー
タから造形すべき対象物の断面データを一括作成し、三
次元造形装置100へは順次送信を行う。三次元造形装
置100は、断面データを順次受け取り、そのデータに
よる造形を行う。この場合、三次元造形装置100で
は、表1(a)の場合と同様に断面画像データを作成す
る機能を必要としないので負荷が軽くすむ。また、ホス
トコンピュータ2は、造形が終了するまでタスクから開
放されないが、造形中の状態を常に確認することができ
る。
Next, the case of Table 1 (b) will be described.
The host computer 2 collectively creates cross-sectional data of the object to be modeled from the three-dimensional image data of the modeling object, and sequentially transmits the data to the three-dimensional modeling apparatus 100. The three-dimensional modeling apparatus 100 sequentially receives the cross-sectional data and performs modeling based on the data. In this case, the three-dimensional printing apparatus 100 does not need the function of creating the cross-sectional image data as in the case of Table 1 (a), so that the load can be reduced. The host computer 2 is not released from the task until the modeling is completed, but can always check the state during the modeling.

【0072】次に表1(c)の場合について説明する。
ホストコンピュータ2は、造形対象物の三次元画像デー
タから造形すべき対象物の断面データを一括作成し、三
次元造形装置100へ一括送信を行う。三次元造形装置
100は、大量の断面データを受け取るので大容量のメ
モリに蓄え、その後造形を行う。この場合、ホストコン
ピュータ2はデータを送信後タスクから開放される。
Next, the case of Table 1 (c) will be described.
The host computer 2 collectively creates cross-sectional data of the object to be modeled from the three-dimensional image data of the modeling object, and transmits the data to the three-dimensional modeling apparatus 100 at a time. The three-dimensional printing apparatus 100 receives a large amount of cross-sectional data, stores the data in a large-capacity memory, and then performs the printing. In this case, the host computer 2 is released from the task after transmitting the data.

【0073】次に表1(d)の場合について説明する。
ホストコンピュータ2は、造形対象物の三次元画像デー
タを三次元造形装置100へ送信を行う。三次元造形装
置100は、受け取った造形対象物の三次元画像データ
から造形すべき対象物の断面データを作成し造形を行
う。この場合、三次元造形装置100では断面データを
作成する機能を必要とするので負荷が重くなる。また、
ホストコンピュータ2はジョブ管理的な機能ですむ。し
かし、三次元造形装置100をネットワーク環境下での
プリンタライクな使い方をする場合には適している。
Next, the case of Table 1 (d) will be described.
The host computer 2 transmits the three-dimensional image data of the modeling target to the three-dimensional modeling device 100. The three-dimensional modeling apparatus 100 creates cross-sectional data of the object to be modeled from the received three-dimensional image data of the modeling object, and performs modeling. In this case, the three-dimensional printing apparatus 100 requires a function of creating the cross-sectional data, so that the load becomes heavy. Also,
The host computer 2 has a job management function. However, it is suitable when the three-dimensional printing apparatus 100 is used like a printer in a network environment.

【0074】表1 Table 1

【0075】(ホストコンピュータによる処理)図8、
9は、ホストコンピュータ2における処理手順に関する
フローチャートである。まず、造形対象物の三次元画像
データを入力する(ステップS1)。次に造形に関する
パラメータを入力する(ステップS2)。ここでは、造
形サイズやスライスピッチ等の情報を入力する。ステッ
プS3では、データチェックを行う。三次元画像データ
がSTL形式やVRML形式の場合は、物体の表面の情
報が記述されているだけである。その表面情報が中身の
詰まった物体として整合性がとれているかどうかを確認
する。ここでは、頂点が複数で構成しているか単独で構
成しているか(即ち、閉じているか否か)、面の位相補
償(即ち、面の表裏が反転していなか)等のチェックを
行う。
(Processing by Host Computer) FIG.
9 is a flowchart relating to a processing procedure in the host computer 2. First, three-dimensional image data of a modeling object is input (step S1). Next, parameters relating to modeling are input (step S2). Here, information such as a modeling size and a slice pitch is input. In step S3, a data check is performed. When the three-dimensional image data is in the STL format or the VRML format, only the information on the surface of the object is described. It is checked whether the surface information is consistent as a solid object. Here, a check is made as to whether the vertices are composed of a plurality of vertices or solely (that is, whether or not the vertices are closed), phase compensation of the surface (that is, whether the front and back of the surface are inverted), and the like.

【0076】ステップS4では、データのエラー確認を
行う。ステップS3のデータチェックで、エラーがなけ
ればステップS6へ、エラーがあればステップS5へ進
む。ステップS5ではデータの補正を行う。エラーが発
生している部分は警告表示されているので、対話式に順
次データの補正を行う。以上の処理で、閉じた空間を示
す表面データが得られる。その後、ステップS6でデー
タのソリッド化を行う。つまり、閉じた空間のどちら側
が詰まっているのかを示す情報を付与する。
In step S4, a data error check is performed. If there is no error in the data check in step S3, the process proceeds to step S6, and if there is an error, the process proceeds to step S5. In step S5, the data is corrected. Since a portion where an error has occurred is displayed as a warning, the data is corrected sequentially in an interactive manner. Through the above processing, surface data indicating a closed space is obtained. Then, in step S6, the data is solidified. That is, information indicating which side of the closed space is clogged is added.

【0077】ステップS7では、表1の各場合に応じて
断面データ作成およびデータ送信を行う。
In step S7, cross-section data creation and data transmission are performed according to each case shown in Table 1.

【0078】図9(a)は表1(a)の場合のフローを
示している。まず、ステップS711で造形パラメータ
を送信する。ステップS712でデータ補正済みの三次
元画像データから断面データ一層分を作成し、造形装置
の準備がOKであれば(ステップS713)、ステップ
S714で断面データ一層分を送信する。次のステップ
S715では、予め断面データ量がわかっているので、
全データを送信したのであれば終了し、データが残って
いるのであれば、ステップS712、S713、S71
4を繰り返し行う。
FIG. 9A shows a flow in the case of Table 1 (a). First, the molding parameters are transmitted in step S711. In step S712, one section data is created from the data-corrected three-dimensional image data. If preparation of the modeling apparatus is OK (step S713), one section data is transmitted in step S714. In the next step S715, since the cross-sectional data amount is known in advance,
If all data has been transmitted, the process ends. If data remains, steps S712, S713, S71
Repeat step 4.

【0079】図9(b)は表1(b)の場合のフローを
示している。まずステップS721で造形パラメータを
送信する。ステップS722ではデータ補正済みの三次
元画像データから断面データを一括作成する。造形装置
の準備がOKであれば(ステップS723)、S724
では断面データ一層分を送信する。次のステップS72
5では、予め断面データ量がわかっているので、全デー
タを送信したのであれば終了し、データが残っているの
であれば、ステップS723、S724を繰り返し行
う。
FIG. 9B shows a flow in the case of Table 1 (b). First, in step S721, the molding parameters are transmitted. In step S722, cross-section data is collectively created from the data-corrected three-dimensional image data. If the preparation of the modeling apparatus is OK (step S723), the process proceeds to step S724.
Then, one section data is transmitted. Next step S72
In step 5, since the cross-sectional data amount is known in advance, the process is terminated if all data has been transmitted, and steps S723 and S724 are repeated if data remains.

【0080】図9(c)は表1(c)の場合のフローを
示している。まずステップS731で造形パラメータを
送信する。ステップS732ではデータ補正済みの三次
元画像データから断面データを一括作成する。次のステ
ップS733で断面データを一括送信し終了する。
FIG. 9C shows a flow in the case of Table 1 (c). First, in step S731, the molding parameters are transmitted. In step S732, the section data is collectively created from the data-corrected three-dimensional image data. In the next step S733, the cross-sectional data is transmitted collectively and the processing ends.

【0081】図9(d)は表1(d)の場合のフローを
示している。まずステップS741で造形パラメータを
送信する。ステップS742ではデータ補正済みの三次
元画像データを送信し終了する。
FIG. 9D shows a flow in the case of Table 1 (d). First, in step S741, the molding parameters are transmitted. In step S742, the data-corrected three-dimensional image data is transmitted, and the process ends.

【0082】図8に戻って、データ送信が終了し、ステ
ップS8で三次元造形装置100からの終了コマンドを
確認すると、ステップS9でデータの履歴情報の更新を
行う。これは、三次元画像データのファイルに造形パラ
メータやデータ補正等の情報を付加することで、次回の
造形時(リピートする場合)において、この履歴情報を
元にして簡単に造形物を再現することを可能とするため
のである。
Returning to FIG. 8, when the data transmission is completed and the end command from the three-dimensional printing apparatus 100 is confirmed in step S8, the history information of the data is updated in step S9. This means that by adding information such as modeling parameters and data correction to a file of 3D image data, the model can be easily reproduced based on this history information at the time of the next modeling (when repeating). It is for making it possible.

【0083】(三次元造形装置100における処理)図
10は、三次元造形装置100における処理手順に関す
るフローチャートである。
(Processing in Three-Dimensional Modeling Apparatus 100) FIG. 10 is a flowchart relating to a processing procedure in the three-dimensional modeling apparatus 100.

【0084】図10(a)は表1(a)の場合のフロー
を示している。まずステップS1011において、三次
元造形装置100の制御部20のシステムコントローラ
201が、断面データ一層分を受信すると、このデータ
を基に粉体供給部30、ヘッド部40、X方向移動部4
9、及び造形部50に送信するための駆動信号を作成す
る。ステップS1012で駆動信号を送信して一層分の
造形処理を行うと、ステップS1013で一層分の造形
処理終了を表わす信号をホストコンピュータ2に送信し
終了する。造形処理工程は後で詳細に説明する。
FIG. 10A shows a flow in the case of Table 1 (a). First, in step S1011, when the system controller 201 of the control unit 20 of the three-dimensional printing apparatus 100 receives one section data, the powder supply unit 30, the head unit 40, and the X-direction moving unit 4 are based on the data.
9, and a drive signal to be transmitted to the modeling unit 50 is created. When the drive signal is transmitted in step S1012 to perform the modeling process for one layer, a signal indicating the end of the modeling process for one layer is transmitted to the host computer 2 in step S1013, and the process ends. The shaping process will be described later in detail.

【0085】図10(b)は表1(b)の場合のフロー
を示している。この場合、図10(a)と同様に、制御
部20のシステムコントローラ201は、断面データを
一層分受信すると、粉体供給部30、ヘッド部40、造
形部50、及びX方向移動部49に送信するための駆動
信号を作成し(ステップS1021)、一層分の造形処
理を行い(ステップS1022)、造形処理終了信号を
ホストコンピュータ2に送信し(ステップS102
3)、終了する。
FIG. 10B shows a flow in the case of Table 1 (b). In this case, as in FIG. 10A, when the system controller 201 of the control unit 20 receives one section data, the system controller 201 sends the data to the powder supply unit 30, the head unit 40, the modeling unit 50, and the X-direction moving unit 49. A drive signal for transmission is created (step S1021), modeling processing for one layer is performed (step S1022), and a modeling processing end signal is transmitted to the host computer 2 (step S102).
3), end.

【0086】図10(c)は表1(c)の場合のフロー
を示している。まずステップS1031において、制御
部20のシステムコントローラ201が、断面データを
一括して受信すると、一層分のデータを基に粉体供給部
30、ヘッド部40、X方向移動部49、及び造形部5
0に送信するための駆動信号を作成する。ステップS1
032で駆動信号を送信して一層分の造形処理を行う。
次のステップS1033では、予め断面データ量が分か
っているので、全層に対し造形処理が終了したのであれ
ば、造形処理終了信号をホストコンピュータ2に送信し
て終了し(ステップS1034)、断面データが残って
いるのであれば、ステップS1031、S1032を繰
り返し行う。
FIG. 10C shows a flow in the case of Table 1 (c). First, in step S1031, when the system controller 201 of the control unit 20 receives the sectional data collectively, the powder supply unit 30, the head unit 40, the X-direction moving unit 49, and the molding unit 5 are based on the data of one layer.
Create a drive signal for transmission to 0. Step S1
At 032, a drive signal is transmitted to perform modeling processing for one layer.
In the next step S1033, since the cross-section data amount is known in advance, if the shaping process has been completed for all layers, a shaping process end signal is transmitted to the host computer 2 and the process ends (step S1034). If remains, steps S1031 and S1032 are repeated.

【0087】図10(d)は表1(d)の場合のフロー
を示している。まずステップS1041において、制御
部20のシステムコントローラ201が、データ補正済
みの三次元画像データを受信すると、データ補正済みの
三次元画像データから断面データを作成する。そして、
一層分の断面データを基に粉体供給部30、ヘッド部4
0、X方向移動部49、及び造形部50に送信するため
の駆動信号を作成する(ステップS1042)。ステッ
プS1043において駆動信号を送信して一層分の造形
処理を行う。次のステップS1044では、予め断面デ
ータ量が分かっているので、全層に対し造形処理が終了
したのであれば、造形処理終了信号をホストコンピュー
タ2に送信して終了し(ステップS1045)、断面デ
ータが残っているのであれば、ステップS1042、S
1043を繰り返し行う。
FIG. 10D shows a flow in the case of Table 1 (d). First, in step S1041, when the system controller 201 of the control unit 20 receives the data-corrected three-dimensional image data, it creates cross-sectional data from the data-corrected three-dimensional image data. And
The powder supply unit 30 and the head unit 4 based on the cross-sectional data of one layer
0, a drive signal to be transmitted to the X-direction moving unit 49 and the modeling unit 50 is created (step S1042). In step S1043, a drive signal is transmitted to perform modeling processing for one layer. In the next step S1044, since the cross-section data amount is known in advance, if the shaping process has been completed for all layers, a shaping process end signal is transmitted to the host computer 2 and the process ends (step S1045). If there are remaining, step S1042, S
Step 1043 is repeated.

【0088】(三次元造形装置の造形動作)次に、図1
1〜14を参照して、三次元造形装置100の造形動作
を説明する。
(Modeling Operation of Three-Dimensional Modeling Apparatus) Next, FIG.
The modeling operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 will be described with reference to 1 to 14.

【0089】まず、ヘッド部40は、造形部本体51左
上側端部に配置され、粉体供給部30により二次ホッパ
471に粉体31が供給される[図11(a)]。
First, the head section 40 is disposed at the upper left end of the modeling section main body 51, and the powder supply section 30 supplies the powder 31 to the secondary hopper 471 [FIG. 11 (a)].

【0090】次に、ヘッド部40は、X方向移動部49
(図6)とともに、図示しないガイドレールに沿って+
X方向に向かい、初期位置である造形部本体51右上側
端部まで移動する[図11(b)]。このとき、造形ス
テージ52は、造形部50の上端位置と同一の高さに配
置されている。
Next, the head section 40 is moved to the X-direction moving section 49.
(Fig. 6) along with a guide rail (not shown)
The head moves in the X direction to the upper right end of the modeling unit main body 51, which is the initial position [FIG. 11B]. At this time, the modeling stage 52 is arranged at the same height as the upper end position of the modeling section 50.

【0091】続いて、造形部本体51右上側端部におい
て二次ホッパ471から粉体31が投下されるととも
に、造形ステージ52がZ方向移動部53により、ホス
トコンピュータ2から入力された上記層厚tに基づき、
その厚さに相当する距離だけ下降されて保持される[図
12(c)]。
Subsequently, the powder 31 is dropped from the secondary hopper 471 at the upper right end of the modeling unit main body 51, and the modeling stage 52 is moved by the Z-direction moving unit 53 to the layer thickness input from the host computer 2. Based on t
It is lowered and held by a distance corresponding to its thickness [FIG. 12 (c)].

【0092】そして、ヘッド部40は、−X方向に移動
を行うことにより、三次元造形物の造形において材料と
なる粉体31の供給を行いつつ、ブレード473及び伸
展ローラ474により粉体31の1層分の薄層形成(粉
体層80)を行うとともに、インクジェットヘッド部4
1から所定領域に、紫外線硬化樹脂の吐出を行うことで
粉体31の必要な部分82の結合を行う[図12
(d)]。
The head unit 40 moves in the −X direction to supply the powder 31 as a material in the formation of the three-dimensional model, and the blade 31 and the extension roller 474 supply the powder 31. One thin layer is formed (powder layer 80), and the ink jet head 4
The required portion 82 of the powder 31 is joined by discharging the ultraviolet curable resin from 1 to a predetermined region [FIG.
(D)].

【0093】粉体供給部30から1層分形成時(−X方
向に沿った1回の移動を行う間)に供給される粉体材料
の量は、1層分形成に必要な量よりも若干多めに設定さ
れ、造形時に粉体が不足することを回避している。この
ため、1層分形成後は粉体材料が余ることとなるが、余
った粉体材料は、−X方向に沿って移動するブレード4
73と伸展ローラ474により払い出され、粉体回収口
62から落下し、粉体回収槽61に蓄積される。
The amount of the powder material supplied from the powder supply unit 30 during the formation of one layer (during one movement in the −X direction) is larger than the amount required for the formation of one layer. It is set slightly larger to avoid running out of powder during molding. For this reason, after the formation of one layer, the powder material remains, but the surplus powder material is transferred to the blade 4 moving in the −X direction.
It is paid out by the 73 and the extension roller 474, falls from the powder recovery port 62, and is accumulated in the powder recovery tank 61.

【0094】ヘッド部40が−X方向に移動する際には
また、紫外線照射部46によって粉体層80に対して紫
外線を照射する。これにより、粉体層80に塗布された
紫外線硬化樹脂のバインダが硬化され、粉体材料の結合
体82が形成される。バインダが塗布されない領域の粉
体は、後に除去することが可能である。本発明に係る紫
外線の照射の具体的な方法は、後で詳細に説明する。
When the head section 40 moves in the −X direction, the ultraviolet irradiation section 46 irradiates the powder layer 80 with ultraviolet rays. As a result, the binder of the ultraviolet curable resin applied to the powder layer 80 is cured, and the combined body 82 of the powder material is formed. The powder in the region where the binder is not applied can be removed later. The specific method of irradiating the ultraviolet light according to the present invention will be described later in detail.

【0095】そして、ヘッド部40が造形部本体51左
上側端部に到達すれば、1回の粉体材料の結合動作が終
了し、1層分の造形が完了することとなる[図13
(e)]。
When the head section 40 reaches the upper left end of the molding section main body 51, one operation of joining the powder materials is completed, and the molding of one layer is completed [FIG.
(E)].

【0096】そこで、再び二次ホッパ471に粉体31
が供給された後、ヘッド部40は、+X方向に向かって
移動を行い、紫外線照射によりバインダが硬化し形成さ
れた粉体材料の結合体82に、インクジェットヘッド部
41から各色のインクを吐出する[図13(f)]。具
体的には、三次元造形物の表面近傍となる彩色領域に対
してインクが塗布され、これにより、三次元造形物に対
して彩色が施されることとなる。なお、この際には、粉
体層80に塗布された紫外線硬化樹脂の硬化を確実にす
るため、紫外線照射部46から紫外線を照射するのが好
ましい。また、ヘッド部40が+X方向に向かって移動
する場合、粉体層80を僅かに下降させ、伸展ローラ4
74と粉体層80が接触するのを防止するのが好まし
い。
Then, the powder 31 is again put in the secondary hopper 471.
Is supplied, the head section 40 moves in the + X direction, and ejects ink of each color from the inkjet head section 41 to the combined body 82 of the powder material formed by curing the binder by the irradiation of the ultraviolet rays. [FIG. 13 (f)]. Specifically, ink is applied to a coloring region near the surface of the three-dimensional structure, whereby the three-dimensional structure is colored. In this case, it is preferable to irradiate ultraviolet rays from the ultraviolet irradiating section 46 in order to surely cure the ultraviolet curable resin applied to the powder layer 80. When the head section 40 moves in the + X direction, the powder layer 80 is slightly lowered, and
It is preferable to prevent the contact between the powder layer 74 and the powder layer 80.

【0097】ヘッド部40が造形部本体51右上側端部
に到達すると[図14(g)]、造形ステージ52は、
層厚tに応じた距離だけ下降する。これにより、バイン
ダによる必要な結合が完了した粉体層80の上方に、新
たな粉体の層を1層分形成するためのスペースを形成す
ることができる。
When the head section 40 reaches the upper right end of the modeling section main body 51 (FIG. 14 (g)), the modeling stage 52
It descends by a distance corresponding to the layer thickness t. Thus, a space for forming a new powder layer for one layer can be formed above the powder layer 80 in which the necessary bonding by the binder has been completed.

【0098】そして、図12(c)〜図14(g)に示
す工程を繰り返して、造形物84を完成させる[図14
(h)]。
Then, the steps shown in FIGS. 12C to 14G are repeated to complete the modeled object 84 [FIG.
(H)].

【0099】(粉体の除去・回収動作)次に、図15、
16を用いて、造形終了後に造形部50における未硬化
粉体を除去・回収する動作を説明する。
(Powder Removal / Recovery Operation) Next, FIG.
The operation of removing and recovering the uncured powder in the modeling section 50 after the modeling is completed will be described using FIG.

【0100】図15(a)に示すような造形終了状態に
おいて、造形ステージ52をZ方向移動部53により所
定量上昇させる[図15(b)]。この状態で、振動フ
ィーダ55により造形ステージ52をX軸方向に振動さ
せる。具体的には、造形ステー52を、粉体回収部60
の位置する左側に向かう−X方向に比較的高速で移動さ
せ、+X方向には比較的低速で移動させるように振動フ
ィーダ55を制御する[図16(c)]。この結果、造
形部50の上端位置よりも上側に位置する未硬化粉体8
6は、−X方向に移動し、粉体回収口62から落下し粉
体回収槽61に蓄積される。図15(b)及び図16
(c)で示される工程を繰り返すことで、造形物84周
りの未硬化粉体86は、粉体回収槽61に蓄積される
[図16(d)]。
In the state where the molding is completed as shown in FIG. 15A, the molding stage 52 is raised by a predetermined amount by the Z-direction moving portion 53 [FIG. 15B]. In this state, the shaping stage 52 is vibrated in the X-axis direction by the vibration feeder 55. Specifically, the molding stay 52 is connected to the powder collecting unit 60.
The vibration feeder 55 is controlled so as to move at a relatively high speed in the -X direction toward the left side where is located and at a relatively low speed in the + X direction [FIG. 16 (c)]. As a result, the uncured powder 8 located above the upper end position of the modeling portion 50
6 moves in the −X direction, falls from the powder recovery port 62 and accumulates in the powder recovery tank 61. FIG. 15 (b) and FIG.
By repeating the process shown in (c), the uncured powder 86 around the modeled object 84 is accumulated in the powder recovery tank 61 [FIG. 16 (d)].

【0101】粉体回収槽61に蓄積された粉体86は、
上述したように、粉体取入口73により粉体搬送用チュ
ーブ72に導かれ、粉体搬送用スクリュ71によって粉
体搬送用チューブ72の内部を搬送され、粉体送出口7
4から粉体供給部30の一次ホッパ32の内部に供給さ
れ、再利用に供されることになる。
The powder 86 accumulated in the powder recovery tank 61 is
As described above, the powder is guided to the powder transport tube 72 by the powder inlet 73, is transported inside the powder transport tube 72 by the powder transport screw 71, and
4, the powder is supplied to the inside of the primary hopper 32 of the powder supply unit 30 and is reused.

【0102】(紫外線照射部による紫外線照射動作)次
に、図17、18を用いて、紫外線照射部46による紫
外線照射動作を説明する。
(Ultraviolet Irradiation Operation by Ultraviolet Irradiation Unit) Next, the ultraviolet irradiation operation by the ultraviolet irradiation unit 46 will be described with reference to FIGS.

【0103】図17(a),(b)は、造形中における
造形ステージ52上を示す概略斜視図である。符号50
0、502はそれぞれ、粉体が伸展される領域、紫外線
硬化樹脂が塗布された領域(以下、造形領域という。)
を示す。紫外線照射部46の走査は、図17(a)に示
すようにラスター状に行ったり、あるいは図17(b)
に示すようにジグザグ状に行う。造形領域502以外で
は、紫外線照射部46は、紫外線を照射せず、できるだ
け高速(例えば、機械的な最高速度)で移動するのが好
ましい。また、スポット状に紫外光が照射される領域
(以下、スポット領域という。)504の直径dは、走
査幅w以上にする必要がある。これは、スポット領域5
04はその中央に比べて境界領域近傍の照射強度が弱い
ので、隣り合う走査線上のスポット領域504が通過す
る領域をオーバーラップさせて、造形領域502の任意
の位置に対し、紫外線硬化樹脂を硬化させるのに十分な
エネルギを与えるためである。
FIGS. 17A and 17B are schematic perspective views showing the molding stage 52 during molding. Symbol 50
Reference numerals 0 and 502 denote a region where the powder is spread and a region where the ultraviolet curable resin is applied (hereinafter, referred to as a modeling region).
Is shown. The scanning of the ultraviolet irradiation unit 46 is performed in a raster shape as shown in FIG.
This is performed in a zigzag shape as shown in FIG. In regions other than the modeling region 502, it is preferable that the ultraviolet irradiation unit 46 move at the highest possible speed (for example, the highest mechanical speed) without irradiating ultraviolet light. In addition, the diameter d of a region to be irradiated with ultraviolet light in a spot shape (hereinafter, referred to as a spot region) 504 needs to be equal to or larger than the scanning width w. This is the spot area 5
In the area 04, the irradiation intensity near the boundary area is lower than that in the center, so that the area where the spot area 504 on the adjacent scanning line passes overlaps, and the ultraviolet curing resin is hardened at an arbitrary position in the modeling area 502. This is for giving sufficient energy to cause the vibration.

【0104】本発明ではさらに、図18に示すように、
造形領域502は、造形領域502を囲む境界線502
aから造形領域502内側に向かって、予め決められた
幅分だけ内側に境界を有する内部領域506と、内部領
域506を囲む境界線506aと境界線502aとの間
の外郭領域508とから構成される。
According to the present invention, as shown in FIG.
The modeling region 502 includes a boundary line 502 surrounding the modeling region 502.
a, an inner region 506 having a boundary on the inside by a predetermined width toward the inside of the modeling region 502, and an outer region 508 between the boundary line 506a surrounding the inner region 506 and the boundary line 502a. You.

【0105】造形物において外郭構造(外郭領域508
に対応)の強度が十分であれば、内部構造(内部領域5
06に対応)には外郭構造以上の強度は必要とされな
い。したがって、外郭領域508に比べて内部領域50
6に塗布する紫外線硬化樹脂量を少量にするか、あるい
は内部領域506には樹脂を塗布しないように設定でき
る。代わりに又はこれとともに、紫外線硬化樹脂を硬化
するために与える紫外線の単位面積当たりのエネルギ量
を、外郭領域508に比べて内部領域506に対して小
さく設定できる。
In the molded object, the outer structure (the outer region 508)
If the strength of the internal structure (corresponding to
(Corresponding to No. 06) does not require strength higher than the outer structure. Therefore, the inner region 50 is compared with the outer region 508.
The amount of the ultraviolet curable resin applied to the inner region 506 can be set to a small amount, or the inner region 506 can be set not to apply the resin. Alternatively or together with this, the amount of energy per unit area of the ultraviolet light applied for curing the ultraviolet curable resin can be set smaller for the inner region 506 than for the outer region 508.

【0106】後者に関して、単位面積当たりのエネルギ
量は、単位面積当たりの照射時間と単位面積当たりの照
射強度の積で与えられる。したがって、紫外線照射部
46による単位面積当たりの照射強度を一定にして、内
部領域504に照射する単位面積当たりの照射時間を、
外郭領域506よりも短くする(言い換えれば、紫外線
照射部46のスポット領域504が内部領域506を通
過する速度を、外郭領域508を通過する速度より大き
くする。)ことにより、内部領域506の紫外線硬化樹
脂に与える単位面積当たりのエネルギ量を外郭領域50
8に比べて小さく設定できるとともに、紫外線照射時間
の短縮、したがって造形時間の短縮が実現できる。
Regarding the latter, the amount of energy per unit area is given by the product of the irradiation time per unit area and the irradiation intensity per unit area. Accordingly, the irradiation time per unit area for irradiating the inner region 504 with the irradiation intensity per unit area by the ultraviolet irradiation unit 46 being constant,
By shortening the outer region 506 (in other words, making the speed at which the spot region 504 of the ultraviolet irradiation unit 46 passes through the inner region 506 higher than the speed at which the spot region 504 passes through the outer region 508), the ultraviolet curing of the inner region 506 is achieved. The amount of energy per unit area given to the resin is determined by
In addition to being able to be set smaller than 8, it is possible to realize a reduction in the ultraviolet irradiation time, and thus a reduction in the modeling time.

【0107】また、紫外線照射部46のスポット領域
504が内部領域506を通過する速度を一定にして、
内部領域506に照射する単位面積当たりの照射強度
を、外郭領域508に比べて弱くすることにより、内部
領域506の紫外線硬化樹脂に与える単位面積当たりの
エネルギ量を外郭領域508に比べて小さく設定できる
とともに、紫外線照射に必要な消費電力の削減ができ
る。内部領域506には紫外線を照射しないようにして
もよい。
Also, the speed at which the spot area 504 of the ultraviolet irradiation section 46 passes through the internal area 506 is made constant,
By making the irradiation intensity per unit area to irradiate the inner region 506 weaker than that of the outer region 508, the amount of energy per unit area given to the ultraviolet curable resin in the inner region 506 can be set smaller than that of the outer region 508. At the same time, the power consumption required for ultraviolet irradiation can be reduced. The internal region 506 may not be irradiated with ultraviolet rays.

【0108】、の方法を組み合わせることで、紫外
線硬化樹脂を硬化するために与える紫外線の単位面積当
たりのエネルギ量を、外郭領域508に比べて内部領域
506に対して小さくなるようにしてもよい。
By combining the above methods, the amount of energy per unit area of the ultraviolet light applied for curing the ultraviolet curable resin may be made smaller for the inner region 506 than for the outer region 508.

【0109】なお、外郭領域508の幅(オフセット
量)は、造形領域502の面積を関数として決定しても
よい。例えば、造形領域502の面積が大きい場合、外
郭領域508を大きく、すなわちオフセット量を大きく
する。
Note that the width (offset amount) of the outer region 508 may be determined as a function of the area of the modeling region 502. For example, when the area of the modeling region 502 is large, the outer region 508 is increased, that is, the offset amount is increased.

【0110】また、三次元造形物の表面に現れる部分の
みに、YCMWの色情報を有する色彩データを用いる場
合、色彩データを基に、カラーインク塗布部分を外郭領
域508に、塗布しない部分を内部領域506としても
よい。
When color data having YCMW color information is used only for the portion that appears on the surface of the three-dimensional structure, the color ink applied portion is set to the outer region 508 and the non-coated portion is set to the inner portion based on the color data. The region 506 may be used.

【0111】上記オフセット量や、各領域506、50
8での紫外線硬化樹脂塗布量・紫外線照射時間・紫外線
照射部46の移動速度等は、造形パラメータとして、ホ
ストコンピュータ2から三次元造形装置100に送信さ
れる。
The offset amount and each area 506, 50
The ultraviolet curing resin application amount, the ultraviolet irradiation time, the moving speed of the ultraviolet irradiation unit 46, and the like in 8 are transmitted from the host computer 2 to the three-dimensional modeling apparatus 100 as modeling parameters.

【0112】次に、図19、20を用いて、断面デー
タ、特に形状データから、紫外線照射部46のモード
(外郭領域用モードや内部領域用モード)の切換タイミ
ングが設定されたデータ(以下、マップデータとい
う。)に変換する方法を説明する。この変換は、制御部
20のシステムコントローラ201が行う。なお、外郭
領域用モードに切換えられると、例えば、照射強度を上
げたり、照射を開始したり、あるいは紫外線照射部46
の移動速度を下げる制御が行われる。内部領域用モード
に切換えられると、例えば、照射強度を下げたり、照射
を停止したり、あるいは紫外線照射部46の移動速度を
上げる制御が行われる。
Next, referring to FIGS. 19 and 20, data in which the switching timing of the mode of the ultraviolet irradiation section 46 (the mode for the outer region and the mode for the inner region) is set based on the cross-sectional data, particularly the shape data (hereinafter, referred to as the following). A method for converting the data into map data will be described. This conversion is performed by the system controller 201 of the control unit 20. When the mode is switched to the outer region mode, for example, the irradiation intensity is increased, the irradiation is started, or the ultraviolet irradiation unit 46 is turned on.
Is controlled to lower the moving speed of the vehicle. When the mode is switched to the internal area mode, for example, control is performed to lower the irradiation intensity, stop the irradiation, or increase the moving speed of the ultraviolet irradiation unit 46.

【0113】まず、ステップS191で断面データを収
得した後、予め決められたオフセット量から造形領域5
02を外郭領域508及び内部領域506に分割するよ
うに、断面データを修正する(ステップS192)。次
に、この修正された断面データから以下に示すように標
本化したデータを作成し(ステップS193)これを、
紫外線照射部46のモード切換が設定されたマップデー
タとして出力する(ステップS194)。
First, after acquiring the cross-sectional data in step S191, the molding region 5 is obtained from a predetermined offset amount.
The section data is corrected so as to divide “02” into an outer area 508 and an inner area 506 (step S192). Next, data sampled as shown below is created from the corrected cross-sectional data (step S193).
The map data in which the mode switching of the ultraviolet irradiation unit 46 is set is output (step S194).

【0114】すなわち、例えば図20(a)、(b)に
示すように、スポット領域504が一定の幅を持って造
形領域502を移動するので、紫外線照射部46が外郭
領域用モードや内部領域用モードなどに切換えられるタ
イミングを、例えば次のように設定する。
That is, as shown in FIGS. 20A and 20B, since the spot area 504 moves in the shaping area 502 with a constant width, the ultraviolet irradiation unit 46 operates in the outer area mode or the inner area mode. The timing for switching to the use mode or the like is set, for example, as follows.

【0115】すなわち、図の例では、外郭領域508に
十分な量のエネルギを与えるために、スポット領域50
4の進行方向に直交するスポット領域境界部分R、R
(この部分は、スポット領域504の中心部に比べて
照射強度が低い。)が外郭領域内にある間は、外郭領域
用モードとする。詳しくは、図20(b)において、図
面上側から下側に向けて進行するスポット領域504の
中心部が、A点(境界部分Rが外郭領域508境界に
到達する点)に到達すると外郭領域用モードとなり、B
点(境界部分Rが内部領域506境界に到達する点)
に到達すると内部領域用モードに切り替わり、点C(境
界部分R、Rが外郭領域508境界に到達する点)
に到達すると再び外部領域用モードに切り替わり、点D
(境界部分R、Rが外郭領域508境界に到達する
点)に到達するまで外部領域用モードが続く。
That is, in the example shown in the figure, in order to apply a sufficient amount of energy to the outer area 508, the spot area 50 is provided.
4, spot area boundary portions R 1 , R orthogonal to the traveling direction
While the area 2 (the irradiation intensity is lower than the center of the spot area 504) is in the outer area, the mode is the outer area mode. Specifically, in FIG. 20 (b), the center of the spot region 504 traveling toward the lower side from the drawing the upper reaches the point A (point at which the boundary portion R 1 reaches the outer region 508 boundary) outer region Mode, and B
Point (point at which the boundary portion R 2 reaches the interior region 506 boundary)
Is reached, the mode is switched to the mode for the internal area, and the point C (the point where the boundary portions R 1 and R 2 reach the boundary of the external area 508)
Is reached, the mode is switched again to the external area mode, and the point D
The outer region mode continues until the boundary portions R 1 and R 2 reach the boundary of the outer region 508.

【0116】図21は、紫外線照射の制御フローの一例
を示す。制御部20のシステムコントローラ201は、
マップデータと、紫外線照射部46の現在位置とを収得
し(ステップS211、S212)、これらに基づい
て、紫外線照射強度及び/又は照射部46移動速度が変
更されるべき紫外線照射部46の目標位置(マップデー
タ上の目標位置)を特定する(ステップS213)。目
標位置が特定されると、システムコントローラ201
は、紫外線照射部46の現在位置から目標位置までの紫
外線照射強度及び/又は照射部46移動速度に基づいた
所定の駆動信号を、紫外線照射部46及び照射部用移動
部に送信し(ステップS214)、所定の照射強度及び
/又は移動速度で紫外線照射部46を目標位置まで移動
させる(ステップS215、S216)。そして、粉体
一層分を紫外線照射部46が走査し終わるまで(マップ
データ上の終点に達するまで)ステップS213〜S2
16を繰り返す(ステップS217)。
FIG. 21 shows an example of a control flow of ultraviolet irradiation. The system controller 201 of the control unit 20 includes:
The map data and the current position of the ultraviolet irradiation unit 46 are acquired (steps S211 and S212), and based on these, the target position of the ultraviolet irradiation unit 46 whose ultraviolet irradiation intensity and / or moving speed of the irradiation unit 46 should be changed. (Target position on map data) is specified (step S213). When the target position is specified, the system controller 201
Transmits a predetermined drive signal based on the ultraviolet irradiation intensity from the current position of the ultraviolet irradiation unit 46 to the target position and / or the moving speed of the irradiation unit 46 to the ultraviolet irradiation unit 46 and the moving unit for the irradiation unit (step S214). ), The ultraviolet irradiation unit 46 is moved to a target position at a predetermined irradiation intensity and / or moving speed (Steps S215 and S216). Steps S213 to S2 until the ultraviolet irradiation unit 46 finishes scanning one powder layer (until the end point on the map data is reached).
16 is repeated (step S217).

【0117】(その他の実施形態)図22、23は、粉
体除去・回収の別の実施形態を示す。本実施形態は、上
記実施形態と、造形部と粉体搬送部の構成が異なる。す
なわち、造形部50Aは、振動フィーダを有さず、未硬
化粉体の自動搬送機能がない。粉体搬送部70Aは、サ
イクロン分離機600、シャッタ機構602、粉体搬送
用空気吸引機構604、管路切り替え機構606、粉体
搬送用チューブ608、及び手操作粉体回収用チューブ
610を有する。
(Other Embodiments) FIGS. 22 and 23 show another embodiment of powder removal and recovery. This embodiment is different from the above embodiment in the configuration of the modeling unit and the powder transport unit. That is, the modeling unit 50A does not have a vibration feeder and does not have an automatic conveyance function of the uncured powder. The powder transfer section 70A includes a cyclone separator 600, a shutter mechanism 602, a powder transfer air suction mechanism 604, a pipeline switching mechanism 606, a powder transfer tube 608, and a manual powder recovery tube 610.

【0118】サイクロン分離機600は、空気と共に吸
引した粉体をサイクロン分離機600の下部に沈降集塵
させる働きがある。排気空気に粉体が多量に混入してい
る場合は、サイクロン分離機を計2機直列につないでも
よい。この場合、粉体の捕集率が向上し、後述するファ
ンに粉体が混入しにくく、故障などの不具合を防止でき
る。分離捕集した粉体は、予め設定された量が蓄積する
とシャッタ機構602が開くことにより、一次ホッパ3
2に落下し、再利用することができる。また、シャッタ
機構602は、粉体の吸気効率を上げるために、閉じた
状態では充分な密閉構造を持っている。
The cyclone separator 600 has a function of causing the powder sucked together with the air to settle and collect at the lower part of the cyclone separator 600. If a large amount of powder is mixed in the exhaust air, a total of two cyclone separators may be connected in series. In this case, the collection rate of the powder is improved, the powder is less likely to be mixed into a fan described later, and a trouble such as a failure can be prevented. When a predetermined amount of the separated and collected powder accumulates, the shutter mechanism 602 is opened, and the primary hopper 3 is opened.
2 and can be reused. Further, the shutter mechanism 602 has a sufficient hermetically closed structure in a closed state in order to increase the powder intake efficiency.

【0119】粉体搬送用空気吸引機構604は、ファン
612とフィルタ614を有する。ファン612は、粉
体と空気を吸引する圧力差を発生させる。フィルタ61
4は、サイクロン分離機600で分離できなかった粉体
が、ファン612及びファン駆動機構(図示せず)に到
達することを防止し、したがって、ファン612及びフ
ァン駆動機構に粉体が混入かつ付着し故障等の不具合を
引き起こすことを防止する。
The powder conveying air suction mechanism 604 has a fan 612 and a filter 614. The fan 612 generates a pressure difference for sucking powder and air. Filter 61
4 prevents the powder that could not be separated by the cyclone separator 600 from reaching the fan 612 and the fan drive mechanism (not shown), and therefore the powder is mixed and adhered to the fan 612 and the fan drive mechanism. To prevent malfunctions such as malfunctions.

【0120】管路切り替え機構606は、粉体搬送用チ
ューブ608と手操作粉体回収用チューブ610の管路
を切りかえる役割を有する。粉体搬送用チューブ608
は、粉体回収部60からの回収経路を構成する。手操作
粉体回収用チューブ610は、柔軟な管でできている。
オペレータ616が、ファン612を駆動した状態にお
いて、手操作粉体回収用チューブ610の開口部を、造
形を作成するためのワーク領域に近づけることにより、
未硬化粉体を吸引することができる。
The pipeline switching mechanism 606 has a role of switching the pipeline between the powder transport tube 608 and the manual powder recovery tube 610. Tube 608 for powder transfer
Constitutes a recovery path from the powder recovery unit 60. The manual powder collection tube 610 is made of a flexible tube.
When the operator 616 drives the fan 612 to bring the opening of the manual powder collection tube 610 closer to the work area for creating a model,
Uncured powder can be sucked.

【0121】サイクロン分離機600を用いることによ
り、粉体搬送用チューブ608をスクリュやベルトなど
の可動部分のない管にできる。粉体と接触する部分に可
動部材がないので、摩耗による故障を低減することがで
きる。
By using the cyclone separator 600, the powder transport tube 608 can be a tube having no movable parts such as a screw or a belt. Since there is no movable member in the portion that comes into contact with the powder, it is possible to reduce failure due to wear.

【0122】また、粉体回収用チューブ608を手動で
操作することにより、造形物の入り組んだ部分や閉領域
の内部の除去しにくい粉体を回収することができる。
Further, by manually operating the powder collection tube 608, it is possible to collect the hard-to-remove powder in the intricate portion of the modeled object or the inside of the closed area.

【0123】また、粉体排出口62から粉体回収用チュ
ーブ608を介してサイクロン分離機600に向かって
気流が発生するので、飛散粉体の減少や揮発した紫外線
硬化樹脂を換気するのにも利用することができる。
Further, an air flow is generated from the powder discharge port 62 to the cyclone separator 600 through the powder recovery tube 608, so that the scattering of powder and the ventilation of the volatilized ultraviolet curable resin are reduced. Can be used.

【0124】上記実施形態における彩色に関して、イン
クにより彩色を行うのは必須ではなく、トナーなどで彩
色を行ってもよい。
It is not essential to perform coloring with ink in the above embodiment, but coloring may be performed with toner or the like.

【0125】上記実施形態のバインダに関して、紫外線
硬化樹脂のように紫外領域の波長の光に反応して硬化す
るものを使用するのは必須でなく、例えば、可視光硬化
樹脂のように可視領域の波長の光に反応して硬化する液
状のものを使用してもよく、また熱硬化樹脂のように特
定の熱エネルギに反応して硬化する液状のものを使用し
てもよい。
As for the binder of the above embodiment, it is not essential to use a binder which reacts with light having a wavelength in the ultraviolet region, such as a UV-curable resin. A liquid that cures in response to light of a wavelength may be used, or a liquid that cures in response to a specific heat energy, such as a thermosetting resin, may be used.

【0126】可視光硬化樹脂を使用する場合には、上述
した紫外線照射部の代わりに、可視領域の波長の光を照
射する手段が設けられる。また、熱硬化樹脂を使用する
場合には、上述した紫外線照射部の代わりに、熱エネル
ギを放出するヒータが設けられることになる。
When a visible light curable resin is used, a means for irradiating light having a wavelength in the visible region is provided in place of the above-mentioned ultraviolet ray irradiating section. When a thermosetting resin is used, a heater that emits thermal energy is provided instead of the above-described ultraviolet irradiation unit.

【0127】[0127]

【発明の効果】本発明によれば、特定のエネルギを反応
して硬化するバインダに対してエネルギを与える時間を
短縮したり、エネルギの供給に必要な消費電力を削減し
たり、バインダの粉体材料に対する塗布量を削減して
も、十分な強度を有する造形物を作成することができ
る。
According to the present invention, the time for applying energy to a binder which cures by reacting a specific energy can be shortened, the power consumption required for supplying energy can be reduced, and the binder powder can be reduced. Even if the amount of application to the material is reduced, a shaped article having sufficient strength can be created.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 三次元造形システムの全体構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a three-dimensional printing system.

【図2】 三次元造形装置の外観を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a three-dimensional printing apparatus.

【図3】 三次元造形装置の造形処理を行う主要部を示
す概略断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the three-dimensional printing apparatus that performs a printing process.

【図4】 粉体供給部の概略断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view of a powder supply unit.

【図5】 ヘッド部の概略断面図。FIG. 5 is a schematic sectional view of a head unit.

【図6】 三次元造形システムのブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a three-dimensional printing system.

【図7】 断面データの一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of cross-sectional data.

【図8】 ホストコンピュータの処理を示すフローチャ
ート。
FIG. 8 is a flowchart showing processing of the host computer.

【図9】 図8の断面データ作成・送信ステップを示す
フローチャート。
FIG. 9 is a flowchart showing a section data creation / transmission step of FIG. 8;

【図10】 三次元造形装置の処理を示すフローチャー
ト。
FIG. 10 is a flowchart showing processing of the three-dimensional printing apparatus.

【図11】 三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a forming process of the three-dimensional forming apparatus.

【図12】 三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a forming process of the three-dimensional forming apparatus.

【図13】 三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating a forming process of the three-dimensional forming apparatus.

【図14】 三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating a forming process of the three-dimensional forming apparatus.

【図15】 粉体除去・回収工程を示す概略断面図。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a powder removing / collecting step.

【図16】 粉体除去・回収工程を示す概略断面図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a powder removal / recovery step.

【図17】 紫外線照射部の走査方法の例を示す概略
図。
FIG. 17 is a schematic view showing an example of a scanning method of an ultraviolet irradiation unit.

【図18】 各粉体層での造形すべき領域の例を示す上
面図。
FIG. 18 is a top view showing an example of a region to be shaped in each powder layer.

【図19】 断面データを紫外線照射部のモード切換の
タイミングが設定されたデータに変換する処理を示すフ
ローチャート。
FIG. 19 is a flowchart showing a process of converting cross-sectional data into data in which mode switching timing of the ultraviolet irradiation unit is set.

【図20】 (a)各粉体層での造形すべき領域の例を
示す上面図。(b)紫外線照射部のモード切換のタイミ
ングの一例を説明するための図。
FIG. 20 (a) is a top view showing an example of a region to be shaped in each powder layer. FIG. 4B is a diagram for explaining an example of a mode switching timing of the ultraviolet irradiation unit.

【図21】 紫外線照射の制御方法の一例を示すフロー
チャート。
FIG. 21 is a flowchart illustrating an example of a method for controlling ultraviolet irradiation.

【図22】 別の粉体除去・回収機構を備えた三次元造
形装置を示す概略断面図。
FIG. 22 is a schematic sectional view showing a three-dimensional printing apparatus provided with another powder removing / collecting mechanism.

【図23】 (a)図22(a)に示す粉体搬送部の概
略断面図。(b)サイクロン分離機の概略部分上面図。
FIG. 23 (a) is a schematic cross-sectional view of the powder conveying section shown in FIG. 22 (a). (B) Schematic partial top view of a cyclone separator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:三次元造形システム、2:ホストコンピュータ、3
0:粉体供給部、40:ヘッド部、41:インクジェッ
トヘッド部、43a〜43d:インク用タンク、43
e:紫外線硬化樹脂用タンク、46:紫外線照射部、4
7:粉体伸展部、50:造形部、52:造形ステージ、
100:三次元造形装置、502:造形領域、504:
スポット領域、506:内部領域、508:外郭領域。
1: three-dimensional modeling system, 2: host computer, 3
0: powder supply section, 40: head section, 41: inkjet head section, 43a to 43d: ink tank, 43
e: tank for ultraviolet curing resin, 46: ultraviolet irradiation part, 4
7: powder extension part, 50: modeling part, 52: modeling stage,
100: three-dimensional printing apparatus, 502: printing area, 504:
Spot area, 506: inner area, 508: outer area.

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Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉体材料を結合させることにより、三次
元造形物を作成する三次元造形装置において、 粉体材料の層を順次形成する層形成手段と、 前記粉体材料の層における所定領域に対して、特定のエ
ネルギに反応して硬化するバインダを付与する付与手段
と、 前記粉体材料に付与された前記バインダに対して、前記
特定のエネルギを供給する供給手段とを備え、 前記供給手段によって前記バインダが硬化することによ
り、前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料の結合体が形
成され、 前記供給手段による前記特定のエネルギの供給条件は、
前記バインダが付与された領域に応じて選択的に変更さ
れることを特徴とする三次元造形装置。
1. A three-dimensional modeling apparatus for creating a three-dimensional structure by combining powder materials, a layer forming means for sequentially forming layers of the powder material, and a predetermined region in the layer of the powder material. And a supply unit that supplies the specific energy to the binder applied to the powder material, and a supply unit that supplies a binder that cures in response to a specific energy. When the binder is cured by the means, a combined body of the powder material is formed for each layer of the powder material, and the specific energy supply condition by the supply means is:
A three-dimensional printing apparatus characterized by being selectively changed according to an area to which the binder has been applied.
【請求項2】 前記バインダが付与される領域は、外郭
領域と、外郭領域で囲まれた内部領域とからなり、前記
外郭領域と内部領域とで前記特定のエネルギの供給条件
を変更することを特徴とする請求項1の三次元造形装
置。
2. The region to which the binder is applied includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region, and the supply condition of the specific energy is changed between the outer region and the inner region. The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記外郭領域は、前記内部領域に比べて
供給されるエネルギが大きいことを特徴とする請求項2
の三次元造形装置。
3. The energy supplied to the outer region is larger than that supplied to the inner region.
3D modeling equipment.
【請求項4】 粉体材料を結合させることにより、三次
元造形物を作成する三次元造形装置において、 粉体材料の層を順次形成する層形成手段と、 前記粉体材料の層における所定領域に対して、特定のエ
ネルギに反応して硬化するバインダを付与する付与手段
と、 前記粉体材料に付与された前記バインダに対して、前記
特定のエネルギを供給する供給手段とを備え、 前記供給手段によって前記バインダが硬化することによ
り、前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料の結合体が形
成され、 前記付与手段により付与される前記バインダの量が、前
記バインダが付与される領域内で選択的に変更されるこ
とを特徴とする三次元造形装置。
4. A three-dimensional modeling apparatus for creating a three-dimensional structure by combining powder materials, a layer forming means for sequentially forming layers of the powder material, and a predetermined region in the layer of the powder material. A supply unit that supplies a binder that is cured in response to a specific energy; and a supply unit that supplies the specific energy to the binder that is applied to the powder material. When the binder is cured by the means, a bonded body of the powder material is formed for each layer of the powder material, and the amount of the binder applied by the applying means is set in an area where the binder is applied. A three-dimensional printing apparatus characterized by being selectively changed by a method.
【請求項5】 前記バインダが付与される領域は、外郭
領域と、外郭領域で囲まれた内部領域とからなり、前記
外郭領域と内部領域とで前記バインダの付与量を変更す
ることを特徴とする請求項4の三次元造形装置。
5. The area to which the binder is applied includes an outer area and an inner area surrounded by the outer area, and the amount of the binder applied is changed between the outer area and the inner area. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記外郭領域は、前記内部領域に比べて
付与されるバインダ量が多いことを特徴とする請求項5
の三次元造形装置。
6. The method according to claim 5, wherein the outer region has a larger amount of binder applied than the inner region.
3D modeling equipment.
【請求項7】 前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料の
結合体が形成された後、前記粉体材料の結合体における
彩色領域に対して着色剤を付与する着色手段をさらに備
える請求項2、3、5、6のいずれかに記載の三次元造
形装置。
7. A coloring means for applying a coloring agent to a colored region in the combination of the powder materials after the combination of the powder materials is formed for each layer of the powder material. Item 3. The three-dimensional modeling device according to any one of Items 2, 3, 5, and 6.
【請求項8】 前記彩色領域が前記外郭領域に略一致す
ることを特徴とする請求項7の三次元造形装置。
8. The three-dimensional printing apparatus according to claim 7, wherein the coloring region substantially coincides with the outer region.
【請求項9】 前記バインダは、所定の波長に係る光エ
ネルギに反応して硬化することを特徴とする請求項1〜
8のいずれかに記載の三次元造形装置。
9. The method according to claim 1, wherein the binder cures in response to light energy of a predetermined wavelength.
9. The three-dimensional modeling apparatus according to any one of 8.
【請求項10】 前記バインダは、熱エネルギに反応し
て硬化することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに
記載の三次元造形装置。
10. The three-dimensional printing apparatus according to claim 1, wherein the binder is cured in response to heat energy.
【請求項11】 粉体材料を結合させることにより、三
次元造形物を作成する三次元造形方法であって、 粉体材料の層を順次形成する層形成工程と、 前記粉体材料の層における所定領域に対して、特定のエ
ネルギに反応して硬化するバインダを付与する付与工程
と、 前記粉体材料に付与された前記バインダに対して、前記
特定のエネルギを供給する供給工程とを含み、 前記供給工程において前記バインダが硬化することによ
り、前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料の結合体が形
成され、 前記供給工程における前記特定のエネルギの供給条件
は、前記バインダが付与された領域に応じて選択的に変
更されることを特徴とする三次元造形方法。
11. A three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional structure by bonding powder materials, wherein a layer forming step of sequentially forming layers of the powder material; An application step of applying a binder that cures in response to specific energy to a predetermined area, and a supply step of supplying the specific energy to the binder applied to the powder material, When the binder is cured in the supply step, a combined body of the powder material is formed for each layer of the powder material, and the specific energy supply condition in the supply step is such that the binder is applied. A three-dimensional printing method characterized by being selectively changed according to an area.
【請求項12】 前記バインダが付与される領域は、外
郭領域と、外郭領域で囲まれた内部領域とからなり、前
記外郭領域と内部領域とで前記特定のエネルギの供給条
件を変更することを特徴とする請求項11の三次元造形
方法。
12. The region to which the binder is applied includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region, and the supply condition of the specific energy is changed between the outer region and the inner region. The three-dimensional molding method according to claim 11, wherein
【請求項13】 前記外郭領域は、前記内部領域に比べ
て供給されるエネルギが大きいことを特徴とする請求項
12の三次元造形方法。
13. The method according to claim 12, wherein the energy supplied to the outer region is larger than that supplied to the inner region.
【請求項14】 粉体材料を結合させることにより、三
次元造形物を作成する三次元造形方法であって、 粉体材料の層を順次形成する層形成工程と、 前記粉体材料の層における所定領域に対して、特定のエ
ネルギに反応して硬化するバインダを付与する付与工程
と、 前記粉体材料に付与された前記バインダに対して、前記
特定のエネルギを供給する供給工程とを含み、 前記供給工程において前記バインダが硬化することによ
り、前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料の結合体が形
成され、 前記付与工程により付与される前記バインダの量が、前
記バインダが付与される領域内で選択的に変更されるこ
とを特徴とする三次元造形方法。
14. A three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional structure by bonding powder materials, wherein a layer forming step of sequentially forming layers of the powder material; An application step of applying a binder that cures in response to specific energy to a predetermined area, and a supply step of supplying the specific energy to the binder applied to the powder material, When the binder is cured in the supply step, a combined body of the powder material is formed for each layer of the powder material, and the amount of the binder applied in the applying step is such that the binder is applied. A three-dimensional printing method characterized by being selectively changed in an area.
【請求項15】 前記バインダが付与される領域は、外
郭領域と、外郭領域で囲まれた内部領域とからなり、前
記外郭領域と内部領域とで前記バインダの付与量を変更
することを特徴とする請求項14の三次元造形方法。
15. The region to which the binder is applied includes an outer region and an inner region surrounded by the outer region, and the amount of the binder applied is changed between the outer region and the inner region. The three-dimensional modeling method according to claim 14, wherein:
【請求項16】 前記外郭領域は、前記内部領域に比べ
て付与されるバインダ量が多いことを特徴とする請求項
15の三次元造形方法。
16. The three-dimensional modeling method according to claim 15, wherein the outer region has a larger amount of binder applied than the inner region.
【請求項17】 前記粉体材料の層ごとに前記粉体材料
の結合体が形成された後、前記粉体材料の結合体におけ
る彩色領域に対して着色剤を付与する着色工程をさらに
含む請求項12、13、15、16のいずれかに記載の
三次元造形方法。
17. The method according to claim 17, further comprising a step of applying a coloring agent to a colored region in the combination of the powder materials after the combination of the powder materials is formed for each layer of the powder material. Item 3. The three-dimensional modeling method according to any one of Items 12, 13, 15, and 16.
【請求項18】 前記彩色領域が前記外郭領域に略一致
することを特徴とする請求項15の三次元造形方法。
18. The three-dimensional modeling method according to claim 15, wherein the coloring area substantially coincides with the outer area.
【請求項19】 前記バインダは、所定の波長に係る光
エネルギに反応して硬化することを特徴とする請求項1
1〜18のいずれかに記載の三次元造形方法。
19. The method according to claim 1, wherein the binder is cured in response to light energy of a predetermined wavelength.
The three-dimensional modeling method according to any one of 1 to 18.
【請求項20】 前記バインダは、熱エネルギに反応し
て硬化することを特徴とする請求項11〜18のいずれ
かに記載の三次元造形方法。
20. The three-dimensional printing method according to claim 11, wherein the binder is cured in response to heat energy.
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