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JP5272519B2 - 3D modeling apparatus and 3D modeling method - Google Patents

3D modeling apparatus and 3D modeling method Download PDF

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JP5272519B2
JP5272519B2 JP2008142239A JP2008142239A JP5272519B2 JP 5272519 B2 JP5272519 B2 JP 5272519B2 JP 2008142239 A JP2008142239 A JP 2008142239A JP 2008142239 A JP2008142239 A JP 2008142239A JP 5272519 B2 JP5272519 B2 JP 5272519B2
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JP
Japan
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curable liquid
cross
droplets
powder layer
dimensional modeling
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利雄 熊谷
和利 藤澤
彰雄 伊藤
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shape a three-dimensional object having a smooth surface by being combined with powder. <P>SOLUTION: The three-dimensional object is shaped by reciprocating an ejection head on a powder layer and laminating a cross section member formed by solidifying the powder layer by discharging the droplets of a curing liquid. During the movement of the ejection head, all the droplets, instead of being discharged at a time, are discharged intermittently. When the droplet is discharged next, it is discharged at a position between the droplets discharged previously. In this way, the droplet discharged afterward can not spread in the transverse direction by being hindered by a part impregnated with the droplets discharged previously and penetrates preferentially in the depth direction. Since, while the spreading in the transverse direction of the droplet discharged first is suppressed by making the size of the droplet small, the droplet discharged next can penetrate preferentially in the depth direction, the occurrence of unevenness by the spreading of the droplets in the transverse direction can be suppressed in the surface part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、三次元物体を造形する技術に関し、詳しくは、硬化液を吐出して粉末材料(
粉体)を結合させることによって、三次元物体を造形する技術に関する。
The present invention relates to a technique for modeling a three-dimensional object, and more specifically, a powder material (
The present invention relates to a technique for modeling a three-dimensional object by combining powder.

粉体を硬化液で固めながら、三次元物体を造形する技術が知られている。この技術では
、次のような操作を繰り返すことによって三次元物体を造形する。先ず、粉体を均一な厚
さで薄く敷き詰めて粉体層を形成し、この粉体層の所望部分に硬化液の液滴を吐出するこ
とによって粉体同士を結合させる。この結果、粉体層の中で、硬化液の液滴が吐出された
部分だけが結合して、薄い板状の部材が形成される。本明細書中では、この薄い板状の部
材を「断面部材」と呼ぶことにする。次いで、その粉体層の上に更に粉体層を薄く形成し
、所望部分に硬化液の液滴を吐出する。その結果、新たに形成された粉体層の硬化液が吐
出された部分にも、新たな断面部材が形成される。このような操作を繰り返して、薄い板
状の断面部材を一層ずつ積層することによって、三次元物体を造形することができる。
A technique for forming a three-dimensional object while hardening powder with a hardening liquid is known. In this technique, a three-dimensional object is formed by repeating the following operations. First, the powder is thinly spread with a uniform thickness to form a powder layer, and the powder is bonded by discharging droplets of the curable liquid to a desired portion of the powder layer. As a result, only the portion of the powder layer where the droplets of the curable liquid are discharged is bonded to form a thin plate-like member. In the present specification, this thin plate-like member is referred to as a “cross-sectional member”. Next, a thin powder layer is further formed on the powder layer, and droplets of the curable liquid are discharged to a desired portion. As a result, a new cross-sectional member is also formed in the portion of the newly formed powder layer where the curable liquid is discharged. By repeating such operations and laminating thin plate-like cross-sectional members one by one, a three-dimensional object can be formed.

このような三次元造形技術は、造形しようとする物体の三次元形状データさえあれば、
粉体を結合させて直ちに造形可能であり、造形に先立って金型を作成するなどの必要がな
いので、迅速にしかも安価に三次元物体を造形することが可能である。また、薄い板状の
断面部材を一層ずつ積層して造形するので、例えば内部構造を有する複雑な物体であって
も、複数の部品に分けることなく一体の造形物として形成することが可能となる(例えば
、特許文献1)。
If such 3D modeling technology has only 3D shape data of the object to be modeled,
It is possible to form immediately after combining the powder, and it is not necessary to create a mold prior to shaping, so it is possible to form a three-dimensional object quickly and inexpensively. In addition, since thin plate-like cross-sectional members are layered one by one and shaped, for example, even a complex object having an internal structure can be formed as an integrated shaped object without being divided into a plurality of parts. (For example, patent document 1).

特開2002−307562号公報JP 2002-307562 A

しかし、このようにして造形した三次元物体は、表面を滑らかに造形することが難しい
という問題があった。すなわち、粉体層の上に硬化液の液滴が吐出されると、液滴は、深
さ方向に染み込むと同時に横方向にも染み込んでいく。そして、硬化液の染み込み方は均
一にはならないので、物体の表面部分に凸凹ができてしまう。あるいは、粉体と粉体との
間に染み込んだ硬化液が凸状に固まったり、更には、他の粉体と完全には結合していない
粉体が脱落して、その後に凹みができてしまうといったことも起こり得る。また、粉体同
士の結合速度(硬化液の硬化速度)のばらつきによって、造形物の性状が変わってしまう
という問題があった。すなわち、硬化速度が速い場合には、粉体同士を強固に結合でき、
多少の外力を受けても変形しにくいが、その反面、大きな外力を受けると割れやすくなる
。一方、硬化速度を遅くした場合には、大きな外力を受けても割れ難くなるものの、比較
的小さな外力を受けた場合に変形しやすくなるといったことも起こり得る。
However, the three-dimensional object modeled in this way has a problem that it is difficult to model the surface smoothly. That is, when a droplet of the curable liquid is ejected onto the powder layer, the droplet soaks in the depth direction and simultaneously in the lateral direction. And since the penetration of the curable liquid does not become uniform, irregularities are formed on the surface portion of the object. Alternatively, the hardening liquid that has soaked between the powders has hardened in a convex shape, and furthermore, the powder that is not completely bonded to other powders has fallen off, resulting in a dent after that. It can happen. In addition, there is a problem that the properties of the shaped article change due to variations in the bonding speed between powders (curing speed of the curable liquid). That is, when the curing speed is fast, the powders can be firmly bonded together,
Although it is difficult to be deformed even if it receives some external force, on the other hand, if it receives a large external force, it tends to break. On the other hand, when the curing speed is slowed, it is difficult to break even when a large external force is applied, but it may be easily deformed when a relatively small external force is applied.

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形
態又は適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる三次元造形装置は、粉体を硬化液で互いに結合させるこ
とによって、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、前記粉体を略均一な厚さに
敷き詰めることによって粉体層を形成する粉体層形成手段と、前記硬化液の液滴を吐出す
る吐出ノズルが設けられ、前記粉体層に向けて該硬化液の液滴を吐出する硬化液吐出ヘッ
ドと、前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを
、該三次元物体の形状データに基づいて生成する断面データ生成手段と、前記断面データ
に従って前記硬化液吐出ヘッドから前記硬化液の液滴を前記粉体層に向けて吐出すること
により、該粉体層の粉体同士が結合した断面部材を形成する断面部材積層手段と、を備え
、前記断面部材積層手段では、吐出された前記硬化液の前記粉体層に対して染み込む速度
を制御する染み込み速度制御手段を備えたことを特徴とする。
[Application Example 1] A three-dimensional modeling apparatus according to this application example is a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object by bonding powders together with a curing liquid, and the powder is formed to have a substantially uniform thickness. A powder layer forming means for forming a powder layer by spreading over and a discharge nozzle for discharging droplets of the curable liquid are provided, and curing for discharging the liquid droplets of the curable liquid toward the powder layer is provided. In accordance with the cross section data, a liquid ejection head, cross section data generating means for generating cross section data obtained in each layer when the three dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections, based on the shape data of the three dimensional object, and A cross-section member stacking unit that forms a cross-section member in which the powder of the powder layer is bonded to each other by discharging droplets of the curable liquid from the curable liquid discharge head toward the powder layer; In the cross-sectional member lamination means, Characterized by comprising a penetration speed control means for controlling the seeping speed with respect to the powder layer of the issued the curable liquid.

この構成によれば、三次元物体の造形に先立って、造形しようとする三次元物体を複数
の断面で層状に切断したときの各層での断面データを、その三次元物体の形状データに基
づいて生成する。そして、粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成し、断面データ
に従って、その粉体層の上で硬化液吐出ヘッドから硬化液の液滴を吐出する。硬化液が供
給されると粉体は互いに結合するので、粉体層に硬化液の液滴を吐出することにより、粉
体層の厚みに相当する厚さを有し且つ三次元物体のある断面での断面形状を有する部材(
断面部材)を形成することができる。そこで、断面部材が形成された粉体層の上に、新た
な粉体層を形成し、その粉体層に対して、断面データに従って硬化液の液滴を吐出するこ
とで、新たな断面部材を形成するとともに先に形成した断面部材の上に積層する。このよ
うな操作を繰り返すことにより、三次元物体を造形することができる。ここで、断面部材
を形成するに際して、硬化液吐出ヘッドから吐出された硬化液の粉体層に対する染み込む
速度が制御される。従って、当該染み込み速度を制御することにより、三次元物体の表面
部の凹凸の発生を抑制することができる。
According to this configuration, prior to the modeling of the three-dimensional object, the cross-sectional data at each layer when the three-dimensional object to be modeled is cut into layers in a plurality of cross sections is based on the shape data of the three-dimensional object. Generate. Then, the powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and droplets of the curable liquid are discharged from the curable liquid discharge head on the powder layer according to the cross-sectional data. When the curable liquid is supplied, the powders are bonded to each other. Therefore, by discharging droplets of the curable liquid onto the powder layer, the cross section has a thickness corresponding to the thickness of the powder layer and has a three-dimensional object. A member having a cross-sectional shape at (
Cross-sectional member) can be formed. Therefore, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a droplet of the curable liquid is ejected to the powder layer according to the cross-section data. And is laminated on the previously formed cross-sectional member. By repeating such an operation, a three-dimensional object can be formed. Here, when the cross-sectional member is formed, the speed at which the curable liquid discharged from the curable liquid discharge head permeates into the powder layer is controlled. Therefore, by controlling the permeation speed, it is possible to suppress the occurrence of unevenness on the surface portion of the three-dimensional object.

[適用例2]上記適用例にかかる三次元造形装置は、前記粉体を略均一な厚さに敷き詰
めることによって粉体層を形成する粉体層形成手段と、前記硬化液の液滴を吐出する吐出
ノズルが設けられ、前記粉体層の上を往復動しながら該粉体層に向けて該硬化液の液滴を
吐出する硬化液吐出ヘッドと、前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層
で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに基づいて生成する断面データ生成
手段と、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記断面データに従って前記硬化液の
液滴を前記粉体層に向けて吐出することにより、該粉体層の粉体同士が結合した断面部材
を形成するとともに、該断面部材を、下層に形成されている断面部材の上に積層する断面
部材積層手段とを備え、前記断面部材積層手段は、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させな
がら前記硬化液の液滴を吐出する際に、前記吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液
滴を複数回に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は先に吐出された液滴の間に
吐出することによって、前記断面部材を形成する手段であることを特徴とする。
[Application Example 2] The three-dimensional modeling apparatus according to the application example described above discharges a powder layer forming unit that forms a powder layer by spreading the powder to a substantially uniform thickness, and a droplet of the curable liquid. And a curable liquid discharge head for discharging droplets of the curable liquid toward the powder layer while reciprocating on the powder layer, and the three-dimensional object in layers in a plurality of sections. The cross-sectional data generating means for generating the cross-sectional data obtained in each layer when cut into two, based on the shape data of the three-dimensional object, and the liquid of the curable liquid according to the cross-sectional data while reciprocating the curable liquid discharge head By discharging the droplets toward the powder layer, a cross-sectional member in which the powders of the powder layer are combined is formed, and the cross-sectional member is stacked on the cross-sectional member formed in the lower layer Cross-sectional member laminating means, The member stacking means discharges a plurality of droplets discharged onto the passage path of the discharge head in a plurality of times when discharging the droplets of the curable liquid while reciprocating the curable liquid discharge head. The droplets discharged later are means for forming the cross-sectional member by discharging between the previously discharged droplets.

この構成によれば、三次元物体の造形に先立って、造形しようとする三次元物体を複数
の断面で層状に切断したときの各層での断面データを、その三次元物体の形状データに基
づいて生成する。そして、粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成し、断面データ
に従って、その粉体層の上で硬化液吐出ヘッドから硬化液の液滴を吐出する。硬化液が供
給されると粉体は互いに結合するので、粉体層に硬化液の液滴を吐出することにより、粉
体層の厚みに相当する厚さを有し且つ三次元物体のある断面での断面形状を有する部材(
断面部材)を形成することができる。そこで、断面部材が形成された粉体層の上に、新た
な粉体層を形成し、その粉体層に対して、断面データに従って硬化液の液滴を吐出するこ
とで、新たな断面部材を形成するとともに先に形成した断面部材の上に積層する。このよ
うな操作を繰り返すことにより、三次元物体を造形することができる。ここで、断面部材
を形成するに際しては、硬化液吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液滴を、複数回
に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は、先に吐出した液滴の間に吐出するこ
とによって断面部材を形成する。後から吐出した液滴は、先に吐出した液滴が粉体層の中
に染み込んだ部分によって邪魔されて、横方向には広がることができず、その結果として
深さ方向に優先的に染み込むようになる。従って、先に吐出する液滴を小さめにして横方
向への広がりを抑制しつつ、後から吐出する液滴は深さ方向に優先的に染み込ませること
ができるので、表面部分で、液滴が横方向に広がることによる凹凸の発生を抑制すること
が可能となる。
According to this configuration, prior to the modeling of the three-dimensional object, the cross-sectional data at each layer when the three-dimensional object to be modeled is cut into layers in a plurality of cross sections is based on the shape data of the three-dimensional object. Generate. Then, the powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and droplets of the curable liquid are discharged from the curable liquid discharge head on the powder layer according to the cross-sectional data. When the curable liquid is supplied, the powders are bonded to each other. Therefore, by discharging droplets of the curable liquid onto the powder layer, the cross section has a thickness corresponding to the thickness of the powder layer and has a three-dimensional object. A member having a cross-sectional shape at (
Cross-sectional member) can be formed. Therefore, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a droplet of the curable liquid is ejected to the powder layer according to the cross-section data. And is laminated on the previously formed cross-sectional member. By repeating such an operation, a three-dimensional object can be formed. Here, when forming the cross-sectional member, a plurality of liquid droplets discharged onto the passage path of the curable liquid discharge head are discharged in a plurality of times, and the liquid droplets discharged later are the liquids discharged earlier. A cross-sectional member is formed by discharging between droplets. The liquid droplets ejected later are blocked by the portion of the liquid droplets soaked in the powder layer and cannot spread in the lateral direction. As a result, the liquid droplets penetrate preferentially in the depth direction. It becomes like this. Therefore, the liquid droplets ejected later can be preferentially infiltrated in the depth direction while suppressing the spread in the lateral direction by making the liquid droplets ejected earlier smaller. It is possible to suppress the occurrence of unevenness due to spreading in the lateral direction.

[適用例3]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記断面部材積層手段は、
前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記硬化液の液滴を吐出する際に、該硬化液吐
出ヘッドの移動方向に沿って1つおきの位置に液滴を吐出して、前記断面部材を形成する
手段であることを特徴とする。
Application Example 3 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the cross-sectional member stacking unit includes:
When discharging the curable liquid droplets while reciprocating the curable liquid discharge head, the liquid droplets are discharged to every other position along the moving direction of the curable liquid discharge head, and the cross-sectional member is It is the means to form, It is characterized by the above-mentioned.

このように、1つおきの位置に液滴を吐出すれば、後から吐出する液滴は、先に吐出し
た液滴によって両側を挟まれた状態となるので、硬化液を深さ方向に効率よく染み込ませ
ることが可能となる。加えて、1つおきの位置に液滴を吐出することとすれば、結局は、
液滴を2回に分けて吐出することになる。三次元物体を迅速に造形する観点からは、液滴
を吐出する回数は少ない方が望ましく、この点で、2回というのは、複数回の中では最も
少ない回数であることから、三次元物体の造形速度の低下を最小限に抑制しながら、滑ら
かな表面に造形することが可能となる。
In this way, if droplets are ejected to every other position, the later ejected droplets are sandwiched on both sides by the previously ejected droplets. It can be soaked well. In addition, if droplets are ejected to every other position, after all,
The liquid droplets are discharged in two steps. From the viewpoint of modeling a three-dimensional object quickly, it is desirable that the number of droplets ejected is small. In this respect, the number of times of two is the smallest number of times. It is possible to form a smooth surface while minimizing a decrease in the forming speed.

[適用例4]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記断面部材積層手段は、
前記硬化液吐出ヘッドの往動時と復動時とに前記硬化液の液滴を吐出して、前記断面部材
を形成する手段であることを特徴とする。
Application Example 4 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the cross-sectional member stacking unit includes:
The cross-section member is formed by discharging a droplet of the curable liquid when the curable liquid discharge head moves forward and backward.

この構成によれば、硬化液吐出ヘッドは粉体層の上を往復動しながら硬化液の液滴を吐
出しているから、往動時と復動時とに液滴を吐出することとすれば、短時間で効率よく液
滴を吐出することができ、延いては、三次元物体を迅速に造形することが可能となる。
According to this configuration, since the curable liquid discharge head discharges the curable liquid droplets while reciprocating on the powder layer, the curable liquid discharge head is supposed to discharge the liquid droplets during forward movement and backward movement. In this case, it is possible to efficiently eject droplets in a short time, and it is possible to quickly form a three-dimensional object.

[適用例5]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記断面部材積層手段は、
前記粉体層を形成する方向とは交差する方向に前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら
、前記硬化液の液滴を吐出することによって、前記断面部材を形成する手段であることを
特徴とする。
Application Example 5 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the cross-sectional member stacking unit includes:
The cross-section member is formed by discharging droplets of the curable liquid while reciprocating the curable liquid discharge head in a direction crossing the direction in which the powder layer is formed. To do.

この構成によれば、粉体層を形成した端から、直ぐその後側で硬化液吐出ヘッドを往復
動させて液滴を吐出して断面部材を形成することができる。従って、断面部材を形成する
ために硬化液吐出ヘッドから複数回に分けて液滴を吐出しなければならない場合でも、短
時間で効率よく断面部材を形成することが可能となり、延いては三次元物体を迅速に造形
することが可能となる。
According to this configuration, it is possible to form a cross-sectional member by ejecting liquid droplets by reciprocating the curable liquid ejection head immediately behind the end where the powder layer is formed. Therefore, even when the droplets must be ejected from the curable liquid ejection head in a plurality of times in order to form the cross-sectional member, the cross-sectional member can be efficiently formed in a short time, and thus three-dimensional. It becomes possible to form an object quickly.

[適用例6]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記断面部材積層手段は、
前記後から吐出する液滴の大きさが、前記先に吐出された液滴の大きさよりも大きい液滴
を吐出することを特徴とする。
Application Example 6 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the cross-sectional member stacking unit includes:
It is characterized in that a droplet having a larger size than that of the previously ejected droplet is ejected.

この構成によれば、先に吐出する液滴の大きさは、後に吐出される液滴の大きさよりも
小さいので、粉体同士の硬化を粉層体の上層で留めておくことができる。そして、深さ方
向だけでなく横方向への硬化の促進を抑制することができる。
According to this configuration, since the size of the liquid droplets ejected first is smaller than the size of the liquid droplets ejected later, the hardening of the powders can be kept in the upper layer of the powder layer body. And promotion of hardening not only in the depth direction but also in the lateral direction can be suppressed.

[適用例7]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記断面部材積層手段では
、前記粉体層に吐出された前記硬化液の硬化速度を制御する硬化速度制御手段を備えたこ
とを特徴とする。
Application Example 7 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the cross-sectional member stacking unit includes a curing rate control unit that controls a curing rate of the curable liquid discharged to the powder layer. And

この構成によれば、硬化速度制御手段を用いて硬化液の硬化速度を制御して、造形物の
性状の均一化を図ることができる。
According to this configuration, the curing rate of the curable liquid can be controlled using the curing rate control means, and the properties of the modeled object can be made uniform.

[適用例8]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記硬化液は、電磁波の照
射によって硬化する電磁波硬化液であり、前記硬化速度制御手段は、前記電磁波硬化液が
付着した前記粉体層に対して電磁波を照射する電磁波照射部を有することを特徴とする。
Application Example 8 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example described above, the curable liquid is an electromagnetic wave curable liquid that is cured by irradiation with electromagnetic waves, and the curing speed control unit is configured such that the electromagnetic wave curable liquid adheres to the powder. It has the electromagnetic wave irradiation part which irradiates electromagnetic waves with respect to a layer, It is characterized by the above-mentioned.

この構成によれば、電磁波照射部から照射する電磁波を制御することにより、硬化液の
硬化速度を制御することができる。
According to this configuration, the curing rate of the curable liquid can be controlled by controlling the electromagnetic wave irradiated from the electromagnetic wave irradiation unit.

[適用例9]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記硬化速度制御手段は、
さらに、前記電磁波照射部と前記粉体層との間に、前記電磁波の透過を抑制する抑制部材
を備えたことを特徴とする。
Application Example 9 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the curing rate control unit includes:
Furthermore, a suppression member that suppresses transmission of the electromagnetic wave is provided between the electromagnetic wave irradiation unit and the powder layer.

この構成によれば、抑制部材によって、容易に電磁波の照射量を調整することができる
According to this configuration, the irradiation amount of the electromagnetic wave can be easily adjusted by the suppressing member.

[適用例10]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記硬化液は、紫外光の
照射によって硬化する紫外光硬化液であり、前記硬化速度制御手段は、前記紫外光硬化液
が付着した前記粉体層に対して紫外光を照射する紫外光照射部を有し、さらに、前記紫外
光照射部と前記粉体層との間に、前記紫外光の透過を抑制する抑制部材を備えたことを特
徴とする。
Application Example 10 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the curable liquid is an ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light, and the curing speed control unit has the ultraviolet light curable liquid attached thereto. An ultraviolet light irradiation unit that irradiates the powder layer with ultraviolet light, and further includes a suppression member that suppresses transmission of the ultraviolet light between the ultraviolet light irradiation unit and the powder layer. It is characterized by that.

この構成によれば、例えば、紫外光照射部から照射する紫外光の照射量を制御すること
により、さらに、抑制部材によって、容易に紫外光の照射量を調整することにより、硬化
速度を制御することができる。
According to this configuration, for example, the curing rate is controlled by controlling the irradiation amount of ultraviolet light irradiated from the ultraviolet light irradiation unit and further easily adjusting the irradiation amount of ultraviolet light by the suppressing member. be able to.

[適用例11]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記硬化液は、加熱する
ことによって硬化する熱硬化液であり、前記硬化速度制御手段は、前記熱硬化液が付着し
た前記粉体層を加熱する加熱部を有することを特徴とする。
Application Example 11 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the curing liquid is a thermosetting liquid that is cured by heating, and the curing speed control unit is configured to apply the powder to which the thermosetting liquid is attached. It has the heating part which heats a layer, It is characterized by the above-mentioned.

この構成によれば、例えば、加熱温度を制御することにより、硬化速度を制御すること
ができる。
According to this configuration, for example, the curing rate can be controlled by controlling the heating temperature.

[適用例12]上記適用例にかかる三次元造形装置において、前記硬化速度制御手段は
、前記硬化液吐出ヘッドから吐出される前記硬化液であって、後から吐出する硬化液が、
先に吐出された硬化液よりも硬化速度が遅い硬化液を液滴として吐出することを特徴とす
る。
Application Example 12 In the three-dimensional modeling apparatus according to the application example, the curing speed control unit is the curable liquid discharged from the curable liquid discharge head, and the curable liquid discharged later is
A curable liquid having a slower curing speed than the previously discharged curable liquid is discharged as droplets.

この構成によれば、粉体層において先に吐出された硬化液と後に吐出された硬化液とが
同時期に硬化するので、硬化速度を制御するとともに、硬化速度のばらつきを抑制するこ
とができる。
According to this configuration, since the curable liquid discharged earlier and the curable liquid discharged later in the powder layer are cured at the same time, it is possible to control the curing speed and to suppress variations in the curing speed. .

[適用例13]本適用例にかかる三次元造形方法は、粉体を硬化液で互いに結合させる
ことによって、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、前記粉体を略均一な厚さ
に敷き詰めることによって粉体層を形成する粉体層形成工程と、前記三次元物体を複数の
断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに
基づいて生成する断面データ生成工程と、前記断面データに従って前記硬化液の液滴を吐
出する吐出ノズルが設けられた硬化液吐出ヘッドから前記粉体層に向けて液滴を吐出する
ことにより、該粉体層の粉体同士が結合した断面部材を形成する断面部材積層工程と、を
備え、前記断面部材積層工程では、吐出された前記硬化液の前記粉体層に対して染み込む
速度を制御しながら前記断面部材を形成することを特徴とする。
[Application Example 13] A three-dimensional modeling method according to this application example is a three-dimensional modeling method for modeling a three-dimensional object by bonding powders together with a curing liquid, and the powder is formed to have a substantially uniform thickness. Based on the shape data of the three-dimensional object, the powder layer forming step of forming a powder layer by spreading the layer, and the cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross-sections A cross-section data generating step generated in accordance with the cross-sectional data, and discharging the liquid droplets toward the powder layer from a curable liquid discharge head provided with a discharge nozzle for discharging the curable liquid droplets according to the cross-section data. A cross-sectional member laminating step for forming a cross-sectional member in which the powders of the body layers are bonded to each other, and in the cross-sectional member laminating step, while controlling the speed of soaking into the powder layer of the discharged curable liquid Cross section And forming a.

この構成によれば、三次元物体の造形に先立って、造形しようとする三次元物体を複数
の断面で層状に切断したときの各層での断面データを、その三次元物体の形状データに基
づいて生成する。そして、粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成し、断面データ
に従って、その粉体層の上で硬化液吐出ヘッドから硬化液の液滴を吐出する。硬化液が供
給されると粉体は互いに結合するので、粉体層に硬化液の液滴を吐出することにより、粉
体層の厚みに相当する厚さを有し且つ三次元物体のある断面での断面形状を有する部材(
断面部材)を形成することができる。そこで、断面部材が形成された粉体層の上に、新た
な粉体層を形成し、その粉体層に対して、断面データに従って硬化液の液滴を吐出するこ
とで、新たな断面部材を形成するとともに先に形成した断面部材の上に積層する。このよ
うな操作を繰り返すことにより、三次元物体を造形することができる。ここで、硬化液吐
出ヘッドから吐出された硬化液の粉体層に対する染み込む速度が制御しながら断面部材が
形成される。従って、当該染み込み速度を制御することにより、三次元物体の表面部の凹
凸の発生を抑制することができる。
According to this configuration, prior to the modeling of the three-dimensional object, the cross-sectional data at each layer when the three-dimensional object to be modeled is cut into layers in a plurality of cross sections is based on the shape data of the three-dimensional object. Generate. Then, the powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and droplets of the curable liquid are discharged from the curable liquid discharge head on the powder layer according to the cross-sectional data. When the curable liquid is supplied, the powders are bonded to each other. Therefore, by discharging droplets of the curable liquid onto the powder layer, the cross section has a thickness corresponding to the thickness of the powder layer and has a three-dimensional object. A member having a cross-sectional shape at (
Cross-sectional member) can be formed. Therefore, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a droplet of the curable liquid is ejected to the powder layer according to the cross-section data. And is laminated on the previously formed cross-sectional member. By repeating such an operation, a three-dimensional object can be formed. Here, the cross-sectional member is formed while controlling the speed of penetration of the curable liquid discharged from the curable liquid discharge head into the powder layer. Therefore, by controlling the permeation speed, it is possible to suppress the occurrence of unevenness on the surface portion of the three-dimensional object.

[適用例14]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記粉体を略均一な厚さ
に敷き詰めることによって粉体層を形成する粉体層形成工程と、前記三次元物体を複数の
断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに
基づいて生成する断面データ生成工程と、前記硬化液の液滴を吐出する吐出ノズルが設け
られた硬化液吐出ヘッドを、前記粉体層の上を往復動させながら、前記断面データに従っ
て該粉体層に向けて液滴を吐出することにより、該粉体層の粉体同士が結合した断面部材
を形成するとともに、該断面部材を、下層に形成されている断面部材の上に積層する断面
部材積層工程とを備え、前記断面部材積層工程は、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させな
がら前記硬化液の液滴を吐出する際に、前記吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液
滴を複数回に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は先に吐出された液滴の間に
吐出することによって、前記断面部材を形成する工程であることを特徴とする。
Application Example 14 In the three-dimensional modeling method according to the application example described above, a powder layer forming step of forming a powder layer by spreading the powder to a substantially uniform thickness, and the three-dimensional object having a plurality of cross sections A cross-section data generation step for generating cross-sectional data obtained in each layer when the layer is cut into layers based on the shape data of the three-dimensional object, and a curable liquid provided with a discharge nozzle for discharging droplets of the curable liquid By discharging droplets toward the powder layer according to the cross-sectional data while reciprocating the powder head on the powder layer, a cross-section member in which the powders of the powder layer are combined is formed. And a cross-sectional member laminating step of laminating the cross-sectional member on the cross-sectional member formed in the lower layer, wherein the cross-sectional member laminating step reciprocally moves the curable liquid discharge head. Eject droplets In this case, a plurality of droplets discharged onto the passage path of the discharge head are discharged in a plurality of times, and the droplets discharged later are discharged between the previously discharged droplets. It is a process of forming a cross-sectional member.

この構成によれば、三次元物体の造形に先立って、造形しようとする三次元物体を複数
の断面で層状に切断したときの各層での断面データを、その三次元物体の形状データに基
づいて生成する。そして、粉体を略均一な厚さに敷き詰めて粉体層を形成し、断面データ
に従って、その粉体層の上で硬化液吐出ヘッドから硬化液の液滴を吐出する。硬化液が供
給されると粉体は互いに結合するので、粉体層に硬化液の液滴を吐出することにより、粉
体層の厚みに相当する厚さを有し且つ三次元物体のある断面での断面形状を有する部材(
断面部材)を形成することができる。そこで、断面部材が形成された粉体層の上に、新た
な粉体層を形成し、その粉体層に対して、断面データに従って硬化液の液滴を吐出するこ
とで、新たな断面部材を形成するとともに先に形成した断面部材の上に積層する。このよ
うな操作を繰り返すことにより、三次元物体を造形することができる。ここで、断面部材
を形成するに際しては、硬化液吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液滴を、複数回
に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は、先に吐出した液滴の間に吐出するこ
とによって断面部材を形成する。後から吐出した液滴は、先に吐出した液滴が粉体層の中
に染み込んだ部分によって邪魔されて、横方向には広がることができず、その結果として
深さ方向に優先的に染み込むようになる。従って、先に吐出する液滴を小さめにして横方
向への広がりを抑制しつつ、後から吐出する液滴は深さ方向に優先的に染み込ませること
ができるので、表面部分で、液滴が横方向に広がることによる凹凸の発生を抑制すること
が可能となる。
According to this configuration, prior to the modeling of the three-dimensional object, the cross-sectional data at each layer when the three-dimensional object to be modeled is cut into layers in a plurality of cross sections is based on the shape data of the three-dimensional object. Generate. Then, the powder is spread to a substantially uniform thickness to form a powder layer, and droplets of the curable liquid are discharged from the curable liquid discharge head on the powder layer according to the cross-sectional data. When the curable liquid is supplied, the powders are bonded to each other. Therefore, by discharging droplets of the curable liquid onto the powder layer, the cross section has a thickness corresponding to the thickness of the powder layer and has a three-dimensional object. A member having a cross-sectional shape at (
Cross-sectional member) can be formed. Therefore, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a droplet of the curable liquid is ejected to the powder layer according to the cross-section data. And is laminated on the previously formed cross-sectional member. By repeating such an operation, a three-dimensional object can be formed. Here, when forming the cross-sectional member, a plurality of liquid droplets discharged onto the passage path of the curable liquid discharge head are discharged in a plurality of times, and the liquid droplets discharged later are the liquids discharged earlier. A cross-sectional member is formed by discharging between droplets. The liquid droplets ejected later are blocked by the portion of the liquid droplets soaked in the powder layer and cannot spread in the lateral direction. As a result, the liquid droplets penetrate preferentially in the depth direction. It becomes like this. Therefore, the liquid droplets ejected later can be preferentially infiltrated in the depth direction while suppressing the spread in the lateral direction by making the liquid droplets ejected earlier smaller. It is possible to suppress the occurrence of unevenness due to spreading in the lateral direction.

[適用例15]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記硬化液の液滴を吐出する際に、該硬化
液吐出ヘッドの移動方向に沿って1つおきの位置に液滴を吐出して、前記断面部材を形成
することを特徴とする。
Application Example 15 In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-sectional member stacking step, when the curable liquid droplet is discharged while the curable liquid discharge head is reciprocated, the curable liquid discharge head is used. The cross-sectional member is formed by ejecting droplets to every other position along the moving direction of.

このように、1つおきの位置に液滴を吐出すれば、後から吐出する液滴は、先に吐出し
た液滴によって両側を挟まれた状態となるので、硬化液を深さ方向に効率よく染み込ませ
ることが可能となる。加えて、1つおきの位置に液滴を吐出することとすれば、結局は、
液滴を2回に分けて吐出することになる。三次元物体を迅速に造形する観点からは、液滴
を吐出する回数は少ない方が望ましく、この点で、2回というのは、複数回の中では最も
少ない回数であることから、三次元物体の造形速度の低下を最小限に抑制しながら、滑ら
かな表面に造形することが可能となる。
In this way, if droplets are ejected to every other position, the later ejected droplets are sandwiched on both sides by the previously ejected droplets. It can be soaked well. In addition, if droplets are ejected to every other position, after all,
The liquid droplets are discharged in two steps. From the viewpoint of modeling a three-dimensional object quickly, it is desirable that the number of droplets ejected is small. In this respect, the number of times of two is the smallest number of times. It is possible to form a smooth surface while minimizing a decrease in the forming speed.

[適用例16]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、前記硬化液吐出ヘッドの往動時と復動時とに前記硬化液の液滴を吐出して、前記断面
部材を形成することを特徴とする。
[Application Example 16] In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-section member stacking step, the curable liquid droplets are discharged during forward movement and backward movement of the curable liquid discharge head, and A cross-sectional member is formed.

この構成によれば、硬化液吐出ヘッドは粉体層の上を往復動しながら硬化液の液滴を吐
出しているから、往動時と復動時とに液滴を吐出することとすれば、短時間で効率よく液
滴を吐出することができ、延いては、三次元物体を迅速に造形することが可能となる。
According to this configuration, since the curable liquid discharge head discharges the curable liquid droplets while reciprocating on the powder layer, the curable liquid discharge head is supposed to discharge the liquid droplets during forward movement and backward movement. In this case, it is possible to efficiently eject droplets in a short time, and it is possible to quickly form a three-dimensional object.

[適用例17]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、前記粉体層を形成する方向とは交差する方向に前記硬化液吐出ヘッドを往復動させな
がら、前記硬化液の液滴を吐出することによって、前記断面部材を形成することを特徴と
する。
Application Example 17 In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-sectional member stacking step, the curing liquid discharge head is reciprocated in a direction crossing the direction in which the powder layer is formed, and the curing is performed. The cross-sectional member is formed by discharging liquid droplets.

この構成によれば、粉体層を形成した端から、直ぐその後側で硬化液吐出ヘッドを往復
動させて液滴を吐出して断面部材を形成することができる。従って、断面部材を形成する
ために硬化液吐出ヘッドから複数回に分けて液滴を吐出しなければならない場合でも、短
時間で効率よく断面部材を形成することが可能となり、延いては三次元物体を迅速に造形
することが可能となる。
According to this configuration, it is possible to form a cross-sectional member by ejecting liquid droplets by reciprocating the curable liquid ejection head immediately behind the end where the powder layer is formed. Therefore, even when the droplets must be ejected from the curable liquid ejection head in a plurality of times in order to form the cross-sectional member, the cross-sectional member can be efficiently formed in a short time, and thus three-dimensional. It becomes possible to form an object quickly.

[適用例18]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、前記後から吐出する液滴の大きさが、前記先に吐出された液滴の大きさよりも大きい
液滴を吐出することを特徴とする。
Application Example 18 In the three-dimensional modeling method according to the application example described above, in the cross-sectional member stacking step, the size of the liquid droplet ejected later is larger than the size of the liquid droplet ejected earlier. It is characterized by discharging.

この構成によれば、先に吐出する液滴の大きさは、後に吐出する液滴の大きさよりも小
さいので、粉体同士の硬化を粉層体の上層で留めておくことができる。そして、深さ方向
だけでなく横方向への硬化の促進を抑制することができる。
According to this configuration, since the size of the liquid droplet ejected first is smaller than the size of the liquid droplet ejected later, the hardening of the powders can be kept in the upper layer of the powder layer body. And promotion of hardening not only in the depth direction but also in the lateral direction can be suppressed.

[適用例19]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、前記粉体層に吐出された前記硬化液の硬化速度を制御しながら前記断面部材を形成す
ることを特徴とする。
Application Example 19 In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-sectional member stacking step, the cross-sectional member is formed while controlling a curing rate of the curable liquid discharged to the powder layer. And

この構成によれば、硬化速度を制御することにより、造形物の性状の均一化を図ること
ができる。
According to this configuration, by controlling the curing rate, it is possible to make the properties of the modeled object uniform.

[適用例20]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、電磁波の照射によって硬化する電磁波硬化液を液滴として吐出し、前記電磁波硬化液
が付着した前記粉体層に対して電磁波を照射することを特徴とする。
[Application Example 20] In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-section member stacking step, the powder layer to which the electromagnetic wave curable liquid that is cured by irradiation with electromagnetic waves is discharged as droplets and the electromagnetic wave curable liquid is attached. It is characterized by irradiating an electromagnetic wave with respect to.

この構成によれば、例えば、照射される電磁波の照射量等を制御することにより、硬化
液の硬化速度を制御することができる。
According to this configuration, for example, the curing rate of the curable liquid can be controlled by controlling the irradiation amount of the irradiated electromagnetic wave.

[適用例21]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、紫外光の照射によって硬化する紫外光硬化液を液滴として吐出し、前記紫外光硬化液
が付着した前記粉体層に対して紫外光を照射することを特徴とする。
[Application Example 21] In the three-dimensional modeling method according to the application example described above, in the cross-section member stacking step, the ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light is discharged as droplets, and the ultraviolet light curable liquid is attached. The powder layer is irradiated with ultraviolet light.

この構成によれば、例えば、照射される紫外光の照射量等を制御することにより、硬化
液の硬化速度を制御することができる。
According to this configuration, for example, the curing rate of the curable liquid can be controlled by controlling the irradiation amount of the irradiated ultraviolet light.

[適用例22]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、加熱によって硬化する熱硬化液を液滴として吐出し、前記熱硬化液が付着した前記粉
体層を加熱することを特徴とする。
[Application Example 22] In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-sectional member stacking step, a thermosetting liquid that is cured by heating is discharged as droplets, and the powder layer to which the thermosetting liquid is attached is heated. It is characterized by doing.

この構成によれば、例えば、加熱温度を制御することにより、硬化速度を制御すること
ができる。
According to this configuration, for example, the curing rate can be controlled by controlling the heating temperature.

[適用例23]上記適用例にかかる三次元造形方法において、前記断面部材積層工程で
は、後から吐出する硬化液が、先に吐出された硬化液よりも硬化速度が遅い硬化液を液滴
として吐出することを特徴とする。
[Application Example 23] In the three-dimensional modeling method according to the application example, in the cross-sectional member stacking step, the curable liquid discharged later is a curable liquid having a slower curing speed than the previously discharged curable liquid as droplets. It is characterized by discharging.

この構成によれば、粉体層において先に吐出された硬化液と後に吐出された硬化液とが
同時期に硬化するので、硬化速度を制御することができる。
According to this configuration, since the curable liquid discharged earlier and the curable liquid discharged later in the powder layer are cured at the same time, the curing rate can be controlled.

[第1実施形態]
以下では、上述した本願発明にかかる第1実施形態の内容を明確にするために、次のよ
うな順序に従って説明する。
A−1.第1実施形態における装置構成:
B−1.第1実施形態における造形方法:
[First Embodiment]
Below, in order to clarify the content of 1st Embodiment concerning this invention mentioned above, it demonstrates in order as follows.
A-1. Device configuration in the first embodiment:
B-1. Modeling method in the first embodiment:

A−1.第1実施形態における装置構成:
図1は、本実施形態の三次元造形装置100の大まかな構成を示した説明図である。図
示されているように、三次元造形装置100は、大きな枠体から構成され内部に三次元物
体が造形される造形部10と、造形部10内に粉体による粉体層を形成する粉体層形成部
20と、粉体同士を結合させる硬化液を粉体層に供給する硬化液供給部30と、粉体層に
供給された硬化液に紫外光を照射して硬化液を硬化させる紫外光照射部50と、三次元造
形装置100の全体の動作を制御するために各種の演算処理を行う演算処理部40などか
ら構成されている。
A-1. Device configuration in the first embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a rough configuration of the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment. As shown in the figure, the three-dimensional modeling apparatus 100 includes a modeling unit 10 that is configured by a large frame and in which a three-dimensional object is modeled, and a powder that forms a powder layer of powder in the modeling unit 10. The layer forming unit 20, the curable liquid supply unit 30 for supplying a curable liquid for bonding powders to the powder layer, and the ultraviolet for irradiating the curable liquid supplied to the powder layer with ultraviolet light to cure the curable liquid. The light irradiation unit 50 and an arithmetic processing unit 40 that performs various arithmetic processes to control the entire operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 are configured.

演算処理部40は、造形しようとする三次元物体の形状データを記憶しておくとともに
、三次元物体を複数の断面で層状に切断して、各層での断面データを生成する断面データ
生成部42と、得られた断面データに従って造形部10や、粉体層形成部20、硬化液供
給部30等の動作を制御する制御部44などから構成されている。制御部44は、断面デ
ータ生成部42から断面データを受け取ると、粉体層形成部20を駆動して造形部10内
に粉体層を形成し、硬化液供給部30を駆動して硬化液を断面データに従って粉体層に供
給しながら、供給した硬化液に向かって紫外光を照射する。すると、紫外光によって硬化
液が硬化して粉体同士を結合させることにより、造形部10内には、1層分の断面データ
に対応する断面形状の薄板状の部材(断面部材)が形成される。こうして1層分の断面部
材が形成されたら、底面駆動部16を駆動して底面部14を少しだけ低下させる。次いで
、断面データ生成部42から次の断面データを受け取って、断面部材を形成した粉体層の
上に新たな粉体層を形成し、その上から硬化液を供給して紫外光を照射することにより、
新たな断面部材を形成する。このように制御部44は、断面データ生成部42から各層の
断面データを受け取ると、造形部10や、粉体層形成部20、硬化液供給部30、紫外光
照射部50を駆動することにより、1層ずつ断面部材を形成して積層していく。
The arithmetic processing unit 40 stores shape data of a three-dimensional object to be modeled, and cuts the three-dimensional object into a plurality of cross sections to generate cross section data in each layer. And a control unit 44 for controlling the operation of the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, the curable liquid supply unit 30, and the like according to the obtained cross-sectional data. When the control unit 44 receives the cross-section data from the cross-section data generation unit 42, the control unit 44 drives the powder layer forming unit 20 to form a powder layer in the modeling unit 10, and drives the curable liquid supply unit 30 to drive the curable liquid. Is supplied to the powder layer according to the cross-sectional data, and ultraviolet light is irradiated toward the supplied curable liquid. Then, the curable liquid is cured by ultraviolet light and the powders are bonded to each other, whereby a thin plate-like member (cross-sectional member) having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional data for one layer is formed in the modeling portion 10. The When the cross-sectional member for one layer is formed in this way, the bottom surface driving unit 16 is driven to slightly lower the bottom surface unit 14. Next, the next cross-section data is received from the cross-section data generation unit 42, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and a curable liquid is supplied from above to irradiate ultraviolet light. By
A new cross-sectional member is formed. As described above, when the control unit 44 receives the cross-section data of each layer from the cross-section data generation unit 42, the control unit 44 drives the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, the curable liquid supply unit 30, and the ultraviolet light irradiation unit 50. The cross-sectional members are formed and stacked one by one.

尚、断面データ生成部42は、CPUやROM、RAM、ハードディスクなどが相互に
データをやり取り可能に構成された周知のコンピュータを用いて構成することができる。
また、制御部44は、断面データを変換して、造形部10や粉体層形成部20、硬化液供
給部30への駆動信号を生成する専用のICチップを用いて構成することができる。もち
ろん、こうした変換をCPUやROM、RAMなどを用いて実行しても良い。この場合は
、断面データ生成部42を構成するコンピュータに制御部44の機能を組み込んで、断面
データ生成部42と制御部44とを一体に構成することも可能である。
The cross-section data generation unit 42 can be configured using a known computer in which a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, and the like are configured to exchange data with each other.
Further, the control unit 44 can be configured using a dedicated IC chip that converts the cross-sectional data and generates a drive signal to the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, and the curable liquid supply unit 30. Of course, such conversion may be performed using a CPU, ROM, RAM, or the like. In this case, it is also possible to incorporate the function of the control unit 44 into the computer constituting the cross-section data generation unit 42 so that the cross-section data generation unit 42 and the control unit 44 are integrally configured.

造形部10は、上方から見ると矩形形状をした枠体12と、枠体12の底面を形成して
上下方向に摺動可能な底面部14と、底面部14を上下方向に摺動させる底面駆動部16
等から構成されており、枠体12と底面部14との間に形成された空間に三次元物体が造
形される。また、底面駆動部16は制御部44からの制御によって、底面部14を正確に
上下方向に移動させることが可能となっている。
The modeling unit 10 includes a frame body 12 that is rectangular when viewed from above, a bottom surface part 14 that forms the bottom surface of the frame body 12 and is slidable in the vertical direction, and a bottom surface that slides the bottom surface part 14 in the vertical direction. Drive unit 16
The three-dimensional object is formed in a space formed between the frame body 12 and the bottom surface portion 14. Further, the bottom surface driving unit 16 can accurately move the bottom surface portion 14 in the vertical direction under the control of the control unit 44.

粉体層形成部20は、粉体が収納されるホッパー22と、ホッパー22の下部で回転す
ることにより粉体を一定量ずつ供給する粉体供給ローラ24と、粉体供給ローラ24から
供給された粉体を一定厚さに伸展させて粉体層を形成する伸展ローラ26などから構成さ
れている。ホッパー22や、粉体供給ローラ24、伸展ローラ26は図1の紙面に直角方
向(Y方向)に延びるように形成されており、また粉体層形成部20は全体が、図1の紙
面上で左右方向(X方向)に移動可能に構成されている。
The powder layer forming unit 20 is supplied from a hopper 22 in which powder is stored, a powder supply roller 24 that supplies powder by a fixed amount by rotating at a lower portion of the hopper 22, and a powder supply roller 24. The extending roller 26 is configured to extend the powder to a certain thickness to form a powder layer. The hopper 22, the powder supply roller 24, and the extension roller 26 are formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (Y direction), and the powder layer forming unit 20 is entirely on the paper surface of FIG. 1. It can be moved in the left-right direction (X direction).

粉体層を形成する際には、先ず初めに、粉体層形成部20を図1の左端に移動させる。
このとき、形成する粉体層の厚さに相当する分だけ、底面駆動部16を駆動して底面部1
4の位置を下方(マイナスのZ方向)に下げておく。そして、粉体供給ローラ24を回転
させて、伸展ローラ26の前方に粉体を供給しながら、粉体層形成部20を右方向(プラ
スのX方向)に移動させる。伸展ローラ26は、進行方向に対して逆回転させておく。こ
うすると、伸展ローラ26は、余分な粉体を進行方向に蹴り出すようにしながら移動する
ことになり、その結果、後方には、均一な厚さを有する粉体層が形成される。このとき、
粉体の供給速度は、形成する粉体層の厚さおよび粉体層形成部20の移動速度に応じて、
適切な供給速度に制御されている。また、伸展ローラ26の回転速度は、粉体層形成部2
0の移動速度に応じて適切な回転速度に制御されている。こうすることで、余分な粉体を
進行方向に蹴り出して、常に適量分ずつの粉体を伸展させることが可能となり、その結果
、粉体を過度に踏み固めてしまうことを回避することが可能となる。
When forming the powder layer, first, the powder layer forming unit 20 is moved to the left end of FIG.
At this time, the bottom surface driving portion 16 is driven by an amount corresponding to the thickness of the powder layer to be formed, and the bottom surface portion 1 is driven.
The position of 4 is lowered downward (minus Z direction). Then, the powder supply roller 24 is rotated to move the powder layer forming unit 20 in the right direction (plus X direction) while supplying the powder in front of the extension roller 26. The extension roller 26 is rotated in the reverse direction with respect to the traveling direction. In this way, the extension roller 26 moves while kicking excess powder in the direction of travel, and as a result, a powder layer having a uniform thickness is formed behind. At this time,
The supply rate of the powder depends on the thickness of the powder layer to be formed and the moving speed of the powder layer forming unit 20.
Controlled to an appropriate feed rate. Further, the rotation speed of the extension roller 26 depends on the powder layer forming unit 2.
The rotation speed is controlled appropriately according to the moving speed of zero. In this way, it is possible to kick out excess powder in the direction of travel and always extend the powder by an appropriate amount, and as a result, it is possible to avoid excessively treading the powder. It becomes possible.

硬化液供給部30は、硬化液による液滴を吐出する吐出ヘッドと、硬化液を収容してお
く収容部などから構成されており、硬化液収容部34に収容された硬化液の液滴を、硬化
液吐出ヘッド32から粉体層に向けて吐出することが可能となっている。
The curable liquid supply unit 30 includes a discharge head that discharges droplets of the curable liquid, a storage unit that stores the curable liquid, and the like. The curable liquid supply unit 30 receives the curable liquid droplets stored in the curable liquid storage unit 34. The curable liquid discharge head 32 can discharge toward the powder layer.

ここで、本実施形態の硬化液吐出ヘッド32には、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出
ヘッドが採用されている。ピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けら
れた圧力室を液体で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによ
って、圧力室の容積減少分に相当する体積の液体を液滴として吐出することが可能である
。本実施例の硬化液供給部30では、硬化液収容部34に収容された硬化液を、硬化液吐
出ヘッド32の圧力室に導いてピエゾ素子を駆動することによって、液滴状の硬化液を吐
出することが可能となっている。
Here, as the curable liquid discharge head 32 of the present embodiment, a so-called piezoelectric drive type liquid droplet discharge head is employed. The piezo drive type droplet discharge head is equivalent to the volume reduction of the pressure chamber by filling the pressure chamber with fine nozzle holes with liquid and bending the side wall of the pressure chamber using a piezo element. It is possible to discharge a volume of liquid as droplets. In the curable liquid supply part 30 of the present embodiment, the curable liquid stored in the curable liquid storage part 34 is guided to the pressure chamber of the curable liquid discharge head 32 to drive the piezo element, whereby the liquid curable liquid is obtained. It is possible to discharge.

ここで硬化液としては、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分とする
液体の樹脂材料と、紫外光が照射されると励起状態となってモノマーあるいはオリゴマー
に働きかけて重合を開始させる重合開始剤との混合物が用いられている。また、ピエゾ駆
動方式の液滴吐出ヘッドから液滴として吐出可能な程度の低粘度となるように、硬化液の
モノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されており、更に1つのオリゴマーに含まれ
るモノマーの数も数分子程度に調整されている。そして、硬化液は、紫外光を浴びない限
りは安定であるため、硬化液収容部34や硬化液吐出ヘッド32の内部で硬化することな
く、液滴として吐出することができるが、紫外光を浴びて重合開始剤が励起状態になると
、モノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同士もところどころで
重合して、速やかに硬化して固体となる性質を有している。
Here, as the curable liquid, a liquid resin material mainly composed of a monomer and an oligomer to which the monomer is bonded, and a polymerization that activates the monomer or oligomer when it is irradiated with ultraviolet light and starts polymerization. Mixtures with initiators are used. In addition, a monomer having a relatively low molecular weight is selected as the monomer of the curable liquid so that it can be discharged as droplets from a piezo-driven droplet discharge head, and is further included in one oligomer. The number of monomers is also adjusted to about several molecules. Since the curable liquid is stable as long as it is not exposed to ultraviolet light, it can be discharged as droplets without being cured inside the curable liquid container 34 or the curable liquid discharge head 32. When the polymerization initiator is brought into an excited state by being bathed, the monomers are polymerized with each other to grow into oligomers, and the oligomers are also polymerized in some places and quickly cured to become a solid.

また、粉体の表面には、硬化液内に含まれているものとは別のタイプの重合開始剤が付
着されている。粉体の表面に付着された重合開始剤は、硬化液と接触するとモノマーある
いはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる性質を有している。このため、粉体層に硬
化液の液滴を供給すると、硬化液が粉体層の内部に浸透するとともに、粉体表面の重合開
始剤に接触して硬化し、その結果、硬化液が吐出された部分では、粉体同士が硬化した硬
化液によって結合された状態となる。
In addition, a different type of polymerization initiator than that contained in the curable liquid is attached to the surface of the powder. The polymerization initiator attached to the surface of the powder has the property of initiating polymerization by acting on a monomer or oligomer when it comes into contact with the curable liquid. For this reason, when a droplet of the curable liquid is supplied to the powder layer, the curable liquid penetrates into the powder layer and is cured by contact with the polymerization initiator on the powder surface. As a result, the curable liquid is discharged. In the part which was done, it will be in the state couple | bonded by the hardening | curing liquid with which powder was hardened | cured.

また、硬化液吐出ヘッド32は、制御部44の制御の元で、粉体層形成部20とは独立
して、X方向(図1の紙面上で左右方向)およびY方向(図1の紙面に垂直方向)に移動
させることが可能となっている。この点については別図を用いて後述する。
Further, the curable liquid discharge head 32 is controlled by the control unit 44, independently of the powder layer forming unit 20, in the X direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 1) and the Y direction (the paper surface of FIG. 1). In the vertical direction). This point will be described later with reference to another drawing.

紫外光照射部50は、Y方向(図1の紙面に垂直方向)に沿って設けられた細長い紫外
光照射ランプと、紫外光が下方にのみ照射されるように紫外光照射ランプの三方を囲う紫
外光遮蔽部材などから構成されている。紫外光照射部50は、制御部44からの制御によ
って点灯あるいは消灯するとともに、粉体層形成部20や硬化液供給部30と一緒にX方
向(図1の紙面上で左右方向)に移動することによって、粉体層の全面にわたって均一に
紫外光を照射することが可能となっている。
The ultraviolet light irradiation unit 50 surrounds the three sides of the elongated ultraviolet light irradiation lamp provided along the Y direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1) and the ultraviolet light irradiation lamp so that the ultraviolet light is irradiated only downward. An ultraviolet light shielding member is used. The ultraviolet light irradiation unit 50 is turned on or off under the control of the control unit 44, and moves in the X direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 1) together with the powder layer forming unit 20 and the curable liquid supply unit 30. Thus, it is possible to uniformly irradiate ultraviolet light over the entire surface of the powder layer.

図2は、本実施形態の三次元造形装置100において粉体層形成部20と、硬化液吐出
ヘッド32と、紫外光照射部50とが搭載されている位置関係を示した斜視図である。図
2(a)に示されているように、粉体層形成部20および紫外光照射部50は、Y方向に
長く形成されており、粉体層形成部20および紫外光照射部50の間には、硬化液吐出ヘ
ッド32が搭載されている。硬化液吐出ヘッド32は、Y方向に往復動可能に構成されて
おり、硬化液吐出ヘッド32の底面側(粉体層の側)には、硬化液の液滴を吐出する吐出
ヘッドが設けられている。図2(b)には、硬化液吐出ヘッド32の底面側に吐出ノズル
32nが設けられている様子が示されている。図示されるように、硬化液吐出ヘッド32
の底面には、複数の吐出ノズル32nが一定の間隔で設けられており、硬化液吐出ヘッド
32をY方向に移動させながら液滴を吐出することで、複数のライン上に硬化液の液滴を
吐出することが可能となっている。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a positional relationship in which the powder layer forming unit 20, the curable liquid discharge head 32, and the ultraviolet light irradiation unit 50 are mounted in the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment. As shown in FIG. 2A, the powder layer forming unit 20 and the ultraviolet light irradiation unit 50 are formed long in the Y direction, and are located between the powder layer forming unit 20 and the ultraviolet light irradiation unit 50. Is mounted with a curable liquid discharge head 32. The curable liquid discharge head 32 is configured to reciprocate in the Y direction, and a discharge head for discharging droplets of the curable liquid is provided on the bottom surface side (powder layer side) of the curable liquid discharge head 32. ing. FIG. 2B shows a state where the discharge nozzle 32 n is provided on the bottom surface side of the curable liquid discharge head 32. As shown in the figure, the curable liquid discharge head 32.
A plurality of discharge nozzles 32n are provided at regular intervals on the bottom surface of the, and the droplets of the curable liquid are discharged onto the plurality of lines by discharging the droplets while moving the curable liquid discharge head 32 in the Y direction. Can be discharged.

図3は、以上のような構成を有する本実施形態の三次元造形装置100で三次元物体を
造形する様子を概念的に示した説明図である。三次元物体を造形するにあたっては、造形
しようとする物体の三次元形状データを予め記憶しておく必要がある。図3(a)は、造
形しようとする三次元物体の形状データを概念的に表している。図3(a)に示した例で
は、造形しようとする三次元物体は、中央部が若干絞られた茶筒形状をしており、茶筒形
状の上面および下面の中央には丸い大きな窓が形成されている。そして、茶筒形状の内部
には、茶筒形状の内部を上下に仕切る仕切り板が設けられている。このような三次元物体
を上面(あるいは下面)に平行な複数の断面で層状に切断すると、図3(b)に示すよう
な断面データを得ることができる。尚、断面を取る間隔は必ずしも等間隔である必要はな
いが、ここでは等間隔であるものとする。また、これらの処理は、断面データ生成部42
で行われ、得られた断面データは制御部44に供給される。
FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing a state in which a 3D object is modeled by the 3D modeling apparatus 100 of the present embodiment having the above-described configuration. In modeling a three-dimensional object, it is necessary to store three-dimensional shape data of the object to be modeled in advance. FIG. 3A conceptually represents shape data of a three-dimensional object to be modeled. In the example shown in FIG. 3 (a), the three-dimensional object to be shaped has a tea tube shape with a slightly narrowed center, and large round windows are formed in the center of the upper and lower surfaces of the tea tube shape. ing. And the partition plate which partitions off the inside of a tea cylinder shape up and down is provided in the inside of a tea cylinder shape. When such a three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections parallel to the upper surface (or lower surface), cross-sectional data as shown in FIG. 3B can be obtained. In addition, although the space | interval which takes a cross section does not necessarily need to be equal intervals, it shall be equal intervals here. These processes are performed by the cross-section data generation unit 42.
The obtained cross-sectional data is supplied to the control unit 44.

制御部44は、造形部10および粉体層形成部20を駆動して粉体層を形成するととも
に、断面データ生成部42から受け取った断面データに従って硬化液吐出ヘッド32を駆
動して、粉体層に硬化液の液滴を吐出する。前述したように、液滴を吐出する硬化液吐出
ヘッド32は、インクジェットプリンタでも用いられているピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘ
ッドが採用されており、制御部44によってX方向およびY方向に正確に位置決めしなが
ら液滴を吐出することができる。このため、断面データに従って、粉体層の表面の正確な
位置に硬化液を吐出することで、断面データに示される通りの断面部材を形成することが
可能であり、こうした操作を繰り返して断面部材を積層していくことにより、三次元形状
データに対応する三次元物体を造形することが可能となる。
The control unit 44 drives the modeling unit 10 and the powder layer forming unit 20 to form a powder layer, and drives the curable liquid discharge head 32 according to the cross-section data received from the cross-section data generation unit 42 to A droplet of curable liquid is ejected onto the layer. As described above, the curable liquid ejection head 32 that ejects droplets employs a piezo drive type droplet ejection head that is also used in an ink jet printer, and is accurately controlled by the control unit 44 in the X and Y directions. Droplets can be discharged while positioning. For this reason, it is possible to form a cross-section member as shown in the cross-section data by discharging the curable liquid to an accurate position on the surface of the powder layer according to the cross-section data, and the cross-section member can be formed by repeating these operations. By stacking, the three-dimensional object corresponding to the three-dimensional shape data can be formed.

もっとも、粉体層に吐出された液滴は、深さ方向だけでなく周囲にも広がろうとするの
で、造形した三次元物体の表面に凸凹ができてしまう。周囲への広がりを抑制しようとし
て、液滴の大きさを小さくすると深さ方向への染み込みも抑制されてしまうので、断面部
材同士を結合することができなくなる。こうした点に鑑みて、本実施例の三次元造形装置
100では、次のような方法で液滴を吐出することにより、滑らかな表面の三次元物体を
造形可能としている。
However, since the droplets discharged to the powder layer try to spread not only in the depth direction but also in the surroundings, irregularities are formed on the surface of the shaped three-dimensional object. If the size of the droplet is reduced to suppress the spread to the surroundings, the penetration in the depth direction is also suppressed, so that the cross-sectional members cannot be joined. In view of these points, the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment enables modeling of a three-dimensional object having a smooth surface by discharging droplets by the following method.

B−1.第1実施形態における造形方法:
理解の便宜のため、先ず初めに、一般的な方法で液滴を吐出した場合について簡単に説
明する。図4は、一般的な方法で粉体層上に液滴を吐出することによって三次元物体を造
形する様子を概念的に示した説明図である。図では、硬化液で粉体が固められた断面部材
の上に粉体層が形成され、その上から硬化液吐出ヘッド32によって硬化液の液滴が吐出
される様子が示されている。吐出された液滴は、粉体層の表面に着弾すると、そこから深
さ方向および周囲に向かって染み込んでいく。また、前述したように粉体の表面には重合
開始剤が塗布されているので、硬化液は粉体層内部に染み込んでいくとともに、粉体表面
の重合開始剤に触れた部分から重合を開始する。図4には、硬化液の液滴が初めに着弾し
て染み込んだ部分が黒塗りで表されており、その周囲に広がった部分が細かい斜線を付し
て表されており、更にその周囲に広がった部分が粗い斜線を付して表されている。
B-1. Modeling method in the first embodiment:
For convenience of understanding, first, a case where droplets are ejected by a general method will be briefly described. FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing how a three-dimensional object is shaped by discharging droplets onto a powder layer by a general method. The figure shows a state in which a powder layer is formed on a cross-sectional member in which powder is hardened with a curable liquid, and droplets of the curable liquid are ejected by the curable liquid ejection head 32 from the powder layer. When the ejected liquid droplets land on the surface of the powder layer, the liquid droplets soak into the depth direction and the periphery thereof. In addition, as described above, since the polymerization initiator is applied to the surface of the powder, the hardening liquid penetrates into the powder layer, and the polymerization starts from the part of the powder surface that touches the polymerization initiator. To do. In FIG. 4, the portion where the droplet of the curable liquid first landed and soaked is shown in black, and the portion spread around it is shown with fine diagonal lines, and further around that portion The expanded part is shown with a rough diagonal line.

硬化液の液滴が粉体層に染み込む際には、重力の影響も若干は受けるが、主には、粉体
の間の隙間を毛細管現象で吸い込まれるようにして染み込んでいくので、液滴は、図4に
示されているように、着弾位置を中心としてほぼ半球状に染み込んでいくことになる。そ
して、最上面に形成された粉体層を、下側に形成された断面部材にしっかりと結合するた
めには、硬化液が粉体層の底面(下側の断面部材の上面)に行き渡るように、大きめの液
滴を吐出しなければならない。その結果、周囲への染み込みも大きくなってしまい、表面
に凹凸が発生してしまう。仮に、硬化液を下方向に選択的に染み込ませることができれば
、表面に発生する凹凸を抑制することも可能であるが、硬化液が染み込む現象は、粉体間
の隙間に毛細管現象で硬化液が吸い込まれる現象によって主に支配されており、粉体間に
できる隙間を制御することは極めて難しい。そこで、本実施例の三次元造形装置100で
は次のような方法で、硬化液を吐出している。
When the liquid droplets of the curable liquid soak into the powder layer, the effect of gravity is slightly affected, but mainly the liquid droplets are soaked into the gap between the powders by capillary action. As shown in FIG. 4, the ink penetrates into a substantially hemispherical shape with the landing position as the center. Then, in order to firmly bond the powder layer formed on the uppermost surface to the cross-sectional member formed on the lower side, the curing liquid spreads to the bottom surface of the powder layer (the upper surface of the lower cross-sectional member). In addition, large droplets must be discharged. As a result, the permeation into the surrounding area also increases, and irregularities occur on the surface. If the curable liquid can be selectively infiltrated in the downward direction, it is possible to suppress unevenness generated on the surface. However, the phenomenon that the curable liquid penetrates is caused by capillary action in the gaps between the powders. Is mainly governed by the phenomenon of sucking, and it is extremely difficult to control the gap formed between the powders. Therefore, the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment discharges the curable liquid by the following method.

図5は、本実施形態の三次元造形装置100が粉体層上に液滴を吐出して三次元物体を
造形する様子を概念的に示した説明図である。図示されているように、本実施例の三次元
造形装置100では、液滴を複数回に分けて吐出している。こうすることで、以下に説明
する理由から、硬化液を下方向に優先的に染み込ませることが可能となり、その結果とし
て、横方向への染み込みが抑制された分だけ、表面に発生する凹凸を小さくすることが可
能となる。以下、図5を参照しながら詳しく説明する。
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing a state in which the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment forms a three-dimensional object by discharging droplets onto the powder layer. As shown in the drawing, in the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment, the liquid droplets are ejected in a plurality of times. By doing so, it becomes possible to preferentially infiltrate the curable liquid in the downward direction for the reason explained below, and as a result, the unevenness generated on the surface by the amount of infiltration in the lateral direction is suppressed. It can be made smaller. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG.

本実施形態の三次元造形装置100では、図5(a)に示すように、先ず初めは、飛び
飛びの位置に(すなわち、間引きした状態で)液滴を吐出する。このときに吐出した液滴
は、粉体層の下面まで染み込む必要はないので、小さな液滴を吐出しておけば十分である
。吐出された液滴は、前述したように粉体間の隙間を毛細管現象によって吸い込まれて、
略半球形状に広がっていき、粉体表面に塗布された重合開始剤に触れて、重合を開始する
。図5(a)には、このようにして小さめの液滴が吐出されて、粉体層内に染み込んでい
く様子が示されている。
In the three-dimensional modeling apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 5A, first, droplets are ejected to the jumping position (that is, in a thinned state). The droplets ejected at this time do not need to penetrate to the lower surface of the powder layer, and it is sufficient to eject small droplets. As described above, the discharged droplets are sucked into the gap between the powders by capillary action,
It spreads in a substantially hemispherical shape, and the polymerization is started by touching the polymerization initiator applied to the powder surface. FIG. 5A shows a state in which small droplets are discharged in this way and penetrate into the powder layer.

次いで、先に液滴を吐出した間の位置に液滴を吐出する。図5(b)には、先に液滴を
吐出した間の位置に新たな液滴を吐出する様子が概念的に示されている。図5(a)を用
いて説明したように、先に吐出した液滴は粉体層の中に染み込んで重合を開始しており、
半ば固まりかけた状態となっている。図5(b)では、先に吐出した硬化液が粉体層内で
半ば固まりかけた部分を、格子状のハッチングを付すことによって表している。格子状の
ハッチングを付した部分は、粉体間の隙間が埋まった状態となっているので、後から吐出
した液滴は、この部分には染み込むことができず、結果として下方に優先的に染み込むこ
ととなる。その結果、後から吐出した硬化液は、速やかに粉体層の下面まで到達するとと
もに、先に吐出した液滴が固まりかけた部分の下方にも染み込むので、粉体層全体が固ま
って新たな断面部材が形成され、先に形成されていた断面部材の上に積層することになる
Next, a droplet is ejected to a position during which the droplet has been ejected first. FIG. 5B conceptually shows a state in which a new droplet is ejected at a position during which the droplet has been ejected first. As described with reference to FIG. 5 (a), the previously ejected droplets soaked into the powder layer and started polymerization,
It is in a state of being almost solidified. In FIG.5 (b), the part which the hardening | curing liquid discharged previously half-set in the powder layer is represented by attaching | subjecting a grid-like hatching. The lattice hatched part is filled with the gaps between the powders, so that the liquid droplets discharged later cannot penetrate this part, and as a result, the lower part is given priority. Soak up. As a result, the curable liquid discharged later quickly reaches the lower surface of the powder layer, and also penetrates below the portion where the previously discharged liquid droplets have been solidified. A cross-sectional member is formed and laminated on the previously formed cross-sectional member.

以上に説明した本実施形態の造形方法では、硬化液吐出ヘッド32が粉体層の上を1回
移動する間に形成可能な液滴を、複数回(上述した実施例では2回)に分けて吐出するこ
ととして、初めに吐出した液滴によっては粉体層の下面を硬化させることができなくても
、後から吐出した液滴によって硬化させることができればよい。このため、初めに吐出す
る液滴は小さめの液滴とすることができるので、吐出した硬化液が横方向に染み込むこと
を抑制することができる。次いで、後から吐出した液滴は、先に吐出した液滴によって邪
魔されるため、横方向にはあまり広がることができず、結果として深さ方向に優先的に染
み込むようになる。結局、初めに吐出する液滴については、深さ方向と同じように横方向
にも広がるものの、後から吐出する液滴については、横方向への広がりが抑えられて深さ
方向に優先的に染み込むこととなり、全体としては、液滴を深さ方向に優先的に染み込ま
せることができる。その結果、三次元物体の表面にできる凹凸を抑制して、滑らかな表面
の三次元物体を造形することが可能となる。
In the modeling method of the present embodiment described above, the droplets that can be formed while the curable liquid discharge head 32 moves once on the powder layer are divided into a plurality of times (twice in the above embodiment). For example, even if the lower surface of the powder layer cannot be cured by the first ejected droplets, it is only necessary that the droplets can be cured by the later ejected droplets. For this reason, since the droplet discharged initially can be made into a small droplet, it can suppress that the discharged hardening liquid osmose | permeates to a horizontal direction. Next, since the liquid droplets ejected later are obstructed by the liquid droplets ejected earlier, they cannot spread so much in the lateral direction, and as a result, they penetrate preferentially in the depth direction. Eventually, the droplets that are ejected at the beginning spread in the horizontal direction as well as the depth direction, but the droplets that are ejected later are suppressed in the lateral direction, giving priority to the depth direction. As a whole, the liquid droplets can be preferentially soaked in the depth direction. As a result, the unevenness formed on the surface of the three-dimensional object can be suppressed, and a three-dimensional object having a smooth surface can be formed.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態の内容を下記の順序に従って説明する。尚、本実施形態では、硬化
液の硬化速度の制御について主に説明する。
A−2.第2実施形態における装置構成:
B−2.第2実施形態における造形方法:
[Second Embodiment]
Next, the contents of the second embodiment will be described in the following order. In the present embodiment, control of the curing rate of the curable liquid will be mainly described.
A-2. Device configuration in the second embodiment:
B-2. Modeling method in the second embodiment:

A−2.第2実施形態における装置構成:
図6は、本実施形態の三次元造形装置110の大まかな構成を示した説明図である。図
示されているように、三次元造形装置110は、大きな枠体から構成され内部に三次元物
体が造形される造形部10と、造形部10内に粉体による粉体層を形成する粉体層形成部
20と、粉体同士を結合させる硬化液を粉体層に供給する硬化液供給部30と、粉体層に
供給された硬化液の硬化速度を制御する硬化速度制御手段と、三次元造形装置110の全
体の動作を制御するために各種の演算処理を行う演算処理部40などから構成されている
A-2. Device configuration in the second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a rough configuration of the three-dimensional modeling apparatus 110 of the present embodiment. As shown in the figure, the three-dimensional modeling apparatus 110 includes a modeling unit 10 that is configured from a large frame and in which a three-dimensional object is modeled, and a powder that forms a powder layer of powder in the modeling unit 10. A layer forming part 20, a hardening liquid supply part 30 for supplying a hardening liquid for bonding powders to the powder layer, a hardening speed control means for controlling the hardening speed of the hardening liquid supplied to the powder layer, and tertiary In order to control the entire operation of the original modeling apparatus 110, the processing apparatus 40 includes an arithmetic processing unit 40 that performs various arithmetic processes.

尚、本実施形態では、硬化液として紫外光の照射によって硬化する紫外光硬化液を例と
して説明する。そして、硬化速度制御手段としては、紫外光硬化液に紫外光を照射する紫
外光照射部50と、紫外光照射部50と粉体層との間に設けられ、紫外光の透過を抑制す
る抑制部材70を備えた三次元造形装置110を例にして説明する。
In the present embodiment, an ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light will be described as an example of the curable liquid. And as a curing rate control means, the ultraviolet light irradiation part 50 which irradiates ultraviolet light to ultraviolet light hardening liquid, and the suppression which suppresses transmission of ultraviolet light provided between the ultraviolet light irradiation part 50 and a powder layer. The three-dimensional modeling apparatus 110 provided with the member 70 will be described as an example.

演算処理部40は、造形しようとする三次元物体の形状データを記憶しておくとともに
、三次元物体を複数の断面で層状に切断して、各層での断面データを生成する断面データ
生成部42と、紫外光照射部50得られた断面データに従って造形部10や、粉体層形成
部20、硬化液供給部30、紫外光照射部50、抑制部材70の動作を制御する制御部4
4などから構成されている。制御部44は、断面データ生成部42から断面データを受け
取ると、粉体層形成部20を駆動して造形部10内に粉体層を形成し、硬化液供給部30
を駆動して紫外光硬化液を断面データに従って粉体層に供給しながら、供給した紫外光硬
化液に向かって紫外光照射部50から紫外光を照射する。照射された紫外光が、粉体層に
照射されると、紫外光硬化液が硬化して粉体同士を結合させることにより、造形部10内
には、1層分の断面データに対応する断面形状の薄板状の部材(断面部材)が形成される
。こうして1層分の断面部材が形成されたら、底面駆動部16を駆動して底面部14を少
しだけ低下させる。次いで、断面データ生成部42から次の断面データを受け取って、断
面部材を形成した粉体層の上に新たな粉体層を形成し、その上から紫外光硬化液を供給し
て紫外光を照射することにより、新たな断面部材を形成する。このように制御部44は、
断面データ生成部42から各層の断面データを受け取ると、造形部10や、粉体層形成部
20、硬化液供給部30、紫外光照射部50、抑制部材70を駆動することにより、1層
ずつ断面部材を形成して積層していく。
The arithmetic processing unit 40 stores shape data of a three-dimensional object to be modeled, and cuts the three-dimensional object into a plurality of cross sections to generate cross section data in each layer. And the control part 4 which controls operation | movement of the modeling part 10, the powder layer formation part 20, the hardening liquid supply part 30, the ultraviolet light irradiation part 50, and the suppression member 70 according to the cross-sectional data obtained by the ultraviolet light irradiation part 50.
4 or the like. When the control unit 44 receives the cross-section data from the cross-section data generation unit 42, the control unit 44 drives the powder layer forming unit 20 to form a powder layer in the modeling unit 10, and the curable liquid supply unit 30.
Is driven to irradiate ultraviolet light from the ultraviolet light irradiation unit 50 toward the supplied ultraviolet light curable liquid while supplying the ultraviolet light curable liquid to the powder layer according to the cross-sectional data. When the irradiated ultraviolet light is irradiated to the powder layer, the ultraviolet light curable liquid is cured and the powders are bonded to each other, so that the cross section corresponding to the cross section data for one layer is formed in the modeling unit 10. A thin plate-shaped member (cross-sectional member) having a shape is formed. When the cross-sectional member for one layer is formed in this way, the bottom surface driving unit 16 is driven to slightly lower the bottom surface unit 14. Next, the next cross-section data is received from the cross-section data generation unit 42, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-section member is formed, and an ultraviolet light curable liquid is supplied from above to generate ultraviolet light. A new cross-sectional member is formed by irradiation. Thus, the control unit 44
When the cross-section data of each layer is received from the cross-section data generation unit 42, the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, the curable liquid supply unit 30, the ultraviolet light irradiation unit 50, and the suppression member 70 are driven one layer at a time. Cross-section members are formed and stacked.

また、断面データ生成部42は、CPUやROM、RAM、ハードディスクなどが相互
にデータをやり取り可能に構成された周知のコンピュータを用いて構成することができる
。また、制御部44は、断面データを変換して、造形部10や粉体層形成部20、硬化液
供給部30への駆動信号を生成する専用のICチップを用いて構成することができる。も
ちろん、こうした変換をCPUやROM、RAMなどを用いて実行しても良い。この場合
は、断面データ生成部42を構成するコンピュータに制御部44の機能を組み込んで、断
面データ生成部42と制御部44とを一体に構成することも可能である。
The cross-section data generation unit 42 can be configured using a known computer in which a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, and the like are configured to exchange data with each other. Further, the control unit 44 can be configured using a dedicated IC chip that converts the cross-sectional data and generates a drive signal to the modeling unit 10, the powder layer forming unit 20, and the curable liquid supply unit 30. Of course, such conversion may be performed using a CPU, ROM, RAM, or the like. In this case, it is also possible to incorporate the function of the control unit 44 into the computer constituting the cross-section data generation unit 42 so that the cross-section data generation unit 42 and the control unit 44 are integrally configured.

造形部10は、上方から見ると矩形形状をした枠体12と、枠体12の底面を形成して
上下方向に摺動可能な底面部14と、底面部14を上下方向に摺動させる底面駆動部16
等から構成されており、枠体12と底面部14との間に形成された空間に三次元物体が造
形される。また、底面駆動部16は制御部44からの制御によって、底面部14を正確に
上下方向に移動させることが可能となっている。
The modeling unit 10 includes a frame body 12 that is rectangular when viewed from above, a bottom surface part 14 that forms the bottom surface of the frame body 12 and is slidable in the vertical direction, and a bottom surface that slides the bottom surface part 14 in the vertical direction. Drive unit 16
The three-dimensional object is formed in a space formed between the frame body 12 and the bottom surface portion 14. Further, the bottom surface driving unit 16 can accurately move the bottom surface portion 14 in the vertical direction under the control of the control unit 44.

粉体層形成部20は、粉体が収納されるホッパー22と、ホッパー22の下部で回転す
ることにより粉体を一定量ずつ供給する粉体供給ローラ24と、粉体供給ローラ24から
供給された粉体を一定厚さに伸展させて粉体層を形成する伸展ローラ26などから構成さ
れている。ホッパー22や、粉体供給ローラ24、伸展ローラ26は図6の紙面に直角方
向(Y方向)に延びるように形成されており、また粉体層形成部20は全体が、図6の紙
面上で左右方向(X方向)に移動可能に構成されている。
The powder layer forming unit 20 is supplied from a hopper 22 in which powder is stored, a powder supply roller 24 that supplies powder by a fixed amount by rotating at a lower portion of the hopper 22, and a powder supply roller 24. The extending roller 26 is configured to extend the powder to a certain thickness to form a powder layer. The hopper 22, the powder supply roller 24, and the extension roller 26 are formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6 (Y direction), and the powder layer forming portion 20 is entirely on the paper surface of FIG. It can be moved in the left-right direction (X direction).

粉体層を形成する際には、先ず初めに、粉体層形成部20を図6の左端に移動させる。
このとき、形成する粉体層の厚さに相当する分だけ、底面駆動部16を駆動して底面部1
4の位置を下方(マイナスのZ方向)に下げておく。そして、粉体供給ローラ24を回転
させて、伸展ローラ26の前方に粉体を供給しながら、粉体層形成部20を右方向(プラ
スのX方向)に移動させる。伸展ローラ26は、進行方向に対して逆回転させておく。こ
うすると、伸展ローラ26は、余分な粉体を進行方向に蹴り出すようにしながら移動する
ことになり、その結果、後方には、均一な厚さを有する粉体層が形成される。このとき、
粉体の供給速度は、形成する粉体層の厚さおよび粉体層形成部20の移動速度に応じて、
適切な供給速度に制御されている。また、伸展ローラ26の回転速度は、粉体層形成部2
0の移動速度に応じて適切な回転速度に制御されている。こうすることで、余分な粉体を
進行方向に蹴り出して、常に適量分ずつの粉体を伸展させることが可能となり、その結果
、粉体を過度に踏み固めてしまうことを回避することが可能となる。
When forming the powder layer, first, the powder layer forming unit 20 is moved to the left end of FIG.
At this time, the bottom surface driving portion 16 is driven by an amount corresponding to the thickness of the powder layer to be formed, and the bottom surface portion 1 is driven.
The position of 4 is lowered downward (minus Z direction). Then, the powder supply roller 24 is rotated to move the powder layer forming unit 20 in the right direction (plus X direction) while supplying the powder in front of the extension roller 26. The extension roller 26 is rotated in the reverse direction with respect to the traveling direction. In this way, the extension roller 26 moves while kicking excess powder in the direction of travel, and as a result, a powder layer having a uniform thickness is formed behind. At this time,
The supply rate of the powder depends on the thickness of the powder layer to be formed and the moving speed of the powder layer forming unit 20.
Controlled to an appropriate feed rate. Further, the rotation speed of the extension roller 26 depends on the powder layer forming unit 2.
The rotation speed is controlled appropriately according to the moving speed of zero. In this way, it is possible to kick out excess powder in the direction of travel and always extend the powder by an appropriate amount, and as a result, it is possible to avoid excessively treading the powder. It becomes possible.

硬化液供給部30は、複数の硬化液吐出ヘッド61(図8参照)を有するヘッドユニッ
ト60と、紫外光硬化液を収容しておく硬化液収容部34などから構成されている。ヘッ
ドユニット61は、Y方向(図6の紙面に垂直方向)に沿って設けられている。そして、
硬化液収容部34に収容された紫外光硬化液の液滴を、硬化液吐出ヘッド61から粉体層
に向けて吐出することが可能となっている。
The curable liquid supply unit 30 includes a head unit 60 having a plurality of curable liquid discharge heads 61 (see FIG. 8), a curable liquid storage unit 34 that stores an ultraviolet light curable liquid, and the like. The head unit 61 is provided along the Y direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 6). And
It is possible to discharge the ultraviolet light curable liquid droplets stored in the curable liquid storage unit 34 from the curable liquid discharge head 61 toward the powder layer.

ここで、本実施形態の硬化液吐出ヘッド61には、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出
ヘッドが採用されている。ピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けら
れた圧力室を液体で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによ
って、圧力室の容積減少分に相当する体積の液体を液滴として吐出することが可能である
。本実施形態の硬化液供給部30では、硬化液収容部34に収容された紫外光硬化液を、
硬化液吐出ヘッド61の圧力室に導いてピエゾ素子を駆動することによって、液滴状の紫
外光硬化液を吐出することが可能となっている。
Here, as the curable liquid discharge head 61 of the present embodiment, a so-called piezo drive type droplet discharge head is employed. The piezo drive type droplet discharge head is equivalent to the volume reduction of the pressure chamber by filling the pressure chamber with fine nozzle holes with liquid and bending the side wall of the pressure chamber using a piezo element. It is possible to discharge a volume of liquid as droplets. In the curable liquid supply unit 30 of the present embodiment, the ultraviolet light curable liquid stored in the curable liquid storage unit 34 is
By driving the piezo element by guiding it to the pressure chamber of the curable liquid discharge head 61, it is possible to discharge a droplet-like ultraviolet light curable liquid.

ここで紫外光硬化液としては、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分
とする液体の樹脂材料と、紫外光が照射されると励起状態となってモノマーあるいはオリ
ゴマーに働きかけて重合を開始させる重合開始剤との混合物が用いられている。また、ピ
エゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドから液滴として吐出可能な程度の低粘度となるように、紫
外光硬化液のモノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されており、更に1つのオリゴ
マーに含まれるモノマーの数も数分子程度に調整されている。そして、紫外光硬化液は、
紫外光を浴びない限りは安定であるため、硬化液収容部34や硬化液吐出ヘッド61の内
部で硬化することなく、液滴として吐出することができるが、紫外光を浴びて重合開始剤
が励起状態になると、モノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同
士もところどころで重合して、速やかに硬化して固体となる性質を有している。
Here, as the ultraviolet light curable liquid, a liquid resin material mainly composed of a monomer and an oligomer to which the monomer is bonded, and when irradiated with ultraviolet light, it becomes excited and acts on the monomer or oligomer to start polymerization. A mixture with a polymerization initiator to be used is used. In addition, a relatively low molecular weight monomer is selected as the monomer of the ultraviolet light curable liquid so that it can be ejected as droplets from a piezo-driven droplet ejection head. The number of monomers contained is also adjusted to about several molecules. And the ultraviolet curable liquid is
Since it is stable as long as it is not exposed to ultraviolet light, it can be discharged as droplets without being cured inside the curable liquid container 34 or the curable liquid discharge head 61, but the polymerization initiator is exposed to ultraviolet light. When in an excited state, the monomers are polymerized to grow into oligomers, and the oligomers are also polymerized in various places and quickly cured to become a solid.

また、粉体の表面には、紫外光硬化液内に含まれているものとは別のタイプの重合開始
剤が付着されている。粉体の表面に付着された重合開始剤は、紫外光硬化液と接触すると
モノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる性質を有している。このため
、粉体層に紫外光硬化液の液滴を供給すると、紫外光硬化液が粉体層の内部に浸透すると
ともに、粉体表面の重合開始剤に接触して硬化し、その結果、紫外光硬化液が吐出された
部分では、粉体同士が硬化した紫外光硬化液によって結合された状態となる。
In addition, a different type of polymerization initiator from that contained in the ultraviolet light curable liquid is attached to the surface of the powder. The polymerization initiator attached to the surface of the powder has a property of initiating polymerization by acting on the monomer or oligomer when it comes into contact with the ultraviolet light curable liquid. For this reason, when a droplet of the ultraviolet light curable liquid is supplied to the powder layer, the ultraviolet light curable liquid penetrates into the powder layer and is cured by contact with the polymerization initiator on the powder surface. In the portion where the ultraviolet curable liquid is discharged, the powders are bonded by the cured ultraviolet light curable liquid.

また、硬化液吐出ヘッド61は、制御部44の制御の元で、粉体層形成部20とは独立
して、X方向(図6の紙面上で左右方向)に移動させることが可能となっている。この点
については別図を用いて後述する。
Further, the curable liquid discharge head 61 can be moved in the X direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 6) independently of the powder layer forming unit 20 under the control of the control unit 44. ing. This point will be described later with reference to another drawing.

紫外光照射部50は、Y方向(図6の紙面に垂直方向)に沿って設けられた細長い紫外
光照射ランプと、紫外光が下方にのみ照射されるように紫外光照射ランプの三方を囲う紫
外光遮蔽部材などから構成されている。紫外光照射部50は、制御部44からの制御によ
って点灯あるいは消灯するとともに、粉体層形成部20や硬化液供給部30と一緒にX方
向(図6の紙面上で左右方向)に移動することによって、粉体層の全面にわたって均一に
紫外光を照射することが可能となっている。
The ultraviolet light irradiation unit 50 surrounds the three sides of the elongated ultraviolet light irradiation lamp provided along the Y direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 6) and the ultraviolet light irradiation lamp so that the ultraviolet light is irradiated only downward. An ultraviolet light shielding member is used. The ultraviolet light irradiation unit 50 is turned on or off under the control of the control unit 44, and moves in the X direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 6) together with the powder layer forming unit 20 and the curable liquid supply unit 30. Thus, it is possible to uniformly irradiate ultraviolet light over the entire surface of the powder layer.

抑制部材70は、紫外光の透過を抑制する部材からなり、例えば、酸化チタン、酸化亜
鉛などの酸化物、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系などを含有するプラスチッ
ク材、又は光を吸収し易いカーボン、黒色素を含有するプラスチック材等を採用すること
ができる。また、抑制部材70の表面に凹凸を設けて紫外光を反射させる部材であっても
よい。さらには、紫外光の抑制部材70は、紫外光照射部50と粉体層との間に設けられ
ている。本実施形態では、抑制部材70は、Y方向(図6の紙面に垂直方向)に沿って紫
外光遮蔽部材を覆うほどの大きさの板状部材である。そして、制御部44からの制御によ
って紫外光照射部50とともにX方向(図6の紙面上で左右方向)に移動可能となってい
る。また、抑制部材70には、開閉可能な開閉部が設けられ、制御部44からの制御によ
って開閉部の開閉が行われるようになっている。そして、開閉部が閉じた状態であれば、
紫外光照射部50から照射された紫外光の透過が抑制され、開閉部が開いた状態であれば
、紫外光が開口部を通して粉体層に照射されるようになっている。本実施形態では、抑制
部材70の所定の個所に複数の開閉部が設けられており、当該開閉部の開閉は制御部44
からの制御によって開閉される。
The suppression member 70 is a member that suppresses transmission of ultraviolet light. For example, the suppression member 70 is a plastic material containing oxides such as titanium oxide and zinc oxide, benzotriazole series, hindered amine series, etc., or carbon, black that easily absorbs light. A plastic material containing a pigment can be used. Moreover, the member which provides an unevenness | corrugation in the surface of the suppression member 70, and reflects an ultraviolet light may be sufficient. Furthermore, the ultraviolet light suppressing member 70 is provided between the ultraviolet light irradiation unit 50 and the powder layer. In the present embodiment, the suppressing member 70 is a plate-like member that is large enough to cover the ultraviolet light shielding member along the Y direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6). And it can move to X direction (left-right direction on the paper surface of FIG. 6) with the ultraviolet light irradiation part 50 by control from the control part 44. FIG. Further, the restraining member 70 is provided with an openable / closable opening / closing section, and the opening / closing section is opened / closed under the control of the control section 44. And if the open / close part is closed,
If the transmission of the ultraviolet light irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50 is suppressed and the opening / closing unit is in an open state, the powder layer is irradiated with the ultraviolet light through the opening. In the present embodiment, a plurality of opening / closing portions are provided at predetermined positions of the suppressing member 70, and the opening / closing of the opening / closing portions is controlled by the control unit 44.
It is opened and closed by the control from.

図7は、本実施形態の三次元造形装置110において粉体層形成部20と、ヘッドユニ
ット60と、紫外光照射部50、抑制部材70とが搭載されている位置関係を示した斜視
図である。図7に示されているように、粉体層形成部20および紫外光照射部50は、Y
方向に長く形成されており、粉体層形成部20および紫外光照射部50の間には、ヘッド
ユニット60が搭載されている。ヘッドユニット60は、Y方向に長く形成されており、
Y方向を往復移動することなく、粉体層のY方向の領域に紫外光硬化液を吐出することが
できる。図8には、ヘッドユニット60の平面からみた様子を示している。ヘッドユニッ
ト60は、複数の硬化液吐出ヘッド61から構成され、硬化液吐出ヘッド61には複数の
吐出ノズル61nが設けられている。図示されるように、硬化液吐出ヘッド61には、複
数の吐出ノズル61nが一定の間隔で設けられており、1回の吐出動作で広い領域に紫外
光硬化液を粉体層に塗布することができる。
FIG. 7 is a perspective view illustrating a positional relationship in which the powder layer forming unit 20, the head unit 60, the ultraviolet light irradiation unit 50, and the suppressing member 70 are mounted in the three-dimensional modeling apparatus 110 of the present embodiment. is there. As shown in FIG. 7, the powder layer forming unit 20 and the ultraviolet light irradiation unit 50 are Y
The head unit 60 is mounted between the powder layer forming unit 20 and the ultraviolet light irradiation unit 50. The head unit 60 is formed long in the Y direction,
The ultraviolet curable liquid can be discharged to the region of the powder layer in the Y direction without reciprocating in the Y direction. FIG. 8 shows a state of the head unit 60 as viewed from the plane. The head unit 60 includes a plurality of curable liquid discharge heads 61, and the curable liquid discharge head 61 is provided with a plurality of discharge nozzles 61n. As shown in the figure, the curable liquid discharge head 61 is provided with a plurality of discharge nozzles 61n at regular intervals, and the ultraviolet light curable liquid is applied to a wide area in one discharge operation on the powder layer. Can do.

以上のような構成を有する本実施形態の三次元造形装置110で三次元物体を造形する
三次元物体のデータ処理等については、実施形態1(図3参照)と同様なので説明を省略
する。
Since the data processing of the three-dimensional object for modeling the three-dimensional object by the three-dimensional modeling apparatus 110 of the present embodiment having the above-described configuration is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), the description thereof is omitted.

なお、三次元物体の造形においては、紫外光硬化液の硬化速度のばらつきによって、三
次元物体造形物の性状が変わってしまい、割れや変形が生じる場合がある。こうした点に
鑑みて、本実施形態の三次元造形装置110では、紫外光硬化液の硬化速度を制御するた
めの三次元造形方法を可能としている。
In the modeling of a three-dimensional object, the properties of the three-dimensional object may change due to variations in the curing rate of the ultraviolet light curable liquid, which may cause cracking or deformation. In view of these points, the three-dimensional modeling apparatus 110 of the present embodiment enables a three-dimensional modeling method for controlling the curing rate of the ultraviolet light curable liquid.

B−2.第2実施形態における造形方法:
一般的な造形方法については実施形態1における説明(図4参照)と同様なので、説明
を省略する。
B-2. Modeling method in the second embodiment:
Since a general modeling method is the same as the description in Embodiment 1 (see FIG. 4), the description is omitted.

図9は、本実施形態の三次元造形装置110が粉体層上に紫外光硬化液を液滴として吐
出して三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view conceptually showing a state in which the three-dimensional modeling apparatus 110 of the present embodiment forms a three-dimensional object by discharging the ultraviolet light curable liquid as droplets onto the powder layer.

本実施形態における造形方法では、まず、粉体を略均一な厚さに敷き詰めることによっ
て粉体層を形成する(粉体層形成工程)。次いで、三次元物体を複数の断面で層状に切断
したときに各層で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに基づいて生成する
(断面データ生成工程)。次に、断面データに従って紫外光硬化液の液滴を吐出する吐出
ノズルが設けられた硬化液吐出ヘッドから粉体層に向けて液滴を吐出することにより、該
粉体層の粉体同士が結合した断面部材を形成する(断面部材積層工程)ことによって、三
次元物体を造形する。
In the modeling method according to the present embodiment, first, a powder layer is formed by spreading powder to a substantially uniform thickness (powder layer forming step). Next, cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections is generated based on the shape data of the three-dimensional object (cross-section data generation step). Next, by discharging droplets from the curable liquid discharge head provided with a discharge nozzle for discharging droplets of ultraviolet light curable liquid according to the cross-sectional data toward the powder layer, A three-dimensional object is formed by forming a combined cross-section member (cross-section member stacking step).

ここで、断面部材積層工程について詳細に説明する。図9(a)に示すように、ヘッド
ユニット60の硬化液吐出ヘッド61から粉体層に向けて、紫外光の照射によって硬化す
る紫外光硬化液を液滴として吐出する。ヘッドユニット60は、複数の硬化液吐出ヘッド
61から構成されているので、1回の液滴の吐出動作により同時期に粉体層の広域に塗布
することができる。そして、硬化液吐出ヘッド61から吐出された液滴は、粉体間の隙間
を毛細管現象によって吸い込まれて、略半球形状に広がっていき、粉体表面に塗布された
重合開始剤に触れて、重合を開始する。図9(a)には、このようにして小さめの液滴が
吐出されて、粉体層内に染み込んでいく様子が示されている。
Here, the cross-section member stacking step will be described in detail. As shown in FIG. 9A, an ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light is discharged as droplets from the curable liquid discharge head 61 of the head unit 60 toward the powder layer. Since the head unit 60 includes a plurality of curable liquid discharge heads 61, it can be applied over a wide area of the powder layer at the same time by a single droplet discharge operation. Then, the liquid droplets discharged from the curable liquid discharge head 61 are sucked into the gap between the powders by a capillary phenomenon, spread in a substantially hemispherical shape, and touch the polymerization initiator applied to the powder surface. Initiate polymerization. FIG. 9A shows a state in which small droplets are discharged in this way and penetrate into the powder layer.

次に、粉体層に付着され紫外光硬化液の硬化速度の制御につてい説明する。図9(b)
、(c)は、紫外光硬化液の硬化速度を制御しながら断面部材を形成する様子を示してい
る。本実施形態では、紫外光硬化液の硬化速度を制御する硬化速度制御手段としての紫外
光照射部50及び紫外光の透過を抑制する抑制部材70を用いて紫外光硬化液の硬化速度
を制御している。
Next, control of the curing rate of the ultraviolet light curable liquid attached to the powder layer will be described. FIG. 9 (b)
(C) has shown a mode that a cross-section member is formed, controlling the cure rate of an ultraviolet light hardening liquid. In the present embodiment, the curing rate of the ultraviolet curable liquid is controlled by using the ultraviolet light irradiation unit 50 as a curing rate control means for controlling the curing rate of the ultraviolet curable liquid and the suppressing member 70 that suppresses the transmission of ultraviolet light. ing.

具体的には、図9(b)に示すように、紫外光照射部50と紫外光硬化液が塗布された
粉体層との間に抑制部材70を配置する。抑制部材70には任意の個所に絞り機構を有す
る開閉部が備えられている。本実施形態では、粉体層に紫外光硬化液が塗布された領域に
対応した個所に開閉部が備えられている。そして、まず、紫外光硬化液が塗布された個所
に対応して開閉部の絞り機構を開き、図に示すように、比較的小さな開口(開口部70a
)となる第1の開状態とする。本実施形態では、紫外光硬化液が塗布された全ての個所に
対応した開閉部が同様の開口部70aとなるように設定されている。この状態において、
紫外光照射部50から紫外光を粉体層に向けて照射する。紫外光照射部50から照射され
た紫外光は、開口部70aを通過して紫外光硬化液が塗布された粉体層に照射される。一
方、開口部70a以外の抑制部材70の領域に照射された紫外光は、抑制部材70によっ
て透過が抑制されるので、粉体層には照射されない。したがって、照射された紫外光を抑
制する領域が多く、粉体層に照射される紫外光の照射量が少ないので、紫外光硬化液の硬
化速度を比較的緩やかにすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 9B, the suppressing member 70 is disposed between the ultraviolet light irradiation unit 50 and the powder layer coated with the ultraviolet light curable liquid. The restraining member 70 is provided with an opening / closing part having an aperture mechanism at an arbitrary position. In this embodiment, an opening / closing part is provided at a location corresponding to a region where the ultraviolet light curable liquid is applied to the powder layer. First, the aperture mechanism of the opening / closing part is opened corresponding to the location where the ultraviolet light curable liquid is applied, and as shown in the figure, a relatively small opening (opening 70a
) In the first open state. In the present embodiment, the opening / closing parts corresponding to all the places where the ultraviolet light curable liquid is applied are set to be the same opening part 70a. In this state,
The ultraviolet light is irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50 toward the powder layer. The ultraviolet light irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50 passes through the opening 70a and is irradiated onto the powder layer coated with the ultraviolet light curable liquid. On the other hand, since the ultraviolet light irradiated to the region of the suppressing member 70 other than the opening 70a is suppressed by the suppressing member 70, the powder layer is not irradiated. Therefore, there are many regions that suppress the irradiated ultraviolet light, and the amount of ultraviolet light applied to the powder layer is small, so that the curing rate of the ultraviolet light curable liquid can be made relatively gradual.

次いで、図9(c)に示すように、開閉部の絞り機構をさらに開き、比較的大きな開口
(開口部70b)となる第2の開状態とする。この状態において、紫外光照射部50から
紫外光を粉体層に向けて照射する。紫外光照射部50から照射された紫外光は、開口部7
0bを通過して紫外光硬化液が塗布された粉体層に照射される。したがって、紫外光を抑
制する領域が少なく、粉体層に照射される紫外光の照射量が多いので、紫外光硬化液の硬
化速度を比較的速やかにすることができる。
Next, as shown in FIG. 9C, the aperture mechanism of the opening / closing part is further opened to be in the second open state where a relatively large opening (opening part 70b) is formed. In this state, the ultraviolet light is irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50 toward the powder layer. The ultraviolet light irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50 is the opening 7.
The powder layer to which the ultraviolet light curable liquid is applied is irradiated through 0b. Therefore, since there are few areas which suppress ultraviolet light and there are many irradiation amounts of the ultraviolet light irradiated to a powder layer, the hardening rate of an ultraviolet light hardening liquid can be made comparatively quick.

上記に説明したように、第1の開状態状態では、紫外光硬化液に対する紫外光の照射量
が少ないので、紫外光硬化液の硬化速度は遅く、紫外光硬化液は速やかに粉体層の下面ま
で浸透する。そして、第2の開状態において、紫外光硬化液に対する紫外光の照射量が多
くなるので、紫外光硬化液の硬化速度が速まり、紫外光硬化液が付着した粉体層の全体の
硬化が進み、粉体層の全体が固まって新たな断面部材が形成される。
As explained above, in the first open state, since the amount of ultraviolet light irradiated to the ultraviolet light curable liquid is small, the curing speed of the ultraviolet light curable liquid is slow, and the ultraviolet light curable liquid quickly It penetrates to the bottom surface. In the second open state, since the amount of ultraviolet light irradiated to the ultraviolet light curable liquid increases, the curing speed of the ultraviolet light curable liquid increases, and the entire curing of the powder layer to which the ultraviolet light curable liquid adheres is achieved. As a result, the entire powder layer is hardened and a new cross-sectional member is formed.

従って、上記の第2実施形態によれば、第1次実施形態の効果に加え、以下に示す効果
がある。
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, there are the following effects.

(1)紫外光硬化液が付着した粉体層に対して、紫外光照射部50から紫外光を照射し
て、紫外光硬化液を硬化させる際に、粉体層と紫外光照射部50との間に抑制部材70を
配置した。そして、抑制部材70の開閉部の開閉状態を変えることにより、粉体層に対す
る紫外光の照射量を制御した。従って、抑制部材70の開閉部の開閉状態に応じて、粉体
層に付着した紫外光硬化液の硬化速度を制御することができる。
(1) When the ultraviolet light curing unit is irradiated with ultraviolet light from the ultraviolet light irradiation unit 50 to cure the ultraviolet light curing solution, the powder layer and the ultraviolet light irradiation unit 50 The suppression member 70 was arrange | positioned between these. And the irradiation amount of the ultraviolet light with respect to a powder layer was controlled by changing the opening-and-closing state of the opening-and-closing part of the suppression member 70. FIG. Therefore, the curing rate of the ultraviolet light curable liquid adhering to the powder layer can be controlled according to the open / closed state of the open / close portion of the suppressing member 70.

(2)例えば、吐出する紫外光硬化液の種類や性質が異なる場合であっても、紫外光の
照射量を制御することにより、容易に紫外光硬化液の硬化速度を制御でき、条件出し等の
作業性を向上させることができる。
(2) For example, even when the type and properties of the ultraviolet light curable liquid to be discharged are different, the curing rate of the ultraviolet light curable liquid can be easily controlled by controlling the ultraviolet light irradiation amount, and the conditions are determined. The workability can be improved.

C.変形例:
上述した実施形態に限定されず、幾つかの変形例を考えることができる。以下では、こ
れら変形例について簡単に説明する。
C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and some modifications can be considered. Hereinafter, these modified examples will be briefly described.

C−1.第1の変形例 :
第1実施形態では、硬化液吐出ヘッド32の往動時および復動時に液滴を吐出するもの
としたが、もちろん往動時にのみ液滴を吐出するようにしても良い。復動時に液滴を吐出
して、正確な位置に液滴を着弾させるためには高度な処理が必要となるが、その反面、復
動時にも液滴を吐出してやれば、短時間で液滴を吐出することができ、延いては、三次元
物体を迅速に造形することが可能となる。
C-1. First modification:
In the first embodiment, liquid droplets are ejected when the curable liquid ejection head 32 moves forward and backward, but of course, liquid droplets may be ejected only during forward movement. In order to eject droplets at the time of reverse movement and land the liquid droplets at an accurate position, advanced processing is required. On the other hand, if liquid droplets are discharged at the time of backward movement, the liquid droplets can be discharged in a short time. As a result, it becomes possible to quickly model a three-dimensional object.

C−2.第2の変形例 :
第1実施形態では、染み込み速度制御手段として、液滴を2回に分けて吐出するものと
して説明した。しかし、2回ではなく、より多くの回数に分けて吐出するようにしても良
い。但し、硬化液の液滴を分けて吐出する回数が多くなるほど、硬化液吐出ヘッド32を
何度も往復動させなければならなくなるので、時間がかかってしまう。従って、2回また
は3回程度に分けて吐出することが望ましい。
C-2. Second modification:
In the first embodiment, the description has been made on the assumption that the permeation speed control means ejects droplets in two steps. However, the discharge may be performed in a larger number of times instead of twice. However, the more times the curable liquid droplets are ejected separately, the more time it takes to move the curable liquid ejection head 32 back and forth over and over again. Therefore, it is desirable to discharge in two or three times.

C−3.第3の変形例 :
第1実施形態では、先に吐出する液滴と、後から吐出する液滴とで、液滴の大きさには
大きな違いはないものとして説明した。しかし、液滴の大きさを変えて、先に吐出する液
滴は小さな液滴とし、後から吐出する液滴は大きな液滴としても良い。先に吐出する液滴
は、前述したように、深さ方向だけでなく横方向にも広がろうとするから、表面にできる
凹凸を抑制するためには、先に吐出する液滴は小さい方が望ましい。また、後から吐出す
る液滴は、先に吐出した液滴によって横方向への広がりが抑制され、深さ方向に優先的に
染み込むので、先に液滴を吐出した部分の下面側も含めて、粉体層全体に行き渡らせると
ともに、形成した断面部材を先に形成した断面部材の上に結合して積層させるためにも、
大きめの液滴を吐出することが望ましい。
C-3. Third modification:
In the first embodiment, it has been described that there is no significant difference in droplet size between a droplet discharged first and a droplet discharged later. However, by changing the size of the droplets, the droplets ejected first may be small droplets, and the droplets ejected later may be large droplets. As described above, since the droplets ejected first try to spread not only in the depth direction but also in the lateral direction, in order to suppress the unevenness formed on the surface, the smaller the droplet ejected earlier, desirable. In addition, since the liquid droplets discharged later are prevented from spreading in the horizontal direction by the liquid droplets discharged first, and soak in the depth direction preferentially, the lower surface side of the portion where the liquid droplets were previously discharged is also included. In order to spread the entire powder layer and bond the formed cross-sectional member on the previously formed cross-sectional member and laminate them,
It is desirable to eject larger droplets.

C−4.第4の変形例 :
第1実施形態において、粉体層を形成する方向とは交差する方向に硬化液吐出ヘッド3
2を往復動させながら、硬化液の液滴を吐出して、断面部材を形成することとしてもよい
。このようにすれば、粉体層を形成した端から、直ぐその後側で硬化液吐出ヘッド32を
往復動させて液滴を吐出して断面部材を形成することができる。従って、断面部材を形成
するために硬化液吐出ヘッド32から複数回に分けて液滴を吐出しなければならない場合
でも、短時間で効率よく断面部材を形成することが可能となり、延いては三次元物体を迅
速に造形することが可能となる。
C-4. Fourth modification:
In the first embodiment, the curable liquid ejection head 3 extends in a direction that intersects the direction in which the powder layer is formed.
The cross-sectional member may be formed by discharging a droplet of the curable liquid while reciprocating 2. In this way, the cross-section member can be formed by discharging the droplets by reciprocating the curable liquid discharge head 32 immediately after the end where the powder layer is formed. Therefore, even when the droplets must be ejected from the curable liquid ejection head 32 in a plurality of times in order to form the cross-sectional member, the cross-sectional member can be efficiently formed in a short time, and the tertiary It becomes possible to quickly model the original object.

C−5.第5の変形例 :
第1実施形態では、粉体層の上を往復動する硬化液吐出ヘッド32を用いたが、これに
限定されず、例えば、複数のヘッドを整列させて構成したヘッドユニットを用いてもよい
(例えば、図8参照)。このようにしても、複数の液滴を複数回に分けて吐出するととも
に、後から吐出する液滴は先に吐出された液滴の間に吐出することができる。
C-5. Fifth modification:
In the first embodiment, the curable liquid ejection head 32 that reciprocates on the powder layer is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a head unit configured by aligning a plurality of heads may be used ( For example, see FIG. Even in this case, a plurality of droplets can be ejected in a plurality of times, and the later ejected droplets can be ejected between the previously ejected droplets.

C−6.第6の変形例 :
第1実施形態では、硬化液を1つおきの位置に吐出して、後から吐出する液滴は、先に
吐出した液滴によって両側を挟まれた状態をつくることで、滑らかな表面を有する造形部
を形成したが、これに限定されない。例えば、紫外光の透過を抑制する抑制部材を用いて
もよい。具体的には、図10に示すように、ヘッドユニット60から粉体層に向けて硬化
液を液滴を吐出して、粉体層に液滴を付着させる(図10(a))。そして、図10(b
)に示すように、ヘッドユニット60と粉体層との間に抑制部材80を配置する。そして
、液滴が塗布された1つおきの位置に対応する抑制部材80の位置に開口部80aを形成
する。この状態で、紫外光照射部50から紫外光を照射させる。照射された紫外光は、開
口部80aを通じて、硬化液が付着した粉体層に照射される。一方、開口部80a以外の
抑制部材80の領域では、紫外光は透過しない。従って、開口部80aに対応する硬化液
が付着した粉体層の部分が先行して硬化する。次に、図10(c)に示すように、先に硬
化液が硬化した部分以外の位置に対応する位置の開口部80bとし、紫外光を照射する。
このようにしても、後から紫外光を照射する硬化液は、先に照射された硬化部分によって
邪魔されるため、横方向にはあまり広がることができず、結果として深さ方向に優先的に
染み込むようになる。結局、初めに紫外光を照射した硬化液については、深さ方向と同じ
ように横方向にも広がるものの、後から照射する硬化液については、横方向への広がりが
抑えられて深さ方向に優先的に染み込むこととなり、全体としては、硬化液を深さ方向に
優先的に染み込ませることができる。その結果、三次元物体の表面にできる凹凸を抑制し
て、滑らかな表面の三次元物体を造形することが可能となる。さらには、任意の個所にお
いて抑制部材80を配置すれば、硬化液の硬化速度を制御することができる。
C-6. Sixth modification:
In the first embodiment, the curable liquid is discharged to every other position, and the liquid droplets discharged afterwards have a smooth surface by creating a state in which both sides are sandwiched by the liquid droplets previously discharged. Although the modeling part was formed, it is not limited to this. For example, a suppressing member that suppresses transmission of ultraviolet light may be used. Specifically, as shown in FIG. 10, droplets of the curable liquid are ejected from the head unit 60 toward the powder layer, and the droplets are attached to the powder layer (FIG. 10A). And FIG. 10 (b
), The suppressing member 80 is disposed between the head unit 60 and the powder layer. And the opening part 80a is formed in the position of the suppression member 80 corresponding to every other position where the droplet was apply | coated. In this state, ultraviolet light is irradiated from the ultraviolet light irradiation unit 50. The irradiated ultraviolet light is irradiated to the powder layer to which the curable liquid is attached through the opening 80a. On the other hand, ultraviolet light is not transmitted in the region of the suppressing member 80 other than the opening 80a. Accordingly, the portion of the powder layer to which the curable liquid corresponding to the opening 80a is attached is cured in advance. Next, as shown in FIG. 10C, an opening 80b is formed at a position corresponding to a position other than the portion where the curable liquid has been cured first, and ultraviolet light is irradiated.
Even in this case, the curable liquid to be irradiated with ultraviolet light later is disturbed by the previously irradiated cured portion, so that it cannot spread so much in the lateral direction, and as a result, it is preferential in the depth direction. Soak up. Eventually, the curable liquid irradiated with ultraviolet light first spreads in the horizontal direction as well as the depth direction, but the curable liquid irradiated later is suppressed in the depth direction because the lateral spread is suppressed. As a whole, the curable liquid can be preferentially infiltrated in the depth direction. As a result, the unevenness formed on the surface of the three-dimensional object can be suppressed, and a three-dimensional object having a smooth surface can be formed. Furthermore, if the suppressing member 80 is disposed at an arbitrary position, the curing rate of the curable liquid can be controlled.

C−7.第7の変形例 :
第2実施形態では、電磁波の例として紫外光を照射して紫外光硬化液を硬化させたが、
これに限定されない。例えば、その他に、赤外線、可視光線、X線等を用いて、それぞれ
の照射によって硬化する硬化液を用いてもよい。このようにしても、造形物を形成するこ
とができる。
C-7. Seventh modification:
In the second embodiment, the ultraviolet light curable liquid is cured by irradiating ultraviolet light as an example of electromagnetic waves.
It is not limited to this. For example, you may use the hardening | curing liquid which hardens | cures by each irradiation using infrared rays, visible light, X-ray | X_line etc. other than that. Even if it does in this way, a molded article can be formed.

C−8.第8の変形例 :
第2実施形態では、紫外光の透過を抑制する抑制部材を用いたが、紫外光の波長によっ
て透過率が異なるフィルタを用いてもよい。このようにしても、紫外光の透過率によって
透過される紫外光の照射量が制御されるので、紫外光硬化液の硬化速度を制御することが
できる。
C-8. Eighth modification:
In the second embodiment, the suppressing member that suppresses the transmission of ultraviolet light is used, but a filter having a different transmittance depending on the wavelength of the ultraviolet light may be used. Even in this case, since the irradiation amount of the ultraviolet light transmitted is controlled by the transmittance of the ultraviolet light, the curing rate of the ultraviolet light curable liquid can be controlled.

C−9.第9の変形例 :
第2実施形態では、硬化速度制御手段として紫外光照射部50を用いたが、これに限定
されない。例えば、他に、加熱することによって硬化する熱硬化液を採用し、当該熱硬化
液に対して加熱部を用いて加熱する構成であってもよい。このようにしても、加熱調整を
行うことにより硬化液の硬化速度を制御することができる。
C-9. Ninth modification:
In the second embodiment, the ultraviolet light irradiation unit 50 is used as the curing rate control means, but the present invention is not limited to this. For example, the structure which employ | adopts the thermosetting liquid hardened | cured by heating and heats using the heating part with respect to the said thermosetting liquid may be sufficient. Even in this case, the curing rate of the curable liquid can be controlled by adjusting the heating.

C−10.第10の変形例 :
上記実施形態において、硬化速度が同一の紫外光硬化液を液滴として吐出したが、これ
に限定されず、異なる硬化速度を有する複数種の硬化液を液滴として吐出してもよい。例
えば、後から吐出される硬化液が、先に吐出される硬化液よりも硬化速度が遅い硬化液を
液滴として吐出してもよい。このようにすれば、先に吐出される硬化液と後に吐出される
硬化液とが同時期に硬化するので、硬化速度を制御し、さらに、粉体層における硬化速度
のばらつきを抑制することができる。
C-10. Tenth modification:
In the above embodiment, the ultraviolet light curable liquid having the same curing speed is ejected as droplets. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of types of curable liquids having different curing speeds may be ejected as droplets. For example, the curable liquid discharged later may discharge the curable liquid having a slower curing speed than the previously discharged curable liquid as droplets. In this way, the curable liquid discharged first and the curable liquid discharged later are cured at the same time, so that the curing rate can be controlled, and further, variation in the curing rate in the powder layer can be suppressed. it can.

C−11.第11の変形例 :
第2実施形態において、制御部材に絞り機構を採用したが、これに限定されない。例え
ば、抑制部材に移動手段を設け、紫外光照射部からの紫外光を任意に遮断する構成として
もよい。このようにしても、紫外光の照射量を調整することができる。
C-11. Eleventh modification:
In 2nd Embodiment, although the aperture mechanism was employ | adopted for the control member, it is not limited to this. For example, it is good also as a structure which provides a moving means in a suppression member and interrupts | blocks the ultraviolet light from an ultraviolet light irradiation part arbitrarily. Even in this case, the irradiation amount of ultraviolet light can be adjusted.

C−12.第12の変形例 :
第2実施形態では、紫外光照射部50を固定して配置したが、これに限定されない。紫
外光照射部50が移動する移動手段を備えてもよい。この場合において、紫外光硬化液が
塗布された粉体層の任意の個所に移動して、紫外光を照射する。このようにしても、選択
された個所における紫外光硬化液の硬化速度を制御することができる。
C-12. Twelfth modification:
In the second embodiment, the ultraviolet light irradiation unit 50 is fixed and arranged, but the present invention is not limited to this. You may provide the moving means to which the ultraviolet light irradiation part 50 moves. In this case, it moves to an arbitrary part of the powder layer to which the ultraviolet light curable liquid is applied and is irradiated with ultraviolet light. Even in this way, the curing rate of the ultraviolet light curable liquid at the selected location can be controlled.

C−13.第13の変形例 :
第2実施形態において、紫外光硬化液の硬化速度を制御する硬化速度制御手段として、
紫外光照射部50と抑制部材70を用いたが、これに限定されず、抑制部材70を省略し
てもよい。この場合において、紫外光照射部50から照射される紫外光の出力を演算処理
部40の制御部44で制御すればよい。このようにしても、紫外光の照射量を制御して、
紫外光硬化液の硬化速度を制御することができる。
C-13. Thirteenth modification:
In the second embodiment, as a curing rate control means for controlling the curing rate of the ultraviolet light curing liquid,
Although the ultraviolet light irradiation part 50 and the suppression member 70 were used, it is not limited to this, The suppression member 70 may be abbreviate | omitted. In this case, the output of the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light irradiation unit 50 may be controlled by the control unit 44 of the arithmetic processing unit 40. Even in this way, by controlling the irradiation amount of ultraviolet light,
The curing rate of the ultraviolet light curable liquid can be controlled.

以上、本実施形態の三次元造形装置100,110について説明したが、本発明は上記
すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様
で実施することが可能である。もちろん、上記の各実施形態の構成を組み合わせた構成を
採用してもよい。
The three-dimensional modeling apparatuses 100 and 110 of the present embodiment have been described above. However, the present invention is not limited to all the examples described above, and can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention. is there. Of course, you may employ | adopt the structure which combined the structure of said each embodiment.

例えば、上述した実施形態では、表面領域を形成するための硬化液としては、紫外光に
よって重合を開始する硬化液を用いた場合について説明した。しかし、空気中の水分(あ
るいは酸素など)に触れると速やかに重合を開始する硬化液(例えば、瞬間接着剤など)
を用いることとしても良い。
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which a curable liquid that starts polymerization by ultraviolet light is used as the curable liquid for forming the surface region. However, a curing liquid (for example, instant adhesive) that starts polymerization immediately when it comes into contact with moisture (or oxygen, etc.) in the air.
It is good also as using.

第1実施形態における三次元造形装置の大まかな構成を示した説明図。Explanatory drawing which showed the rough structure of the three-dimensional modeling apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における三次元造形装置において粉体層形成部と硬化液吐出ヘッドと紫外光照射部とが搭載されている位置関係を示した斜視図。The perspective view which showed the positional relationship in which the powder layer formation part, the hardening liquid discharge head, and the ultraviolet light irradiation part are mounted in the three-dimensional modeling apparatus in 1st Embodiment. 三次元造形装置で三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notionally how a 3D object was modeled with a 3D modeling apparatus. 一般的な方法で粉体層上に液滴を吐出することによって三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notionally how a three-dimensional object was modeled by discharging a droplet on a powder layer by a general method. 第1実施形態における三次元造形装置が粉体層上に液滴を吐出して三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notionally that a three-dimensional modeling apparatus in 1st Embodiment modeled a three-dimensional object by discharging a droplet on a powder layer. 第2実施形態における三次元造形装置の大まかな構成を示した説明図。Explanatory drawing which showed the rough structure of the three-dimensional modeling apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態における三次元造形装置において粉体層形成部とヘッドユニットと紫外光照射部と抑制部材とが搭載されている位置関係を示した斜視図。The perspective view which showed the positional relationship in which the powder layer formation part, the head unit, the ultraviolet light irradiation part, and the suppression member are mounted in the three-dimensional modeling apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるヘッドユニットの平面図。The top view of the head unit in a 2nd embodiment. 第2実施形態における三次元造形装置が粉体層上に液滴を吐出して三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notionally that a three-dimensional modeling apparatus in 2nd Embodiment modeled a three-dimensional object by discharging a droplet on a powder layer. 変形例における三次元造形装置が粉体層上に液滴を吐出して三次元物体を造形する様子を概念的に示した説明図。Explanatory drawing which showed notably the mode that the three-dimensional modeling apparatus in a modification forms a three-dimensional object by discharging a droplet on a powder layer.

符号の説明Explanation of symbols

10…造形部、12…枠体、14…底面部、16…底面駆動部、20…粉体層形成部、
22…ホッパー、24…粉体供給ローラ、26…伸展ローラ、30…硬化液供給部、32
,61…硬化液吐出ヘッド、32n…吐出ノズル、34…硬化液収容部、40…演算処理
部、42…断面データ生成部、44…制御部、50…紫外光照射部、60…ヘッドユニッ
ト、70,80…抑制部材、100,110…三次元造形装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Modeling part, 12 ... Frame, 14 ... Bottom face part, 16 ... Bottom face drive part, 20 ... Powder layer formation part,
22 ... Hopper, 24 ... Powder supply roller, 26 ... Extension roller, 30 ... Curing liquid supply unit, 32
61 ... Curing liquid discharge head, 32n ... Discharge nozzle, 34 ... Curing liquid storage unit, 40 ... Calculation processing unit, 42 ... Cross-section data generation unit, 44 ... Control unit, 50 ... Ultraviolet light irradiation unit, 60 ... Head unit, 70, 80 ... suppression member, 100, 110 ... three-dimensional modeling apparatus.

Claims (21)

粉体を硬化液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形装置であって、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めることによって粉体層を形成する粉体層形成手段と、
前記硬化液の液滴を吐出する吐出ノズルが設けられ、前記粉体層の上を往復動しながら前記粉体層に向けて該硬化液の液滴を吐出する硬化液吐出ヘッドと、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに基づいて生成する断面データ生成手段と、
前記断面データに従って前記硬化液の液滴を前記粉体層に向けて吐出することにより、該粉体層の粉体同士が結合した前記断面部材を形成するとともに、該断面部材を、下層に形成されている断面部材の上に積層する断面部材積層手段と、
前記断面部材積層手段、吐出された前記硬化液の前記粉体層に対して染み込む速度を制御する染み込み速度制御手段を備え、
を備え、
前記断面部材積層手段は、前記硬化液の液滴を吐出する際に、前記吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液滴を複数回に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は先に吐出された液滴の間に吐出することによって、前記断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
A three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional object by bonding powders together with a curing liquid,
A powder layer forming means for forming a powder layer by spreading the powder to a substantially uniform thickness;
A discharge nozzle for discharging droplets of the curable liquid, a curable liquid discharge head for discharging droplets of the curable liquid toward the powder layer while reciprocating on the powder layer;
Cross-sectional data generating means for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross-sections based on the shape data of the three-dimensional object;
By discharging droplets of the curable liquid toward the powder layer according to the cross-sectional data, the cross-sectional member in which the powders of the powder layer are combined is formed, and the cross-sectional member is formed in a lower layer. Cross-sectional member laminating means for laminating on the cross-sectional member that is,
The cross member stack means comprises a penetration speed control means for controlling the speed soak to the powder layer of the cured fluid discharged,
With
The cross-sectional member stacking means discharges the plurality of droplets discharged onto the passage path of the discharge head in a plurality of times when discharging the droplets of the curable liquid, and the droplets discharged later are A three-dimensional modeling apparatus which is means for forming the cross-sectional member by discharging between previously discharged liquid droplets.
請求項1に記載の三次元造形装置であって、
前記断面部材積層手段は、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記硬化液の液滴を吐出する際に、該硬化液吐出ヘッドの移動方向に沿って1つおきの位置に液滴を吐出して、前記断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 ,
The cross-section member stacking means discharges droplets to every other position along the moving direction of the curable liquid discharge head when discharging the curable liquid droplets while reciprocating the curable liquid discharge head. And the three-dimensional modeling apparatus which is a means to form the said cross-sectional member.
請求項またはに記載の三次元造形装置であって、
前記断面部材積層手段は、前記硬化液吐出ヘッドの往動時と復動時とに前記硬化液の液滴を吐出して、前記断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2 ,
The cross-sectional member stacking unit is a three-dimensional modeling apparatus that is a unit that forms the cross-sectional member by discharging droplets of the curable liquid when the curable liquid discharge head moves forward and backward.
請求項のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記断面部材積層手段は、前記粉体層を形成する方向とは交差する方向に前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら、前記硬化液の液滴を吐出することによって、前記断面部材を形成する手段である三次元造形装置。
A three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The cross-sectional member stacking means forms the cross-sectional member by discharging the curable liquid droplets while reciprocating the curable liquid discharge head in a direction crossing the direction of forming the powder layer. A three-dimensional modeling apparatus as a means.
請求項のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記断面部材積層手段は、前記後から吐出する液滴の大きさが、前記先に吐出された液滴の大きさよりも大きい液滴を吐出することを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cross-sectional member stacking unit discharges a droplet having a larger size than that of the previously ejected droplet.
請求項1〜のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記断面部材積層手段では、前記粉体層に吐出された前記硬化液の硬化速度を制御する硬化速度制御手段を備えたことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus as described in any one of Claims 1-5 ,
The three-dimensional modeling apparatus characterized in that the cross-sectional member laminating unit includes a curing rate control unit that controls a curing rate of the curable liquid discharged to the powder layer.
請求項に記載の三次元造形装置において、
前記硬化液は、電磁波の照射によって硬化する電磁波硬化液であり、
前記硬化速度制御手段は、前記電磁波硬化液が付着した前記粉体層に対して電磁波を照射する電磁波照射部を有することを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6 ,
The curable liquid is an electromagnetic wave curable liquid that is cured by irradiation with electromagnetic waves,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the curing speed control means includes an electromagnetic wave irradiation unit that irradiates an electromagnetic wave to the powder layer to which the electromagnetic wave curable liquid is attached.
請求項に記載の三次元造形装置において、
前記硬化速度制御手段は、さらに、前記電磁波照射部と前記粉体層との間に、前記電磁波の透過を抑制する抑制部材を備えたことを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7 ,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the curing speed control means further includes a suppressing member that suppresses transmission of the electromagnetic wave between the electromagnetic wave irradiation unit and the powder layer.
請求項またはに記載の三次元造形装置において、
前記硬化液は、紫外光の照射によって硬化する紫外光硬化液であり、
前記硬化速度制御手段は、前記紫外光硬化液が付着した前記粉体層に対して紫外光を照射する紫外光照射部を有し、さらに、前記紫外光照射部と前記粉体層との間に、前記紫外光の透過を抑制する抑制部材を備えたことを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7 or 8 ,
The curable liquid is an ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light,
The curing speed control means includes an ultraviolet light irradiation unit that irradiates the powder layer to which the ultraviolet light curable liquid is adhered with ultraviolet light, and further, between the ultraviolet light irradiation unit and the powder layer. And a suppressing member for suppressing the transmission of the ultraviolet light.
請求項に記載の三次元造形装置において、
前記硬化液は、加熱することによって硬化する熱硬化液であり、
前記硬化速度制御手段は、前記熱硬化液が付着した前記粉体層を加熱する加熱部を有することを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6 ,
The curable liquid is a thermosetting liquid that is cured by heating,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the curing speed control means includes a heating unit that heats the powder layer to which the thermosetting liquid is attached.
請求項に記載の三次元造形装置において、
前記硬化速度制御手段は、前記硬化液吐出ヘッドから吐出される前記硬化液であって、
後から吐出する硬化液が、先に吐出された硬化液よりも硬化速度が遅い硬化液を液滴として吐出することを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6 ,
The curing speed control means is the curable liquid discharged from the curable liquid discharge head,
A three-dimensional modeling apparatus characterized in that a curable liquid discharged later discharges a curable liquid having a slower curing speed than the previously discharged curable liquid as droplets.
粉体を硬化液で互いに結合させることによって、三次元物体を造形する三次元造形方法であって、
前記粉体を略均一な厚さに敷き詰めることによって粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記三次元物体を複数の断面で層状に切断したときに各層で得られる断面データを、該三次元物体の形状データに基づいて生成する断面データ生成工程と、
前記硬化液の液滴を吐出する吐出ノズルが設けられた前記硬化液吐出ヘッドを、前記粉体層の上を往復動させながら、前記断面データに従って該粉体層に向けて液滴を吐出することにより、該粉体層の粉体同士が結合した断面部材を形成するとともに、該断面部材を、下層に形成されている断面部材の上に積層する断面部材積層工程と、
を備え、
前記断面部材積層工程では、吐出された前記硬化液の前記粉体層に対して染み込む速度を制御しながら前記断面部材を形成し、
前記断面部材積層工程は、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記硬化液の液滴を吐出する際に、前記吐出ヘッドの通過経路上に吐出する複数の液滴を複数回に分けて吐出するとともに、後から吐出する液滴は先に吐出された液滴の間に吐出することによって、前記断面部材を形成する工程である三次元造形方法。
A three-dimensional modeling method for modeling a three-dimensional object by bonding powders together with a curing liquid,
A powder layer forming step of forming a powder layer by spreading the powder to a substantially uniform thickness;
A cross-sectional data generation step for generating cross-sectional data obtained in each layer when the three-dimensional object is cut into layers in a plurality of cross sections based on the shape data of the three-dimensional object;
While the curable liquid discharge head provided with the discharge nozzle for discharging the curable liquid droplets is reciprocated on the powder layer, the liquid droplets are discharged toward the powder layer according to the cross-sectional data. By forming a cross-sectional member in which the powders of the powder layer are combined, the cross-sectional member lamination step of laminating the cross-sectional member on the cross-sectional member formed in the lower layer,
With
In the cross-section member stacking step, the cross-section member is formed while controlling the speed of soaking into the powder layer of the discharged curable liquid,
In the cross-section member stacking step, when discharging the curable liquid droplets while reciprocating the curable liquid discharge head, a plurality of liquid droplets discharged onto the passage path of the discharge head are divided into a plurality of times. In addition, the three-dimensional modeling method is a step of forming the cross-sectional member by discharging the liquid droplets to be discharged later between the previously discharged liquid droplets.
請求項12に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら前記硬化液の液滴を吐出する際に、該硬化液吐出ヘッドの移動方向に沿って1つおきの位置に液滴を吐出して、前記断面部材を形成することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 12 ,
In the cross-section member stacking step, when discharging the curable liquid droplets while reciprocating the curable liquid discharge head, the liquid droplets are discharged to every other position along the moving direction of the curable liquid discharge head. And the three-dimensional modeling method characterized by forming the said cross-sectional member.
請求項12または13に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、前記硬化液吐出ヘッドの往動時と復動時とに前記硬化液の液滴を吐出して、前記断面部材を形成することを特徴とする三次元造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to claim 12 or 13 ,
In the cross-sectional member stacking step, the cross-sectional member is formed by discharging droplets of the curable liquid when the curable liquid discharge head moves forward and backward.
請求項1214のいずれか一項に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、前記粉体層を形成する方向とは交差する方向に前記硬化液吐出ヘッドを往復動させながら、前記硬化液の液滴を吐出することによって、前記断面部材を形成することを特徴とする三次元造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 12 to 14 ,
In the cross-sectional member laminating step, the cross-sectional member is formed by discharging droplets of the curable liquid while reciprocating the curable liquid discharge head in a direction crossing the direction in which the powder layer is formed. A three-dimensional modeling method characterized by this.
請求項1215のいずれか一項に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、前記後から吐出する液滴の大きさが、前記先に吐出された液滴の大きさよりも大きい液滴を吐出することを特徴とする三次元造形方法。
In the three-dimensional modeling method according to any one of claims 12 to 15 ,
In the cross-sectional member stacking step, the three-dimensional modeling method is characterized in that a droplet having a larger size than that of the previously ejected droplet is ejected.
請求項1216のいずれか一項に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、前記粉体層に吐出された前記硬化液の硬化速度を制御しながら前記断面部材を形成することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to any one of claims 12 to 16 ,
In the cross-sectional member laminating step, the cross-sectional member is formed while controlling the curing rate of the curable liquid discharged to the powder layer.
請求項17に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、電磁波の照射によって硬化する電磁波硬化液を液滴として吐出し、前記電磁波硬化液が付着した前記粉体層に対して電磁波を照射することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 17 ,
In the cross-sectional member lamination step, an electromagnetic wave curable liquid that is cured by irradiation with electromagnetic waves is discharged as droplets, and the powder layer to which the electromagnetic wave curable liquid is attached is irradiated with electromagnetic waves. .
請求項18に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、紫外光の照射によって硬化する紫外光硬化液を液滴として吐出し、前記紫外光硬化液が付着した前記粉体層に対して紫外光を照射することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 18 ,
In the cross-section member stacking step, an ultraviolet light curable liquid that is cured by irradiation with ultraviolet light is discharged as droplets, and the powder layer to which the ultraviolet light curable liquid is attached is irradiated with ultraviolet light. Three-dimensional modeling method.
請求項17に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、加熱によって硬化する熱硬化液を液滴として吐出し、前記熱硬化液が付着した前記粉体層を加熱することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 17 ,
In the cross-section member stacking step, a thermosetting liquid that is cured by heating is discharged as droplets, and the powder layer to which the thermosetting liquid is attached is heated.
請求項17に記載の三次元造形方法において、
前記断面部材積層工程では、後から吐出する硬化液が、先に吐出された硬化液よりも硬化速度が遅い硬化液を液滴として吐出することを特徴とする三次元造形方法。
The three-dimensional modeling method according to claim 17 ,
In the cross-sectional member stacking step, the three-dimensional modeling method is characterized in that the curable liquid discharged later discharges a curable liquid having a slower curing speed than the previously discharged curable liquid as droplets.
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