JP6502153B2 - Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method - Google Patents
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本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関し、さらに詳細には、粉体を原料として三次元造形物を作製する三次元造形装置および三次元造形方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method, and more particularly to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional model using powder as a raw material.
従来より、粉体を原料として三次元造形物を作製する手法として、粉末固着積層方式が知られている。 Conventionally, a powder adhering and laminating method is known as a method of producing a three-dimensional structure using powder as a raw material.
こうした粉末固着積層方式による三次元造形装置については、例えば、特許文献1に開示されている。 About the three-dimensional modeling apparatus by such a powder adhering and laminating system, it is indicated by patent documents 1, for example.
即ち、特許文献1に開示された技術による三次元造形装置では、まず、三次元造形物を造形する造形槽に粉末材料を敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成する。 That is, in the three-dimensional modeling apparatus according to the technology disclosed in Patent Document 1, first, the powder material is spread in a modeling tank for modeling a three-dimensional model to form a powder layer having a predetermined thickness.
次に、この粉末層に対して、三次元造形物の断面形状の画像データに基づいて、吐出ヘッドから粉末材料を硬化するバインダーを吐出して、粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。 Next, a binder for curing the powder material is discharged from the discharge head to the powder layer based on the image data of the cross-sectional shape of the three-dimensional structure, thereby forming a cross-sectional shape based on the image data in the powder layer. Do.
その後、断面形状が形成された粉末層上に所定の厚さの新たな粉末層を形成し、この粉末層に、形成した断面形状の次の断面形状を表す画像データに基づいて、吐出ヘッドからバインダーを吐出し、当該新たな粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。 Thereafter, a new powder layer of a predetermined thickness is formed on the powder layer in which the cross-sectional shape is formed, and from this discharge layer, based on image data representing the next cross-sectional shape of the formed cross-sectional shape The binder is discharged to form a cross-sectional shape based on the image data in the new powder layer.
そして、こうした処理を繰り返し行い、全ての断面形状を表す画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を作製することとなる。
Then, such processing is repeated to sequentially form cross-sectional shapes based on image data representing all cross-sectional shapes, thereby producing a three-dimensional structure.
ところで、特許文献1に開示された技術による三次元造形装置などの従来より公知の三次元造形装置では、通常、断面形状を、三次元造形物の表面を形成する表層と、断面形状の内部を形成する内層と、表層と内層との間に形成される中間層とにより形成する(図13を参照する。)。 By the way, in a conventionally known three-dimensional modeling apparatus such as a three-dimensional modeling apparatus according to the technique disclosed in Patent Document 1, the cross-sectional shape is usually a surface layer forming the surface of the three-dimensional model and the inside of the cross-sectional shape It forms by the inner layer to form, and the intermediate | middle layer formed between surface layer and an inner layer (refer FIG. 13).
内層は、無色のバインダーを低密度で吐出することにより形成され、また、中間層は、無色のバインダーを高密度で吐出することにより形成され、また、表層は、無色のバインダーと有色のバインダーとを混合したバインダーを高密度で吐出することにより形成されることとなる。 The inner layer is formed by discharging a colorless binder at low density, and the middle layer is formed by discharging a colorless binder at high density, and the surface layer is formed of a colorless binder and a colored binder. Is formed by discharging the binder mixed at a high density.
この表層については、作製する三次元造形物の外観を再現するために、着色して硬化するように有色のバインダーにより所定の色彩となるように形成される。このとき、作製する三次元造形物に色彩が必要ない場合には、表層は、無色のバインダーのみにより形成されることとなる。
The surface layer is formed so as to have a predetermined color by a colored binder so as to be colored and cured in order to reproduce the appearance of the three-dimensional structure to be produced. At this time, when color is not necessary for the three-dimensional structure to be produced, the surface layer is formed of only a colorless binder.
また、こうした従来より公知の三次元造形装置においては、作製される三次元造形物の品質を一定に保つために、断面形状を連続して形成する必要がある。このため、三次元造形物を作製する際に、三次元造形装置内に残っているバインダーにより三次元造形物を作製することができるか否かの判断がなされる。 In addition, in such a conventionally known three-dimensional modeling apparatus, in order to keep the quality of the three-dimensional model to be produced constant, it is necessary to continuously form the cross-sectional shape. For this reason, when producing a three-dimensional structure, it is judged whether the three-dimensional structure can be produced by the binder remaining in the three-dimensional structure forming apparatus.
具体的には、まず、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーの総量を算出し、次に、有色のバインダーの吐出量を算出し、その後、バインダーの総量と有色のバインダーの吐出量との差分を無色のバインダーの吐出量として算出するようにしていた。 Specifically, first, the total amount of binder required to produce a three-dimensional object is calculated, and then the discharge amount of the colored binder is calculated, and then the total amount of binder and the discharge of the colored binder are calculated. The difference between the amount and the amount was calculated as the discharge amount of the colorless binder.
その後、算出された各バインダーの吐出量と、取得した各バインダーの残量とを比較して、三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行うようにしていた。 Thereafter, the calculated discharge amount of each binder and the remaining amount of each binder obtained are compared to determine whether it is possible to produce a three-dimensional object.
この判断により、三次元造形物を作製できると判断されると、三次元造形物の作製を開始することが可能となり、また、三次元造形物を作製できないと判断されると、新たなカートリッジと交換するよう促されるものであった。
If it is judged that the three-dimensional structure can be produced by this judgment, it becomes possible to start the production of the three-dimensional structure, and if it is judged that the three-dimensional structure can not be produced, a new cartridge and It was prompted to replace it.
このように、従来より公知の三次元造形装置においては、三次元造形物を作製することができない場合には、ユーザーは、新たなカートリッジと交換するあるいは三次元造形をやめるという選択肢しか与えられずに、ユーザーの意思を反映することができないことが問題点として指摘されていた。 Thus, in the conventionally known three-dimensional modeling apparatus, when the three-dimensional model can not be produced, the user is only given the option to replace it with a new cartridge or stop three-dimensional modeling. However, it has been pointed out as a problem that the user's intention can not be reflected.
なお、ユーザーの意思とは、例えば、強度を無視したり、倍率を変更してでも三次元造形物を作製したいなど、バインダー残量やインク残量で作製可能な三次元造形物を作製することである。 The intention of the user is, for example, to produce a three-dimensional object which can be produced with the remaining amount of binder or the remaining amount of ink, such as ignoring the strength or changing the magnification to produce a three-dimensional object. It is.
また、従来より公知の三次元造形装置においては、三次元造形物を作製することができないと判断されると、新たなカートリッジと交換しなければ三次元造形物を作製することができないため、ランニングコストの上昇を招来することが問題点として指摘されていた。
Moreover, in the conventionally known three-dimensional modeling apparatus, if it is judged that the three-dimensional model can not be manufactured, the three-dimensional model can not be manufactured unless it is replaced with a new cartridge. It has been pointed out that raising costs is a problem.
そして、従来より公知の三次元造形装置においては、インクやバインダーの残量を計測するための手法として、カートリッジと吐出ヘッドとの間に設けられたサブタンクにおいてインクやバインダーの残量を計測することが知られている。 Then, in a conventionally known three-dimensional modeling apparatus, as a method for measuring the remaining amount of ink or binder, the remaining amount of ink or binder is measured in a sub tank provided between the cartridge and the ejection head. It has been known.
具体的には、こうした三次元造形装置においては、バインダーなどが、カートリッジからサブタンクを介して吐出ヘッドに供給される構成となっており、このサブタンクに各バインダーの残量を測定するための構成が設けられ、これによりバインダーの残量を取得するようにしている。
Specifically, in such a three-dimensional modeling apparatus, a binder or the like is supplied from the cartridge to the discharge head through the sub tank, and the configuration for measuring the remaining amount of each binder in the sub tank is Provided to obtain the remaining amount of binder.
このため、従来より公知の三次元造形装置では、サブタンクのスペースを設ける必要があるため、装置を小型化することが難しいという問題点が指摘されていた。 For this reason, in the conventionally known three-dimensional modeling apparatus, it is necessary to provide a space for the sub tank, and it has been pointed out that it is difficult to miniaturize the apparatus.
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト高が抑制することが可能な三次元造形装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the various problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional shaping apparatus capable of suppressing cost increase. It is
また、本発明の目的とするところは、ユーザーの意思を反映するとともに、装置の小型化が可能な三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method that can reflect the user's intention and can miniaturize the apparatus.
上記目的を達成するために、本発明による三次元造形装置は、供給される粉末材料により造形槽において所定の厚さで形成される粉末層に対して、上記粉末材料を硬化するバインダーおよび上記粉末材料を着色するインクをヘッドから吐出して断面形状を形成した後に、上記造形槽において該断面形状が形成された粉末層の上に新たな粉末層を形成して、該新たな粉末層に対して上記バインダーおよび上記インクを上記ヘッドから吐出して断面形状を形成するという動作を順次繰り返し行うことにより、断面形状を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから断面形状データを作成する作成手段と、カートリッジ内に貯留された上記バインダーおよび上記インクの残量を取得する取得手段と、上記取得手段により取得した上記バインダーおよび上記インクの残量に基づいて、上記バインダーおよび上記インクを予め設定された吐出量で吐出し、上記三次元データから作成した第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断手段と、上記判断手段により三次元造形物を作製することが不可能であると判断されると、上記バインダーおよび上記インクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面を表示する画面表示手段と、上記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する上記バインダーおよび上記インクについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き手段と、上記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する上記バインダーおよび上記インクのうち、不足量の最も大きい上記バインダーおよび上記インクの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて上記三次元データを縮小する縮小手段とを有し、上記作成手段は、上記三次元データに基づいて上記第1の断面形状データを作成するとともに、上記縮小手段により縮小された上記三次元データに基づいて、第2の断面形状データを作成し、上記制御手段は、上記間引き手段により間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された上記バインダーおよび上記インクを当該間引き後の吐出量とし、上記第1の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御するとともに、上記縮小手段により上記三次元データが縮小されると、上記バインダーおよび上記インクを予め設定された吐出量とし、上記第2の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御するようにしたものである。 In order to achieve the above object, a three-dimensional shaping apparatus according to the present invention comprises a binder for curing the powder material with respect to a powder layer formed with a predetermined thickness in a shaping tank by the powder material supplied. After the ink for coloring the material is ejected from the head to form a cross-sectional shape, a new powder layer is formed on the powder layer having the cross-sectional shape formed in the modeling tank, and the new powder layer is formed. In the three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional object by laminating the cross-sectional shape by repeatedly and repeatedly performing the operation of discharging the binder and the ink from the head to form the cross-sectional shape sequentially Creation means for creating cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the three-dimensional object, the binder retained in the cartridge, and the remainder of the ink The binder and the ink are ejected with a preset ejection amount based on the acquiring unit for acquiring the ink, the binder and the remaining amount of the ink acquired by the acquiring unit, and the first created from the three-dimensional data When it is judged that it is impossible to manufacture a three-dimensional structure by the judging means for judging whether it is possible to manufacture a three-dimensional structure based on the cross-sectional shape data of Screen display means for displaying a selection screen capable of selecting a three-dimensional structure by thinning out the binder and the ink, or reducing the size of the three-dimensional structure; When it is selected to produce a three-dimensional structure by thinning out, the discharge amounts preset for the binder and the ink which run short are thinned out, When it is selected that the three-dimensional object be produced by reducing the size of the three-dimensional object on the selection screen and the selection screen for determining the post-discharge amount, the above-mentioned binder and the ink having the largest shortage amount are the largest. The reduction means for determining the reduction ratio of the three-dimensional structure based on the binder and the remaining amount of the ink, and reducing the three-dimensional data based on the determined reduction ratio; The first cross-sectional shape data is created based on the data, and the second cross-sectional shape data is created based on the three-dimensional data reduced by the reduction means, and the control means uses the thinning-out means When the ejection amount after thinning is determined, the binder and the ink for which the ejection amount after thinning is determined are used as the ejection amount after thinning, and the first cross-sectional shape data When the three-dimensional data is reduced by the reduction means while controlling the head based on the above, the binder and the ink are set as discharge amounts set in advance, and the head is made based on the second cross-sectional shape data. To control the
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記インクは、水性顔料インクであるようにしたものである。 In the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the above-described three-dimensional modeling apparatus, the ink is an aqueous pigment ink.
また、本発明による三次元造形装置は、供給される粉末材料により造形槽において所定の厚さで形成される粉末層に対して、上記粉末材料を硬化する無色バインダーおよび上記粉末材料を着色する有色バインダーをヘッドから吐出して断面形状を形成した後に、上記造形槽において該断面形状が形成された粉末層の上に新たな粉末層を形成して、該新たな粉末層に対して上記無色バインダーおよび上記有色バインダーを上記ヘッドから吐出して断面形状を形成するという動作を順次繰り返し行うことにより、断面形状を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから断面形状データを作成する作成手段と、カートリッジ内に貯留された上記無色バインダーおよび上記有色バインダーの残量を取得する取得手段と、上記取得手段により取得した上記無色バインダーおよび上記有色バインダーの残量に基づいて、上記無色バインダーおよび上記有色バインダーを予め設定された吐出量で吐出し、上記三次元データから作成した第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断手段と、上記判断手段により三次元造形物を作製することが不可能であると判断されると、上記無色バインダーおよび上記有色バインダーを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面を表示する画面表示手段と、上記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する上記無色バインダーおよび上記有色バインダーについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き手段と、上記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する上記無色バインダーおよび上記有色バインダーのうち、不足量の最も大きい上記無色バインダーおよび上記有色バインダーの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて上記三次元データを縮小する縮小手段とを有し、上記作成手段は、上記三次元データに基づいて上記第1の断面形状データを作成するとともに、上記縮小手段により縮小された上記三次元データに基づいて、第2の断面形状データを作成し、上記制御手段は、上記間引き手段により間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された上記無色バインダーおよび上記有色バインダーを当該間引き後の吐出量とし、上記第1の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御するとともに、上記縮小手段により上記三次元データが縮小されると、上記無色バインダーおよび上記有色バインダーを予め設定された吐出量とし、上記第2の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御するようにしたものである。 Further, the three-dimensional shaping apparatus according to the present invention is a colored binder for coloring the powder material and a colorless binder for curing the powder material with respect to a powder layer formed with a predetermined thickness in the shaping tank by the supplied powder material. After the binder is discharged from the head to form a cross-sectional shape, a new powder layer is formed on the powder layer having the cross-sectional shape formed in the modeling tank, and the colorless binder is formed on the new powder layer. And a three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional structure by laminating the cross-sectional shape by repeatedly and repeatedly performing the operation of discharging the colored binder from the head to form the cross-sectional shape Means for creating cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the toner; The colorless binder and the colored binder are discharged at a preset discharge amount based on an acquiring unit for acquiring the remaining amount of the binder, and the residual amounts of the colorless binder and the colored binder acquired by the acquiring unit, and It is not possible to produce a three-dimensional object by the judging means for judging whether it is possible to produce a three-dimensional object based on the first cross-sectional shape data created from the three-dimensional data, and If it is judged that it is possible, a selection screen is displayed which allows selection of thinning out the three-dimensional structure or thinning out the three-dimensional structure by thinning the colorless binder and the color binder. When it is selected that the three-dimensional structure is to be thinned out on the screen display means and the selection screen, the colorless binder and With regard to the colored binder, thinning means for determining the discharge amount after thinning by thinning out the discharge amount set in advance, and when it is selected to manufacture a three-dimensional object by reduction on the selection screen, it is insufficient The reduction ratio of the three-dimensional structure is determined based on the remaining amount of the colorless binder and the colored binder which are the largest among the colorless binder and the colored binder, and the three-dimensional shape is determined based on the determined reduction ratio. Data reduction means for reducing data, the generation means generating the first cross-sectional shape data based on the three-dimensional data, and based on the three-dimensional data reduced by the reduction means. The second cross-sectional shape data is created, and the control means determines the discharge amount after thinning when the discharge amount after thinning is determined by the thinning means. The above-mentioned colorless binder and the above-mentioned colored binder are used as the discharge amount after the thinning, the above-mentioned head is controlled based on the above-mentioned first cross-sectional shape data, and the above-mentioned reducing means reduces the above three-dimensional data. The colorless binder and the colored binder are used as discharge amounts set in advance, and the head is controlled based on the second cross-sectional shape data.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、さらに、上記収容手段に配設され、上記バインダーおよび上記インクが貯留された各カートリッジの重量を計測する計測手段とを有し、上記取得手段は、上記計測手段で計測した重量から空のカートリッジの重量を減算して上記バインダーおよび上記インクの残量を取得するようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus described above, the three-dimensional modeling apparatus further includes a measuring unit that is disposed in the storage unit and measures the weight of each binder and the cartridge in which the ink is stored. The acquisition unit subtracts the weight of the empty cartridge from the weight measured by the measurement unit to acquire the remaining amount of the binder and the ink.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、さらに、上記取得手段により取得した上記バインダーおよび上記インクの残量、上記三次元データから作成した第1の断面形状データ、ならびに、予め設定された上記バインダーおよび上記インクの吐出量に基づいて、上記第1の断面形状データに基すく断面形状を何層性形成することができるかを算出する算出手段とを有し、上記判断手段は、上記算出手段により算出された断面形状の層数に基づいて、上記バインダーおよび上記インクを予め設定された吐出量で吐出し、上記第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行うようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus described above, the remaining amounts of the binder and the ink acquired by the acquiring unit, and first cross-sectional shape data created from the three-dimensional data. And calculating means for calculating how many cross-sectional shapes can be formed based on the first cross-sectional shape data based on the binder and the ejection amount of the ink set in advance. The determination means discharges the binder and the ink by a preset discharge amount based on the number of layers in the cross-sectional shape calculated by the calculation means, and three-dimensional modeling is performed based on the first cross-sectional shape data. It is made to judge whether it is possible to produce an object.
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、断面形状データに基づいて形成される断面形状は、内層、中間層および表層の3層構造で形成され、上記間引き手段では、バインダーの間引き後の吐出量を決定する際には、内層における吐出量を、中間層および表層における吐出量よりも優先的に間引き、中間道における吐出量を表層における吐出量よりも優先的に間引くようにしたものである。 Further, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus described above, the cross-sectional shape formed based on the cross-sectional shape data is formed by a three-layer structure of an inner layer, an intermediate layer, and a surface layer. When determining the discharge amount after thinning out the binder, the discharge amount in the inner layer is thinned out preferentially over the discharge amounts in the middle layer and the surface layer, and the discharge amount in the middle road is prioritized over the discharge amount in the surface layer It is something to be thinned out.
また、本発明による三次元造形方法は、供給される粉末材料により造形槽において所定の厚さで形成される粉末層に対して、上記粉末材料を硬化するバインダーおよび上記粉末材料を着色するインクをヘッドから吐出して断面形状を形成した後に、上記造形槽において該断面形状が形成された粉末層の上に新たな粉末層を形成して、該新たな粉末層に対して上記バインダーおよび上記インクを上記ヘッドから吐出して断面形状を形成するという動作を順次繰り返し行うことにより、断面形状を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置によって三次元造形物を作製する三次元造形方法において、作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから第1の断面形状データを作成する第1の作成工程と、カートリッジ内に貯留された上記バインダーおよび上記インクの残量を取得する取得工程と、上記取得工程で取得した上記バインダーおよび上記インクの残量に基づいて、上記バインダーおよび上記インクを予め設定された吐出量で吐出し、上記第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断工程と、上記判断工程で三次元造形物を作成することが不可能であると判断されると、上記バインダーおよび上記インクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画像を表示する画像表示工程と、上記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する上記バインダーおよび上記インクについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き工程と、上記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する上記バインダーおよび上記インクのうち、不足量の最も大きい上記バインダーおよび上記インクの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて上記三次元データを縮小する縮小工程と、上記間引き工程で間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された上記バインダーおよび上記インクを当該間引き後の吐出量とし、上記第1の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御する第1の制御工程と、上記縮小工程で上記三次元データが縮小されると、縮小された上記三次元データから第2の断面形状データを作成する第2の作成工程と、上記第2の作成工程で上記第2の断面形状データが作成されると、上記バインダーおよび上記インクを予め設定された吐出量とし、上記第2の断面形状データに基づいて上記ヘッドを制御する第2の制御工程とを上記三次元造形装置が実行するようにしたものである。 In the three-dimensional shaping method according to the present invention, a binder for curing the powder material and an ink for coloring the powder material with respect to a powder layer formed with a predetermined thickness in the shaping tank by the powder material supplied. After forming a cross-sectional shape by discharging from the head, a new powder layer is formed on the powder layer on which the cross-sectional shape is formed in the modeling tank, and the binder and the ink for the new powder layer are formed. 3D modeling method of producing a three-dimensional structure by a three-dimensional modeling apparatus that stacks cross-sectional shapes to produce a three-dimensional structure by repeatedly and repeatedly performing an operation of forming a cross-sectional shape by discharging the In the first creation step of creating first cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the three-dimensional structure to be created; The binder and the ink are discharged with a preset discharge amount based on the binder and the acquiring step of acquiring the remaining amount of the ink, and the binder and the remaining amount of the ink acquired in the acquiring step. It is determined that it is impossible to create a three-dimensional object in the determination step of determining whether it is possible to produce a three-dimensional object based on the first cross-sectional shape data and the above determination step An image display step of displaying a selected image that can be selected to thin out the binder and the ink to produce a three-dimensional structure, or to reduce the three-dimensional structure to be manufactured; If it is selected to make a three-dimensional object by thinning out, the ejection amount set in advance is thinned out for the insufficient binder and the ink. In the thinning step of determining the ejection amount after thinning, and in the selection screen, it is selected that the three-dimensional object is to be produced by reducing the size, the largest amount of the binder and the ink which are insufficient will be the largest. The reduction rate of the three-dimensional object is determined based on the remaining amount of the binder and the ink, and the reduction process for reducing the three-dimensional data based on the determined reduction rate, and the ejection amount after thinning in the thinning step are determined. And controlling the head based on the first cross-sectional shape data, using the binder and the ink for which the ejection amount after thinning is determined as the ejection amount after the thinning, and When the three-dimensional data is reduced in the reduction step, a second creation step of creating second cross-sectional shape data from the reduced three-dimensional data, and the second creation step are performed. When the second cross-sectional shape data is created, the binder and the ink are set to predetermined discharge amounts, and a second control step of controlling the head based on the second cross-sectional shape data is performed. The three-dimensional shaping apparatus is to be executed.
本発明は、以上説明したように構成されているので、コスト高を抑制することが可能であるという優れた効果を奏するものである。 Since the present invention is configured as described above, the present invention has an excellent effect that cost increase can be suppressed.
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、ユーザーの意思を反映するとともに、装置の小型化が可能であるという優れた効果を奏するものである。 In addition, since the present invention is configured as described above, it is possible to reflect the user's intention and to achieve the excellent effect that the device can be miniaturized.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置および三次元造形方法の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
Hereinafter, an example of an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明による三次元造形装置の概略構成説明図が示されており、また、図2には、図1のI−I線による断面図が示されている。 FIG. 1 is a schematic structural view of a three-dimensional shaping apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
この図1に示す三次元造形装置10は、ベース部材12において、粉末材料を貯留するための貯留槽14と、貯留槽14から供給される粉末材料が充填されて、三次元造形物が作製される造形槽16と、貯留槽14から造形槽16に供給された粉末材料のうち、造形槽に充填しきれなかった粉末材料を収容する収容槽18とが形成されている。
In the
また、三次元造形装置10は、ベース部材12の上面12aにおいて、Y軸方向に移動自在に配設された移動部材20と、移動部材20において固定的に配設され、バインダーおよびインクが貯留されたカートリッジを収容するカートリッジ収容部22と、移動部材20においてX軸方向に移動自在に配設され、カートリッジ収容部22に収容されたカートリッジからバインダーおよびインクが供給されるとともに、供給されたバインダーおよびインクを吐出する吐出ヘッド24と、移動部材20において吐出ヘッド24の前方側に配設されたローラ26とを備えている。
The three-
なお、三次元造形装置10の全体的な動作については、マイクロコンピューター28により制御される。
The overall operation of the three-
より詳細には、貯留槽14と造形槽16と収容槽18とは、XYZ直交座標系におけるY軸に沿って並設されており、後方側から前方側に向かって、貯留槽14、造形槽16、収容槽18の順で並んで配設されている。
More specifically, the
貯留槽14は、内部に昇降板21が配設されており、この昇降板21は、モーター(図示せず。)により貯留槽14内部を昇降可能な構成となっている。
The
そして、貯留槽14では、内部に粉末材料が貯留された状態で、昇降板21が上昇することにより、貯留された粉末材料を上昇させ、これにより、開口部14aから所定量の粉末材料を上昇させることとなる。なお、こうして開口部14aから上昇した所定量の粉末材料は、移動部材20がY軸方向を後方側から前方側に移動することにより、ローラ26によって後方側から前方側に押し進め、貯留槽14の前方側に位置する造形槽16に供給されることとなる。
And in the
従って、貯留槽14では、マイクロコンピューター28により、粉末材料を貯留する際には昇降板21が下降するように制御され、粉末材料を供給するときには昇降板21が上昇するように制御される。
Therefore, in the
造形槽16は、内部に昇降板30が配設されており、この昇降板30は、モーター(図示せず。)により造形槽16内部を昇降可能な構成となっている。
An
そして、造形槽16は、開口部16aと同じ高さ位置たる初期位置に位置する昇降板30を下降することにより、造形槽16内に所定量の粉末材料を充填可能な空間を形成する。
And the
こうして形成された空間には、ローラ26により後方側から前方側に押し進められた所定量の粉末材料が充填されることとなり、これにより、造形槽16に貯留槽14から粉末材料が供給されることとなる。
In the space thus formed, a predetermined amount of powder material pushed forward from the rear side to the front side by the
収容槽18は、開口部18aが開口部14aおよび開口部16aと同じ高さ位置あるいはやや下方側の高さ位置に位置するように設計されている。
The
そして、ローラ26により後方側から前方側に押し進められた所定量の粉末材料のうち、造形槽16に充填できなかった粉末材料が、開口部18aから収容槽18に収容されることとなる。
Then, among the powder material of a predetermined amount pushed forward from the rear side to the front side by the
移動部材20は、X軸方向に延設される延設部材20−1と、延設部材20−1の右側面および左側面に配設された側方部材20−2、20−3とを有して構成されている。
The moving
そして、側方部材20−2、20−3は、ベース部材12の上面12aにおいてY軸方向に沿って延設された一対のガイドレール32に摺動自在に配設されている。
The side members 20-2 and 20-3 are slidably disposed on a pair of guide rails 32 extending along the Y-axis direction on the
これにより、移動部材20は、この一対のガイドレール32に沿ってY軸方向に移動自在な構成となっている。
Thus, the moving
カートリッジ収容部22は、移動部材20における延設部材20−1の後面20−1aに固定的に配設され、貯留槽14に貯留される粉末材料を硬化するための無色(つまり、透明である。)のバインダーを貯留するカートリッジ40と、C(シアン)のインクを貯留するカートリッジ42と、M(マゼンタ)のインクを貯留するカートリッジ44と、Y(イエロー)のインクを貯留するカートリッジ46と、K(ブラック)のインクを貯留するカートリッジ48とを収容することが可能構成となっている(図3(a)を参照する。)。
The
ここで、カートリッジ42に貯留されるC(シアン)のインク、カートリッジ44に貯留されるM(マゼンタ)のインク、カートリッジ46に貯留されるY(イエロー)のインクおよびカートリッジ48に貯留されるK(ブラック)のインクは、水系の溶媒に顔料が分散した水性顔料インクであり、これらインクのみでは粉末材料を硬化することが不可能となっている。
Here, the C (cyan) ink stored in the
なお、こうした水性顔料インクとしては、例えば、インクジェットプリンタなどに用いられる汎用性の高い比較的安価なインクが用いることができる。 As such an aqueous pigment ink, for example, a highly versatile and relatively inexpensive ink used for an ink jet printer and the like can be used.
また、カートリッジ収容部22には、カートリッジ40、42、44、46、48についてはそれぞれ、貯留するバインダーおよびインクの残量を計測するための計測機構が設けられている。
Further, in the
具体的には、計測機構は、カートリッジ収容部22の底面22aにヒンジなどにより回動自在に配設された回動部50と、回動部50から所定の間隔を空けて底面22aに配設された重量センサ52と、重量センサ52上に立設され、カートリッジを支持する支持部材54とを有して構成されるようする(図3(b)を参照する。)。なお、回動部50は、カートリッジを固定することが可能な形状となっている。
Specifically, the measuring mechanism is disposed on the bottom surface 22a of the
そして、こうした構成の場合には、カートリッジの前方側(つまり、カートリッジ内に貯留されたバインダーあるいはインクを流出する流出孔が設けられた側である。)の下方側端部を回動部50に取り付けるとともに、カートリッジの後方側の底面を支持部材54上に載置することとなる。
In the case of such a configuration, the lower end portion of the front side of the cartridge (that is, the side provided with the outflow hole for flowing out the binder or the ink stored in the cartridge) is the rotating
また、計測機構は、カートリッジ収容部22の底面22aに、カートリッジを収容可能な収容ステージ56が設けられた重量センサ58を設けるようにしてもよい(図3(c)を参照する。)。
Further, the measuring mechanism may be provided with a
そして、こうした構成の場合には、単に、カートリッジを収容ステージ56に収容することとなる。
In the case of such a configuration, the cartridge is simply accommodated in the
吐出ヘッド24は、移動部材20における延設部材20−1の前面においてX軸方向に延設されたガイドレールに摺動自在に配設され、延設部材20−1においてX軸方向に移動自在な構成となっている。
The
このため、吐出ヘッド24は、ベース部材12の上面12aの上方側をX軸方向に移動するとともに、移動部材20を介してY軸方向で移動することが可能となる。
Therefore, the
なお、吐出ヘッド24は、上面12aの上方側をX軸方向およびY軸方向に移動する際に、下面24aが、貯留槽14の開口部14a、造形槽16の開口部16aおよび収容槽18の開口部18aと接することがないよう、各開口部よりも当該下面24aが高い高さ位置となるように延設部材20−1に配設され、各開口部と当該下面24aとは、高さ方向(Z軸方向)で所定の間隔が空くように配設されている。
The
また、吐出ヘッド24は、カートリッジ40から無色のバインダーが供給されるヘッド60と、カートリッジ42からC(シアン)のインクが供給されるヘッド62と、カートリッジ44からM(マゼンタ)のインクが供給されるヘッド64と、カートリッジ46からY(イエロー)のインクが供給されるヘッド66と、カートリッジ48からK(ブラック)のインクが供給されるヘッド68とが配設されている(図4を参照する。)。
Further, the
なお、カートリッジとヘッドとの間にサブタンクは配設されず、各カートリッジから各ヘッドへは、チューブを介してバインダーおよびインクが供給されることとなる。このとき、チューブを介してバインダーおよびインクを供給する手法としては、従来より公知の技術を用いることが可能なため、その詳細な説明は省略することとする。 The subtank is not disposed between the cartridge and the head, and the binder and the ink are supplied from each cartridge to each head through the tube. At this time, as a method of supplying the binder and the ink through the tube, since a conventionally known technique can be used, the detailed description thereof will be omitted.
そして、吐出ヘッド24の下面24aには、ヘッド60に供給された無色のバインダーを吐出するノズル60aと、ヘッド62に供給されるC(シアン)のインクを吐出するノズル62aと、ヘッド64に供給されるM(マゼンタ)のインクを吐出するノズル64aと、ヘッド66に供給されるY(イエロー)のインクを吐出するノズル66aと、ヘッド68に供給されるK(ブラック)のインクを吐出するノズル68aとが配設されている(図4を参照する。)。
The
こうした構成により、吐出ヘッド24は、ベース部材12の上面12aの上方側を、貯留槽14、造形槽16および収容槽18に接触することなく、X軸方向に移動するとともに、移動部材20を介してY軸方向に移動することが可能となる。
With such a configuration, the
なお、吐出ヘッド24は、インクジェット方式によりバインダーおよびインクを吐出する。
The
ローラ26は、移動部材20における吐出ヘッド24の前方側において、X軸方向に沿って延長して配設される。
The
また、ローラ26は、高さ方向(Z軸方向)において、開口部14aおよび開口部16aよりもわずか(つまり、開口部14a、16aと吐出ヘッド24の下面24aとにより形成される所定の間隔よりも小さい値である。)に上方側に位置するよう配設されている。
Further, the
従って、ローラ26は、移動部材20を介してY軸方向に移動可能となっている。
Accordingly, the
これにより、移動部材20を介してローラ26が後方から前方側に移動すると、ローラ26は矢印A方向に回転し、これにより、貯留槽14における昇降板21の上昇により開口部14aの上方側に盛り上がった粉末材料は、ローラ26によって後方側から前方側に押し出されて、押し出された粉末材料は、造形槽16に充填されることとなる。なお、このとき、造形槽16に充填できなかった粉末材料については、ローラ26の後方側から前方側への移動に伴って収容槽18に収容されることとなる。
As a result, when the
さらに、ローラ26は、X軸に平行なローラ26の中心軸周りに回転可能な構成となっている。なお、こうしたローラ26の回転は、移動部材20がY軸方向に移動する際になされるものである。
Furthermore, the
マイクロコンピューター28は、三次元造形のための各構成部材の基本的な制御に加えて、カートリッジ内のバインダーおよびインクから形成可能な層(断面形状)の数を算出したり、ユーザーの選択に基づいて、カートリッジ内のバインダーおよびインクで作製可能な三次元造形物を作製するような制御を行う。
The
ここで、図5を参照しながら、マイクロコンピューター28の機能的構成について説明する。
Here, the functional configuration of the
マイクロコンピューター28は、バインダーおよびインクの吐出量や三次元造形物の三次元形状を表す三次元データなどの各種の情報が記憶される記憶部70と、三次元データから断面形状データを作成する作成部71と、記憶部70に記憶された設定情報や作成部71で作成した断面形状データに基づいて三次元造形物のための各構成部材の制御を行う制御部72と、カートリッジ内のバインダーおよびインクの算用に応じて三次元造形物を作製するための設定情報の変更を行う設定変更部74とを有して構成される。
The
なお、設定情報とは、作製する三次元造形物の内層、中間層および表層におけるインクヘッド40からのバインダーの吐出量、表層におけるインクヘッド42、44、46、48からの各インクの吐出量を含む各構成部材の動作を制御するための情報である。
The setting information includes the discharge amount of the binder from the
作成部71は、作製する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データを、水平方向に所定の間隔、例えば、30μm毎に切断した断面を表す断面形状データを作成する。
The
具体的には、作成部71は、記憶部70に記憶された三次元データから基本断面形状データを作成するとともに、縮小部86(後述する。)で縮小された三次元データから縮小断面形状データを作成することとなる。
Specifically, the
なお、こうして作成された各断面形状データは、順に番号が付されて、制御部72の制御は、この番号順に、断面形状データに基づく断面形状を形成することで、三次元造形物が形成されることとなる。
Each cross-sectional shape data created in this way is sequentially numbered, and the control of the
また、この設定変更部74は、重量センサ52(58)により計測された各カートリッジにおける重量からバインダーおよびインクの重量を取得する取得部76と、取得した重量と、作成部71で作成された基本断面形状データとから形成可能な層数を算出する層数算出部78と、層数算出部78で算出した層数が、作成部71で作成された基本断面形状データの数より少ないか否かの判断を行う判断部80と、判断部80で、層数算出部78で算出した層数が、基本断面形状データの数より少ないと判断された場合に、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製するか、三次元造形物を縮小して作製するかの選択画面を表示装置(図示せず。)に表示する画面表示部82と、選択画面において、ユーザーにより間引いて作製することが選択された場合、三次元造形時に不足するバインダーおよびインクの全ての吐出量を間引く間引き部84と、選択画面において、ユーザーにより縮小して三次元造形物を作製することが選択された場合、不足するバインダーおよびインクのうち、最も不足する量が大きいバインダーまたはインクに合わせて三次元データを縮小する縮小部86とを備えている。
In addition, the setting
より詳細には、取得部76は、重量センサ52(58)により計測された各カートリッジにおける重量(貯留されたインクを含む)から風袋たる空のカートリッジの重量(予め記憶されている。)を減算し、算出された値をバインダーおよびインクの重量として取得することとなる。
More specifically, the
即ち、取得部76では、重量センサ52(58)により計測されたカートリッジ40の重量から空のカートリッジの重量を減算し、カートリッジ40内に貯留されたバインダーの残量を取得する。
That is, the
また、重量センサ52(58)により計測されたカートリッジ42の重量から空のカートリッジの重量を減算し、カートリッジ42内に貯留されたC(シアン)のインクの残量を取得する。
Further, the weight of the empty cartridge is subtracted from the weight of the
また、重量センサ52(58)により計測されたカートリッジ44の重量から空のカートリッジの重量を減算し、カートリッジ44内に貯留されたM(マゼンタ)のインクの残量を取得する。
Further, the weight of the empty cartridge is subtracted from the weight of the
また、重量センサ52(58)により計測されたカートリッジ46の重量から空のカートリッジの重量を減算し、カートリッジ46内に貯留されたY(イエロー)のインクの残量を取得する。
Further, the weight of the empty cartridge is subtracted from the weight of the
また、重量センサ52(58)により計測されたカートリッジ48の重量から空のカートリッジの重量を減算し、カートリッジ48内に貯留されたK(ブラック)のインクの残量を取得する。
Further, the weight of the empty cartridge is subtracted from the weight of the
層数算出部78は、取得部76で取得した重量と、作成部71で作成された基本断面形状データおよび初期設定として設定されたバインダーおよびインクの吐出量とから、三次元造形時に形成可能な層数を算出する。
The layer
即ち、この層数算出部78では、まず、バインダーについて、取得部76で取得した残量により、最初の基本断面形状データに基づく断面形状を表す第1層から最後の基本断面形状データに基づく断面形状を表す最終層までのうち、初期設定に設定された吐出量で形成することが可能な層数を算出する。なお、基本断面形状データに基づいて形成される各断面形状におけるバインダーおよびインクの使用量は、各基本断面形状データにおける内層、中間層および表層の体積ならびに内層、中間層および表層におけるバインダーの吐出量などから算出する。さらに、初期設定として設定されたバインダーおよびインクの吐出量とは、三次元造形を行う際の条件として予め設定されている内層、中間層および表層におけるバインダーの吐出量や表層におけるインクの吐出量である。
That is, in this layer
また、C(シアン)のインク、M(マゼンタ)のインク、Y(イエロー)のインクおよびK(ブラック)のインクについてそれぞれ、取得部76で取得した残量により、第1層目から最終層までのうち、初期設定に設定された吐出量で断面形状を形成することが可能な層数を算出する。
In addition, for the ink of C (cyan), the ink of M (magenta), the ink of Y (yellow) and the ink of K (black), depending on the remaining amount acquired by the acquiring
なお、層数算出部78では、層数を算出する際に、第1層から最終層までの所定の層数が算出された時点で算出処理を終了する。つまり、最終層が第50層であるとすると、算出された層数が50となった時点で算出処理を終了する。
When calculating the number of layers, the number-of-
判断部80は、層数算出部78で算出した層数が、三次元造形物の基本断面形状データの数より少ないか否かの判断を行うとともに、この判断結果から、作成部71で作成された基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う。
The
即ち、この判断部80は、層数算出部78で算出した層数が、最初の基本断面形状データに基づく第1層から最後の基本断面形状データに基づく最終層までの所定の層数に達したか否かの判断を行う。
That is, the
つまり、層数算出部78で算出した層数が所定の層数に達していないと、当該層数が基本断面形状データの数より少ないと判断され、基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形物を作製することが不可能であると判断される。
That is, when the number of layers calculated by the number-of-
また、層数算出部78で算出した層数が所定の層数に達していると、当該層数が基本断面形状データより少なくないと判断され、基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形物を作製することが可能であると判断される。
If the number of layers calculated by the layer
そして、判断部80において判断された判断結果は、選択画面表示部82に出力される。
Then, the determination result determined by the
また、バインダーおよび各インクが形成可能な層数のうち、所定の層数に達していないと判断された層数のうち、最も値の小さい層数を、三次元造形時に形成可能な層数と判断する。
Further, among the number of layers that the binder and each ink can form, the number of layers having the smallest value among the number of layers determined to have not reached the predetermined number of layers, and the number of layers that can be formed in three-dimensional modeling to decide.
画面表示部82は、判断部80から、作成部71で作成された基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形を行うことが可能であるとの判断結果が出力されると、この判断結果を表示装置(図示せず。)に表示する。
The
また、画面表示部82は、判断部80から、作成部71で作成された基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形を行うことが不可能であるとの判断結果が出力されると、この判断結果を表示装置(図示せず。)に表示するとともに、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、不足するバインダーおよびインクに応じて三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面を表示装置(図示せず。)に表示する。
Further, the
間引き部84は、層数算出部78における算出結果に基づいて三次元造形の際に不足するバインダーおよびインクを特定し、不足するバインダーおよびインクの全てに対して、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーおよびインクの総量を算出し、算出された総量と、取得部76で取得した残量とを用いて、間引き後の吐出量を決定し、不足するバインダーおよびインクの三次元造形時の吐出量として、間引き後の吐出量を設定する。
When the thinning-out
即ち、間引き部84は、層数算出部78で所定の層数に達さなかった原因となるバインダーおよびインクを、不足するバインダーおよびインクとして特定する。
That is, the thinning
また、間引き部84は、三次元造形を作製する際に不足すると特定されたバインダーおよびインクのそれぞれに対して、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となるバインダーあるいはインクの総量を算出することとなる。
Moreover, the thinning-out
つまり、例えば、バインダーとM(マゼンタ)のインクが不足すると特定されると、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの断面形状を形成するために必要となるバインダーの総量およびM(マゼンタ)のインクの総量を算出することとなる。なお、こうしたバインダーおよびインクの総量については、層数算出部78で算出された各断面形状におけるバインダーおよびインクの使用量を合算することにより算出される。
That is, for example, when it is specified that the binder and the ink of M (magenta) are insufficient, the binder required to form the cross-sectional shape from the first layer to the final layer with the ejection amount set in the initial setting. The total amount and the total amount of M (magenta) ink will be calculated. The total amount of the binder and the ink is calculated by adding the amounts of the binder and the ink in each cross-sectional shape calculated by the layer
ここで、断面形状を形成する際に、バインダーは、断面形状の内層、中間層および表層の形成に用いられ、インクは、断面形状の表層の形成のみに用いられる。 Here, when forming the cross-sectional shape, the binder is used to form the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer of the cross-sectional shape, and the ink is used only to form the surface layer of the cross-sectional shape.
このため、算出されるバインダーの総量とは、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの各断面形状における内層を形成するために必要となるバインダーの総量(以下、「バインダーの内層の総量」と称する。)、第1層から最終層までの各断面形状における中間層を形成するために必要となるバインダーの総量(以下、「バインダーの中間層の総量」と称する。)および第1層から最終層までの各断面形状における表層を形成するために必要となるバインダーの総量(以下、「バインダーの表層の総量」と称する。)が算出されることとなる。また、算出されるインクの総量とは、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの断面形状における表層を形成するために必要となるインクの総量(以下、「インクの表層の総量」と称する。)が算出されることとなる。 For this reason, the total amount of binder calculated is the total amount of binder required to form the inner layer in each cross-sectional shape from the first layer to the final layer with the discharge amount set in the initial setting (hereinafter, The total amount of the inner layer of the binder is referred to as "the total amount of the binder necessary to form the intermediate layer in each cross-sectional shape from the first layer to the final layer" (hereinafter referred to as "the total amount of the intermediate layer of the binder"). And the total amount of binder required to form the surface layer in each cross-sectional shape from the first layer to the final layer (hereinafter, referred to as “total amount of surface layer of binder”) will be calculated. In addition, the total amount of ink calculated is the discharge amount set in the initial setting, and the total amount of ink required to form the surface layer in the cross-sectional shape from the first layer to the final layer (hereinafter referred to as “ink The total amount of the surface layer will be calculated.
そして、こうして算出されたバインダーの総量およびインクの総量と、取得部76で取得したバインダーの残量およびインクの残量とを用いて、不足すると特定されたバインダーおよびインクの間引き後の吐出量を決定する。
Then, using the total amount of binder and the total amount of ink calculated in this way, and the remaining amount of binder and the remaining amount of ink acquired by the
なお、間引き後の吐出量としては、全ての画素にバインダーおよびインクが吐出されるときを100%の吐出量とし、初期設定における吐出量が50%であるとすると、この吐出量以下となるように間引き後の吐出量を決定することとなる。 Note that the discharge amount after thinning is 100% of the discharge amount when the binder and ink are discharged to all the pixels, and if the discharge amount in the initial setting is 50%, the discharge amount is equal to or less than this discharge amount. The discharge amount after thinning is determined.
また、バインダーの吐出量を間引く際には、内層、中間層、表層に優先順位が設けられており、まず、内層におけるバインダーの吐出量を間引くようにする。また、内層におけるバインダーの吐出量を限界値まで間引いても三次元造形物を作製することができない場合には、次に、中間層におけるバインダーの吐出量を間引くようにする。さらに、中間層におけるバインダーの吐出量を間引いても三次元造形物を作製することができない場合には、次に、表層におけるバインダーの吐出量を間引くようにする。 Further, when thinning out the discharge amount of the binder, the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer are provided with a priority. First, the discharge amount of the binder in the inner layer is thinned. If the three-dimensional object can not be produced even if the binder discharge amount in the inner layer is thinned to the limit value, then, the binder discharge amount in the intermediate layer is thinned. Furthermore, when it is not possible to produce a three-dimensional structure even if the binder discharge amount in the intermediate layer is thinned out, next, the binder discharge amount in the surface layer is thinned.
こうした内層の間引き後の吐出量の限界値、中間層の間引き後の吐出量の限界値および表層の間引き後の吐出量の限界値は、予め記憶部70に設定されている。
The limit value of the discharge amount after thinning of the inner layer, the limit value of the discharge amount after thinning of the middle layer, and the limit value of the discharge amount after thinning of the surface layer are set in the
なお、決定した間引き後の吐出量は、記憶部70に出力され、三次元造形時には制御部72によって、この間引き後の吐出量に基づいた三次元造形がなされることとなる。
The determined ejection amount after thinning is output to the
縮小部86は、層数算出部78における算出結果に基づいて三次元造形の際に不足するバインダーおよびインクを特定し、不足するバインダーおよびインクのうち、不足量が最も大きいバインダーあるいはインクに基づいて、三次元造形物を縮小する倍率を決定し、決定した倍率に基づいて、三次元造形物の三次元データを縮小する。
The reducing
即ち、縮小部86は、層数算出部78で所定の層数に達さなかった原因となるバインダーおよびインクを、不足するバインダーおよびインクとして特定する。
That is, the
また、縮小部86は、不足するバインダーおよびインクの全てに対して、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーおよびインクの総量を算出し、算出された総量と取得部76で取得した残量とから、その不足量を算出する。
In addition, the
つまり、不足すると特定されたバインダーおよびインクのそれぞれに対して、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となるバインダーあるいはインクの総量を算出する。 That is, the total amount of binder or ink required to form each cross-sectional shape from the first layer to the final layer with the discharge amount set in the initial setting for each of the binder and ink identified as being deficient Calculate
こうして算出されたバインダーの総量およびインクの総量と、取得部76で取得したバインダーの残量およびインクの残量とから、不足量が最も大きいバインダーあるいはインクを決定する。
From the total amount of binder and the total amount of ink thus calculated, and the remaining amount of binder and the remaining amount of ink acquired by the
その後、決定したバインダーまたはインクの残量で、三次元造形物の作製が可能となる最も大きい縮小率を決定する。 Thereafter, with the determined remaining amount of binder or ink, the largest reduction rate that enables the production of a three-dimensional structure is determined.
そして、決定した縮小率に基づいて、記憶部70に記憶された三次元造形物の三次元データを縮小する。
Then, the three-dimensional data of the three-dimensional object stored in the
この縮小した三次元データは、作成部71に出力され、作成部71において縮小した三次元データに基づく断面形状データ(つまり、縮小断面形状データである。)が作成されることとなる。
The reduced three-dimensional data is output to the creating
以上の構成において、本発明による三次元造形装置10において、三次元造形物を作製する場合について説明する。
In the above configuration, in the three-
まず、ユーザーは、貯留槽14に、三次元造形物を作製するために十分な粉末材料を充填するとともに、造形槽16における昇降板30を開口部16aに位置した状態とする(図10(a)を参照する。)。なお、このとき、移動部材20は、ローラ26が貯留槽14よりも後方側に位置する所定の位置に位置させる。
First, the user fills the
また、三次元造形を開始する前に、ユーザーは、作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから断面形状データを作成する指示を行って、断面形状データを作成する。なお、こうして作成された断面形状データは、記憶部70に出力され、記憶部70において基本断面形状データとして記憶される。
Also, before starting three-dimensional modeling, the user instructs to create cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the three-dimensional structure to be created, and creates cross-sectional shape data. The cross-sectional shape data created in this way is output to the
その後、ユーザーにより操作子(図示せず。)が操作され、三次元造形の開始が指示されると、三次元造形処理が開始され、この三次元造形処理では、まず、カートリッジ収容部22に収容された各カートリッジ内に貯留されたバインダーおよびインクの残量を取得する(ステップS602)。
Thereafter, when the user operates the operation element (not shown) and instructs start of three-dimensional modeling, three-dimensional modeling processing is started. In this three-dimensional modeling processing, first, the cartridge is accommodated in the
即ち、このステップS602の処理では、取得部76により、重量センサ52(58)で計測されたカートリッジの重量を取得し、取得したカートリッジの重量から、空のカートリッジの重量を減算して、バインダーおよび各インクの残量を算出することとなる。
That is, in the process of step S602, the weight of the cartridge measured by the weight sensor 52 (58) is obtained by the obtaining
次に、算出したバインダーおよびインクの残量、基本断面形状データおよび初期設定として設定されたバインダーおよびインクの吐出量に基づいて、形成可能な層数を算出する(ステップS604)。 Next, the number of layers that can be formed is calculated based on the calculated remaining amounts of binder and ink, basic cross-sectional shape data, and binder and ink discharge amounts set as initial settings (step S604).
即ち、このステップS604の処理では、層数算出部78により、算出されたバインダーの残量およびインクの残量により、初期設定に設定された吐出量で形成可能な層数を算出することとなる。
That is, in the process of step S604, the number-of-
その後、初期設定で設定された吐出量により三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う(ステップS606)。 After that, it is judged whether or not it is possible to produce a three-dimensional structure by the discharge amount set in the initial setting (step S606).
即ち、このステップS606の判断処理においては、判断部80により、ステップS604の処理で算出された層数が、最初の基本断面形状データに基づく第1層から、最後の基本断面形状データに基づく最終層までの所定の層数に達したか否かの判断を行うこととなる。
That is, in the determination process of step S606, the
つまり、判断部80において、ステップS604の処理で算出された層数が、所定の層数に達していないと判断されると、基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形物を作製することが不可能であると判断され、ステップS604の処理で算出された層数が、所定の層数に達したと判断されると、基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量に基づいて三次元造形物を作製することが可能であると判断される。
That is, if the
ステップS606の判断処理により、初期設定で設定された吐出量により三次元造形物を作製することが可能であると判断されると、初期設定で設定された吐出量により三次元造形を行い(ステップS608)、最終層の断面形状を形成した後に、この三次元造形処理を終了する。 If it is determined by the determination process of step S606 that it is possible to produce a three-dimensional object by the discharge amount set in the initial setting, three-dimensional modeling is performed by the discharge amount set in the initial setting (step S608) After forming the cross-sectional shape of the final layer, the three-dimensional shaping process is finished.
即ち、このステップS608の処理では、三次元造形装置10により、バインダーおよび各インクの吐出量は初期設定のままで、基本断面形状データに基づいて、三次元造形物を作製することとなる。
That is, in the process of step S608, the three-dimensional structure is manufactured by the three-dimensional
具体的には、まず、図10(a)に示す状態から、貯留槽14における昇降板21を一定量だけ上昇し、貯留槽14の開口部14aの上方側に粉末材料が盛り上がった状態とするとともに、昇降板30を所定量だけ下降する(図10(b)を参照する。)。このとき、昇降板30が下降する所定量としては、造形槽16に充填される粉末材料により形成される粉末層が所定の厚さとなるような量とし、この所定の厚さは、三次元造形物の三次元データをZ軸方向に分割する際の間隔と一致する。
Specifically, from the state shown in FIG. 10A, the
そして、ローラ26を矢印B方向(図1においては、矢印A方向として示されている。)に回転しながら、移動部材20を前方側に移動することで、開口部14aの上方側に盛り上がった粉末材料は、ローラ26により前方側に押し出され、その多くが造形槽16に充填されて粉末層を形成し、造形槽16に充填されなかった粉末材料は、収容槽18に収容される(図11(a)を参照する。)。
Then, while moving the
その後、マイクロコンピューター28における制御部72の制御により、造形槽16に形成された粉末層に対して、所定の基本断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、当該粉末層に当該所定の基本断面形状データに基づく断面形状を形成する(図11(b)を参照する。)。
Thereafter, with the control of the
こうして断面形状が形成されると、移動部材20は所定の位置に戻し、貯留槽14における昇降板21を上昇して開口部14aの上方側に粉末材料が盛り上がった状態とするとともに、造形槽16における昇降板30を所定量だけ下降する(図12(a)を参照する。)。
Thus the cross-sectional shape is formed, together with the
その後、ローラ26を矢印B方向に回転しながら、移動部材20を前方側に移動する(図12(b)を参照する。)。これにより、造形槽16において、断面形状が形成された粉末層の上にさらなる粉末層が形成され、新たに形成された粉末層に、所定の基本断面形状データの次の基本断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、新たに形成された粉末層に当該基本断面形状データに基づく断面形状を形成する。
Thereafter, the moving
このようにして、断面形状を形成した粉末層の上に新たな粉末層を形成し、形成した新たな粉末層に、基本断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよびインクを吐出して断面形状を形成する処理を繰り返し行って、基本断面形状データに基づく三次元造形物を作製することとなる。
Thus, a new powder layer is formed on the powder layer forming the cross-sectional shape, and the discharge amount set in the initial setting at the position based on the basic cross-sectional shape data is formed on the new powder layer formed. The process of discharging the binder and the ink from the
一方、ステップS606の判断処理により、初期設定で設定された吐出量により三次元造形物を作製することが不可能であると判断されると、表示装置(図示せず。)に、間引いて三次元造形物を作製するか、あるいは、三次元造形物を縮小して作製するかの選択画面を表示する(ステップS610)。 On the other hand, if it is determined that the three-dimensional object can not be produced by the discharge amount set in the initial setting by the determination processing in step S606, the display device (not shown) is thinned out to three dimensions. A selection screen for selecting whether to manufacture the original three-dimensional object or reducing the three-dimensional object to be manufactured is displayed (step S610).
即ち、このステップS610の処理では、画面表示部82により、図示しない表示装置に、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、不足するバインダーおよびインクに応じて三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面の表示を行うこととなる。
That is, in the process of step S610, the
表示装置(図示せず。)に選択画面が表示されると、次に、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製することが選択されたか否かの判断を行う(ステップS612)。
When the selection screen is displayed on the display device (not shown), it is then determined whether thinning of the insufficient binder and ink is selected to produce a three-dimensional structure (step S612). .
ステップS612の判断処理において、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製することが選択されたと判断されると、層数算出部78において特定された不足するバインダーおよびインクについて、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーおよびインクの総量を算出する(ステップS614)。
If it is determined in step S612 that thinning out the missing binder and ink is selected to produce a three-dimensional structure, it is determined that the missing binder and ink specified in the layer
即ち、このステップS614の処理では、間引き部84により、三次元造形物を作製する際に不足するとされたバインダーおよびインクのそれぞれに対して、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となるバインダーあるいはインクの総量を算出することとなる。
That is, in the process of step S614, the thinning
その後、ステップS614の処理で算出した不足するバインダーおよびインクの総量と、ステップS602の処理で取得した当該バインダーおよびインクの残量とから、当該バインダーおよびインクに対する間引き後の吐出量を決定する(ステップS616)。
Thereafter, the post-thinning ejection amount for the binder and the ink is determined from the total amount of the insufficient binder and the ink calculated in the process of step S614 and the remaining amount of the binder and the ink acquired in the process of step S602 (step S 616).
そして、不足するバインダーおよびインクのみをステップS616の処理で決定した間引き後の吐出量とし、他のバインダーおよびインク(つまり、不足するバインダーおよびインクであると特定されなかったバインダーおよびインクである。)については初期設定の吐出量として、三次元造形を行い(ステップS618)、最終層の断面形状を形成した後に、この三次元造形処理を終了する。 Then, only the deficient binder and ink are taken as the ejection amount after thinning determined in the process of step S 616, and the other binder and ink (that is, the binder and ink not specified as deficient binder and ink) For the ejection amount of the initial setting, three-dimensional shaping is performed (step S618), and after the cross-sectional shape of the final layer is formed, the three-dimensional shaping process is ended.
即ち、このステップS618の処理では、三次元造形装置10により、不足するバインダーおよびインクのみをステップS616の処理で決定した間引き後の吐出量とするとともに、他のバインダーおよびインクについては初期設定で設定された吐出量とし、基本断面形状データに基づいて、三次元造形物を作製することとなる。
That is, in the process of step S618, the three-
なお、具体的な処理としては、不足するバインダーおよびインクを間引き後の吐出量とし、その他のバインダーおよびインクについては、初期設定に設定された吐出量で吐出ヘッド24からバインダーおよびインクを吐出する点のみ、上記したステップS608の処理と異なる。
As a specific process, the insufficient binder and ink are used as the ejection amount after thinning, and for the other binders and inks, the binder and the ink are ejected from the
つまり、ステップS618の処理では、造形槽16に形成した粉末層に、基本断面形状データに基づく位置に、吐出ヘッド24からバインダーおよびインクを吐出して断面形状を形成する処理を繰り返し行って、基本断面形状データに基づく三次元造形物を作製することとなる。なお、このとき、吐出ヘッド24から吐出されるバインダーおよび各インクについては、不足するバインダーおよびインクを間引き後の吐出量で、その他のバインダーおよびインクを初期設定で設定された吐出量で吐出することとなる。
That is, in the process of step S618, the process of discharging the binder and the ink from the
具体的には、例えば、ステップS616の処理でバインダーおよびM(マゼンタ)のインクについて間引き後の吐出量が決定されたとすると、図11(a)に示す状態とした後に、マイクロコンピューター28における制御部72の制御により、造形槽16に形成された粉末層に対して、所定の基本断面形状データに基づく位置に、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、当該粉末層に当該所定の基本断面形状データに基づく断面形状を形成することとなる。このとき、吐出ヘッド24から吐出されるバインダーおよびM(マゼンタ)のインクについては間引き後の吐出量で、C(シアン)のインク、Y(イエロー)のインクおよびK(ブラック)のインクについては初期設定で設定された吐出量で、吐出される。
Specifically, for example, assuming that the ejection amount after thinning for the binder and M (magenta) ink is determined in the process of step S 616, the control unit in the
さらに、図12(b)に示す状態とした後に、新たに形成された粉末層に、所定の基本断面形状データの次の基本断面形状データに基づく位置に、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、新たに形成された粉末層に当該基本断面形状データに基づく断面形状を形成することとなる。このとき、吐出ヘッド24から吐出されるバインダーおよびM(マゼンタ)のインクについては間引き後の吐出量で、C(シアン)のインク、Y(イエロー)のインクおよびK(ブラック)のインクについては初期設定で設定された吐出量で、吐出される。
Further, after the state shown in FIG. 12 (b), the binder and each ink are placed on the newly formed powder layer at the position based on the next basic cross-sectional shape data of the predetermined basic cross-sectional shape data. By discharging, a cross-sectional shape based on the basic cross-sectional shape data is formed in the newly formed powder layer. At this time, the amount of ejection after thinning for the binder and M (magenta) ink ejected from the
ここで、ステップS614の処理およびステップS616の処理、つまり、間引き後の吐出量を決定する処理ついて、具体例を挙げて説明する。なお、以下に記載する具体例は、間引き後の吐出量を決定する処理の一例であって、間引き後の吐出量を決定する処理としては、下記記載の具体例に限定されるものではない。 Here, the process of step S 614 and the process of step S 616, that is, the process of determining the ejection amount after thinning will be described by way of a specific example. In addition, the specific example described below is an example of the process which determines the discharge amount after thinning, and it is not limited to the specific example of the following description as a process which determines the discharge amount after thinning.
図7のフローチャートには、この間引き後の吐出量を決定する処理の詳細な処理内容が示されており、この間引き後の吐出量の決定処理においては、まず、バインダーが不足するか否かの判断を行う(ステップS702)。
The detailed process content of the process of determining the discharge amount after this thinning is shown in the flowchart of FIG. 7, and in the determination process of the discharge amount after this thinning, first, whether the binder is insufficient or not A determination is made (step S702).
そして、このステップS702の判断処理において、バインダーが不足しないと判断されると、後述するステップS706の処理に進む。 Then, if it is determined in the determination process of step S702 that the binder is not insufficient, the process proceeds to the process of step S706 described later.
一方、ステップS702の判断処理において、バインダーが不足すると判断されると、バインダーの間引き後の吐出量決定処理が開始される(ステップS704)。
On the other hand, if it is determined that the binder is insufficient in the determination processing of step S702, the discharge amount determination processing after thinning of the binder is started (step S704).
ここで、図8には、このステップS704の処理によるバインダーの間引き後の吐出量決定処理の詳細な処理内容が示されており、このバインダーの間引き後の吐出量決定処理では、まず、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーの総量を算出する(ステップS802)。 Here, FIG. 8 shows the detailed processing contents of the discharge amount determination processing after thinning of the binder in the processing of step S704. In the discharge amount determination processing after thinning of the binder, first, three-dimensional processing is performed. The total amount of binder required to produce a shaped object is calculated (step S802).
即ち、このステップS802の処理では、間引き部84により、初期設定に設定された吐出量から、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となるバインダーの総量、つまり、バインダーの内層の総量、バインダーの中間層の総量およびバインダーの表層の総量が算出されることとなる。
That is, in the process of step S802, the total amount of the binder required to form each cross-sectional shape from the first layer to the final layer from the discharge amount set in the initial setting by the thinning
なお、このとき、初期設定として設定されているバインダーの吐出量は、例えば、内層30%、中間層60%、表層100%とし、内層の間引き後の吐出量の限界値を、例えば、吐出量10%、中間層の間引き後の吐出量の限界値を、例えば、吐出量20%、表層の間引き後の吐出量の限界値を、例えば、吐出量30%とする。 At this time, the discharge amount of the binder set as the initial setting is, for example, 30% for the inner layer, 60% for the intermediate layer, and 100% for the surface layer, and the limit value of the discharge amount after thinning the inner layer is, for example, the discharge amount The limit value of the discharge amount after thinning of the intermediate layer by 10% is, for example, a discharge amount of 20%, and the limit value of the discharge amount of after thinning of the surface layer is, for example, a discharge amount of 30%.
以下の説明においては、各層におけるバインダーの吐出量および吐出量の限界値の一例を用いて、バインダーの間引き後の吐出量決定処理について説明する。
In the following description, the discharge amount determination process after thinning the binder will be described using an example of the discharge amount of the binder and the limit value of the discharge amount in each layer.
次に、ステップS602の処理で取得したバインダーの残量から、バインダーの表層の総量およびバインダーの中間層の総量を減算し(ステップS804)、バインダーの内層の総量に対する算出値の割合が10%を超えるか否かの判断を行う(ステップS806)。
Next, the total amount of the surface layer of the binder and the total amount of the intermediate layer of the binder are subtracted from the remaining amount of the binder obtained in the process of step S602 (step S804), and the ratio of the calculated value to the total amount of the inner layer of binder is 10% It is determined whether it exceeds (step S806).
このステップS806の判断処理において、ステップS804の処理で算出された算出値の、バインダーの内層の総量に対する割合が、10%を超えると判断されると、内層の吐出量を10%とし(ステップS808)、ステップS706の処理へ進む。 In the determination process of step S806, if it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S804 to the total amount of the inner layer of the binder exceeds 10%, the discharge amount of the inner layer is set to 10% (step S808). ), The process proceeds to step S706.
即ち、ステップS808の処理では、内層の吐出量を10%、中間層および表層の吐出量は初期設定のまま(つまり、中間層60%、表層100%である。)とするものである。
That is, in the process of step S808, the discharge amount of the inner layer is 10%, and the discharge amounts of the intermediate layer and the surface layer are as initial settings (that is, 60% of the intermediate layer and 100% of the surface layer).
一方、ステップS806の判断処理において、ステップS804の処理で算出された算出値の、バインダーの内層の総量に対する割合が、10%を超えない(つまり、10%以下である。)と判断されると、ステップS602の処理で取得したバインダーの残量から、バインダーの表層の総量およびバインダーの内層の吐出量を10%としたときのバインダーの使用量を減算し(ステップS810)、バインダーの中間層の総量に対する算出値の割合が30%を超えるか否かの判断を行う(ステップS812)。
On the other hand, in the determination process of step S806, the ratio of the calculated value calculated in the process of step S804 to the total amount of the inner layer of the binder is determined not to exceed 10% (that is, 10% or less). The amount of binder used when the total amount of the surface layer of the binder and the discharge amount of the inner layer of the binder are 10% is subtracted from the remaining amount of the binder obtained in the process of step S602 (step S810). It is determined whether the ratio of the calculated value to the total amount exceeds 30% (step S812).
このステップS812の判断処理において、ステップS810の処理で算出された算出値の、バインダーの中間層の総量に対する割合が、30%を超えると判断されると、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を30%とし(ステップ814)、ステップS706の処理に進む。 In the determination process of step S812, if it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S810 to the total amount of the intermediate layer of the binder exceeds 30%, the discharge amount of the inner layer is 10%, the intermediate layer The ejection amount of 30% is set (step 814), and the process proceeds to step S706.
即ち、ステップS814の処理では、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を30%および表層の吐出量を初期設定のまま(つまり、100%である。)とするものである。
That is, in the process of step S814, the discharge amount of the inner layer is 10%, the discharge amount of the intermediate layer is 30%, and the discharge amount of the surface layer is as initial setting (that is, 100%).
一方、ステップS812の判断処理において、ステップS810の処理で算出された算出値の、バインダーの中間層の総量に対する割合が、30%を超えない(つまり、30%以下である。)と判断されると、ステップS810の処理で算出された算出値の、バインダーの中間層の総量に対する割合が、20%を超えるか否かの判断を行う(ステップS816)。
On the other hand, in the determination process of step S812, the ratio of the calculated value calculated in the process of step S810 to the total amount of the intermediate layer of the binder is determined not to exceed 30% (that is, 30% or less). Then, it is determined whether the ratio of the calculated value calculated in the process of step S810 to the total amount of the intermediate layer of the binder exceeds 20% (step S816).
このステップS816の判断処理において、ステップS810の処理で算出された算出値の、バインダーの中間層の総量に対する割合が、20%を超えると判断されると、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を20%とし(ステップS818)、ステップS706の処理に進む。 In the determination process of step S816, when it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S810 to the total amount of the intermediate layer of the binder exceeds 20%, the discharge amount of the inner layer is 10%, the intermediate layer The discharge amount of is set to 20% (step S818), and the process proceeds to step S706.
即ち、ステップS818の処理では、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を20%および表層の吐出量を初期設定のまま(つまり、100%である。)とするものである。
That is, in the process of step S 818, the discharge amount of the inner layer is 10%, the discharge amount of the intermediate layer is 20%, and the discharge amount of the surface layer is as initial setting (that is, 100%).
一方、ステップS816の判断処理において、ステップS810の処理で算出された算出値の、バインダーの中間層の総量に対する割合が、20%を超えない(つまり20%以下である。)と判断されると、ステップS602の処理で取得したバインダーの残量から、バインダーの内層の吐出量を10%としたときのバインダーの使用量およびバインダーの中間層の吐出量を20%としたときのバインダーの使用量を減算し(ステップS820)、バインダーの表層に対する算出値の割合が40%を超えるか否かの判断を行う(ステップS822)。
On the other hand, in the determination processing of step S816, the ratio of the calculated value calculated in the processing of step S810 to the total amount of the intermediate layer of the binder is determined not to exceed 20% (that is, 20% or less). Based on the remaining amount of binder obtained in the process of step S602, the usage of the binder when the discharge amount of the inner layer of the binder is 10% and the usage of the binder when the discharge amount of the intermediate layer of the binder is 20% Are subtracted (step S820), and it is determined whether the ratio of the calculated value to the surface layer of the binder exceeds 40% (step S822).
このステップS822の判断処理において、ステップS820の処理で算出された算出値の、バインダーの表層の総量に対する割合が、40%を超えると判断されると、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を20%、表層の吐出量を40%とし(ステップS824)、ステップS706の処理に進む。
In the determination process of step S822, if it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S820 to the total amount of the surface layer of the binder exceeds 40%, the discharge amount of the inner layer is 10% and the intermediate layer is The ejection amount is 20%, and the ejection amount of the surface layer is 40% (step S824), and the process proceeds to step S706.
一方、ステップS822の判断処理において、ステップS820の処理で算出された算出値の、バインダーの表層の総量に対する割合が、40%を超えない(つまり、40%以下である。)と判断されると、ステップS820の処理で算出された算出値の、バインダーの表層に対する割合が、30%を超えるか否かの判断を行う(ステップS826)。
On the other hand, in the determination process of step S822, it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S820 to the total amount of the surface layer of the binder does not exceed 40% (that is, 40% or less). It is determined whether the ratio of the calculated value calculated in the process of step S820 to the surface layer of the binder exceeds 30% (step S826).
このステップS826の判断処理において、ステップS820の処理で算出された算出値の、バインダーの表層の総量に対する割合が、30%を超えると判断されると、内層の吐出量を10%、中間層の吐出量を20%、表層の吐出量を30%とし(ステップS828)、ステップS706の処理に進む。
In the determination process of step S826, if it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S820 to the total amount of the surface layer of the binder exceeds 30%, the discharge amount of the inner layer is 10%, and the intermediate layer The ejection amount is 20%, and the ejection amount of the surface layer is 30% (step S828), and the process proceeds to step S706.
一方、ステップS826の判断処理において、ステップS820の処理で算出された算出値の、バインダー表層の総量に対する割合が、30%を超えない(つまり、30%以下である。)と判断されると、バインダーが不足するため三次元造形が不可能である旨を表示装置(図示せず。)に表示し(ステップS830)、このバインダーの間引き後の吐出量決定処理を終了することで、三次元造形処理を終了する。
On the other hand, in the determination process of step S826, if it is determined that the ratio of the calculated value calculated in the process of step S820 to the total amount of the binder surface layer does not exceed 30% (that is, 30% or less). The fact that three-dimensional modeling is not possible due to lack of binder is displayed on the display device (not shown) (step S 830), and the ejection amount determination process after thinning the binder is completed, thereby three-dimensional modeling End the process.
次に、インクが不足するか否かの判断を行う(ステップS706)。 Next, it is determined whether the ink is insufficient (step S706).
即ち、このステップS706の処理では、C(シアン)のインク、M(マゼンタ)のインク、Y(イエロー)のインクおよびK(ブラック)のインクのうち、層数算出部78で不足するインクとして特定されたインクがあるか否かの判断を行う。
That is, in the process of step S706, of the C (cyan) ink, the M (magenta) ink, the Y (yellow) ink and the K (black) ink, it is specified as an ink which is insufficient in the layer
そして、このステップS706の判断処理において、インクが不足しないと判断されると、ステップS702の処理に戻り、再度、ステップS702以降の処理を行う。 Then, if it is determined that the ink is not insufficient in the determination process of step S706, the process returns to the process of step S702, and the processes of step S702 and subsequent steps are performed again.
なお、ステップS702の処理に戻る際の回数をカウントするようにし、ステップS702の処理に戻る回数が所定の回数に達すると、ステップS604の処理に戻り、再度、形成可能な層数の算出を行うようにしてもよい。
The number of times of returning to the process of step S702 is counted, and when the number of times of returning to the process of step S702 reaches a predetermined number of times, the process returns to the process of step S604 to calculate the number of layers that can be formed again. You may do so.
また、ステップS706の判断処理において、インクが不足すると判断されると、C(シアン)のインク、M(マゼンタ)のインク、Y(イエロー)のインクおよびK(ブラック)のインクのうちの不足すると判断されたインクそれぞれに対して、インクの間引き後の吐出量決定処理が開始される(ステップS708)。
If it is determined in step S706 that the ink is insufficient, the C (cyan) ink, the M (magenta) ink, the Y (yellow) ink and the K (black) ink are insufficient. The discharge amount determination process after thinning the ink is started for each of the determined inks (step S 708).
ここで、図9には、このステップS708の処理によるインクの間引き後の吐出量決定処理の詳細な処理内容が示されており、このインクの間引き後の吐出量決定処理では、まず、不足すると判断された所定のインクに対して、三次元造形物を作製する際に必要となる総量を算出する(ステップS902)。 Here, FIG. 9 shows the detailed processing contents of the discharge amount determination processing after thinning the ink in the processing of step S 708. In the discharge amount determination processing after the thinning of the ink, it is assumed that there is a shortage at first. For the predetermined ink that has been determined, the total amount required to produce a three-dimensional structure is calculated (step S902).
即ち、このステップS902の処理では、間引き部84により、初期設定に設定された所定のインクの吐出量から、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となる所定のインクの総量が算出されることとなる。
That is, in the process of step S902, the predetermined amount of ink required to form each cross-sectional shape from the first layer to the final layer from the predetermined ink discharge amount set in the initial setting by the thinning-out
なお、このとき、初期設定として設定されている所定のインクの吐出量は20%とし、間引き後のインクの吐出量の限界値を吐出量5%とする。
At this time, the discharge amount of the predetermined ink set as the initial setting is 20%, and the limit value of the discharge amount of the ink after thinning is 5%.
次に、ステップS602の処理で取得した所定のインクの残量と、ステップS902の処理で算出した所定のインクの総量とを比較し、ステップS902の処理で算出した所定のインクの総量に対するステップS602の処理で取得した所定のインクの残量の割合が15%を超えるか否かの判断を行う(ステップS904)。
Next, the predetermined remaining amount of ink obtained in the process of step S602 is compared with the total amount of the predetermined ink calculated in the process of step S902, and step S602 for the total amount of predetermined ink calculated in the process of step S902. It is determined whether the ratio of the predetermined remaining amount of ink acquired in the process of (5) exceeds 15% (step S904).
このステップS904の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が15%を超えると判断されると、所定のインクの吐出量を15%とし(ステップS906)、ステップS616の処理に進む。 If it is determined in step S904 that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total amount of ink exceeds 15%, the predetermined ink ejection amount is set to 15% (step S906), and step S616 is performed. Go to the process of
また、ステップS904の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が15%を超えない(つまり15%以下である。)と判断されると、ステップS902の処理で算出した所定のインクの総量に対するステップS602の処理で取得した所定のインクの残量の割合が10%を超えるか否かの判断を行う(ステップS908)。
If it is determined in step S904 that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total amount of ink does not exceed 15% (that is, 15% or less), the calculation in step S902 is performed. It is determined whether the ratio of the predetermined ink remaining amount acquired in the process of step S602 to the predetermined total amount of ink exceeds 10% (step S908).
このステップS908の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が10%を超えると判断されると、所定のインクの吐出量を10%とし(ステップS910)、ステップS616の処理に進む。 If it is determined in step S 908 that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total amount of ink exceeds 10%, the predetermined ink ejection amount is set to 10% (step S 910), and step S 616 is performed. Go to the process of
また、ステップS908の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が10%を超えない(つまり、10%以下である。)と判断されると、ステップS902の処理で算出した所定のインクの総量に対するステップS602の処理で取得した所定のインクの残量の割合が5%を超えるか否かの判断を行う(ステップS912)。
If it is determined that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total amount of ink does not exceed 10% (that is, 10% or less) in the determination process of step S908, the process of step S902 is performed. It is determined whether the ratio of the predetermined ink remaining amount acquired in the process of step S602 to the calculated total amount of ink exceeds 5% (step S912).
このステップS912の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が5%を超えると判断されると、所定のインクの吐出量を5%とし(ステップS914)、ステップS618の処理に進む。 If it is determined in step S912 that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total ink amount exceeds 5%, the predetermined ink ejection amount is set to 5% (step S914), and step S618 is performed. Go to the process of
また、ステップS912の判断処理において、所定のインクの総量に対する所定のインクの残量の割合が5%を超えない(つまり、5%以下である。)と判断されると、所定のインクが不足するため三次元造形が不可能である旨を表示装置(図示せず。)に表示し(ステップS916)、このインクの間引き後の吐出量決定処理を終了することで、三次元造形処理を終了する。
In addition, in the determination processing of step S912, when it is determined that the ratio of the predetermined ink remaining amount to the predetermined total amount of ink does not exceed 5% (that is, 5% or less), the predetermined ink is insufficient. To the effect that three-dimensional modeling is not possible is displayed on the display device (not shown) (step S916), and the three-dimensional modeling process is completed by terminating the discharge amount determination process after thinning the ink. Do.
ステップS612の判断処理において、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製することが選択されなかった(つまり、表示装置(図示せず。)に表示された選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択された場合である。)と判断されると、層数算出部78において特定された不足するバインダーおよびインクについて、三次元造形物を作製する際に必要となるバインダーおよびインクの総量を算出する(ステップS620)。
In the determination process of step S612, it is not selected to make a three-dimensional structure by thinning out the missing binder and ink (that is, in the selection screen displayed on the display device (not shown)), three-dimensional structure formation If it is determined that the product is selected to be reduced in size, it is necessary to prepare a three-dimensional structure for the insufficient binder and ink specified in the layer
即ち、このステップS620の処理では、縮小部86により、三次元造形物を作製する際に不足するとされたバインダーおよびインクのそれぞれに対して、初期設定に設定された吐出量で、第1層から最終層までの各断面形状を形成するために必要となるバインダーあるいはインクの総量を算出することとなる。
That is, in the process of step S620, the
その後、ステップS620の処理で算出したバインダーおよびインクの総量と、ステップS602の処理で取得したバインダーおよびインクの残量とから、不足するとされたバインダーおよびインクの不足量を算出し(ステップS622)、不足量が最も大きいバインダーあるいはインクを決定する(ステップS624)。
After that, the insufficient amounts of the binder and the ink determined to be insufficient are calculated from the total amount of the binder and the ink calculated in the process of step S620 and the remaining amounts of the binder and the ink acquired in the process of step S602 (step S622). The binder or ink with the largest shortage is determined (step S624).
そして、決定したバインダーまたはインクの残量により、最も大きいサイズで三次元造形物を作製することができる縮小率を決定する(ステップS626)。
Then, based on the determined remaining amount of binder or ink, the reduction ratio at which the three-dimensional structure can be produced with the largest size is determined (step S626).
こうして決定された縮小率で、記憶部70に記憶された三次元造形物の三次元データを縮小し(ステップS628)、縮小した三次元データの断面形状データを作成する(ステップS630)。
The three-dimensional data of the three-dimensional object stored in the
即ち、ステップS630の処理では、作成部71により、ステップS628の処理で縮小した三次元データを、水平方向に所定の間隔で切断した断面を表す断面形状データを作成し、作成した断面形状データを縮小断面形状データとして記憶部70に出力する。なお、こうして作成された縮小断面形状データは、基本断面形状データと比較して、断面形状データの数(つまり、断面形状の数)が少なくなるとともに、形成される断面形状の体積が小さくなる。
That is, in the process of step S630, the creating
その後、ステップS630の処理で作成した縮小断面形状データに基づいて、三次元造形を行い(ステップS632)、最終層の断面形状を形成した後に、この三次元造形処理を終了する。なお、三次元造形する際のバインダーおよびインクの吐出量としては、初期設定で設定された吐出量となる。 Thereafter, three-dimensional formation is performed based on the reduced cross-sectional shape data created in the process of step S630 (step S632), and after the cross-sectional shape of the final layer is formed, the three-dimensional formation process is ended. In addition, as a discharge amount of the binder and ink at the time of three-dimensional modeling, it becomes the discharge amount set in the initial setting.
即ち、このステップS632の処理では、三次元造形物10により、バインダーおよびインクを初期設定で設定された吐出量とし、ステップS630の処理で作成した縮小断面形状データに基づいて、三次元造形物を作製することとなる。
That is, in the process of step S632, the binder and the ink are set to the discharge amount set in the initial setting by the three-
なお、具体的な処理としては、ステップS630の処理で作成した縮小断面形状データに基づいて、断面形状を形成する点についてのみ、上記したステップS608の処理と異なる。 Note that as a specific process, only the point of forming the cross-sectional shape based on the reduced cross-sectional shape data created in the process of step S630 differs from the process of step S608 described above.
つまり、ステップS632の処理では、造形槽16に形成した粉末層に、ステップS630の処理で作成した縮小断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよびインクを吐出して断面形状を形成する処理を繰り返し行って、縮小断面形状データに基づく三次元造形物を作製することとなる。
That is, in the process of step S632, the binder from the
具体的には、図11(a)に示す状態とした後に、マイクロコンピューター28における制御部72の制御により、造形槽16に形成された粉末層に対して、ステップS630の処理で作成された所定の縮小断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、当該粉末層に当該所定の縮小断面形状データに基づく断面形状を形成することとなる。
Specifically, after the state shown in FIG. 11 (a), under the control of the
さらに、図12(b)に示す状態とした後に、新たに形成された粉末層に、上記所定の縮小断面形状データの次の縮小断面形状データに基づく位置に、初期設定で設定された吐出量で、吐出ヘッド24からバインダーおよび各インクを吐出して、新たに形成された粉末層に当該縮小断面形状データに基づく断面形状を形成することとなる。
Further, after the state shown in FIG. 12 (b), the discharge amount set in the initial setting at the position based on the next reduced cross-sectional shape data of the predetermined reduced cross-sectional shape data on the newly formed powder layer. Then, the binder and each ink are discharged from the
以上において説明したように、本発明による三次元造形装置10は、粉末材料を硬化するための無色のバインダーと、無色のバインダーに色彩を付すためのインクとが吐出ヘッド24から吐出するようにした。そして、こうしたインクとして、例えば、インクジェットプリンタなどに使用される汎用の水性顔料インクを用いるようにした。
As described above, in the three-
また、本発明による三次元造形装置10は、ユーザーにより三次元造形の開始が指示されると、バインダーおよびインクの貯留されたカートリッジの重量を計測し、カートリッジ内に貯留されたバインダーおよびインクの残量を算出するとともに、この算出結果、基本断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量から、基本断面形状データに基づく断面形状を何層形成することが可能であるのかを算出し、算出した断面形状の層数から三次元造形物の作製が可能か不可能かの判断を行うようにした。
In addition, when the user instructs to start three-dimensional modeling, the three-
三次元造形が不可能との判断がなされると、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製するか、あるいは、不足するバインダーおよびインクに応じて三次元造形物を縮小して作製するかの選択画面を表示するようにした。 If it is judged that three-dimensional modeling is impossible, the missing binder and ink are thinned out to produce a three-dimensional article, or the three-dimensional article is reduced and produced according to the insufficient binder and ink. Added a selection screen for the user.
この選択画面において、不足するバインダーおよびインクを間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足するバインダーおよびインクを特定し、不足するバインダーおよびインクについて初期設定で設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定するようにした。 In this selection screen, when it is selected to thin out the insufficient binder and ink to produce a three-dimensional structure, the insufficient binder and ink are identified, and the ejection amount set in the initial setting for the insufficient binder and ink is selected. To determine the discharge amount after thinning.
そして、三次元造形の際には、不足するバインダーおよびインクについては、決定した間引き後の吐出量で吐出ヘッド24から吐出され、他のバインダーおよびインク(つまり、不足するバインダーおよびインクであると特定されなかったバインダーおよびインクである。)については、初期設定で設定された吐出量で吐出ヘッド24から吐出するようにした。なお、このときには、基本断面形状データに基づいて三次元造形が行われる。
And in the case of three-dimensional modeling, about the binder and ink which run short, it discharges from the
また、選択画面において、不足するバインダーおよびインクに応じて三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足するバインダーおよびインクを特定し、不足量の最も大きいバインダーあるいはインクの残量に基づいて、三次元造形物の縮小率を決定し、この決定した縮小率に基づいて三次元造形物の三次元データを縮小し、縮小した三次元データから縮小断面形状データを作成するようにした。 In addition, when it is selected that the three-dimensional object be reduced and produced according to the binder and ink which is lacking on the selection screen, the binder and ink which is lacking are identified, and the largest amount of binder or ink remains. Based on the amount, determine the reduction ratio of the three-dimensional object, reduce the three-dimensional data of the three-dimensional object based on the determined reduction ratio, and create the reduced cross-sectional shape data from the reduced three-dimensional data I made it.
そして、三次元造形の際には、この縮小断面形状データに基づいて、三次元造形を行うようにした。なお、このときには、バインダーおよびインクは、初期設定で設定された吐出量となる。 And in the case of three-dimensional modeling, three-dimensional modeling was performed based on this reduced cross-sectional shape data. At this time, the binder and the ink have the ejection amount set in the initial setting.
このため、本発明による三次元造形装置10においては、カートリッジ内に貯留されたバインダーやインクの残量が不足した場合であっても、例えば、強度を無視してでも三次元造形を行いたいなどの、ユーザーの意思を反映した三次元造形を行うことができる。
For this reason, in the three-
また、本発明による三次元造形装置10は、カートリッジ収容部22において、重量センサ52(58)を設け、カートリッジ収容部22で各カートリッジ内に貯留されたバインダーおよびインクの残量を計測するとともに、カートリッジ収容部22からチューブを介して吐出ヘッド24に各カートリッジからのバインダーおよびインクを供給するようにした。
Further, the three-
これにより、本発明による三次元造形装置10は、サブタンクを介してバインダーをヘッドに供給するような従来の技術による三次元造形装置より、装置を小型化することができる。
As a result, the three-
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(9)に示すように変形するようにしてもよい。 The above-described embodiment may be modified as shown in the following (1) to (9).
(1)上記した実施の形態においては、画面表示部82は、「間引きして三次元造形物を作製する」という選択肢と、「三次元造形物を縮小して作製する」という選択肢とを選択可能な選択画面を表示するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
(1) In the above-described embodiment, the
即ち、画面表示部82は、上記した選択肢のほかに、例えば、「三次元造形を中止する」などの選択肢を選択画面に表示するようにしてもよい。
That is, the
(2)上記した実施の形態においては、インクの間引き後の吐出量決定処理で、インクの吐出量の限界値に達すると、三次元造形ができない旨を表示するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。 (2) In the above-described embodiment, in the discharge amount determination process after thinning the ink, when the ink discharge amount limit value is reached, it is displayed that three-dimensional modeling can not be performed. Of course not.
即ち、インクの吐出量の限界値に達すると、不足する所定のインクを使用しないで表現可能な別の色彩で表現して三次元造形を行う、全てのインクを使用することなく三次元造形を行う、あるいは、不足する所定のインク以外のインクを用いて単色で三次元造形を行うなどの種々の表現方法による三次元造形を選択可能な選択画面を表示するようにして、この選択画面で選択された方法によって、三次元造形を行うようにしてもよい。 That is, when the ink discharge amount limit value is reached, three-dimensional shaping is performed by expressing another color that can be expressed without using an insufficient predetermined ink and performing three-dimensional shaping, without using all the inks. In this selection screen, a selection screen is displayed that allows selection of three-dimensional modeling by various expression methods such as performing three-dimensional modeling in a single color using an ink other than a predetermined ink to be performed or insufficient. Three-dimensional modeling may be performed by the method described above.
(3)上記した実施の形態においては、ローラ26と吐出ヘッド24とが共に移動部材20に配設されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ローラ26と吐出ヘッド24とを異なる移動部材に配設するようにし、ローラ26と吐出ヘッド24とが互いに別々にY軸方向に移動するようにしてもよい。
(3) In the embodiment described above, both the
(4)上記した実施の形態においては、図3(b)に示すように、回動部50と支持部材54を用い、重量センサ52によりバインダーやインクの貯留されたカートリッジの重量を計測するようにしたり、図3(c)に示すように、収容ステージ56を用いて重量センサ58によりバインダーやインクの貯留されたカートリッジの重量を計測するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
(4) In the embodiment described above, as shown in FIG. 3B, the
即ち、カートリッジ収容部22において、重量センサによりバインダーやカートリッジの貯留されたカートリッジの重量を計測することができる構成であれば、どのように当該カートリッジを計測するようにしてもよい。
That is, as long as the weight of the cartridge in which the binder and the cartridge are stored can be measured by the weight sensor in the
(5)上記した実施の形態においては、層数算出部78で、断面形状データおよび初期設定で設定された吐出量で三次元造形物を作成することが可能な層数を算出するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、取得部76で取得したバインダーおよびインクの残量と、三次元データの体積あるいは基本断面形状データの合計体積とを比較して、判断部80により、基本断面形状データに基づいて、初期設定で設定された吐出量で三次元造形物を作成することが可能な否かの判断を行うようにしてもよい。
(5) In the above-described embodiment, the number-of-
(6)上記した実施の形態においては、バインダーの吐出量を間引く際には、内層、中間層、表層に優先順位を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、内層、中間層および表層において、一律に所定量の吐出量を間引くようにしてもよい。 (6) In the above-described embodiment, when thinning out the discharge amount of the binder, the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer are prioritized, but the invention is of course not limited thereto. In the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer, the discharge amount of a predetermined amount may be thinned uniformly.
(7)上記した実施の形態においては、無色のバインダーと4色の水性顔料インクを吐出ヘッド24から吐出するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、4色の水性顔料インクに換えて、4色に色づけされたバインダー(有色バインダー)を吐出ヘッドから吐出するようにしてもよい。
(7) In the above-described embodiment, the colorless binder and the four-color aqueous pigment ink are discharged from the
(8)上記した実施の形態においては、貯留槽14に貯留された粉末材料が昇降板21により押し上げられ、押し上げられた粉末材料をローラ26により押し出して造形槽16に供給するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、貯留槽14やローラ26を設けることなく、造形槽16に直接粉末材料を供給するような構成を設けるようにしてよい。
(8) In the above-described embodiment, the powder material stored in the
なお、この場合には、造形槽16に供給された粉末材料の表面を平坦にするローラなどの機構も設ける必要がある。
In this case, it is also necessary to provide a mechanism such as a roller for flattening the surface of the powder material supplied to the
(9)上記した実施の形態ならびに上記した(1)乃至(8)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。 (9) The above-described embodiment and the modifications shown in the above (1) to (8) may be appropriately combined.
本発明は、粉末固着積層方式の三次元造形装置として用いて好適である。 The present invention is suitable for use as a three-dimensional modeling apparatus of a powder adhering and laminating method.
10 三次元造形装置、14 貯留槽、16 造形槽、18 収容槽、20 移動部材、21、30 昇降板、22 カートリッジ収容部、24 吐出ヘッド、26 ローラ、28 マイクロコンピューター、52、58 重量センサ、70 記憶部、72 制御部、74 設定変更部、76 取得部、78 層数算出部、80 判断部、82 画面表示部、84 間引き部、86縮小部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから断面形状データを作成する作成手段と、
カートリッジ内に貯留された前記バインダーおよび前記インクの残量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記バインダーおよび前記インクの残量に基づいて、前記バインダーおよび前記インクを予め設定された吐出量で吐出し、前記三次元データから作成した第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断手段と、
前記判断手段により三次元造形物を作製することが不可能であると判断されると、前記バインダーおよび前記インクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面を表示する画面表示手段と、
前記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する前記バインダーおよび前記インクについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き手段と、
前記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する前記バインダーおよび前記インクのうち、不足量の最も大きい前記バインダーおよび前記インクの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて前記三次元データを縮小する縮小手段と
を有し、
前記作成手段は、前記三次元データに基づいて前記第1の断面形状データを作成するとともに、前記縮小手段により縮小された前記三次元データに基づいて、第2の断面形状データを作成し、
前記制御手段は、前記間引き手段により間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された前記バインダーおよび前記インクを当該間引き後の吐出量とし、前記第1の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御するとともに、前記縮小手段により前記三次元データが縮小されると、前記バインダーおよび前記インクを予め設定された吐出量とし、前記第2の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御する
ことを特徴とする三次元造形装置。 A binder for curing the powder material and an ink for coloring the powder material are ejected from the head to form a cross-sectional shape with respect to the powder layer formed with a predetermined thickness in the modeling tank by the powder material supplied. Forming a new powder layer on the powder layer in which the cross-sectional shape is formed in the modeling tank, and discharging the binder and the ink from the head to the new powder layer to form a cross-sectional shape In a three-dimensional modeling apparatus that stacks cross-sectional shapes to produce a three-dimensional object by repeatedly performing an operation of
Creating means for creating cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the three-dimensional object to be created;
Acquisition means for acquiring the remaining amount of the binder and the ink stored in the cartridge;
The binder and the ink are ejected with a preset ejection amount based on the binder and the remaining amount of the ink acquired by the acquisition unit, and the first cross-sectional shape data created from the three-dimensional data A determination unit that determines whether it is possible to produce a three-dimensional object;
When it is judged that it is impossible to produce a three-dimensional structure by the judgment means, the binder and the ink are thinned to produce a three-dimensional structure, or the three-dimensional structure is reduced. Screen display means for displaying a selection screen that can be selected to be manufactured;
On the selection screen, if it is selected to produce a three-dimensional object by thinning out, thinning means for thinning out the discharge amount set in advance for the binder and the ink which run short and determining the discharged amount after thinning When,
In the selection screen, when it is selected to produce a three-dimensional object in a reduced size, three-dimensional based on the remaining amount of the binder and the ink having the largest shortage among the binder and the ink lacking. Determining a reduction rate of a formed object, and reducing the three-dimensional data based on the determined reduction rate;
The creation means creates the first cross-sectional shape data based on the three-dimensional data, and creates second cross-sectional shape data based on the three-dimensional data reduced by the reduction means.
The control means, when the ejection amount after thinning is determined by the thinning means, uses the binder and the ink whose ejection amount after thinning is determined as the ejection amount after thinning, and the first cross-sectional shape data The head is controlled based on the above, and when the three-dimensional data is reduced by the reduction means, the binder and the ink are set as the discharge amounts set in advance, and the head is made based on the second cross-sectional shape data A three-dimensional modeling apparatus characterized by controlling
前記インクは、水性顔料インクである
ことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional shaping apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the ink is an aqueous pigment ink.
作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから断面形状データを作成する作成手段と、
カートリッジ内に貯留された前記無色バインダーおよび前記有色バインダーの残量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記無色バインダーおよび前記有色バインダーの残量に基づいて、前記無色バインダーおよび前記有色バインダーを予め設定された吐出量で吐出し、前記三次元データから作成した第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断手段と、
前記判断手段により三次元造形物を作製することが不可能であると判断されると、前記無色バインダーおよび前記有色バインダーを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画面を表示する画面表示手段と、
前記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する前記無色バインダーおよび前記有色バインダーについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き手段と、
前記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する前記無色バインダーおよび前記有色バインダーのうち、不足量の最も大きい前記無色バインダーおよび前記有色バインダーの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて前記三次元データを縮小する縮小手段と
を有し、
前記作成手段は、前記三次元データに基づいて前記第1の断面形状データを作成するとともに、前記縮小手段により縮小された前記三次元データに基づいて、第2の断面形状データを作成し、
前記制御手段は、前記間引き手段により間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された前記無色バインダーおよび前記有色バインダーを当該間引き後の吐出量とし、前記第1の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御するとともに、前記縮小手段により前記三次元データが縮小されると、前記無色バインダーおよび前記有色バインダーを予め設定された吐出量とし、前記第2の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御する
ことを特徴とする三次元造形装置。 A colorless binder for curing the powder material and a colored binder for coloring the powder material are discharged from the head to form a cross-sectional shape with respect to the powder layer formed with a predetermined thickness in the modeling tank by the powder material supplied. After that, a new powder layer is formed on the powder layer in which the cross-sectional shape is formed in the modeling tank, and the colorless binder and the colored binder are discharged from the head to the new powder layer. In a three-dimensional modeling apparatus that stacks cross-sectional shapes to produce a three-dimensional object by repeatedly and repeatedly performing the operation of forming the cross-sectional shapes,
Creating means for creating cross-sectional shape data from three-dimensional data representing the three-dimensional shape of the three-dimensional object to be created;
Acquisition means for acquiring the remaining amount of the colorless binder and the colored binder stored in the cartridge;
A first cross-sectional shape created from the three-dimensional data by discharging the colorless binder and the colored binder at a preset discharge amount based on the remaining amounts of the colorless binder and the colored binder obtained by the obtaining unit. A determination unit that determines whether it is possible to produce a three-dimensional object based on the data;
When it is judged by the judgment means that it is impossible to produce a three-dimensional structure, the colorless binder and the colored binder may be thinned out to produce a three-dimensional structure, or the three-dimensional structure may be reduced. Screen display means for displaying a selection screen which can be selected to be prepared
In the selection screen, when it is selected to produce a three-dimensional object by thinning out, the ejection amount set in advance is thinned out to determine the ejection amount after thinning out for the colorless binder and the colored binder which run short. Thinning means,
In the selection screen, when it is selected that the three-dimensional structure is to be reduced in size, the remaining amount of the colorless binder and the colored binder is the largest among the insufficient amounts of the colorless binder and the colored binder. Determining a reduction ratio of the three-dimensional structure based on the reduction ratio, and reducing the three-dimensional data based on the determined reduction ratio;
The creation means creates the first cross-sectional shape data based on the three-dimensional data, and creates second cross-sectional shape data based on the three-dimensional data reduced by the reduction means.
When the discharge amount after thinning is determined by the thinning means, the control means sets the colorless binder and the colored binder whose discharge amount after thinning is determined as the discharge amount after thinning, and the first cross section When the three-dimensional data is reduced by the reduction means while controlling the head based on shape data, the colorless binder and the colored binder are set as discharge amounts set in advance, and the second cross-sectional shape data is obtained. And controlling the head based on the three-dimensional modeling apparatus.
前記収容手段に配設され、前記バインダーおよび前記インクが貯留された各カートリッジの重量を計測する計測手段と
を有し、
前記取得手段は、前記計測手段で計測した重量から空のカートリッジの重量を減算して前記バインダーおよび前記インクの残量を取得する
ことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional shaping apparatus according to any one of claims 1 or 2, further,
And a measuring unit disposed in the storage unit and measuring the weight of each of the binder and the cartridge in which the ink is stored.
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the acquiring unit acquires the remaining amount of the binder and the ink by subtracting the weight of an empty cartridge from the weight measured by the measuring unit.
前記取得手段により取得した前記バインダーおよび前記インクの残量、前記三次元データから作成した第1の断面形状データ、ならびに、予め設定された前記バインダーおよび前記インクの吐出量に基づいて、前記第1の断面形状データに基づく断面形状を何層形成することができるかを算出する算出手段と
を有し、
前記判断手段は、前記算出手段により算出された断面形状の層数に基づいて、前記バインダーおよび前記インクを予め設定された吐出量で吐出し、前記第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う
ことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional shaping apparatus according to any one of claims 1, 2 or 4, further,
The first based on the binder and the remaining amount of the ink acquired by the acquiring means, the first cross-sectional shape data created from the three-dimensional data, and the ejection amount of the binder and the ink set in advance. rather the cross-sectional shape data based Dzu and a calculating means for calculating whether the cross-sectional shape can be many layers formed,
The determination means discharges the binder and the ink by a preset discharge amount based on the number of layers in the cross-sectional shape calculated by the calculation means, and three-dimensional modeling based on the first cross-sectional shape data It is judged whether it is possible to manufacture a thing. Three-dimensional modeling device characterized by the above-mentioned.
断面形状データに基づいて形成される断面形状は、内層、中間層および表層の3層構造で形成され、
前記間引き手段では、バインダーの間引き後の吐出量を決定する際には、内層における吐出量を、中間層および表層における吐出量よりも優先的に間引き、中間層における吐出量を表層における吐出量よりも優先的に間引く
ことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional shaping apparatus according to any one of claims 1, 2, 4 and 5.
The cross-sectional shape formed based on the cross-sectional shape data is formed of a three-layer structure of an inner layer, an intermediate layer and a surface layer,
In the thinning means, when determining the discharge amount after thinning the binder, the discharge amount in the inner layer, intermediate layer and than the discharge amount in the surface layer thinning preferentially, the discharge amount of the discharge amount in the intermediate layer in the surface layer A three-dimensional shaping apparatus characterized by thinning preferentially.
作成する三次元造形物の三次元形状を表す三次元データから第1の断面形状データを作成する第1の作成工程と、
カートリッジ内に貯留された前記バインダーおよび前記インクの残量を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記バインダーおよび前記インクの残量に基づいて、前記バインダーおよび前記インクを予め設定された吐出量で吐出し、前記第1の断面形状データに基づいて三次元造形物を作製することが可能か否かの判断を行う判断工程と、
前記判断工程で三次元造形物を作成することが不可能であると判断されると、前記バインダーおよび前記インクを間引いて三次元造形物を作製すること、あるいは、三次元造形物を縮小して作製することを選択可能な選択画像を表示する画像表示工程と、
前記選択画面において、間引いて三次元造形物を作製することが選択されると、不足する前記バインダーおよび前記インクについて、予め設定された吐出量を間引いて、間引き後の吐出量を決定する間引き工程と、
前記選択画面において、三次元造形物を縮小して作製することが選択されると、不足する前記バインダーおよび前記インクのうち、不足量の最も大きい前記バインダーおよび前記インクの残量に基づいて三次元造形物の縮小率を決定し、決定した縮小率に基づいて前記三次元データを縮小する縮小工程と、
前記間引き工程で間引き後の吐出量が決定されると、間引き後の吐出量が決定された前記バインダーおよび前記インクを当該間引き後の吐出量とし、前記第1の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御する第1の制御工程と、
前記縮小工程で前記三次元データが縮小されると、縮小された前記三次元データから第2の断面形状データを作成する第2の作成工程と、
前記第2の作成工程で前記第2の断面形状データが作成されると、前記バインダーおよび前記インクを予め設定された吐出量とし、前記第2の断面形状データに基づいて前記ヘッドを制御する第2の制御工程と
を前記三次元造形装置が実行する
ことを特徴とする三次元造形方法。 A binder for curing the powder material and an ink for coloring the powder material are ejected from the head to form a cross-sectional shape with respect to the powder layer formed with a predetermined thickness in the modeling tank by the powder material supplied. Forming a new powder layer on the powder layer in which the cross-sectional shape is formed in the modeling tank, and discharging the binder and the ink from the head to the new powder layer to form a cross-sectional shape In a three-dimensional modeling method of producing a three-dimensional model by a three-dimensional modeling apparatus that stacks cross-sectional shapes to produce a three-dimensional model by repeatedly performing an operation of
A first creating step of creating first cross-sectional shape data from three-dimensional data representing a three-dimensional shape of the three-dimensional structure to be created;
An acquiring step of acquiring the remaining amount of the binder and the ink stored in the cartridge;
The binder and the ink are discharged with a preset discharge amount based on the binder and the remaining amount of the ink obtained in the obtaining step, and a three-dimensional structure is produced based on the first cross-sectional shape data. A determination step of determining whether it is possible to
When it is judged that it is impossible to create a three-dimensional structure in the determination step, the binder and the ink are thinned to produce a three-dimensional structure, or the three-dimensional structure is reduced. An image display step of displaying a selected image that can be selected to be manufactured;
In the selection screen, when it is selected to produce a three-dimensional object by thinning out, a thinning step of thinning out the discharge amount set in advance for the binder and the ink which are lacking and determining the discharge amount after thinning When,
In the selection screen, when it is selected to produce a three-dimensional object in a reduced size, three-dimensional based on the remaining amount of the binder and the ink having the largest shortage among the binder and the ink lacking. A reduction step of determining a reduction ratio of a shaped object and reducing the three-dimensional data based on the determined reduction ratio;
When the ejection amount after thinning is determined in the thinning step, the binder whose ink ejection amount after thinning is determined and the ink are used as the ejection amount after thinning, and the head is determined based on the first cross-sectional shape data. Control step of controlling
A second creation step of creating second cross-sectional shape data from the reduced three-dimensional data when the three-dimensional data is reduced in the reduction step;
When the second cross-sectional shape data is generated in the second generation step, the binder and the ink are set as discharge amounts set in advance, and the head is controlled based on the second cross-sectional shape data. The three-dimensional modeling method executes the two control steps.
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