特開2017-7208(P2017-7208A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2017-7208立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-7208(P2017-7208A)
(43)【公開日】2017年1月12日
(54)【発明の名称】立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置
(51)【国際特許分類】
   B29C 67/00 20170101AFI20161216BHJP
   B33Y 30/00 20150101ALI20161216BHJP
   B33Y 10/00 20150101ALI20161216BHJP
   B33Y 50/00 20150101ALI20161216BHJP
   B33Y 50/02 20150101ALI20161216BHJP
【FI】
   B29C67/00
   B33Y30/00
   B33Y10/00
   B33Y50/00
   B33Y50/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2015-125098(P2015-125098)
(22)【出願日】2015年6月22日
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
【住所又は居所】東京都大田区中馬込1丁目3番6号
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】小野 泰一
【住所又は居所】東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式会社リコー内
【テーマコード(参考)】
4F213
【Fターム(参考)】
4F213AC04
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL15
4F213WL32
4F213WL34
4F213WL74
4F213WL85
4F213WL92
(57)【要約】      (修正有)
【課題】立体造形物の空間率の不均一を抑制する手段の提供。
【解決手段】供給部18は、粉体を供給する。平坦化部16は、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことにより平坦化させ、粉体層を形成し、吐出部26は、粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成し、制御部14は、粉体の供給、粉体層の形成、及び造形液の吐出、の一連の処理を繰り返す様に、供給部18、平坦化部16、及び吐出部26を制御することにより、造形対象物に対応する立体造形物を形成する立体造形装置10。制御部14は、調整部を備え、調整部は、立体造形物における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向X及び第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液の吐出量及び造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する立体造形装置10。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体を供給する供給部と、
供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、
前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、
立体造形装置。
【請求項2】
前記造形対象物の前記第1の方向の空間率、および前記造形対象物の前記第2の方向の空間率、を示す空間情報を取得する取得部を備え、
前記調整部は、
前記空間情報によって示される前記第1の方向の空間率および前記第2の方向の空間率が、予め定めた基準空間率となるように、前記第1の方向への前記造形液の吐出間隔、前記第2の方向への前記造形液の吐出間隔、および前記造形液の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整する、
請求項1に記載の立体造形装置。
【請求項3】
前記基準空間率は、前記第1の方向の空間率および前記第2の方向の空間率の内、小さい方の空間率である、請求項2に記載の立体造形装置。
【請求項4】
前記調整部は、
前記空間情報によって示される前記第1の方向および前記第2の方向の内の空間率の小さい一方の方向に連続してドットを形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向に連続してドットを形成したときのドット間隔が狭くなるように、該他方の方向への前記造形液の吐出間隔および前記造形液の1回の吐出あたりの吐出量の少なくとも一方を前記空間情報に応じて調整することによって、前記立体造形物における前記第1の方向の空間率と前記第2の方向の空間率が前記基準空間率となるように調整する、
請求項3に記載の立体造形装置。
【請求項5】
前記空間情報は、前記造形対象物の前記第1の方向の空間率、前記造形対象物の前記第2の方向の空間率、および、前記造形対象物における前記粉体層の層間に相当する第1領域の前記第3の方向の空間率を含み、
前記制御部は、前記一連の処理において、前記造形対象物を形成するための印刷データに応じて、前記粉体層の表面における前記造形対象物に応じた位置に前記造形液を吐出して前記ドットを形成するように前記吐出部を制御し、
前記調整部は、
前記空間情報によって示される前記第3の方向の空間率が、前記基準空間率と一致するように、前記一連の処理において、前記粉体層の表面における前記印刷データに応じて吐出したドット上に更に、前記空間情報に応じた吐出量の前記造形液を吐出するように前記造形液の吐出量を調整することによって、前記第3の方向の空間率が前記基準空間率となるように更に調整する、請求項2に記載の立体造形装置。
【請求項6】
前記基準空間率は、前記第1の方向の空間率、前記第2の方向の空間率、および前記第3の方向の空間率の内、最も小さい空間率である、請求項5に記載の立体造形装置。
【請求項7】
前記空間情報と、造形条件と、を対応づけた条件情報を記憶した記憶部と、
前記造形対象物の前記造形条件を受け付ける受付部と、
を備え、
前記取得部は、受付けた前記造形条件に対応する前記空間情報を前記条件情報から読取ることによって、前記空間情報を取得する、
請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の立体造形装置。
【請求項8】
前記造形条件は、前記平坦化部による平坦化速度と、前記造形液の吐出環境と、前記粉体層の1層あたりの層厚と、前記粉体の種類と、の少なくとも1つを含む、請求項7に記載の立体造形装置。
【請求項9】
粉体を供給する供給部と、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、を備えた立体造形装置で実行する立体造形方法であって、
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整ステップを含む、
立体造形方法。
【請求項10】
粉体を供給する供給部と、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、を備えた造形装置を制御するコンピュータに実行させる立体造形プログラムであって、
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整ステップを含む、
立体造形プログラム。
【請求項11】
粉体を供給する供給部と、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、を備えた造形装置を制御する情報処理装置であって、
前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部を備え、
前記制御部は、
前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、
情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット方式を用いた立体造形装置が知られている。例えば、粉体を供給し、粉体の表面を均して粉体層を形成し、粉体層に対して造形液を吐出してドットを形成する、といった一連の処理を繰り返し実行することで、立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。
【0003】
また、立体造形物の乾燥や焼結による変形を抑制するために、造形物の乾燥や焼結などによる変化量を用いて、立体造形物の造形に用いる印刷データを補正する技術が開示されている。そして、補正した印刷データを用いて立体造形物を造形する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、粉体層に造形液を吐出する上記一連の処理を繰り返し実行することで立体造形物を造形した場合、造形された立体造形物の空間率が不均一となる場合がある。しかし、従来の技術では、立体造形物の空間率の不均一を抑制することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、粉体を供給する供給部と、供給された粉体の表面を第1の方向に均すことによって平坦化させ、粉体層を形成する平坦化部と、前記粉体層の表面における造形対象物に応じた位置に造形液を吐出してドットを形成する吐出部と、前記粉体の供給、前記粉体層の形成、および前記造形液の吐出、の一連の処理を繰り返すように、前記供給部、前記平坦化部、および前記吐出部を制御することによって、前記造形対象物に対応する立体造形物を形成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記立体造形物における、前記第1の方向、前記第1の方向に直交し且つ前記粉体層の厚み方向に一致する第3の方向、前記第1の方向および前記第3の方向に直交する第2の方向、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、前記造形液の吐出量および前記造形液の吐出間隔の少なくとも一方を調整する調整部を有する、立体造形装置である。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、立体造形物の空間率の不均一を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1は、立体造形装置の一例を示す模式図である。
図2図2は、一連の処理の流れの一例を示す模式図である。
図3図3は、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。
図4図4は、立体造形物の一例を示す模式図である。
図5図5は、立体造形物のXY平面の空間率の一例を示す模式図である。
図6図6は、立体造形物の第3の方向の空間率の一例を示す説明図である。
図7図7は、立体造形装置の機能ブロック図である。
図8図8は、条件情報のデータ構成の一例を示す模式図である。
図9図9は、管理情報のデータ構成の一例を示す図である。
図10図10は、造形処理の手順の一例を示すフローチャートである。
図11図11は、情報処理装置のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に添付図面を参照して、立体造形装置、立体造形方法、立体造形プログラム、および情報処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0009】
図1は、立体造形装置10の一例を示す模式図である。
【0010】
立体造形装置10は、造形装置12と、情報処理装置14と、UI(ユーザインタフェース)部36と、を備える。造形装置12とUI部36は、情報処理装置14にデータや信号授受可能に接続されている。
【0011】
UI部36は、ユーザによる各種操作指示を受付けると共に、各種情報を表示する。UI部36は、例えば、キーボード、タッチパネル付のディスプレイ等である。なお、UI部36は、ユーザからの操作指示を受付ける操作部と、各種情報を表示する表示部と、を別体とした構成であってもよい。
【0012】
情報処理装置14は、造形装置12を制御する。造形装置12は、情報処理装置14の制御によって、立体造形物を造形する。造形装置12は、供給部18と、平坦化部16と、吐出部26と、造形部22と、を備える。
【0013】
供給部18は、造形部22へ供給する粉体20を貯留する。本実施の形態では、供給部18と造形部22とは、第1の方向(図1中、矢印X方向参照、以下、第1の方向Xと称する場合がある)に連続して配列されている。なお、本実施の形態では、第1の方向Xは、水平面における1つの方向であるものとして説明する。また、本実施の形態では、第1の方向Xは、連続して配列された供給部18および造形部22の内、供給部18側を上流側とし、造形部22側を下流側とする方向であるものとして説明する。
【0014】
供給部18は、供給槽18Aと、ステージ18Cと、支持部材18Bと、を含む。供給槽18Aは、内側に粉体20を貯留する。供給槽18Aは、反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向)に開口している。本実施の形態では、供給槽18Aは、造形部22における造形槽22A(詳細後述)の開口と同じ形状および同じ面積の開口を有し、造形部22に対して第1の方向Xに連続して配置されている。
【0015】
供給槽18Aには、供給槽18A内の粉体20の貯留量が予め定めた量以下となったときに、所定量の粉体20が供給槽18A内に貯留されるように、別途設けられた粉体供給機構から粉体20が供給される。
【0016】
ステージ18Cは、供給槽18Aの内側の底部を構成する。ステージ18Cは、支持部材18Bによって支持されている。支持部材18Bは、水平方向に対して直交する方向(図1中、矢印Z方向参照、以下、第3の方向Zと称する)に移動可能となるように、ステージ18Cを支持する。
【0017】
本実施の形態では、支持部材18Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ18Cを反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向参照)に予め定めた所定量ずつ移動させる。これによって、供給槽18Aの開口側に、供給槽18A内に貯留された粉体20の一部が突出した状態となる。なお、供給槽18Aに粉体供給機構から粉体を供給する場合、支持部材18Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ18Cを鉛直方向(図1中、矢印ZB方向)へ移動させればよい。
【0018】
造形部22には、立体造形物が造形される。造形部22は、造形槽22Aと、支持部材22Bと、ステージ22Cと、を備える。
【0019】
造形槽22Aは、供給部18から供給された粉体20を貯留する。造形槽22A内に貯留された粉体20に造形液28が吐出されることで、造形槽22A内に立体造形物が造形される。造形槽22Aは、反鉛直方向(図1中、矢印ZA方向)に開口している。造形槽22Aの開口は、供給槽18Aの開口に対して第1の方向Xに連続して配置されている。
【0020】
ステージ22Cは、造形槽22Aの内側の底部を構成する。ステージ22Cは、支持部材22Bによって支持されている。支持部材22Bは、第3の方向Zに移動可能となるように、ステージ22Cを支持する。
【0021】
本実施の形態では、支持部材22Bは、情報処理装置14の制御によって、ステージ22Cを鉛直方向(図1中、矢印ZB方向参照)に予め定めた所定量ずつ移動させる。これによって、造形槽22Aの開口側に、供給部18から新たに供給される粉体20を保持するための空間が形成されることとなる。
【0022】
平坦化部16は、供給槽18Aの開口における、供給部18と造形部22との配列方向である第1の方向Xに対して直交する方向(図1中、Y方向、以下、第2の方向Yと称する場合がある)に長い部材である。平坦化部16は、例えば、円柱状、板状である。
【0023】
平坦化部16は、第1の方向Xの上流側および下流側に向かって往復移動可能に支持されている。平坦化部16は、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの上流側および下流側に向かって往復移動する。本実施の形態では、平坦化部16は円柱状であり、長尺方向(第2の方向Y)を回転軸として回転しながら、第1の方向Xへ移動する場合を一例として説明する。なお、平坦化部16の移動速度(平坦化速度)および移動方向や回転方向は、情報処理装置14の制御によって制御され、可変である。
【0024】
平坦化部16は、供給部18より第1の方向Xの上流側を初期位置とし、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの下流側へ向かって第1の方向Xに移動する。これにより、供給槽18Aの開口から突出した粉体20は、造形部22側へと供給され、造形部22に供給される。
【0025】
そして、さらに、平坦化部16は、情報処理装置14の制御によって、第1の方向Xの下流側へと移動する。これによって、平坦化部16は、造形部22に供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、層厚Jの粉体層24を造形槽22Aに形成する。
【0026】
なお、平坦化部16は、供給部18より第1の方向Xの上流側から、造形部22より第1の方向Xの下流側へ移動することで、粉体層24を形成した後に、第1の方向Xの上流側へと移動し、上記基準位置に戻る。
【0027】
なお、本実施の形態では、供給部18は、造形部22へ供給する粉体20を貯留し、平坦化部16が第1の方向Xへ移動することで、供給部18に貯留された粉体20を造形部22へ供給すると共に、粉体層24を形成する場合を説明する。しかし、供給部18が造形部22へ粉体20を供給し、造形部22へ供給された粉体20の表面を平坦化部16が均すことで粉体層24を形成する構成であってもよい。
【0028】
吐出部26は、粉体層24の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成する。
【0029】
吐出部26は、公知のインクジェット方式を用いた機構を備える。吐出部26は、第1の方向Xと、第2の方向Yと、第3の方向Zと、の各々に移動可能に支持されている。なお、吐出部26が吐出する造形液28の色は限定されない。また、吐出部26が吐出する造形液28の色は、1種類(1色)であってもよいし、複数種類(複数色)であってもよい。
【0030】
吐出部26は、制御部14Cの制御によって、粉体層24の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出することで、ドット30を形成する。具体的には、吐出部26は、複数のノズルの各々から造形液28の液滴を吐出することで、ドット30を形成する。
【0031】
なお、造形装置12は、吐出部26をメンテナンスするメンテナンス機構を更に備えた構成であってもよい。メンテナンス機構は、インクジェットヘッドをメンテナンスする公知の機構であればよい。
【0032】
情報処理装置14は、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理をこの順に繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物を造形する。
【0033】
ここで、粉体20は、粒子状または粉体状の基材の表面を被覆層で覆った構成である(詳細後述)。造形液28は、この被覆層を溶解させた後に固化させる機能を有する液体である(詳細後述)。
【0034】
このため、粉体層24における、造形液28が吐出されてドット30の形成された領域内の粉体20は、粉体20の被覆層の少なくとも一部が溶解して互いに結合する。そして、粉体層24の形成と造形液28によるドット30の形成が繰り返されることで、各粉体層24に形成されたドット30によるドット領域が連続して固化し、立体造形物として造形されることとなる。
【0035】
図2は、上記一連の粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理の流れの一例を示す模式図である。この一連の処理は、情報処理装置14による制御によって行われる。
【0036】
供給部18および平坦化部16によって粉体20が造形部22へ供給され、平坦化部16によって第1の方向Xに平坦化されることで、例えば、1層目の粉体層24(粉体層24)が形成される(図2(A)参照)。
【0037】
すると、吐出部26が、粉体層24の表面における、造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出する(図2(A))。これにより、粉体層24上には、造形液28によるドット30が形成される(図2(B)参照)。
【0038】
次に、情報処理装置14の制御によって、支持部材22Bが、ステージ22Cを鉛直方向(矢印ZB方向)に所定量移動させる(図2(C)参照)。これにより、造形槽22Aの開口側に、供給部18から新たに供給される粉体20を保持するための空間が形成されることとなる。なお、この所定量は、形成される粉体層24の層厚J以上の量であればよい。
【0039】
粉体層24の層厚Jは、例えば、吐出部26から吐出された1滴の造形液28が、1層の粉体層24の厚み方向の一端部から他端部まで浸透する厚みであればよい。層厚Jは、粉体20の種類、造形液28の種類、吐出部26の吐出特性、などによって異なる。層厚Jは、例えば、数十〜100μmである。
【0040】
次に、情報処理装置14の制御によって、支持部材18Bがステージ18Cを反鉛直方向(矢印ZA方向)に予め定めた所定量移動させる。この所定量は、層厚Jの粉体層24を造形部22に形成するために必要な量の粉体20を、供給槽18Aの開口側に突出させることの可能な量であればよい。これによって、供給槽18Aの開口側には、供給槽18A内に貯留された粉体20の一部が突出した状態となる(図2(C)参照)。
【0041】
そして、平坦化部16が、情報処理装置14の制御によって、供給部18より第1の方向Xの上流側の初期位置から第1の方向Xの下流側へ向かって第1の方向Xに移動する。これにより、供給槽18Aの開口から突出した粉体20は、造形部22側へと供給され、造形部22に供給される(図2(C)、図2(D)参照)。
【0042】
そして、さらに、平坦化部16が、第1の方向Xの下流側へと移動する。これによって、平坦化部16は、造形部22に供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、層厚Jの粉体層24を形成する(図2(D)参照)。これにより、前回の一連の処理によってドット30の形成された粉体層24上に、今回の一連の処理によって粉体層24が積層される。
【0043】
そして、情報処理装置14は、図2(A)〜図2(D)の処理を繰り返すように、造形装置12を制御する。なお、情報処理装置14は、前回の一連の処理(図2(C)、図2(D)、図2(A)、図2(B)のこの順の一連の処理)によって粉体層24に形成されたドット30の表面が乾燥する前に、次の一連の処理によって新たな粉体層24の形成および該粉体層24への造形液28の吐出が行われるように、一連の処理の繰り返しのタイミングを制御する。
【0044】
情報処理装置14が上記一連の処理を繰り返すように造形装置12を制御することで、造形部22にはドット30の形成された粉体層24が積層され、粉体層24におけるドット30の形成された領域が結合し、立体造形物32として形成されることとなる。
【0045】
次に、立体造形物32の造形の流れを、更に詳細に説明する。図3は、立体造形物の造形の流れの一例を示す模式図である。
【0046】
平坦化部16によって形成された粉体層24に造形液28が吐出されると、粉体層24にはドット30(ドット30)が形成される(図3(A)参照)。そして、ドット30の形成された粉体層24上に更に粉体層24が形成され(図3(B)参照)、粉体層24に造形液28が吐出されてドット30が形成される(図3(C)参照)。
【0047】
さらに、ドット30の形成された粉体層24上に粉体層24が形成され、粉体層24に造形液28が吐出されてドット30が形成される(図3(D)参照)。
【0048】
各粉体層24(粉体層24〜粉体層24)の各々に吐出された造形液28によるドット30(ドット30〜ドット30)に含まれる粉体20は、粉体20の被覆層の少なくとも一部が溶解して互いに結合する。このため、粉体層24に形成されたドット30の表面が乾燥する前に、次の粉体層24の形成および該粉体層24へのドット30の形成が行われることで、各粉体層24に形成されたドット30によるドット領域は連続して固化した領域となる。この連続して固化した領域(図3では、ドット30〜ドット30による領域)が、立体造形物32となる。
【0049】
なお、図3(A)〜図3(D)には、1つのドット30を粉体層24の厚み方向(第3の方向Z)に重ねて形成する場合を一例として示した。しかし、造形対象物に応じて、粉体層24の水平方向(第1の方向Xおよび第2の方向Yによる平面)に沿って複数のドット30を形成してもよい。
【0050】
図4は、立体造形装置10によって造形された立体造形物32の一例を示す模式図である。立体造形物32は、複数の粉体層24(粉体層24〜粉体層24)の各々に造形液28が吐出されることで、各粉体層24における造形液28の吐出されたドット30のドット領域が結合することで造形される。このため、立体造形物32は、第1の方向Xに均すことによって形成された複数の粉体層24(粉体層24〜粉体層24)を、粉体層24の厚み方向である第3の方向Zに積層し、各粉体層24に吐出された造形液28によるドット30によって形成されたものである。
【0051】
このため、従来では、造形された立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも1つの空間率は、他の方向の空間率とは異なるものとなる場合がある。
【0052】
空間率とは、単位面積あたりの空間の占める割合を示す。言い換えると、空間率は、100%から密度を減算した値である。すなわち、空間率10%は、密度90%と同じ意味である。空間率は、例えば、立体造形物32の断面を電子顕微鏡などで観察することで、求めることができる。
【0053】
図5は、立体造形物32における、第1の方向Xと第2の方向YによるXY平面の空間率の一例を示す模式図である。
【0054】
立体造形物32の造形時には、平坦化部16が第1の方向Xに粉体層24を均すことによって粉体層24を形成する。このため、造形された立体造形物32における第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、は異なるものとなる場合がある。
【0055】
例えば、立体造形物32における、平坦化部16が粉体層24を均す方向である第1の方向Xの空間率が、第2の方向Yに比べて大きくなる場合がある。この空間率や空間率の差は、例えば、造形条件に依存する(詳細後述)。
【0056】
図6は、立体造形物32における、第3の方向Zの空間率の一例を示す説明図である。本実施の形態では、第3の方向Zの空間率とは、立体造形物32における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率を示す。粉体層24の層間とは、粉体層24の厚み方向に隣接する粉体層24間の領域である。
【0057】
立体造形物32の造形時には、1層の粉体層24を形成する度に造形液28を吐出してドット30を形成する一連の処理を繰り返す。このため、造形された立体造形物32における、粉体層24の層間(第3の方向Zに隣接する粉体層24の層間)に相当する第1領域Aの空間率が、他の領域に比べて大きくなる場合がある。
【0058】
このため、従来では、造形した立体造形物32における、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、少なくとも1つの方向の空間率が、他の空間率とは不一致となる場合があった。
【0059】
そこで、本実施の形態の立体造形装置10では、立体造形物32の空間率を調整するために、情報処理装置14が特有の制御を行う。
【0060】
図7は、本実施の形態の立体造形装置10の機能ブロック図である。立体造形装置10は、UI部36と、記憶部38と、情報処理装置14と、造形装置12と、を備える。UI部36、記憶部38、および造形装置12は、情報処理装置14にデータや信号授受可能に接続されている。記憶部38は、各種データを記憶する。
【0061】
情報処理装置14は、CPU(Central Processing Unit)などを含んで構成されるコンピュータであり、立体造形装置10全体を制御する。なお、情報処理装置14は、汎用のCPU以外で構成してもよい。例えば、情報処理装置14は、回路などで構成してもよい。
【0062】
情報処理装置14は、受付部14Aと、取得部14Bと、制御部14Cと、を含む。受付部14A、取得部14B、および制御部14Cの一部またはすべては、例えば、CPUなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、IC(Integrated Circuit)などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
【0063】
制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御する。制御部14Cの制御によって、造形対象物に対応する立体造形物32が造形される。
【0064】
詳細には、制御部14Cは、造形対象物を示す画像データから、造形装置12で立体造形物32を造形可能な印刷データを生成する。印刷データの生成には、公知の方法を用いればよい。制御部14Cは、外部装置などから通信回線を介して画像データを取得してもよいし、記憶部38から画像データを取得してもよい。そして、制御部14Cは、取得した画像データを用いて印刷データを生成すればよい。
【0065】
制御部14Cは、印刷データを用いて、印刷データに応じて上記一連の処理を繰り返すように造形装置12を制御することで、造形対象物に対応する立体造形物32を造形するように造形装置12を制御する。
【0066】
具体的には、制御部14Cは、上記一連の処理において、造形対象物を形成するための印刷データに応じて、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成するように吐出部26を制御する。これによって、積層される複数の粉体層24の各々における、印刷データによって示される造形対象物に応じた領域に造形液28が吐出され、立体造形物32が造形されることとなる。
【0067】
ここで、制御部14Cが、一連の処理において、印刷データに応じて造形装置12を制御すると、造形される立体造形物32の空間率は、上述したように不均一となる場合がある(図5および図6参照)。
【0068】
詳細には、印刷データに応じて造形液28が吐出されることで造形された立体造形物32の空間率は、造形条件によって異なるものとなる場合がある。
【0069】
造形条件は、例えば、平坦化部16による粉体層24の平坦化速度、造形液28の吐出環境、粉体層24の一層あたりの層厚、粉体20の種類、の少なくとも1つを含む。
【0070】
平坦化部16による粉体層24の平坦化速度は、粉体層24を均して粉体層24を形成するときの平坦化部16の第1の方向Xの移動速度である。この平坦化速度によって、立体造形物32の、第2の方向Yに対する第1の方向Xの空間率が変動する。
【0071】
造形液28の吐出環境は、上記一連の処理において吐出部26が造形液28を吐出するときの、温度や湿度である。
【0072】
粉体20の種類は、粉体層24を構成する基材を被覆する被覆層の種類、被覆層の厚み、基材の被覆層による被覆率、粉体20の平均粒子径、などである。
【0073】
そこで、本実施の形態では、制御部14Cは、調整部14Dを含む。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。なお、“空間率が一致する”とは、空間率の違いが±5%の範囲内であることを示す。
【0074】
第1の方向Xは、上述したように、平坦化部16が粉体層24を均す方向である。第3の方向Zは、第1の方向Xに直交し、且つ粉体層24の厚み方向に一致する方向である。第2の方向Yは、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する方向である。第1の方向Xと第2の方向YによるXY平面は、粉体層24の表面に一致する。
【0075】
本実施の形態では、調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、印刷データを補正することで、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0076】
調整部14Dは、造形する対象の立体造形物32である、造形対象物の空間情報を用いて、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整することが好ましい。
【0077】
空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、および造形対象物の第2の方向Yの空間率、を少なくとも含む。なお、空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率、を含むことが好ましい。
【0078】
空間情報は、取得部14Bで取得すればよい。取得部14Bは、空間情報を取得する。取得部14Bは、UI部36から空間情報を取得してもよいし、記憶部38から空間情報を取得してもよい。また、取得部14Bは、外部装置から通信回線を介して空間情報を取得してもよい。
【0079】
例えば、ユーザは、UI部36を操作することで、造形対象の立体造形物32である造形対象物の空間情報を入力する。この場合、取得部14Bは、UI部37から空間情報を取得する。
【0080】
また、記憶部38に予め空間情報を記憶し、取得部14Bは記憶部38から空間情報を読取ることで、空間情報を取得してもよい。
【0081】
なお、上述したように、立体造形物32の空間率は、造形条件によって異なる。このため、取得部14Bは、造形条件に応じた空間情報を取得することが好ましい。
【0082】
この場合、記憶部38は、造形情報と空間情報とを対応づけた条件情報を予め記憶する。図8は、条件情報40のデータ構成の一例を示す模式図である。
【0083】
条件情報40は、造形条件と、空間情報と、を対応づけたものである。図8には、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含む場合を示した。
【0084】
立体造形装置10では、例えば、異なる造形条件の各々で立体造形物32を造形する。そして、ユーザは、各立体造形物32の各々における、第1の方向X、第2の方向Y、第3の方向Zの各々の空間率を、電子顕微鏡などを用いて測定する。そして、ユーザは、UI部36を操作することで、測定結果である空間情報を、対応する造形条件に対応づけてUI部36に登録する。これにより、記憶部38は、予め条件情報40を記憶すればよい。
【0085】
図7に戻り、受付部14Aは、造形条件を受け付ける。例えば、ユーザは、UI部36を操作することで、造形対象の立体造形物32(造形対象物)の造形条件を入力する。受付部14Aは、UI部36から造形条件を受け付ける。なお、造形条件の内、センサなどで検出可能な項目については、受付部14Aは、該センサから造形条件を受け付けてもよい。この場合、立体造形装置10に、造形条件を検出可能な公知のセンサを設けた構成とすればよい。
【0086】
そして、取得部14Bは、受付部14Aで受付けた造形条件に対応する空間情報を、条件情報40(図8参照)から読取ることによって、空間情報を取得すればよい。
【0087】
調整部14Dは、例えば、取得部14Bで取得した空間情報によって示される第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率が、予め定めた基準空間率となるように、第1の方向Xへの造形液28の吐出間隔、第2の方向Yへの造形液28の吐出間隔、および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整する。
【0088】
基準空間率は、予め設定し、記憶部38に記憶すればよい。基準空間率は、ユーザによるUI部36の操作指示によって適宜変更可能としてもよい。
【0089】
基準空間率としては、例えば、造形される立体造形物32が予め定めた強度を実現するために必要な空間率を予め定めればよい。
【0090】
なお、空間情報が、第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率を含む場合、基準空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、小さい方の空間率であることが好ましい。例えば、空間情報に含まれる、第1の方向Xの空間率が第2の方向Yより大きい場合、該空間情報に含まれる第2の方向Yの空間率を基準空間率とすることが好ましい。
【0091】
また、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含む場合、基準空間率は、これらの空間率の内の最も小さい空間率であることが好ましい。
【0092】
例えば、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、第2の方向Yの空間率が最も小さい場合、第2の方向Yの空間率を基準空間率とすることが好ましい。なお、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、何れか1つの空間率を基準空間率として定めてもよい。
【0093】
空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xおよび第2の方向Yの内の空間率の小さい一方の方向の空間率を、基準空間率として把握する。例えば、第1の方向Xの空間率が、第2の方向Yの空間率より大きいと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間率の小さい方向である、第2の方向Yの空間率を、基準空間率として把握する。
【0094】
そして、調整部14Dは、把握した一方の方向(例えば、空間率の小さい第2の方向Y)に連続してドット30を形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)に連続してドット30を形成したときのドット間隔が狭くなるように、造形液28の吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。
【0095】
例えば、調整部14Dは、他方の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)に吐出する造形液28の吐出間隔を印刷データに示される間隔より狭くする調整、および、造形液28の吐出量を印刷データに示される量より多くする調整、の少なくとも一方を行う。ドット間隔を狭める量や、吐出量は、空間情報に応じて調整すればよい。
【0096】
すなわち、調整部14Dは、このような吐出量および吐出間隔が実現されるように、印刷データを補正する。
【0097】
これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率が基準空間率となるように調整する。
【0098】
なお、調整部14Dは、空間情報によって示される第3の方向Zの空間率(すなわち、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率)が、基準空間率と一致するように、更に調整することが好ましい。この場合、調整部14Dは、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整により、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
【0099】
例えば、空間情報が、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、第3の方向Zの空間率(すなわち、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率)、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率を基準空間率として把握する。例えば、調整部14Dが、第2の方向Yの空間率を基準空間率として把握したと仮定する。
【0100】
そして、調整部14Dは、上記と同様にして、第1の方向Xおよび第2の方向Yの空間率を調整する。そして、調整部14Dは、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整により、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
【0101】
このため、調整部14Dの調整によって、各粉体層24には、印刷データに応じたドット30が形成されると共に、粉体層24の層間には、先に形成された粉体層24のドット30上に更に造形液28が吐出される。
【0102】
調整部14Dが、各粉体層24の層間に吐出する造形液28の吐出量は、空間情報に応じて調整すればよい。
【0103】
すなわち、調整部14Dは、このような吐出量および吐出間隔が実現されるように、印刷データを補正する。
【0104】
これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、が基準空間率となるように調整する。
【0105】
空間情報に応じた吐出量や吐出間隔の調整値は、調整値を定めた管理情報を予め記憶部38に記憶すればよい。そして、調整部14Dは、管理情報に規定された空間率に対応する調整値に応じて、吐出量および吐出間隔を調整することで、印刷データを補正すればよい。
【0106】
図9は、管理情報50のデータ構成の一例を示す図である。
【0107】
例えば、記憶部38は、値の異なる基準空間率の各々ごとに、対応する管理情報50を予め記憶する。図9には、基準空間率10%に対応する、管理情報50のデータ構成の一例を示した。
【0108】
管理情報50は、第1の管理情報46(図9(A)参照)と、第2の管理情報48(図9(B)参照)と、を含む。
【0109】
第1の管理情報46は、空間率と、吐出間隔の調整値と、を対応づけたデータである。第1の管理情報46に規定されている空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、基準空間率とは異なる空間率を示す方向の、空間率である。
【0110】
このため、第1の方向Xと第2の方向Yの内、空間率が小さい方を基準空間率とする場合、第1の管理情報46に規定される空間率は、空間率が大きい方の方向の空間率(例えば、第1の方向Xの空間率)を示すものとなる。
【0111】
言い換えると、第1の管理情報46に規定されている空間率は、第1の方向Xと第2の方向Yの内、吐出間隔を調整する方向の空間率を示すものである。
【0112】
例えば、吐出間隔を調整する方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)の空間率が30%である場合、調整部14Dは、該第1の方向Xの造形液28の吐出間隔を、印刷データに示される間隔に対して60%の間隔に狭めるように、吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。すなわち、調整部14Dは、第1の方向Xに形成されるドット30の間隔が、このような間隔となるように、印刷データを補正する。
【0113】
なお、この場合、調整部14Dは、該第1の方向Xに連続してドット30を形成したときの吐出間隔を、第2の方向Yに連続してドット30を記録したときの吐出間隔の60%の間隔となるように、印刷データを補正してもよい。
【0114】
また、例えば、吐出間隔を調整する対象の方向(例えば、空間率の大きい第1の方向X)の空間率が20%である場合、調整部14Dは、該第1の方向Xの造形液28の吐出間隔を、印刷データに示される間隔の80%の間隔に狭めるように、吐出間隔および吐出量の少なくとも一方を調整する。すなわち、調整部14Dは、第1の方向Xに形成されるドット30の間隔が、このような間隔となるように、印刷データを補正する。
【0115】
なお、この場合、調整部14Dは、該第1の方向Xに連続してドット30を形成したときの吐出間隔を、第2の方向Yに連続してドット30を記録したときの吐出間隔の80%の間隔となるように、印刷データを補正してもよい。
【0116】
第2の管理情報48は、第3の方向Zの空間率と、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量と、を対応づけたデータである。図9(B)には、基準空間率が10%である場合の、第2の管理情報48のデータ構成の一例を示した。
【0117】
例えば、第3の方向Zの空間率が30%である場合、調整部14Dは、印刷データに応じて粉体層24に形成されたドット30上に、該ドット30の形成に用いた吐出量の造形液28を2回吐出した後に、次の粉体層24を形成するように、印刷データを補正する。
【0118】
また、例えば、第3の方向Zの空間率が20%である場合、調整部14Dは、印刷データに応じて粉体層24に形成されたドット30上に、該ドット30の形成に用いた吐出量の造形液28を1回吐出した後に、次の粉体層24を形成するように、印刷データを補正する。
【0119】
このように、調整部14Dは、空間情報に応じて印刷データを補正することで、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0120】
次に、本実施の形態の情報処理装置14で実行する造形処理の手順を説明する。図10は、造形処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【0121】
まず、制御部14Cが造形対象物を示す画像データを取得する(ステップS200)。次に、制御部14Cは、ステップS200で取得した画像データから、印刷データを生成する(ステップS202)。
【0122】
次に、受付部14Aが造形条件を受け付ける(ステップS204)。取得部14Bは、ステップS204で受け付けた造形条件に対応する空間情報を記憶部38の条件情報40から読取ることで、空間情報を取得する(ステップS206)。
【0123】
次に、調整部14Dが基準空間率を把握する(ステップS208)。本処理ルーチンでは、空間情報が、第1の方向Xの空間率と、第2の方向Yの空間率と、第3の方向Zの空間率と、を含むと仮定する。この場合、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率を、基準空間率として把握する。
【0124】
なお、上述したように、調整部14Dは、予め定めた空間率を基準空間率として把握してもよい。また、調整部14Dは、調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向X、第2の方向Yの内の空間率、および第3の方向Zの空間率の内、何れか1つの空間率を基準空間率として定めても良い。
【0125】
次に、調整部14Dは、第1の方向Xの吐出間隔の調整値を決定する(ステップS210)。調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第1の方向Xの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、第1の方向Xの吐出間隔を調整するための調整値を決定する。
【0126】
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第1の管理情報46から、第1の方向Xの空間率と一致する空間率に対応する吐出間隔の調整値を読取ることで、調整値を決定すればよい。
【0127】
次に、調整部14Dは、第2の方向Yの吐出間隔の調整値を決定する(ステップS212)。調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第2の方向Yの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、第2の方向Yの吐出間隔を調整するための調整値を決定する。
【0128】
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第1の管理情報46から、第2の方向Yの空間率と一致する空間率に対応する吐出間隔の調整値を読取ることで、調整値を決定すればよい。
【0129】
次に、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率に対応する、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を決定する(ステップS214)。
【0130】
調整部14Dは、ステップS206で取得した空間情報に含まれる、第3の方向Zの空間率が、ステップS208で把握した基準空間率となるように、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を決定する。
【0131】
例えば、調整部14Dは、ステップS208で把握した基準空間率に対応する管理情報50(図9参照)を記憶部38から読取る。そして、調整部14Dは、読取った管理情報50に含まれる第2の管理情報48から、第3の方向Zの空間率に対応する、粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を読取ることで、粉体層24間の吐出量を決定すればよい。
【0132】
次に、調整部14Dは、ステップS210で決定した第1の方向Xの吐出間隔の調整値、ステップS212で決定した第2の方向Yの吐出間隔の調整値、およびステップS214で決定した粉体層24間に吐出する造形液28の吐出量を用いて、ステップS202で生成した印刷データを補正する(ステップS216)。
【0133】
すなわち、調整部14Dは、印刷データを補正することで、立体造形物32における、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0134】
そして、調整部14Dは、補正した印刷データを造形装置12へ出力する(ステップS218)。すなわち、調整部14Dは、該補正した印刷データを用いて立体造形物32を造形するように造形装置12を制御する。そして、本ルーチンを終了する。
【0135】
ステップS218の処理によって、造形装置12は、補正後の印刷データを用いて立体造形物32を造形する。このため、造形装置12は、第1の方向X、第2の方向Y、および第3の方向Zの少なくとも2つの方向の空間率が一致する立体造形物32を造形することができる。
【0136】
以上説明したように、本実施の形態の立体造形装置10は、供給部18と、平坦化部16と、吐出部26と、制御部14Cと、を備える。供給部18は、粉体20を供給する。平坦化部16は、供給された粉体20の表面を第1の方向Xに均すことによって平坦化させ、粉体層24を形成する。吐出部26は、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成する。
【0137】
制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成する。制御部14Cは、調整部14Dを備える。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0138】
このように、本実施の形態の立体造形装置10は、調整部14Dが、立体造形物32における第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0139】
従って、本実施の形態の立体造形装置10では、立体造形物32の空間率の不均一を抑制することができる。
【0140】
なお、立体造形装置10は、取得部14Bを含むことが好ましい。取得部14Bは、造形対象物の第1の方向Xの空間率、および造形対象物の第2の方向Yの空間率、を示す空間情報を取得する。調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率が、予め定めた基準空間率となるように、第1の方向Xへの造形液28の吐出間隔、第2の方向Yへの造形液28の吐出間隔、および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量、の少なくとも1つを調整してもよい。
【0141】
基準空間率は、第1の方向Xの空間率および第2の方向Yの空間率の内、小さい方の空間率であることが好ましい。
【0142】
調整部14Dは、空間情報によって示される第1の方向Xおよび第2の方向Yの内の空間率の小さい一方の方向に連続してドットを形成した時のドット間隔に比べて、他方の方向に連続してドットを形成したときのドット間隔が狭くなるように、該他方の方向への造形液28の吐出間隔および造形液28の1回の吐出あたりの吐出量の少なくとも一方を空間情報に応じて調整する。これによって、調整部14Dは、立体造形物32における第1の方向Xの空間率と第2の方向Yの空間率が基準空間率となるように調整する。
【0143】
また、空間情報は、造形対象物の第1の方向Xの空間率、造形対象物の第2の方向Yの空間率、および、造形対象物における粉体層24の層間に相当する第1領域Aの第3の方向Zの空間率を含むことが好ましい。制御部14Cは、一連の処理において、造形対象物を形成するための印刷データに応じて、粉体層24の表面における造形対象物に応じた位置に造形液28を吐出してドット30を形成するように吐出部26を制御する。調整部14Dは、空間情報によって示される第3の方向Zの空間率が、基準空間率と一致するように、一連の処理において、粉体層24の表面における印刷データに応じて吐出したドット30上に更に、空間情報に応じた吐出量の造形液28を吐出するように、造形液28の吐出量を調整する。この調整によって、調整部14Dは、第3の方向Zの空間率が基準空間率となるように更に調整する。
【0144】
また、基準空間率は、第1の方向Xの空間率、第2の方向Yの空間率、および第3の方向Zの空間率の内、最も小さい空間率であることが好ましい。
【0145】
記憶部38は、空間情報と、造形条件と、を対応づけた条件情報40を記憶する。受付部14Aは、造形対象物の造形条件を受け付ける。取得部14Bは、受付けた造形条件に対応する空間情報を条件情報40から読取ることによって、空間情報を取得することが好ましい。
【0146】
造形条件は、平坦化部16による平坦化速度と、造形液28の吐出環境と、粉体層24の1層あたりの層厚と、粉体20の種類と、の少なくとも1つを含むことが好ましい。
【0147】
また、本実施の形態の立体造形方法は、立体造形装置10で実行する立体造形方法であり、制御ステップを含む。制御ステップは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成するステップである。すなわち、制御ステップは、調整ステップを含む。調整ステップは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整するステップである。
【0148】
また、本実施の形態の立体造形プログラムは、造形装置12を制御するコンピュータ(情報処理装置14)に実行させる立体造形プログラムであり、制御ステップを含む。制御ステップは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成するステップである。すなわち、制御ステップは、調整ステップを含む。調整ステップは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整するステップである。
【0149】
また、本実施の形態の情報処理装置14は、造形装置12を制御する。情報処理装置14は、制御部14Cを備える。制御部14Cは、粉体20の供給、粉体層24の形成、および造形液28の吐出、の一連の処理を繰り返すように、供給部18、平坦化部16、および吐出部26を制御することによって、造形対象物に対応する立体造形物32を形成する。制御部14Cは、調整部14Dを備える。調整部14Dは、立体造形物32における、第1の方向X、第1の方向Xに直交し且つ粉体層24の厚み方向に一致する第3の方向Z、第1の方向Xおよび第3の方向Zに直交する第2の方向Y、の少なくとも2つの方向の空間率が一致するように、造形液28の吐出量および造形液28の吐出間隔の少なくとも一方を調整する。
【0150】
次に、本実施の形態で用いる粉体20および造形液28について、具体的に説明する。
【0151】
<粉体>
粉体20は、粒子状の基材の表面を被覆層で覆った構成である。なお、粉体20は、更に他の成分などを含んだ構成であってもよい。
【0152】
―基材―
まず、基材について説明する。基材は、粉末状または粒子状である。基材の材質は、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂などである。より強度の高い立体造形物32を製造する観点からは、基材には、焼結処理の可能な金属や、セラミックスを用いることが好ましい。
【0153】
金属は、例えば、ステンレス(SUS)鋼、鉄、銅、チタン、銀などである。ステンレス(SUS)鋼は、例えば、SUS316Lなどである。セラミックスは、例えば、金属酸化物などである。具体的には、セラミックスは、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、チタニア(TiO)などである。カーボンは、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレンなどである。
【0154】
ポリマーは、例えば、水に不溶な公知の樹脂などである。木材は、例えば、ウッドチップ、セルロースなどである。生体親和材料は、例えば、ポリ乳酸、リン酸カルシウムなどである。
【0155】
基材は、上記材料の内の1種から構成してもよいし、上記材料の複数種を混合した構成であってもよい。
【0156】
また、基材には、上記材料で構成された市販品の粒子や粉末を使用してもよい。例えば、市販品としては、SUS316L(山陽特殊製鋼株式会社製、PSS316L)、SiO(株式会社トクヤマ製、エクセリカSE−15K)、AlO(大明化学工業株式会社製、タイミクロンTM−5D)、ZrO(東ソー株式会社製、TZ−B53)などが挙げられる。
【0157】
基材の表面には、基材の表面を覆う後述する被覆層との親和性を高める観点などから、公知の表面(改質)処理を施してもよい。
【0158】
基材の平均粒子径は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。基材の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上500μm以下が好ましく、5μm以上300μm以下がより好ましく、15μm以上250μm以下が更に好ましい。
【0159】
基材の平均粒子径が、0.1μm以上500μm以下であると、立体造形物32の製造効率に優れ、取扱性やハンドリング性が良好である。基材の平均粒子径が、500μm以下であると、粉体20を用いて粉体層24を形成したときに、粉体層24における粉体20の充填率が向上し、得られる立体造形物32に空隙等が生じ難い。
【0160】
基材の平均粒子径は、公知の粒径測定装置、例えば、マイクロトラックHRA(日機装株式会社製)などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
【0161】
基材の粒度分布は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。基材の外形、表面積、円形度、流動性、濡れ性等についても、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。
【0162】
―被覆層―
次に、基材の表面を覆う被覆層について説明する。被覆層は、造形液28によって溶解された後に固化する機能を有する層であればよく、造形液28の種類によって調整すればよい。
【0163】
例えば、被覆層は、有機材料で構成することが好ましい。
【0164】
有機材料としては、造形液28に溶解し、造形液28に含まれる架橋剤などの作用により架橋可能な性質を有するものであることが好ましい。
【0165】
造形液28に溶解する、とは、例えば、30℃の造形液28の溶媒100gに有機材料を1g混合して撹拌したときに、有機材料の90質量%以上が溶解することを意味する。
【0166】
また、被覆層に用いる有機材料は、有機材料の4質量%(w/w%)溶液の20℃における粘度が40mPa・s以下であることが好ましく、1mPa・s以上35mPa・s以下がより好ましく、5mPa・s以上30mPa・s以下が特に好ましい。
【0167】
被覆層に用いる有機材料の上記粘度が40mPa・s以下であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度や寸法精度が向上する。なお、粘度は、例えば、JISK7117に準拠して測定すればよい。
【0168】
被覆層に用いる有機材料は、造形液28によって溶解された後に固化する機能を有する材料であればよく、目的や造形液28の種類などに応じて適宜選択すればよい。ただし、被覆層に用いる有機材料は、取り扱い性や環境負荷などの観点から、水溶性であることが好ましい。このような有機材料は、例えば、水溶性樹脂、水溶性プレポリマー、などである。
【0169】
被覆層として水溶性の有機材料を採用した粉体20を用いる場合、造形液28には、水性媒体を用いることができる。また、被覆層として水溶性の有機材料を採用すると、粉末20の廃棄やリサイクル時に、水処理によって有機材料と基材とを分離することができる。
【0170】
水溶性樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、セルロース樹脂、デンプン、ゼラチン、ビニル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレングリコール、などである。
【0171】
これらの水溶性樹脂は、水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよい。また、水溶性樹脂には、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。
【0172】
例えば、被覆層にポリビニルアルコール樹脂を用いる場合、ポリビニルアルコールや、アセトアセチル基、アセチル基、シリコーン等による変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、アセチル基変性ポリビニルアルコール、シリコーン変性ポリビニルアルコールなど)や、ブタンジオールビニルアルコール共重合体等を用いればよい。
【0173】
また、被覆層にポリアクリル酸樹脂を用いる場合、ポリアクリル酸や、ポリアクリル酸ナトリウム等の塩を用いればよい。また、被覆層にセルロース樹脂を用いる場合、セルロースや、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いればよい。また、被覆層にアクリル樹脂を用いる場合、例えば、ポリアクリル酸、アクリル酸/無水マレイン酸共重合体などを用いればよい。
【0174】
被覆層に水溶性プレポリマーを用いる場合、例えば、止水剤等に含まれる接着性の水溶性イソシアネートプレポリマー、などを用いればよい。
【0175】
被覆層を構成可能な、水溶性以外の有機材料や樹脂としては、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、α−オレフィン/無水マレイン酸/ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン/ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン/プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。
【0176】
なお、被覆層には、架橋性官能基を有する有機材料を用いることが好ましい。架橋性官能基は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。架橋性官能基は、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミド基、リン酸基、チオール基、アセトアセチル基、エーテル結合、などである。
【0177】
被覆層に、架橋性官能基を有する有機材料を用いることで、有機材料が容易に架橋し硬化物としての立体造形物32を形成し得る観点から好ましい。
【0178】
被覆層に用いる有機材料としては、平均重合度が400以上1,100以下のポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。更に、被覆層に用いる有機材料には、上記したように架橋性の官能基を分子内に導入した変性ポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。特に、被覆層には、アセトアセチル基変性のポリビニルアルコール樹脂を用いることが好ましい。
【0179】
例えば、アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール樹脂を被覆層に用いる場合、造形液28に含まれる架橋剤中の金属の作用により、アセトアセチル基が金属を介して複雑な三次元ネットワーク構造(架橋構造)を容易に形成し得る(架橋反応性に優れる)。このため、造形された立体造形物32は、曲げ強度に非常に優れたものとなる。
【0180】
アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール樹脂(アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール樹脂)としては、粘度、けん化度等の特性が異なるものを1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、被覆層には、平均重合度が400以上1,100以下のアセトアセチル基変性ポリビニルアルコール樹脂を用いることがより好ましい。
【0181】
被覆層に用いる有機材料としては、上記に挙げた材料を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
【0182】
被覆層に用いる市販品としては、例えば、ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、PVA−205C、PVA−220C)、ポリアクリル酸(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−10)、ポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−103P)、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスZ−300、ゴーセネックスZ−100、ゴーセネックスZ−200、ゴーセネックスZ−205、ゴーセネックスZ−210、ゴーセネックスZ−220)、カルボキシ基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスT−330、ゴーセネックスT−350、ゴーセネックスT−330T)、ブタンジオールビニルアルコールコポリマー(日本合成化学工業株式会社製、ニチゴーG−ポリマーOKS−8041)、ダイアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール株式会社製、DF−05)、カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬株式会社製、セロゲン5A、セロゲン6A)、デンプン(三和澱粉工業株式会社製、ハイスタードPSS−5)、ゼラチン(新田ゼラチン株式会社製、ビーマトリックスゼラチン)などが挙げられる。
【0183】
被覆層の厚みは限定されないが、例えば、平均厚みが5nm以上1,000nm以下が好ましく、5nm以上500nm以下が好ましく、50nm以上300nm以下が更に好ましく、100nm以上200nm以下が特に好ましい。
【0184】
被覆層の平均厚みが、5nm以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度が向上する。また、被覆層の平均厚みが1,000nm以下であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の寸法精度が向上する。
【0185】
被覆層の平均厚みは、例えば、粉体20をアクリル樹脂等に包埋した後、エッチング等を行って基材の表面を露出させた後、走査型トンネル顕微鏡STM、原子間力顕微鏡AFM、走査型電子顕微鏡SEMなどを用いることにより、測定することができる。
【0186】
なお、被覆層の厚みは、被覆層として架橋剤を含む材料を用いることで、架橋剤を含まない場合より薄くすることが可能である。すなわち、架橋剤による硬化作用を利用することで、被覆層の厚みを薄くすることが可能であり、造形される立体造形物32の強度と精度の両立を実現することができる。
【0187】
被覆層による基材の表面の被覆率(面積率)は、目的に応じて適宜調整すればよく、特に制限はない。被覆層による基材の表面の被覆率は、例えば、15%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、80%以上が特に好ましい。
【0188】
被覆率が、15%以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の強度が向上する。また、被覆率が15%以上であると、粉体20に吐出した造形液28によるドット30から形成される立体造形物32の寸法精度が向上する。
【0189】
被覆層による基材の表面の被覆率は、例えば、粉体20の電子顕微鏡写真を観察し、該写真に写る該粉体20について、基材の表面の全面積に対する、被覆層により被覆された部分の面積の割合(%)の平均値を算出する。そして、この平均値を被覆率として用いてもよい。また、粉体20の基材における被覆層で被覆された部分について、SEM−EDS等のエネルギー分散型X線分光法による元素マッピングを行うことにより、被覆率を測定してもよい。
【0190】
なお、粉体20は、そのほかの成分を含んでいてもよい。その他の成分は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に制限はない。例えば、そのほかの成分としては、流動化剤、フィラー、レベリング剤、焼結助剤、などが挙げられる。
【0191】
粉体20を、流動化剤を含む構成とすることで、粉体層24を容易にかつ効率よく形成することができる。粉体20を、フィラーを含む構成とすることで、造形された立体造形物32に空隙の発生を抑制することができる。また、粉体20をレベリング剤を含む構成とすることで、粉体20の濡れ性が向上し、ハンドリングを容易とすることができる。粉体20を焼結助剤を含む構成とすることで、造形された立体造形物32を焼結する場合に、より低温で焼結することが可能となる。
【0192】
―粉体の製造方法―
粉体20の製造方法は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に制限されない。
【0193】
例えば、基材の粒子(または粉末)の表面を、公知の被覆方法を用いて被覆層で被覆すればよい。公知の被覆方法としては、例えば、転動流動コーティング法、スプレードライ法、撹拌混合添加法、ディッピング法、ニーダーコート法などが挙げられる。また、これらの被覆方法は、公知の市販の各種コーティング装置、造粒装置などを用いて実施することができる。
【0194】
―粉体の物性―
粉体20の平均粒子径は、目的に応じて適宜調整すればよく、制限されない。粉体20の平均粒子径は、例えば、3μm以上250μm以下が好ましく、3μm以上200μm以下がより好ましく、5μm以上150μm以下が更に好ましく、10μm以上85μm以下が特に好ましい。
【0195】
粉体20の平均粒子径が3μm以上であると、粉末20の流動性が向上し、粉体層24が形成しやすく、且つ粉体層24の表面の平滑性が向上する。このため、立体造形物32の造形効率の向上や、立体造形物32のハンドリング性や寸法精度の向上を図ることができる。
【0196】
粉体20の平均粒子径が250μm以下であると、粉体層24における粉体20間の空間の大きさを小さくすることができる。このため、立体造形物32の空間率を小さくすることができ、立体造形物32の強度向上を図ることができる。これらの観点から、粉体20の平均粒子径は、3μm以上250μm以下であることが、寸法精度と強度の両立の観点から好ましい。
【0197】
粉体20の粒度分布は、目的に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。
【0198】
粉体20の安息角は、60度以下が好ましく、50度以下がより好ましく、40度以下が更に好ましい。粉体20の安息角が60度以下であると、粉体20を所望の場所に効率よく安定して配置させることができる。なお、安息角は、例えば、粉体特性測定装置(パウダテスタPT−N型、ホソカワミクロン株式会社製)などを用いて測定することができる。
【0199】
<造形液>
次に、本実施の形態で用いた造形液28について説明する。造形液28は、粉体20の被覆層を溶解させた後に固化させる機能を有する液体であればよい。
【0200】
このため、造形液28は、造形に用いる粉体20の被覆層の材質に応じて適宜調整すればよい。例えば、造形液28は、粉体20の被覆層を溶解させる溶媒を含む。
【0201】
造形液28を構成する溶媒は、粉体20の被覆層を溶解可能であればよく、限定されない。例えば、溶媒は、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトンなどの親水性溶媒、脂肪族炭化水素、グリコールエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、高級アルコールなどである。
【0202】
これらの中でも、環境負荷や造形液28の吐出安定性の観点から、親水性溶媒を用いることが好ましく、水がより好ましい。なお、親水性溶媒としては、水と、アルコール等の水以外の成分と、を混合した溶媒であってもよい。また、造形液28に親水性溶媒を用いる場合、粉体20の被覆層の構成材料は、水溶性有機材料を主成分としたものであることが好ましい。
【0203】
造形液28に用いる親水性溶媒は、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などである。なお、親水性溶媒は、アルコール等の水以外の成分を含有する有機溶剤であってもよい。
【0204】
なお、造形液28は、粉体20の被覆層を構成する材料を架橋する架橋剤を含有することが好ましい。また、造形液28は、粉体20の被覆層を溶解する溶媒や、該溶媒による溶解を促進させる成分や、造形液28の保存安定性を保つ安定化剤などを含有してもよい。また、造形液28は、必要に応じて、更にその他の成分を含有した構成であってもよい。
【0205】
架橋剤を含む造形液28を用いる場合、粉体20に造形液28を吐出することで、粉体20の被覆層(に含まれる樹脂など)が造形液28に溶解すると共に、造形液28に含まれる架橋剤によって架橋する。これにより、粉体20における、造形液28の吐出された領域は、粉体20の被覆層が互いに連結して固化した状態となる。
【0206】
造形液28に含まれる架橋剤は、粉体20の被覆層に含まれる有機材料などの樹脂を架橋可能な性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。架橋剤は、例えば、金属塩、金属錯体、有機ジルコニウム系化合物、有機チタン系化合物、キレート剤、などである。
【0207】
有機ジルコニウム系化合物は、例えば、酸塩化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、乳酸ジルコニウムアンモニウムなどである。
【0208】
有機チタン系化合物は、例えば、チタンアシレート、チタンアルコキシドなどである。
【0209】
金属塩は、例えば、2価以上の陽イオン金属を水中で電離するものなどである。金属塩は、具体的には、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(4価)、水酸化アルミニウム(3価)、水酸化マグネシウム(2価)、チタンラクテートアンモニウム塩(4価)、塩基性酢酸アルミニウム(3価)、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(4価)、チタントリエタノールアミネート(4価)などである。
【0210】
なお、金属塩として、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(第一稀元素化学工業株式会社製、酸塩化ジルコニウム)、水酸化アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、水酸化マグネシウム(和光純薬工業株式会社製)、チタンラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−300)、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスZC−300)、塩基性酢酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、ビスビニルスルホン化合物(富士フイルムファインケミカルズ株式会社製、VSB(K−FJC))、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(第一稀元素化学工業株式会社製、ジルコゾールAC−20)、チタントリエタノールアミネート(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−400)などが挙げられる。
【0211】
これらの中でも、得られる立体造形物32の強度に優れる点で炭酸ジルコニウムアンモニウム塩がより好ましい。
【0212】
造形液28は、1種類の架橋剤を含む構成であってもよいし、複数種類の架橋剤を含む構成であってもよい。造形液28に含まれる架橋剤は、上記の中でも、金属塩がより好ましい。
【0213】
また、造形液28は、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性材を含むことで、造形液28の表面張力を調整することができる。
【0214】
界面活性剤は、例えば、アニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤である。なお、湿潤剤、水溶性有機溶剤の組合せによって、分散安定性を損なわない界面活性剤を選択することが好ましい。
【0215】
造形液28の粘度は限定されないが、例えば、25℃における粘度が25mPa・s以下が好ましく、3mPa・s以上20mPa・s以下がより好ましい。造形液28の25℃における粘度が25mPa・s以下であると、吐出部26が造形液28を安定して吐出可能であることから、好ましい。
【0216】
また、造形液28は、50℃で3日間放置した前後の粘度変化率が20%未満であることが好ましい。造形液28の粘度変化率が20%以上になると、吐出部26による造形液28の吐出が不安定になることがある。
【0217】
次に、本実施の形態における情報処理装置14のハードウェア構成を説明する。
【0218】
図11は、情報処理装置14のハードウェア構成図である。情報処理装置14は、CPU300、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)304、およびI/F(Interface)306を有する。CPU300、ROM302、RAM304、およびI/F306は、バス308により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【0219】
本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、ROM302などに予め組み込んで提供される。
【0220】
なお、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。
【0221】
また、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【0222】
本実施の形態の情報処理装置14で実行される造形処理を実行するためのプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはCPU300がROM302等の記憶媒体から各プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。
【0223】
なお、上記には、本実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0224】
10 立体造形装置
14 情報処理装置
14A 受付部
14B 取得部
14C 制御部
14D 調整部
16 平坦化部
18 供給部
20 粉体
22 造形部
26 吐出部
【先行技術文献】
【特許文献】
【0225】
【特許文献1】特許第4792504号公報
【特許文献2】特開2012−139855号公報
図1
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図11