三维立体造形物、制造方法和装置及装置控制方法和程序的制作方法

三维立体造形物、制造方法和装置及装置控制方法和程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维立体造形物的制造方法、三维立体造形物、三维立体造形物制造 装置、三维立体造形物制造装置的控制方法和三维立体造形物制造装置的控制程序。
【背景技术】
[0002] -直以来，例如、依照由三维立体CAD软件等生成的三维立体物体的模型来形成 三维立体造形物的方法就是已知的。
[0003] 作为形成三维立体造形物的方法之一，已知有层叠法。层叠法，通常是将三维立体 物体的模型分割成多个二维截面层，然后依次使各二次元截面层所对应的截面部件造形， 将截面部件依次层叠而形成三维立体造形物。
[0004] 层叠法，只要是有要造形的三维立体造形物的模型，就可以马上形成，在造形之前 不需要制作模具等，所以能够迅速且价格便宜地形成三维立体造形物。此外，由于是将薄薄 的板状的截面部件一层一层地层叠而形成，所以即使是例如具有内部结构的复杂物体，也 可以不用分成多个物品，能够以一体的造形物形成。
[0005] 作为这样的层叠法之一，在将粉末用粘接液固定的情况下使三维立体造形物造形 的技术是已知的（参照例如专利文献1)。该技术中，在形成各层之际，向三维立体造形物的 外表面侧所对应的位置排出含有着色剂的墨液，来对三维立体造形物赋予色彩。
[0006] 但是，使用现有的三维立体造形物的制造方法，不能使所得的三维立体造形物的 表面的分辨率充分高。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2001-150556号公报

【发明内容】

[0010] 发明要解决的课题
[0011] 本发明的目的是提供能够分辨率高、色彩显示生动的三维立体造形物，能够高效 地制造分辨率高、色彩显示生动的三维立体造形物的三维立体造形物制造方法、三维立体 造形物制造装置、三维立体造形物制造装置的控制方法和三维立体造形物制造装置的控制 程序。
[0012] 解决课题的手段
[0013] 这样的目的是通过下述的本发明实现的。
[0014] 本发明的三维立体造形物的制造方法，其特征在于，所述三维立体造形物是由层 单元层叠而成的，包含以下工序，
[0015] 层形成工序：使用含有由多个微粒构成的三维立体造形用粉末的三维立体造形用 组合物来形成规定厚度Α[ μ m]的层，以及，
[0016] 墨液排出工序：对所述层排出含有粘接剂的墨液而形成所述层单元，
[0017] 在所述墨液排出工序中，在所述层的所述墨液排出面上的、窄于Α2[ μ m2]的单位 排出区域排出2种以上不同的所述墨液。
[0018] 通过这样，能够使三维立体造形物表面的分辨率高、能够进行色彩生动的显示。
[0019] 本发明的三维立体造形物的制造方法，优选所述单位排出区域从所述层单元的外 缘向内部排列有多个。
[0020] 通过这样，能够使色阶增多，能够进一步提高三维立体造形物表面的分辨率。结 果、能够在三维立体造形物表面上进行色彩生动的显示。
[0021] 本发明的三维立体造形物的制造方法中，所述层的厚度A优选是30μπι以上 500 μ m以下。
[0022] 通过这样，能够使三维立体造形物的生产性充分地优异，并且使制造出的三维立 体造形物中的令人讨厌的凹凸的发生等更有效地得到防止，使三维立体造形物的尺寸精度 特别优异。
[0023] 本发明的三维立体造形物的制造方法中，优选所述A2 [μ m2]比所述墨液的着弹面 积（impact surface area)的 2 倍小。
[0024] 通过这样，能够使三维立体造形物表面的分辨率进一步提高。
[0025] 本发明的三维立体造形物的制造方法，优选所述墨液是：
[0026] 含有蓝紫色、紫红色、黄色、黑色、白色中的任一种色的着色剂的着色墨液，或
[0027] 不含着色剂的无着色墨液。
[0028] 通过这样，能够使三维立体造形物表面进行色彩显示更生动、进而更广明度的显 /Jn 〇
[0029] 本发明的三维立体造形物其特征在于，是通过本发明的三维立体造形物的制造方 法制造的。
[0030] 通过这样，能够三维立体造形物表面的分辨率提高，进行色彩生动的显示。
[0031] 本发明的三维立体造形物，其特征在于，是由层单元层叠而成的，是通过具有以 下工序的制造方法制造出的，
[0032] 层形成工序：使用含有由多个微粒构成的三维立体造形用粉末的三维立体造形用 组合物来形成规定厚度Α[ μ m]的层，以及，
[0033] 墨液排出工序：对所述层排出含有粘接剂的墨液而形成所述层单元，
[0034] 在所述墨液排出工序中，在所述层的所述墨液排出面上的、窄于Α2[ μ m2]的单位 排出区域排出2种以上不同的所述墨液。
[0035] 通过这样，能够提高三维立体造形物表面的分辨率，进行色彩生动的显示。
[0036] 本发明的三维立体造形物制造装置，其特征在于，是制造由层单元层叠而成的三 维立体造形物的制造装置，包含层形成单元和墨液排出单元，
[0037] 其中，所述层形成单元能够使用含有由多个微粒构成的三维立体造形用粉末的三 维立体造形用组合物来形成规定厚度Α[ μ m]的层，
[0038] 所述墨液排出单元能够对所述层排出含有粘接剂的墨液而形成所述层单元，
[0039] 所述墨液排出单元能够在所述层的墨液排出面上的、窄于Α2[ μ m2]的单位排出区 域排出2种以上不同的所述墨液。
[0040] 通过这样，能够制造分辨率提高，色彩显示生动的的三维立体造形物。
[0041] 本发明的三维立体造形物制造装置的控制方法，其特征在于，所述三维立体造形 物制造装置能够制造由层单元层叠而成的三维立体造形物，并包含层形成单元和墨液排出 单元，
[0042] 其中，所述层形成单元能够使用含有由多个微粒构成的三维立体造形用粉末的三 维立体造形用组合物来形成规定厚度Α[ μ m]的层，
[0043] 所述墨液排出单元能够对所述层排出含有粘接剂的墨液而形成所述层单元，
[0044] 所述控制方法能够控制所述墨液排出单元在所述层的墨液排出面上的、窄于 Α2[ μ m2]的单位排出区域排出2种以上不同的所述墨液。
[0045] 通过这样，能够制造分辨率提高、色彩显示生动的三维立体造形物。
[0046] 本发明的三维立体造形物制造装置的控制程序，其特征在于，所述三维立体造形 物制造装置能够制造由层单元层叠而成的三维立体造形物，并包含层形成单元和墨液排出 单元，
[0047] 其中，所述层形成单元能够使用含有由多个微粒构成的三维立体造形用粉末的三 维立体造形用组合物来形成规定厚度Α[ μ m]的层，
[0048] 所述墨液排出单元能够对所述层排出含有粘接剂的墨液而形成所述层单元，
[0049] 所述控制程序能够控制所述墨液排出单元在所述层的墨液排出面上的、窄于 Α2[ μ m2]的单位排出区域排出2种以上不同的所述墨液。
[0050] 通过这样，能够制造分辨率提高、色彩显示生动的三维立体造形物制造。
[0051] 本发明的三维立体造形物的制造方法，优选在1个所述单位排出区域上排出的所 述墨液的总排出量是固定。
[0052] 通过这样，能够提高三维立体造形物表面的分辨率，能够进行色彩生动的显示。此 外，可以减小多个单位排出区域的体积收缩率的差别。结果、能够使三维立体造形物表面令 人讨厌的凹凸发生得到抑制。
[0053] 本发明的三维立体造形物的制造方法中，优选形成所述层单元后的所述单位排出 区域的体积收缩率不因颜色而异，是固定。
[0054] 通过这样，能够使由三维立体造形物表面收缩率的差别造成的凹凸的发生得到抑 制。结果、可以在三维立体造形物表面上进行更生动的色彩显示。
【附图说明】
[0055] 图1是显示本发明的三维立体造形物的制造方法的优选实施方案中的各工序的 模式图。
[0056] 图2是显示本发明的三维立体造形物的制造方法的优选实施方案中的各工序的 模式图。
[0057] 图3是示意性示出即将进行墨液赋予工序的层（三维立体造形用组合物）中的状 态的截面图。
[0058] 图4是示意性示出通过粘接剂将微粒彼此粘接在一起的状态的截面图。
[0059] 图5是显示单位排出区域中的颜色的组合的模式图。
[0060] 图6是显示将单位排出区域在层的内部方向排列起来的状态的模式图。
[0061] 图7是显示制造三维立体造形物的三维立体造形物制造装置的概略图。
[0062] 图8是图7所示三维立体造形物制造装置所具有的控制部的模块图。
[0063] 符号说明
[0064] 1…三维立体造形物4…墨液6…层611…空孔7…层单兀20…计算机21…控 制部22…CPU 23…存储部231…控制程序232…数据展开部24…信号接收部25…图像 生成部28…输入输出界面29…数据总线30…造形部40…墨液排出部41…液滴排出 头42··· X方向移动部43··· Y方向移动部44···粘接剂50···粉末供给部60···粉末控制部 61…刮板62…导轨63…微粒64…水溶性树脂70…光源80…造形台100…三维立体造 形物制造装置
【具体实施方式】
[0065] 下面，参照后附的附图对本发明的优选实施方案予以具体说明。
[0066] 1.三维立体造形物的制造方法
[0067] 首先，对本发明的三维立体造形物的制造方法予以说明。
[0068] 图1、图2是显示本发明的三维立体造形物的制造方法的优选实施方案中的各工 序的模式图，图3是示意性示出即将进行墨液赋予工序的层（三维立体造形用组合物）中 的状态的截面图，图4是示意性示出微粒通过粘接剂彼此粘接的状态的截面图，图5是显示 单位排出区域中的颜色的组合的模式图，图6是显示在层的内部方向上将单位排出区域排 列起来的状态的模式图。再者，图5、6中，Y表示黄色、M表示紫红色（magenta，也称作品红 色）、C表示蓝紫色（cyan，也称作青色）、BK表示黑色、W表示白色、CL表示透明（无着色）。 [0069] 如图1、图2所示，本实施方案的制造方法包含以下工序：使用含有由多个微粒构 成的三维立体造形用粉末的三维立体造形用组合物来形成具有规定厚度Α[ μ m]的层6的 层形成工序（la、Id)，通过喷墨法对层6赋予含有粘接剂44的墨液4的墨液赋予工序（lb、 le) ，使被赋予到层6上的墨液4中含有的粘接剂44固化而形成层单元7的固化工序（lc、 lf) ，依次反复进行这些工序，进而然后还有将构成各层6的微粒63中没有通过粘接剂44 被粘接的微粒除去的未粘接微粒除去工序（Ih)。
[0070] <层形成工序>
[0071] 首先，在造形台80上使用三维立体造形用组合物形成具有规定厚度Α[ μ m]的层 6(la)。
[0072] 三维立体造形用组合物如后面的具体说明，含有多个微粒63和水溶性树脂64。通 过含有水溶性树脂64,将微粒63彼此间粘接在一起（临时固定）（参照图3)，这样可以有 效地防止微粒的令人讨厌的飞散等现象。通过这样，能够实现操作者的安全性以及制造出 的三维立体造形物1的尺寸精度提高。
[0073] 本工序，可以通过使用例如辊压（squeegee)法、丝网印刷法、刮板法、旋转涂布法 等方法来进行。
[0074] 本工序中形成的层6的厚度，没有特殊限定，但优选30 μ m以上500 μ m以下、更优 选70 μ m以上150 μ m以下。通过这样，能够在使三维立体造形物1的生产性充分优异的同 时，使制造出的三维立体造形物1中的令人讨厌的凹凸的发生等得到更有效的防止，使三 维立体造形物1的尺寸精度特别优异。
[0075] 再者，例如、在三维立体造形用组合物形成固体状（颗粒状）时（例如、三维立体 造形用组合物含有在保存温度（例如、室温（25°C ))附近成为固体状的水溶性树脂（热塑 性树脂）12,且是通过该水溶性树脂多个微粒63粘接在一起的状态时），也可以在前述的层 形成之前，通过加热使三维立体造形用组合物熔融，成为具有流动性的状态。通过这样，能 够通过前述的简易方法、高效地进行层形成，可以使形成的层6的厚度的令人讨厌的参差 变动得到更有效地防止。结果、能够以更高的生产性制造出尺寸精度更高的三维立体造形 物1。
[0076] <墨液赋予工序>
[0077] 之后，通过喷墨法对层6赋予含有粘接剂44的墨液4 (Ib)。
[0078] 本工序中，仅对层6中的与三维立体造形物1的实部（具有实体的部位）对应的 部位选择性地赋予墨液。
[0079] 通过这样，能够使构成层6的微粒63彼此之间通过粘接剂44牢固粘接，使最终得 到的三维立体造形物1的机械强度优异。此外，在构成层6的三维立体造形用组合物含有 多个多孔质的微粒63时，粘接剂44会进入微粒63的空孔611内而发挥锚固效果，结果、能 够使微粒63彼此粘接的粘接力（借助粘接剂44的粘接力）优异，使最终得到的三维立体 造形物1的机械强度优异（参照图4)。此外，通过使构成本工序中被赋予的墨液4的粘接 剂44进入到微粒63的空孔611内，能够使墨液的令人讨厌的湿晕得到有效地防止。结果、 能够提高最终得到的三维立体造形物1的尺寸精度。
[0080] 由于本工序中通过喷墨法赋予墨液4,所以即使墨液4的赋予图案是微细的形状， 也能够再现性良好地赋予墨液4。结果、与粘接剂44进入微粒63的空孔611内所产生的效 果相应地，能够使最终得到的三维立体造形物1的尺寸精度特别高。
[0081] 此外,本工序中，对着三维立体造形物1的外缘侧所对应的层6,以赋予色彩的目 的排出含有着色剂的墨液4。
[0082] 此外，本工序中，三维立体造形物1的外缘附近所对应的层6,被分成将被排出墨