(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元プリント装置を提供する。【解決手段】モデリング部１１０と、パウダー供給部１２０と、パウダー散布機構１３０と、プリント機構１４０と、制御部１５０と、を備え、パウダー供給部１２０が、パウダー素材１２０ａによって充填され、パウダー散布機構１３０が、モデリング部１１０の第１の側に配置され、パウダー素材１２０ａをパウダー供給部１２０から移載してサポートプラットフォーム１１１上で散布し、プリント機構１４０はモデリング部１１０の第２の側であって第１の側の反対側に配置され、接着剤材料１４０ａを吐出するように構成され、制御部１５０が高速モード指示に応じて高速モードで動作し、プリント機構１４０を、パウダー散布機構１３０とともに第１の方向Ｄ１に沿って移動させながらパウダー素材１２０ａ上に接着剤材料１４０ａを吐出するように制御する三次元プリント装置１００。【選択図】図１
2017177803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元のオブジェクトをプリントする用途に供される三次元プリント装置であって、
サポートプラットフォームを備えるモデリング部と、
パウダー素材によって充填されたパウダー供給部と、
前記モデリング部の第１の側に配置され、前記サポートプラットフォームのサポート面に平行な第１の軸方向に沿って移動し、前記パウダー供給部から前記パウダー素材を移載して前記サポートプラットフォーム上で前記パウダー素材を散布するパウダー散布機構と、
前記モデリング部の第２の側であって前記パウダー散布機構と反対の側である第２の側に配置され、前記第１の軸方向に沿って移動し、三次元のオブジェクトを前記サポートプラットフォーム上で層毎に形成するように前記サポートプラットフォーム上の前記パウダー素材に接着剤材料を吐出する用途に供されるプリント機構と、
前記パウダー散布機構と前記プリント機構とに接続され、前記プリント機構及び前記パウダー散布機構が第１の方向に沿って移動する際に前記プリント機構が前記パウダー素材に前記接着剤材料を吐出するように制御するための高速モードコマンドに基づいて、高速モードで動作する制御部と、
を備えたことを特徴とする三次元プリント装置。
【請求項２】
前記パウダー散布機構は、第２の方向に沿って前記モデリング部の前記第２の側に向かって移動して前記サポートプラットフォーム上で前記パウダー素材を散布し、次に前記第１の方向に沿って前記モデリング部の前記第１の側に戻る、ことを特徴とする請求項１に記載の三次元プリント装置。
【請求項３】
前記高速モードにおいて、前記パウダー散布機構が前記モデリング部上に位置して前記第１の方向に沿って前記モデリング部の前記第１の側に戻る間、前記プリント機構は前記第１の方向に沿って移動し、同時に前記モデリング部上の前記パウダー素材に前記接着剤材料を吐出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の三次元プリント装置。
【請求項４】
通常モードにおいて、前記パウダー散布機構が前記モデリング部上に位置して前記第１の方向に沿って前記モデリング部の前記第１の側に戻る間、前記プリント機構は前記第１の方向に沿って前記モデリング部の前記第２の側から前記モデリング部の前記第１の側に移動し、次に前記第２の方向に沿って前記モデリング部の前記第１の側から移動し、同時に、前記モデリング部上の前記パウダー素材に前記接着剤材料を吐出する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元プリント装置。
【請求項５】
前記モデリング部は、さらに、モデリングシンクを備え、前記サポートプラットフォームは、前記モデリングシンク内に配置され、前記モデリングシンク内で上下動可能である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の三次元プリント装置。
【請求項６】
前記パウダー供給部は、さらに、パウダー供給シンクとパウダー供給プラットフォームとを備え、前記パウダー供給シンクは、前記パウダー素材によって充填され、前記モデリングシンクの横に配置され、前記パウダー供給プラットフォームは、前記パウダー供給シンク内に配置されて第２の軸方向に沿って上下動し、前記第１の軸方向は、前記第２の軸方向に直行する、ことを特徴とする請求項５に記載の三次元プリント装置。
【請求項７】
前記パウダー供給プラットフォームが上に移動して前記サポートプラットフォームが下に所定の高さまで移動した後、前記パウダー供給機構は前記第１の方向に沿って前記パウダー供給シンクの一の側から移動し、前記パウダー散布機構が前記パウダー供給シンク上を通過して前記モデリングシンク上を通過し、前記パウダー素材が前記サポートプラットフォーム上で散布される、ことを特徴とする請求項６に記載の三次元プリント装置。
【請求項８】
前記高速モードにおける動作において、前記プリント機構は、前記第１の方向に沿って移動し、前記パウダー供給プラットフォームは、上に移動して前記サポートプラットフォームは所定の高さまで下に移動する、ことを特徴とする請求項６に記載の三次元プリント装置。
【請求項９】
前記制御部と前記パウダー散布機構とに接続され、前記パウダー散布機構を駆動して前記制御部の制御の下で第１の軸方向に沿って移動させる第１の搬送機構と、
前記制御部と前記プリント機構とに接続され、前記プリント機構を駆動して前記制御部の制御の下で前記第１の軸方向に沿って移動させる第２の搬送機構と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の三次元プリント装置。
【請求項１０】
前記モデリング部の側面に配置され、前記パウダー散布機構が前記パウダー素材を散布する間、前記プリント機構が前記パウダー素材に接触することを防止するメンテナンス機構をさらに備え、前記パウダー散布機構が前記サポートプラットフォーム上に前記パウダー素材を散布する間、前記プリント機構は前記メンテナンス機構上で待機する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の三次元プリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示は、プリント装置に関し、より詳細には、三次元プリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援の製造（ＣＡＭ）の発達に伴い、製造業の分野において三次元プリント技術の開発が進んでいる。このような技術によれば、オリジナルのデザインコンセプトから迅速に製品を製造可能である。三次元プリント技術は、より具体的には、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）技術の連続の汎用的な用語であり、そのコンセプトは、積層製造にある。特に、ラピッドプロトタイピング装置は、スキャンによってＸＹ平面におけるワークピースの断面形状を形成し、Ｚ座標における層の厚みを断続的にシフトし、最終的に三次元のオブジェクトを形成することに利用されている。三次元プリント技術は、幾何学的図形に制限無く適用可能であり、ＲＰ技術は、特に複雑な部品の良好なアウトプットを製造する。これによって労力や処理時間が飛躍的に節約される。従って、デジタル三次元プリント技術は、ユーザがモデルをタッチして実際に当該モデルの形状の完食を得るために必要かつ制限された時間内でコンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）ソフトウェアによってデザインされたデジタル三次元モデルのオブジェクトを提示することが可能である。また、部品の組み立ての特性、あるいは機能のテストが行える。
【０００３】
現状、薄い層を形成する手法として複数の手法が開発されている。パウダー状のモデリング材料を用いて三次元構造を形成する技術は、パウダー層（例えば、パウダー状のセラミック材料、パウダー状の金属材料、あるいは、パウダー状のプラスチック材料）を略１００マイクロメートルの厚さで支持面上に散布し、特定の用途向けのプリント機構を用いてパウダーに接着剤材料を排出し、特定の領域にパウダーを接着させて層を形成する。この処理は、繰り返し行われてパウダー層を連続して形成する。パウダー層は、互いに積層され、三次元のオブジェクトを形成する。
【０００４】
支持面上にパウダーを均一に散布するため、パウダー供給機構は、プリント機構の位置の端に位置する初期準備位置から当該プリント機構の他の端まで移動し、これによって支持面上でパウダーを均一に散布する。プリント機構とパウダー散布機構とを一体化する既存のデザインでは、パウダー散布機構は、プリント機構がプリンティングを完了して初期準備位置に戻るまで待機しなければならない。あるいは、プリント機構の移動路とパウダー散布機構の移動路とが互いに直交する既存のデザインでは、プリント機構は、移動を開始して接着剤材料をパウダーに供給するためには、パウダー供給機構が初期準備位置に戻るまで待機しなければならない。従って、当該技術による三次元プリント効率は、依然として低く、迅速かつ高い歩留まりの要求に応えるものではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プリント機構とパウダー散布機構とを一体化する既存のデザインでは、パウダー散布機構は、プリント機構がプリンティングを完了して初期準備位置に戻るまで待機しなければならない。あるいは、プリント機構の移動路とパウダー散布機構の移動路とが互いに直交する既存のデザインでは、プリント機構は、移動を開始して接着剤材料をパウダーに供給するためには、パウダー供給機構が初期準備位置に戻るまで待機しなければならない。従って、当該技術による三次元プリント効率は、依然として低く、迅速かつ高い歩留まりの要求に応えるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の開示は、パウダー散布機構とプリント機構とを個別に制御して同一軸方向に移動可能で三次元プリント効率を向上する三次元プリント装置を提供する。
【０００７】
本明細書の開示に係る一の実施の形態において、三次元のオブジェクトをプリントする三次元プリント装置が提供される。この三次元プリント装置は、モデリング部と、パウダー散布部と、パウダー散布機構と、プリント機構とを備える。モデリング部は、サポートプラットフォームを備え、パウダー供給部は、パウダー素材によって充填される。パウダー散布機構は、モデリング部の第１の側に配置され、サポートプラットフォームのサポート面に平行な第１の軸方向に沿って移動し、サポートプラットフォーム上でパウダー素材を散布する。プリント機構は、モデリング部の第２の側であって、パウダー散布機構と反対の側である第２の側に配置され、第１の軸方向に沿って移動し、サポートプラットフォーム上のパウダー素材に向けて接着剤材料を吐出する。三次元のオブジェクトがサポートプラットフォーム上に層毎に形成される。制御部は、パウダー散布機構とプリント機構とに接続され、プリント機構とパウダー散布機構とが第１の方向に移動する間にプリント機構を制御してパウダー素材に接着剤材料を吐出させるための高速モードコマンドに基づいて、高速モードで動作する。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本明細書の開示による実施の形態においては、三次元プリント装置は、パウダー散布機構と、プリント機構とを備え、それぞれがモデリング部の反対側に配置されており、コントローラは、異なる移動機構を用いてパウダー散布機構とプリント機構とをそれぞれ制御して同一軸方向に沿って移動させる。コントローラは、コマンドに応じて高速モード及び通常モードで動作してもよく、また、プリント機構は、高速モード及び通常モードにおいて、互いに異なるプリント方向にプリンティングを行ってもよい。この場合、三次元プリント装置は、高速モードにおいて、パウダー散布機構及びプリント機構の待機時間を省略することが可能であり、プリント効率を向上することが可能である。あるいは、三次元プリント装置は、通常モードにおいて、プリント方向とパウダー散布方向とを一致させてプリント品質を確保するようにしてもよい。
【０００９】
総括的に、本明細書による開示の上述した及び他の特徴及び利点について、例としての複数の実施の形態を図面とともに以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書の開示に係る一の実施の形態における三次元プリント装置を示す概略図である。
【図２】本明細書の開示に係る一の実施の形態における三次元プリント装置を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す三次元プリント装置を示す概略断面図である。
【図４】図４Ａ乃至４Ｆは、本明細書の開示に係る一の実施の形態における三次元プリント装置の高速モードでの動作を示す概略図である。
【図５】図５Ａ乃至５Ｆは、本明細書の開示に係る一の実施の形態における三次元プリント装置の通常モードでの動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本明細書の開示に係る好適な実施の形態について、詳細に説明する。添付の図面にその例を示す。同一または類似の要素については、図中で可能な限り同一の参照番号を付す。
【００１２】
上述した詳細、特徴及び利点並びに他の詳細、特徴及び利点は、ともに、以下に図面とともに実施の形態をより包括的に説明することを目的とするものである。以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、及び「右」は添付の図面においてのみ参照される方向を示す語である。従って、方向を示す語は、例を示すものであって、本明細書の開示を目的とするものではない。また、以下の実施の形態において、同様または類似の要素については、同様または類似の参照番号を付す。
【００１３】
図１は、本明細書の開示に係る実施の形態における、三次元プリント装置を示す概略図である。本実施の形態において、三次元プリント装置１００は、デジタル三次元モデルに基づいて、三次元のオブジェクトをプリントすることに用いられる。また、本実施の形態において、三次元プリント装置１００は、デジタルモデル情報に基づいて、三次元のオブジェクトをプリントすることに用いられる。特に、デジタル三次元モデルは、例えば、コンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）またはアニメーションソフトウェアを介してコンピュータホストによって生成されたデジタル三次元イメージファイルである。三次元プリント装置１００は、さらに、デジタル三次元モデルに基づいて、デジタル三次元モデルを読み込んで処理し、三次元のオブジェクトをプリントすることに用いられる。
【００１４】
図１を参照し、三次元プリント装置は、モデリング部１１０と、パウダー供給部１２０と、パウダー散布機構１３０と、プリント機構１４０と、制御部１５０と、を備える。モデリング部１１０は、サポートプラットフォーム１１１とモデリングシンク１１２とを備え、パウダー供給部１２０は、パウダー素材１２０ａで充填されている。具体的には、サポートプラットフォーム１１１は、モデリングシンク１１２内を上下動する。パウダー供給部１２０は、パウダー素材をモデリングシンク１１２内に直接あるいはパウダー散布機構１３０を介して充填する。例えば、パウダー供給部１２０は、モデリング部の上に配置され、パウダー素材１２０ａをスプレーしてモデリングシンク１１２内で散布する。あるいは、パウダー供給部１２０は、パウダー供給シンクと、パウダー供給プラットフォームとを備え、パウダー供給シンクから吐出されたパウダー素材１２０ａを、パウダー供給プラットフォームを持ち上げてパウダー散布機構１３０を移動させることでモデリングシンク１１２内に散布する。
【００１５】
パウダー散布機構１３０は、モデリング部１１０の第１の側に配置され、サポートプラットフォーム１１１のサポート面Ｓ１に対して平行な第１の軸方向に沿って移動する。また、パウダー散布機構１３０は、サポートプラットフォーム１１１上でパウダー素材１２０ａを散布する用途に供される。より具体的には、パウダー散布機構１３０は、サポートプラットフォーム１１１上の余分なパウダー素材１２０aを取り除き、モデリングシンク１１２内のパウダー素材１２０ａの上面を平坦化してサポート面Ｓ１に対して平行にする。プリント機構１４０は、パウダー散布機構１３０と反対の側である、モデリング部１１０の第２の側に配置され、第１の軸方向に沿って移動する。換言すると、パウダー分散機構１３０とプリント機構１４０とは、同一の第１の軸方向において前後に移動する。すなわち、パウダー散布機構１３０のパウダー散布方向と、プリント機構１４０のプリント方向とは、同一でも、反対の方向であってもよい。プリント機構１４０は、サポートプラットフォーム上のパウダー素材１２０ａに接着剤材料１４０ａを吐出するよう用いられ、サポートプラットフォーム１１１が下降することで、サポートプラットフォーム１１１上に層毎に三次元のオブジェクト１６０を形成する。
【００１６】
以上のように、三次元プリント装置１００は、コンピュータホストから送信された三次元プリント情報に基づいて、三次元のオブジェクトをプリントする用途に供される。より具体的には、制御部１５０は、三次元プリント情報に基づいて、三次元プリント装置１００の各部の動作を制御し、モデリング部１１０上に、パウダー素材１２０ａを層毎に貼着して互いに積層されたパウダー貼着層を形成する。
【００１７】
制御部１５０は、パウダー散布機構１３０及びプリント機構１４０に接続され、例えばセントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）を備え、あるいは、他のプログラミング可能な汎用もしくは専用のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、アプリケーションスペシフィックインテグレーテッドサーキット（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、他の同様な装置、あるいはそれらの組み合わせを備える。
【００１８】
本実施の形態において、制御部１５０は、コマンドに基づいて高速モードあるいは通常モードで動作すべきか判別し、その結果に応じてパウダー散布機構１３０及びプリント機構１４０の移動ならびに移動のタイミングを制御する。より具体的には、制御部１５０は、高速モードのコマンドに基づいて、高速モードで動作する。当該コマンドは、三次元プリント装置１００のユーザ操作インターフェースを介してユーザから送信され、あるいは、三次元プリント情報に基づいて制御部１５０によって判別される。このような構成について、本明細書の開示によって限定されない。
【００１９】
高速モード及び通常モードにおいては、ともに、パウダー散布機構１３０は、第２の方向Ｄ２に沿ってモデリング部の第２の側に向かって移動し、サポートプラットフォーム１１１上でパウダー素材１２０ａを平坦に散布し、第１の方向Ｄ１に沿ってモデリング部１１０の第１の側に戻る。換言すると、第２の方向Ｄ２は、パウダー散布機構１３０のパウダー散布方向として参照される。パウダー散布機構１３０は、パウダー散布方向に移動し、モデリングシンク１１２上に位置する間に、モデリング部１１０上でパウダー素材１２０ａを平坦に散布する。
【００２０】
本実施の形態において、三次元プリント装置１００が高速モードで動作する間、プリント機構１４０は、パウダー散布機構１３０とともに第１の方向Ｄ１に沿って移動してパウダー素材１２０ａに接着剤材料１４０ａを吐出し、サポートプラットフォーム１１２上にパウダー素材１２０ａを貼着し、モデリングパウダー層を形成する。このような状況下で、プリント機構１４０の高速モードにおけるプリント方向は、第１の方向Ｄ１である。あるいは、三次元プリント装置１００が通常モードで動作する間、プリント機構１４０は第２の方向Ｄ２に沿って移動し、パウダー散布機構１３０が第１の方向Ｄ１に沿ってモデリング部１１０の第１の側に移動した後に、パウダー素材１２０ａに接着剤材料１４０ａを吐出する。換言すると、通常モードにおいて、プリント機構１４０は、パウダー散布機構１３０がパウダー散布を完了した後、モデリング部１１０の第１の側に移動する必要がある。このような状況下で、プリント機構１４０の通常モードにおけるプリント方向は、第２の方向Ｄ２となる。
【００２１】
以下に、パウダー供給部１２０がパウダー供給シンクとパウダー供給プラットフォームとを備える場合を例にして詳細に説明する。図２は、本明細書の開示に係る実施に形態における三次元プリント装置を示す概略斜視図である。図３は、図２の三次元プリント装置を示す概略断面図である。図２及び３をともに参照し、三次元プリント装置１００は、ベース１０を備える。モデリング部１１０と、パウダー供給部１２０と、パウダー散布機構１３０と、プリント機構１４０とは、ベース１０上に設けられる。モデリング部１１０及びパウダー供給部１２０とは、第１の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って並んで配置される。
【００２２】
本実施の形態において、モデリング部１１０は、サポートプラットフォーム１１１とモデリングシンク１１２とを備える。パウダー供給部１２０は、パウダー供給シンク１２１と、パウダー供給プラットフォーム１２２とを備える。パウダー供給シンク１２１は、パウダー素材１２０ａで充填され、モデリングシンク１１２の横に並んで配置される。パウダー供給プラットフォーム１２２は、パウダー供給シンク１２１内に配置され、第２の軸方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動する。また、第１の軸方向は、第２の軸方向に直交する。パウダー供給プラットフォーム１２２は、パウダー素材１２０ａを上側に押し上げてパウダー供給シンク１２１の開口から押し出し、パウダー素材１２０ａがモデリングシンク１１２上で拡がるように供給する。
【００２３】
本実施の形態において、パウダー散布機構１３０は、ベース１０上に配置され、プリント基準面ＰＬ上で第１の軸方向（Ｘ軸）に沿って前後に移動する。より具体的には、パウダー散布機構１３０は、パウダー供給シンク１２１の開口の横に配置され、第１の方向（＋Ｘ方向）に沿ってサポートプラットフォーム１１１上を通過し、サポートプラットフォーム１１１上にパウダー素材１２０ａを移載する。次に、パウダー散布機構１３０は、第１の方向（−Ｘ方向）に沿ってモデリング部１１０の第１の側に戻る。換言すると、パウダーの散布が完了した後、パウダー散布機構１３０は、モデリング部１１０上を通過し、次にパウダー供給部１２０上を通過して準備位置に戻る。パウダー散布機構１３０は、パウダー散布ローラ１３１を備える。パウダー散布ローラ１３１によるローリングによって、パウダー供給部１２０上のパウダー素材１２０ａが当該動作とともにサポートプラットフォーム１１１上に移載される。
【００２４】
本実施の形態において、三次元プリント装置１００は、さらに、搬送機構１７０と、ベルトコンベア１７１と、移動レール１８０とを備える。移動レール１８０は、一組でベース１０上に設けられ、当該移動レール１８０は、第１の軸方向（Ｘ方向）に延伸する。パウダー散布機構１３０は、ベルトコンベア１７１に連結される。搬送機構１７０は、制御部１５０及びパウダー散布機構１３０に接続され、パウダー散布機構１３０を、制御部１５０による制御の下で第１の軸方向（Ｘ方向）に移動させる。特に、搬送機構１７０は、ベルトコンベア１７１を駆動して、時計方向あるいは反時計方向に回転し、ベルトコンベア１７１がパウダー散布機構１３０を移動レール１８０上で前後に移動させる。
【００２５】
また、プリント機構１４０は、ベース１０上に配置され、第１の軸方向（Ｘ軸）に沿ってプリント基準面ＰＬ上を前後に移動するように構成されている。プリント機構１４０は、少なくとも１つのプリントヘッドを備える。プリントヘッドは、サポートプラットフォーム１１１上のパウダー素材１２０ａに接着剤材料１４０ａを塗布する。本実施の形態において、三次元プリント装置１００は、さらに、搬送機構１６０とベルトコンベア１６１とを備える。プリント機構１４０は、ベルトコンベア１６１に連結されている。搬送機構１６０は、制御部１５０に接続されるとともに、ベルトコンベア１６１を介してプリント機構１４０に接続される。搬送機構１６０は、プリント機構１４０を駆動して制御部１５０の制御の下で第１の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させる。特に、搬送機構１６０は、ベルトコンベア１６１を駆動して時計方向あるいは反時計方向に回転し、ベルトコンベア１６１が移動レール１８０上でプリント機構１４０を前後に移動させる。
【００２６】
制御部１５０は、三次元プリントモデル情報に基づいて、パウダー散布機構１３０と、プリント機構１４０とを制御してプリント基準面ＰＬに平行なＸ方向に移動させる。パウダー散布ローラ１３１は、＋Ｘ方向に回転するよう構成され、パウダー供給部１２０のパウダー素材１２０ａをモデリング部１１０に移載し、−Ｘ方向に沿って準備位置に戻り、次のパウダー散布動作に供される。プリント機構１４０は、三次元モデル情報に基づいて、サポートプラットフォーム１１１上に層毎に接着剤材料１４０ａを塗布し、層毎に、サポートプラットフォーム１１１上にパウダー素材１２０ａを貼着してモデリングパウダー層を形成する。モデリングパウダー層は、互いに積層され、三次元のオブジェクトを形成する。
【００２７】
本実施の形態において、三次元プリント装置１００は、さらに、メンテナンス機構２１０を備える。メンテナンス機構２１０は、モデリング部１１０の側面に配置され、プリント機構１４０が、パウダー散布機構１３０がパウダー素材１２０ａを散布している間にパウダー素材１２０ａに接触することを防止する。パウダー散布機構１３０がサポートプラットフォーム１１１上でパウダー素材１２０ａを散布する間、プリント機構１４０は、メンテナンス機構２１０上で待機する。また、メンテナンス機構２１０は、プリント機構１４０のプリントヘッドをクリーニングし、空気中に残存した接着剤材料１４０ａあるいはパウダー素材１２０ａによる詰まりを防止する。
【００２８】
パウダー散布機構１３０及びプリント機構１４０が、それぞれ、異なる搬送機構１６０と搬送機構１７０とで駆動されてプリント基準面ＰＬ上を移動するため、制御部１５０は、パウダー散布機構１３０の移動タイミング及び方向と、プリント機構１４０の移動タイミング及び方向とを、個別に制御可能である。この場合、制御部１５０は、パウダー散布機構１３０とプリント機構１４０とを別々に制御して異なる制御プロセスに基づいて高速モード及び通常モードで移動させる。
【００２９】
より具体的には、高速モードと通常モードとの差は、プリント機構１４０のプリント方向が異なる点である。高速モードで動作する間、プリント機構１４０は、パウダー散布機構１３０が準備位置に戻る間に−Ｘ方向に向かって移動を開始し、同時にサポートプラットフォーム１１１上に接着剤材料を塗布する。また、通常モードでの動作において、パウダー散布方向とプリント方向とを一致させるため、プリント機構１４０は、モデリング部１１０の側面から、−Ｘ方向に沿ってモデリングシンク１１２とパウダー供給シンク１２１との境界に移動し、さらに、モデリングシンク１１２とパウダー供給シンク１２１との当該境界から＋Ｘ方向に沿って移動してサポートプラットフォーム１１１上に接着剤材料１４０ａを塗布する必要がある。
【００３０】
従って、高速モードにおいては、プリント機構１４０は、動作を開始するために、パウダー散布機構１３０が準備位置まで戻るまで待機する必要がなく、サポートプラットフォーム１１１及びパウダー供給プラットフォーム１２２とは、プリント機構１４０がメンテナンス機構２１０に戻る間に同時に上下動を開始することもできる。そのため、三次元プリント装置１００が高速モードで動作する間の三次元的な効率が向上する。また、通常モードにおいて、プリント機構１４０のプリント方向がパウダー散布機構１３０のパウダー散布方向と一致するので、パウダー散布機構１３０は、サポートプラットフォーム１１１上に塗布された接着剤材料に、先行してパウダー素材１２０ａを散布し、これにより、乾燥度の不一致によるモデリングパウダー層のクラックや破断を防止する。従って、三次元プリント装置１００が通常モードで動作する間、三次元プリント品質が向上する。
【００３１】
パウダー散布機構１３０及びプリント機構１４０の異なるモードにおける動作について、以下に説明する。図４Ａ乃至４Ｆは、高速モードにおける、本実施の形態に係る三次元プリント装置の動作を示す概略図である。図４Ａ乃至４Ｆは、三次元プリント装置が高速モードで動作する間のモデリングパウダー層の形成プロセスを示す。図４Ａを参照し、三次元プリント装置１００がデフォルト状態でプリント動作をまだ開始していない場合、パウダー散布機構１３０及びプリント機構１４０とは、それぞれの準備位置に配置される。本実施の形態においては、パウダー散布機構１３０とプリント機構１４０とは、それぞれ、パウダー供給シンク１２１及びモデリングシンク１１２の反対側に位置する。この例では、三次元のオブジェクト４０が、サポートプラットフォーム１１１上にすでに形成されたモデリングパウダー層に積層されて形成される。
【００３２】
次に、図４Ｂを参照し、パウダー供給プラットフォーム１２２は、プリント基準面ＰＬに向かって上に移動し、サポートプラットフォーム１１１は、所定の高さｈ１まで下に移動する。従って、パウダー供給シンク１２１内のパウダー素材１２０ａは、パウダー供給プラットフォーム１２２によって上に移動され、パウダー供給シンク１２１の開口から吐出される。パウダー供給シンク１２１から吐出されたパウダー素材１２０ａの量は、サポートプラットフォーム１１１が下に移動したことで生じたギャップを埋めるのに十分な量である。サポートプラットフォーム１１１は、プリント基準面ＰＬから離れる方向に下に移動し、モデリングシンク１１２内のパウダー素材１２０ａの上面と、プリント基準面ＰＬとの間にギャップを形成する。所定の高さｈ１は、モデリングパウダー層の厚みである。
【００３３】
次に、図４Ｃを参照し、パウダー散布機構１３０は、パウダー供給シンク１２１の第１の側から第２の方向Ｄ２に沿って移動し、パウダー供給機構１３０は、パウダー供給シンク１１１上を通過して次にモデリングシンク１１２上を通過し、サポートプラットフォーム１１１上でパウダー素材１２０ａを散布する。特に、パウダー散布ローラ１３１は、パウダー供給シンク１２１から吐出されたパウダー素材１２０ａをモデリングシンク１１２上で押圧し、再度、パウダー素材１２０ａでモデリングシンク１１２内のプリント基準面ＰＬより下側のギャップを充填する。図４Ａ乃至４Ｃに示すプロセスによって、パウダー散布機構１３０は、パウダー散布方向に沿ったパウダー散布を完了する。
【００３４】
図４Ｄを参照し、パウダー散布機構１３０がパウダー散布方向に沿ったパウダー散布を完了した後、パウダー散布機構１３０は、モデリングシンク１１２の第２の側から第１の方向Ｄ１に沿ってモデリングシンク１１２の第１の側に移動する。プリント機構１４０は、また、第１の方向Ｄ１に沿って移動し、当該第１の方向Ｄ１に沿って接着剤材料１４０ａを吐出し、モデリングシンク１１２内のパウダー素材１２０ａを貼着し、新たなモデリングパウダー層を形成する。換言すると、パウダー散布機構１３０が未だモデリングシンク１１２上に位置していたとしても、プリント機構１４０は、プリンティングを開始し、これによってプリント機構１４０のアイドル時間を減らしてプリント速度を向上する。
【００３５】
図４Ｅを参照し、プリント機構１４０がプリントシンク１１２の第２の側からパウダー供給シンク１２１とモデリングシンク１１２との間の位置に移動した後、サポートプラットフォーム１１２上に新たなモデリングパウダー層が形成され、パウダー散布機構１３０は、初期準備位置に戻り、次のパウダー散布プロセスに供される。第１の方向Ｄ１に沿ったプリンティングの後、プリント機構１４０は、第２の方向Ｄ２に沿って、パウダー供給シンク１２１とモデリングシンク１１２との間の境界から準備位置に戻る。図４Ｆを参照し、本実施の形態において、プリント機構１４０がパウダー供給シンク１２１から離間するように移動する間、パウダー供給プラットフォーム１２２は、同時に、プリント基準面ＰＬに向かって移動を開始し、サポートプラットフォーム１１１は、プリント基準面ＰＬから離間するように移動を開始する。従って、パウダー散布機構１３０は、パウダー供給プラットフォーム１２２とサポートプラットフォーム１１１の移動が完了する間にパウダー散布を開始する。
【００３６】
図５Ａ乃至５Ｆは、通常モードにおける、本実施の形態に係る三次元プリント装置の動作を示す概略図である。図５Ａ乃至５Ｆは、三次元プリント装置が通常モードで動作する間のモデリングパウダー層の形成プロセスを示す。図５Ａ乃至５Ｃに示すパウダー散布機構１３０のプロセスは、図４Ａ乃至４Ｃに示すものと同様である。従って、これらについての重複した詳細な説明は割愛する。手短に説明すると、図５Ａ乃至５Ｃのプロセスの後、パウダー散布機構１３０は第２の方向Ｄ２に沿ったパウダー散布を完了し、モデリングシンク１１２とプリント機構１４０との間に位置する。
【００３７】
次に、図５Ｄを参照し、パウダー散布方向に沿ったパウダー散布の完了の後、パウダー散布機構１３０は、モデリングシンク１１２上を通過し、次に、パウダー供給シンク１２１上を通過し、第１の方向Ｄ１に沿って準備位置に戻る。プリント機構１４０は、また、第１の方向Ｄ１に沿って、パウダー供給シンク１２１とモデリングシンク１１２との間の境界に向かって移動する。第１の方向Ｄ１に沿って移動する間、プリント機構１４０は、接着剤材料１４０ａの吐出を開始しない。次に、図５Ｅを参照し、プリント機構１４０が第２の方向Ｄ２に沿って移動してモデリングシンク１１２上を通過する間、プリント機構１４０は、また、サポートプラットフォーム１１１上でパウダー素材１２０ａに接着剤材料１４０ａを吐出し、モデリングシンク１１２内のパウダー素材１２０ａを貼着し、新たなモデリングパウダー層を形成する。すなわち、通常モードにおいて、パウダー散布機構１３０のパウダー散布方向と、プリント機構１４０のプリント方向とは、第２の方向Ｄ２である。従って、プリント品質は、接着剤材料１４０ａの乾燥度の差に依拠しない。図５Ｆを再び参照し、通常モードにおいて、パウダー供給プラットフォーム１２２及びモデリングプラットフォーム１１１は、上下動するため、プリント機構１４０がプリンティングを完了するまで待機する必要がある。
【００３８】
以上のように、個別の搬送機構を用いてパウダー散布機構とプリント機構とをそれぞれ制御して同一方向に移動させることで、本明細書の実施の形態に係る三次元プリント装置は、パウダー散布機構とプリント機構とのそれぞれの移動タイミングと移動経路とを個別に制御可能である。従って、三次元プリント装置は、コマンドに基づいて異なるモードで動作し、プリント機構は、高速モードと通常モードとで異なるプリント方向にプリンティングを行う。この場合、三次元プリント装置は、高速モードにおけるパウダー散布機構とプリント機構との待機時間を減らすことが可能であり、プリント効率を向上させる。一方、三次元プリント装置は、通常モードにおいて、プリント品質を確保するため、プリント方向とパウダー散布方向とを一致させる。従って、本明細書の開示に係る実施の形態によれば、三次元プリント装置をよりフレキシブルかつ便利に利用でき、三次元プリント効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本明細書の開示によれば、よりフレキシブルかつ便利に三次元のオブジェクトを製造可能な三次元プリント装置が提供される。また、本明細書の開示に係る三次元プリント装置は、三次元プリント効率を向上させる。
【００４０】
当業者にとって、本明細書の開示による技術的範囲から逸脱しない範囲において、様々な変更及び応用が可能である点は、明らかである。上述したように、本明細書による開示は、添付の特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲並びにその均等の範囲内における当該変更及び応用を包含するものである。
【符号の説明】
【００４１】
１００    三次元プリント装置
１１０    モデリング部
１１１    サポートプラットフォーム
１１２    モデリングシンク
１２０    パウダー供給部
１２０ａ  パウダー素材
１３０    パウダー散布機構
１４０    プリント機構
１４０ａ  接着剤材料
１５０    制御部
１９０、４０  三次元のオブジェクト
Ｓ１      サポート面
Ｄ１      第１の方向
Ｄ２      第２の方向
１０      ベース
１６０、１７０  搬送機構
１６１、１７１  ベルトコンベア
１８０    移動レール
１３１    パウダー散布ローラ
２１０    メンテナンス機構
ＰＬ      プリント基準面
ｈ１      所定の高さ
【図１】
2017177803.tif 000003
【図２】
2017177803.tif 000004
【図３】
2017177803.tif 000005
【図４Ａ】
2017177803.tif 000006
【図４Ｂ】
2017177803.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2017177803.tif 000009
【図４Ｅ】
2017177803.tif 000010
【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
2017177803.tif 000015
【図５Ｅ】
2017177803.tif 000016
【図５Ｆ】
2017177803.tif 000017
【外国語明細書】
2017177803000001.pdf