JP2001047519A - 積層造形用マスクの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サポート腕を廃止することができ、マスクの生
産性の向上、マスクの製造コストの低減に貢献できる積
層造形用マスクの作製方法を提供する。 【解決手段】粉粒体を散布して形成した散布層と硬化用
の光を照射する照射源との間にマスクを介在させ、照射
源の硬化用の光をマスク越しに散布層に照射して硬化層
を形成し、複数の硬化層を積層して三次元造形物を造形
する積層造形に使用される積層造形用マスクを作製する
方法である。硬化用の光を透過させる透過性をもつ基板
４と、硬化用の光の透過を抑える遮光性をもつ塗布材料
とを用い、遮光性をもつ塗布材料を基板４の表出面４２
に描画して遮光膜６０を積層することにより、マスク部
６１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層造形に使用する
マスクの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層造形方法が知られている。こ
の方法は、粉粒体を散布して薄い散布層を形成する散布
工程と、硬化用の光を照射する照射源と散布層との間に
マスクを介在させ、硬化用の光をマスク越しに散布層に
照射することにより、散布層のうち光が照射された部分
を熱硬化させて硬化層を形成する硬化工程と、散布工程
及び硬化工程を順に繰り返して複数の硬化層を厚み方向
に順次積層し、三次元的造形物を造形する技術である。

【０００３】マスクは、図９に示すように、鉄板等の平
板状の金属板５００を用い、金属板５００のうちの不必
要部分５１０をレーザビームのスキャン照射により切り
抜いて除去し、必要部分を残し、残した部分を、遮光性
をもつマスク部５２０とすることにより形成されてい
る。このマスク部５２０は、多数本のサポート腕５４０
によってマスクの外枠５６０に保持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したマスクの作製
方法では、マスク部５２０と共に多数本のサポート腕５
４０を切り抜いて形成する必要がある。このためマスク
部５２０の輪郭を形成するためのスキャン照射と、多数
本のサポート腕５４０を形成するためのスキャン照射と
を必要とする。

【０００５】マスク部５２０の自重による撓みを抑える
ためには、サポート腕５４０の数を増加する必要があ
る。従って１個のマスクを作製するにあたり、かなり時
間を必要としていた。更にマスクの製造コストも要して
いた。

【０００６】上記した積層造形方法では、マスクの数は
硬化層の枚数相当分必要とされる。例えばエンジン鋳物
を鋳造する鋳型を三次元造形物として造形する場合に
は、５００〜２０００枚のマスクが必要とされる。この
ため、マスクの生産性を向上させること、マスクの製造
コストを低減させることが積層造形においては極めて重
要である。

【０００７】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、サポート腕を廃止することができ、マスクの
生産性の向上、マスクの製造コストの低減に貢献するこ
とができる積層造形用マスクの作製方法を提供すること
を解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明の積層造形用マ
スクの作製方法は、粉粒体を散布して形成した散布層と
硬化用の光を照射する照射源との間にマスクを介在さ
せ、照射源の硬化用の光をマスク越しに散布層に照射し
て硬化層を形成し、複数の硬化層を積層して三次元造形
物を造形する積層造形に使用される積層造形用マスクを
作製する方法であって、照射源からの硬化用の光を透過
させる透過性をもつ基板と、照射源からの硬化用の光の
透過を抑える遮光性をもつ塗布材料とを用い、遮光性を
もつ塗布材料を基板の表出面に描画して遮光膜を形成す
ることにより、マスク部を形成することを特徴とするも
のである。

【０００９】第２発明の積層造形用マスクの作製方法
は、粉粒体を散布して形成した散布層と硬化用の光を照
射する照射源との間にマスクを介在させ、照射源の硬化
用の光をマスク越しに散布層に照射して硬化層を形成
し、複数の硬化層を積層して三次元造形物を造形する積
層造形に使用される積層造形用マスクを作製する方法で
あって、照射源からの硬化用の光を透過させる透過性を
もつ基板と、照射源からの硬化用の光の透過を抑える遮
光性をもつ塗布材料とを用い、塗布材料を基板の表出面
に積層した遮光膜を形成し、その後、遮光膜のうちの不
必要部分を基板から脱離することにより、マスク部を形
成することを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】積層造形方法で用いる粉粒体とし
ては、硬化用の光により硬化する性質をもつものであ
る。代表的な粉粒体としては、例えば、樹脂が被覆され
た粉粒体を採用することができる。上記した樹脂として
は熱硬化性樹脂を採用することができる。例えば、熱硬
化性樹脂が被覆された砂、即ち、レジンコーティドサン
ドを採用することができる。代表的な熱硬化性樹脂とし
ては例えばフェノールレジンがある。被覆されている樹
脂は固形状を採用できるが、場合によっては液状でも良
い。ヘキサメチレンなどの熱硬化促進剤を含むものでも
良い。

【００１１】硬化用の光としては、上記した粉粒体を硬
化させ得るものであれば良い。例えば、直進性が極めて
高いレーザビームを採用することができ、あるいは、レ
ーザビームではない放散性をもつ赤外線を採用すること
もできる。

【００１２】レーザビームとしては、エネルギ密度が高
く工業的に使用されるＣＯ₂レーザビーム（波長：１
０．６μｍ、中赤外線領域）、ＹＡＧレーザビーム（波
長：１．０６μｍ、近赤外線領域）等を採用できる。レ
ーザビームではない赤外線は、遠赤外線、中赤外線、近
赤外線を含む。赤外線を散布層に照射するには、赤外線
光源である赤外線ランプを採用することができる。

【００１３】積層造形で造形する三次元造形物として
は、鋳造用の砂型を採用することができるが、これに限
定されるものではない。

【００１４】本発明に係るマスクの作製方法の形態によ
れば、照射源からの硬化用の光を透過させる透過性をも
つ基板と、照射源からの硬化用の光の透過を抑える遮光
性をもつ塗布材料とを用いる。そして、遮光性をもつ塗
布材料を基板の表出面に画像として描画して遮光膜を形
成する。これにより硬化用の光を遮るためのマスク部を
もつマスクを形成する。

【００１５】基板は、照射源からの硬化用の光を透過さ
せる材料で形成されている。

【００１６】硬化用の光がＣＯ₂レーザビームである場
合には、基板としては、ＣＯ₂レーザビームに対して透
過性が高いジンクセレン（ＺｎＳｅ）、塩化カルシウム
（ＫＣｌ）を主要成分として形成することができ、遮光
膜を形成する遮光性をもつ塗布材料としては、アルミ系
粉末、鉄系粉末等を主要成分として形成することができ
る。塗布材料はバインダや溶媒を含んでいても良い。

【００１７】なお、石英ガラスとしてはＣＯ₂レーザビ
ームを良く吸収する。このため硬化用の光がＣＯ₂レー
ザビームである場合には、基板を構成する材質として石
英ガラスは使用しにくく、前記したジンクセレン（Ｚｎ
Ｓｅ）、塩化カルシウム（ＫＣｌ）が好ましい。

【００１８】硬化用の光がＹＡＧレーザビームである場
合には、基板としては、ＹＡＧレーザビームに対して透
過性が高い石英ガラスで形成することができ、遮光性を
もつ塗布材料としては、アルミニウム系粉末を主要成分
として形成することができる。

【００１９】硬化用の光がレーザではない放散性をもつ
赤外線である場合には、基板としては、赤外線に対して
透過性が高い石英ガラスで形成することができ、遮光性
をもつ塗布材料としては、アルミニウム系粉末を主要成
分として形成することができる。

【００２０】基板は、所定の厚みをもち、曲げ剛性が高
い方が好ましい。基板の厚みとしては、必要とされる光
透過性、基板の長さ及び幅のサイズ等に応じて適宜選択
することができるものの、基板の厚みの下現値としては
例えば１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍにすることができ、基板
の厚みの上限値としては例えば５ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍ
ｍにすることができる。即ち、基板の厚みとしては２〜
１０ｍｍ、殊に３〜５ｍｍを採用することができる。

【００２１】本発明に係るマスク作製方法の好ましい形
態によれば、照射源からの硬化用の光の透過を抑える遮
光性をもつ塗布材料を用い、この塗布材料を基板の表出
面（基板の表面及び裏面のうち少なくとも一方）に積層
して遮光膜を形成する工程と、その後、遮光膜のうちの
不必要部分を基板から脱離し、残った部分をマスク部と
する工程とを実施することにより、マスクを形成するこ
とができる。

【００２２】マスク部を形成するにあたっては、レーザ
ビームや電子ビーム等の高エネルギ密度ビームを基板上
の遮光膜に照射して不必要部分を切り抜いたり、不必要
部分を蒸散させたりして形成することができる。

【００２３】また、マスク部を形成する場合には、遮光
性をもつ塗布材料を用いて形成した遮光フィルム（例え
ばアルミ箔等、あるいは、アルミ膜と樹脂膜とを積層し
たラミネートフィルム）を遮光膜として基板の表出面に
接着させ、その後に、遮光フィルムの不必要部分を切刃
手段により機械的に切り抜いたり、あるいは、レーザビ
ームや電子ビーム等の高エネルギ密度ビームを遮光フィ
ルムに照射して不必要部分を切り抜いたり、不必要部分
を蒸散させたりして形成することができる。

【００２４】更にまた本発明に係る作製方法として、マ
スク部を形成する場合には、基板を正及び負の一方に帯
電させる帯電させた状態とし、正及び負の他方に帯電さ
せた遮光性をもつ塗布材料を基板に静電気力を利用して
付着させ、これによりマスク部となる遮光膜を形成する
方式を利用することができる。

【００２５】静電気力を利用して塗布材料を基板の表出
面に付着させた後に、加圧圧着させることにより遮光膜
を基板に定着させることにしても良い。この場合には、
遮光性をもつ塗布材料としては、粉末の形態、あるい
は、粉末を溶媒に分散させた形態とすることができる。
溶媒はバインダを含んでいても良い。

【００２６】また、マスク部を形成する場合には、多数
のノズルからなるノズル群をもつ装置を用い、液状化し
た遮光性をもつ塗布材料をノズルから噴出させ、固化さ
せることにより基板上にプリントし、これにより所望の
形状を備えたマスク部となる遮光膜を基板の表出面に描
画する方式を採用することができる。

【００２７】本発明に係る作製方法の好ましい形態によ
れば、照射後に、マスク部を基板から脱離し、その基板
を再使用に供することができる。脱離するには、遮光膜
をナイフ等の切刃手段で剥離させる方式、遮光膜を結合
しているバインダ成分を溶出する方式等を採用すること
ができる。

【００２８】

【実施例】(実施例１)以下、本発明の実施例１を図１〜
図４を参照して説明する。本実施例はインクジェット方
式でマスクを形成する例である。

【００２９】本実施例では、図１に模式的に示すよう
に、多数のノズル１０からなるノズル群１２を下面部１
４にもつプリント装置１がプリントステーション２に装
備されている。そして、液状化した遮光性をもつインク
状の塗布材料（鉄粉等の遮光性物質を溶媒に分散させた
もの）を用い、この塗布材料をノズル１０の先端開口か
ら噴出させ、固化させることにより基板４の表出面であ
る上面４２に画像をプリントする。これにより遮光膜６
０を描画する。

【００３０】更に説明を加える。図２に示すように、各
ノズル１０は、先端に吐出口をもつ微小なノズル通路１
６と、ノズル通路１６内の材料を加熱する発熱体１８と
をもつ。

【００３１】本実施例で使用する基板４は、遠赤外線を
透過する透過率が高い石英ガラスで四角形状をなす平板
状に形成したものであり、厚みが２〜１０ｍｍ程度、殊
に３〜５ｍｍ程度である。基板４は、樹脂フィルムとは
異なり、高い曲げ剛性をもち、自重による撓みが抑えら
れているものである。

【００３２】プリントの際には、図２に示すように、液
状の塗布材料５がノズル通路１６に収容されている状態
で、発熱体１８を発熱させる加熱工程が行われる。する
と、ノズル通路１６内の塗布材料５に気泡５ｃが形成さ
れ、加熱に伴い気泡５ｃが次第に成長する。気泡５ｃの
成長に伴い、ノズル通路１６の先端の吐出口１６ａから
塗布材料５が基板４の表出面である上面４２に向けて噴
出される。これにより塗布材料５が基板４の上面４２に
付着する。

【００３３】ノズル群１２を構成する多数個のノズル１
０のうち、マスク部を形成する領域に該当するノズルに
このような噴出操作を行う。これにより基板４の表出面
である上面４２に所望の画像をもつ遮光膜６０が描画さ
れる。遮光膜６０がマスク部６１となる。従ってマスク
部６１をもつマスク６が形成される。

【００３４】プリントの際には三次元造形物の寸法に関
する三次元データを用い、三次元造形物を水平方向に沿
ってスライスした二次元データに基づいて、コンピュー
タ１５によりプリント装置１が基板４の上面４２にプリ
ントを行う。これにより所望の画像を備えた平板状のマ
スク６が形成される。

【００３５】ところで本実施例に係る造形の際には、粉
粒体であるレジンコーティドサンドを散布して薄い散布
層７（厚み：例えば約１００μｍ程度）を形成する。そ
の後に、散布層７の上方にマスク６を移動させ、図３に
示すようにマスク６を散布層７の上方に配置する。この
結果、遠赤外線を照射する照射源８と散布層７との間
に、マスク６は介在されている。

【００３６】なお、マスク６は、その散布層７に遠赤外
線を照射する直前に作製しても良いし、あるいは、予め
作製しておいても良い。

【００３７】上記したようにマスク６を散布層７と照射
源８との間に介在させた状態で、硬化工程を行なう。即
ち図３に示すように、マスク６の上方に配置されている
照射源８から、遠赤外線Ｎをマスク６越しに散布層７に
照射する。

【００３８】この結果、散布層７のうちマスク６のマス
ク部６１で遮光された領域は、遠赤外線が遮られて散布
層部分に到達しないので、レジンコーティドサンドの硬
化反応が生じない。一方、散布層７のうちマスク部６１
で遮光されなかった領域では、つまり透過領域６１Ｗで
は、遠赤外線がマスク６の基板４を透過して散布層部分
に到達するため、レジンコーティドサンドの硬化反応が
生じ、硬化層が形成される。

【００３９】その後、マスク６を散布層７の上方から退
避させると共に、図４に示すように、退避させたマスク
６の基板４の上方に除去部材９を配置する。除去部材９
は、遮光膜６０を基板４から機械的にまたは化学的に脱
離させる機能をもつ本体９ａと、本体９ａで脱離された
脱離成分を吸引除去する吸引管９ｃとをもつ。

【００４０】そして除去部材９により基板４上のマスク
部６１を除去するクリーニング工程を行う。これにより
基板４の上面４２は清掃され、遮光膜６０が除かれる。
クリーニングされた基板４は、再び、プリントステーシ
ョン２に移送され、前述同様にプリント装置１により基
板４の上面４２にマスク部６１が描画される。

【００４１】以上説明したように本実施例においては、
遠赤外線Ｎに対して透過性が優れた石英ガラスで形成し
た基板４を用い、基板４の表出面である上面４２に遮光
膜６０を投錨することによりマスク６１を形成するとい
う新規なマスク作製方法を提供することができる。

【００４２】また樹脂フィルムに遮光膜を描画してマス
クを形成する方式も考えられる。この場合には樹脂フィ
ルムが撓む不具合がある。この点本実施例では、基板４
は所定の厚みをもつ石英ガラス製であり、高い曲げ剛性
をもつため、樹脂フィルムに遮光膜を描画して形成した
方式のマスクとは異なり、自重による撓みはないか、あ
ったとしても極めて少ない。このためマスク部６１の自
重に起因する撓みが抑えられる。故に、積層造形の際に
おいて硬化層の平面形状の精度を確保することができ、
積層造形の寸法精度の向上を図ることができる。

【００４３】更に本実施例では、剛性をもつ基板４にマ
スク部６１は保持されているため、図９に示す従来技術
においてマスク部５２０を支持するために必要とされて
いた多数本のサポート腕５４０を廃止することができ
る。このように多数本のサポート腕５４０を切り抜く工
程を廃止できるため、マスク６を作製する生産性の向
上、製造コストの低減に貢献することができる。

【００４４】加えて本実施例においては、硬化層を形成
した後に、クリーニング工程を行うことにより基板４の
上面４２を清掃し、遮光膜６０を基板４から除去する。
従ってクリーニング後の基板４を再利用に供することが
できる。つまり、プリントステーション２において基板
４に再びマスク部６１をプリントすることができる。従
って、三次元造形物を構成する硬化層の数が多数（例え
ば５０〜３０００）のときであっても、使用する基板４
の数を大幅に削減することができ、マスク６に要するコ
ストの低減に貢献することができる。

【００４５】（実施例２）本発明の実施例２を図５を参
照して説明する。本実施例は静電方式でマスク部を形成
する例である。実施例２も実施例１と基本的には同様の
構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、実施例１
と異なる部分を中心として説明する。

【００４６】本実施例で使用する基板４Ｂは、遠赤外線
を透過する透過率が高い石英ガラスで平板状に形成した
ものであり、厚みが２〜１０ｍｍ程度、殊に３〜５ｍｍ
程度であり、樹脂フィルムとは異なり曲げ剛性をもち、
自重による撓みが抑えられている。

【００４７】プリントの際には、本実施例では、高電圧
装置により、正及び負の一方に基板４Ｂを帯電させる帯
電工程と、帯電した基板４Ｂに帯電除去用の光を照射
し、これにより基板４Ｂのうち光が照射される部分の帯
電を除去し、帯電が残った部分により静電潜像を基板４
Ｂの上面４２Ｂに形成する露光工程と、正及び負の他方
に帯電させた塗布材料（粉体または液体の形態）を基板
４Ｂに静電潜像に付着させる付着工程とを順に実施す
る。

【００４８】更に、付着力を高めるために、付着した塗
布材料を圧着させて基板４Ｂに定着させる定着工程を行
う。これにより図６に示すように遮光膜６０Ｂが基板４
Ｂに形成される。つまり図６に示すようにマスク部６１
Ｂが基板４Ｂに形成される。上記した工程の流れを図５
に示す。

【００４９】本実施例に係る造形の際には、実施例１の
場合と同様に散布工程を行い、粉粒体であるレジンコー
ティドサンドを散布して薄い散布層７（厚み：例えば約
１００μｍ程度）を形成する。その後に、散布層７の上
方に本実施例に係るマスク６Ｂを移動させて配置する。
遠赤外線Ｎを照射する照射源８と散布層７との間にマス
ク６Ｂは介在されている。

【００５０】上記したようにマスク６Ｂを散布層７と照
射源８との間に介在させた状態で、硬化工程を行なう。
即ち、図６に示すように、照射源８から遠赤外線Ｎをマ
スク６Ｂ越しに散布層７に照射する。この結果、散布層
７のうちマスク部６１Ｂで遮光された領域は、遠赤外線
が遮られて散布層部分に到達しないので、レジンコーテ
ィドサンドの硬化反応が生じない。一方、散布層７のう
ちマスク部６１Ｂで遮光されなかった領域では、つまり
透過領域６１Ｗでは、遠赤外線がマスク６Ｂの基板４Ｂ
を透過して散布層部分に到達するため、レジンコーティ
ドサンドの硬化反応が生じ、硬化層が形成される。

【００５１】その後、マスク６Ｂを散布層７の上方から
退避させ、前記除去部材９により基板４Ｂ上のマスク部
６１Ｂを除去するクリーニング工程を行う。これにより
基板４Ｂは清掃され、遮光膜６０Ｂが除かれる。クリー
ニング後の基板４Ｂは、再び、前記プリントステーショ
ン２に移送され、前述同様に基板４Ｂにマスク部６１Ｂ
が描画される。

【００５２】上記した散布工程及び硬化工程を繰り返し
て行い、三次元造形物を造形する。

【００５３】本実施例においても、前記した実施例１と
同様の作用効果が得られ、遠赤外線Ｎに対して透過性が
優れた石英ガラスで形成した基板４Ｂを用い、基板４Ｂ
の表出面である上面４２Ｂに遮光膜６０Ｂを投錨してマ
スク６Ｂを形成するという新規なマスク作製方法を提供
することができる。

【００５４】また本実施例では、基板４Ｂは高い曲げ剛
性をもつため、樹脂フィルムに遮光膜を描画して形成し
たマスクとは異なり、自重で撓むものではない。このた
めマスク部６１Ｂの自重に起因する撓みが抑えられ、積
層造形の際において硬化層の平面形状の寸法精度を確保
することができ、積層造形の精度の向上を図ることがで
きる。

【００５５】更に本実施例では、剛性をもつ基板４Ｂに
マスク部６１Ｂは保持されているため、図９に示す従来
技術においてマスク部５２０を支持するために必要とさ
れていた多数本のサポート腕５４０を廃止することがで
きる。従って多数本のサポート腕５４０を切り抜く工程
を廃止できるため、マスク６Ｂを作製する生産性の向
上、製造コストの低減に貢献することができる。

【００５６】本実施例においても、硬化層を形成した後
に、クリーニング工程を行うことにより基板４Ｂの上面
４２Ｂを清掃し、遮光膜６０Ｂを基板４Ｂから除去す
る。従ってクリーニング後の基板４Ｂを再利用に供する
ことができ、再びマスク部６１Ｂを描画することができ
る。

【００５７】（実施例３）本発明の実施例３を図７を参
照して説明する。本実施例は蒸着を利用してマスク部を
形成する例である。

【００５８】本実施例で使用する基板４Ｃは、前記した
実施例と同様に、遠赤外線を透過する透過率が高い石英
ガラスで平板状に形成したものであり、樹脂フィルムと
は異なり高い曲げ剛性をもち、自重による撓みが抑えら
れている。

【００５９】本実施例では、図７（Ａ）に示すように、
基板４Ｃの表出面である下面４３Ｃの全域に、塗布材料
を蒸着させて形成して蒸着膜で構成された遮光膜６０Ｃ
（材質：アルミ）を成膜する。なお成膜手段としては物
理的蒸着手段、化学的蒸着手段のいずれを採用すること
もできる。

【００６０】遮光膜６０Ｃを成膜した後に、図７（Ｂ）
に示すように、照射源８から高エネルギ密度ビームであ
るレーザビームＭ（ＣＯ₂レーザまたはＹＡＧレーザ）
をミラー８８を利用してスキャン照射し、マスク部６１
Ｃを形成する。これにより本実施例に係るマスク６Ｃが
形成される。

【００６１】このときレーザビームＭは、遮光膜６０Ｃ
のうち不必要部分６０ｒを切り抜いて脱離させるように
不必要部分６０ｒの輪郭を走査することにしても良い。
あるいは、遮光膜６０Ｃのうち不必要部分６０ｒの全域
にレーザビームを照射して不必要部分６０ｒの全域を基
板４Ｃから脱離させることにしても良い。

【００６２】本実施例に係る造形の際には、実施例１、
実施例２の場合と同様に散布工程及び硬化工程を順に行
い、マスク６Ｃの上方に配置されている照射源から遠赤
外線を散布層７に照射する。この結果、散布層７のうち
マスク６のマスク部６１Ｃで遮光された領域は、遠赤外
線が遮られて散布層部分に到達しないので、レジンコー
ティドサンドの硬化反応が生じない。一方、散布層７の
うちマスク部６１Ｃで遮光されなかった領域では、遠赤
外線がマスク６Ｃの基板４Ｃを透過して散布層部分に到
達するため、レジンコーティドサンドの硬化反応が生
じ、硬化層が形成される。硬化層を多数毎積層すること
により、三次元造形物が造形される。

【００６３】本実施例においても、前記した実施例１、
２と同様の作用効果が得られ、遠赤外線に対して透過性
が優れた石英ガラスで形成した剛性をもつ基板４Ｃを用
い、基板４Ｃの表出面である下面４３Ｃにマスク部６１
Ｃを投錨してマスク６Ｃを形成するという新規なマスク
作製方法を提供することができる。

【００６４】なお、硬化工程において遠赤外線に代え
て、照射源８からのレーザビームＭを散布層にマスク越
しに照射して硬化層を形成しても良い。

【００６５】本実施例では、基板４Ｃは高い剛性をもつ
ため、樹脂フィルムに遮光膜を描画て形成したマスクと
は異なり、マスク部６１Ｃの自重に起因する撓みが抑え
られ、硬化層の平面形状の寸法精度を確保することがで
き、積層造形の寸法精度の向上を図ることができる。

【００６６】更に本実施例においても、前記した実施例
１、２と同様に、従来必要とされていた多数本のサポー
ト腕５４０を廃止することができ、従ってサポート腕５
４０の切り抜き工程を廃止できるため、マスク６Ｃを作
製する生産性の向上、製造コストの低減に貢献すること
ができる。

【００６７】本実施例においては、硬化層を形成した後
に、クリーニング工程を行うことにより基板４Ｃの下面
４３Ｃを清掃し、マスク部６１Ｃを基板４Ｃから除去す
るため、クリーニング後の基板４Ｃを再利用に供するこ
とができる。

【００６８】（適用例）適用例を図８に示す。適用例に
係る造形装置は、内部に造形空間１００をもつ枠状をな
すメインフレーム１１０と、メインフレーム１１０に矢
印Ｙ１、Ｙ２方向に昇降可能に保持され造形された三次
元造形物を保持する昇降盤１２０と、昇降盤１２０を昇
降させる昇降駆動源１３０と、メインフレーム１１０の
近傍に設けられた散布装置２００と、メインフレーム１
１０の上方に設けられた照射源３００とを備えている。

【００６９】昇降駆動源１３０はモータ機構や油圧シリ
ンダ機構で形成することができる。照射源３００は、レ
ーザビームＭを発振する発振機３１０と、レーザビーム
Ｍを案内するミラー３２０と、レーザビームＭを散布層
７にスキャン照射するスキャナ３３０とを備えている。
レーザビームＭはレジンコーティドサンドのレジンに吸
収され易いため、レジンを効果的に熱硬化させ、隣接す
るレジンコーティドサンド同士を効果的に結合させ得
る。

【００７０】図８に示す散布装置２００は、駆動源であ
る図略の駆動モータにより散布層７の上方で散布層７に
沿って走行されるものであり、マスク６Ｄが散布層７か
ら退避しているとき、駆動モータにより昇降盤１２０に
沿って横方向つまり矢印Ｘ１、Ｘ２方向に沿って移動で
きる。

【００７１】散布装置２００は、粉粒体であるレジンコ
ーティドサンドを収容する収容室２１０をもつ容器２２
０と、容器２２０の下端開口である吐出口２３０に回転
可能に保持されたローラ２４０をもつ。

【００７２】ローラ２４０は、レジンコーティドサンド
の吐出性を高める複数個の溝２４１をもつ。レジンコー
ティドサンドは、熱硬化性をもつレジンを砂粒子に被覆
して構成されている。

【００７３】次に造形する場合について説明する。散布
工程において、散布層７を形成するときには、昇降盤１
２０を矢印Ｙ１方向に上昇させて所定の高さ位置にセッ
トする。更にマスク６Ｄを散布層７から退避させた状態
で、ローラ２４０を回転させつつ散布装置２００を矢印
Ｘ１方向に昇降盤１２０に沿って移動させることによ
り、容器２２０内のレジンコーティドサンドを昇降盤１
２０の設置面に散布する。これにより散布層７を形成す
る。散布層の平均厚みは約０．１ｍｍとするが、これに
限定されるものではない。

【００７４】散布工程を終えて散布層７を積層したら、
散布装置２００を矢印Ｘ２方向に移動させて散布層７の
上方から退避させる。

【００７５】次に硬化工程を行う。硬化工程では、ま
ず、図略のマスク移動手段により、図８に示すように、
マスク６Ｄを矢印Ｂ１方向に移動させて散布層７の上方
に配置させる。散布層７とマスク６Ｄとの間隔は短い方
が好ましい。その理由は照射精度を確保できるためであ
る。

【００７６】この状態でスキャナ３３０からレーザビー
ムＭを散布層７に向けてマスク６Ｄ越しに照射する。散
布層７のうちマスク６Ｄのマスク部６１Ｄで遮光された
領域では、レーザビームＭが遮られ散布層部分に到達し
ないので、レジンコーティドサンドの硬化反応が生じな
い。

【００７７】一方、散布層７のうち、マスク６Ｄのマス
ク部６１Ｄで遮光されない領域、つまり透過領域６１Ｗ
では、レーザビームＭが基板４Ｄを透過して散布層部分
に到達するため、レジンコーティドサンドの硬化反応が
生じ、硬化層が枠状に形成される。

【００７８】次に、新しい硬化層を形成するために、再
び散布工程を実行する。即ち、次の新しい散布層７を形
成するときには、散布層７の厚み寸法に相当するピッチ
ぶん、昇降盤１２０を矢印Ｙ２方向に下降させる。この
状態で散布装置２００を矢印Ｘ１方向に移動させて、容
器２２０内のレジンコーティドサンドを、硬化工程を終
えた前回の散布層７（硬化層）上に散布し、新しい散布
層７（平均厚み：０．１ｍｍ）を形成する。

【００７９】散布工程を終えたら、前述同様に硬化工程
を行う。硬化工程では、マスク６Ｄを散布層７の上方に
配置する。そして、マスク６上に配置したスキャナ３３
０からレーザビームＭをマスク６Ｄ越しに散布層７に照
射する。以下、このようにして散布工程及び硬化工程を
交互に多数回繰り返して行い、硬化層７ｄを厚み方向に
順に積層し、三次元造形物を造形する。積層回数は三次
元造形物の種類によっても相違するものの、例えば５０
〜５０００回、２００〜２０００回とすることができ
る。

【００８０】なお、三次元造形物の造形が終了したら、
未硬化部分のレジンコーティドサンドをエアブロアなど
で除去し、鋳型とする。そして鋳型の内部の成形キャビ
ティに金属溶湯を注入固化させ、鋳物を形成する。

【００８１】本発明は上記し且つ図面に示した実施例及
び適用例のみに限定されるものではなく、必要に応じて
適宜変更して実施できるものである。

【００８２】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握することができる。

【００８３】・照射源からの硬化用の光を透過させる透
過性をもつ基板と、照射源からの硬化用の光の透過を抑
える遮光性をもつ塗布材料を基板の表出面に積層するこ
とにより形成された遮光膜で構成された所定の形状をも
つマスク部とを備えていることを特徴とする積層造形用
マスク。

【００８４】・マスク部を構成する遮光膜は、機械的除
去手段または化学的除去手段により基板の表出面から脱
離可能であることを特徴とする積層造形用マスク。

【００８５】

【発明の効果】第１発明方法によれば、硬化用の光を透
過させる透過性をもつ基板と、硬化用の光に対して遮光
性をもつ塗布材料とを用い、塗布材料を描画して基板の
表出面に遮光膜を形成することによりマスク部を形成す
るという新規なマスク作製方法を提供することができ
る。

【００８６】第２発明方法によれば、硬化用の光を透過
させる透過性をもつ基板と、硬化用の光の透過を抑える
遮光性をもつ塗布材料とを用い、塗布材料を基板の表出
面に積層した遮光膜を形成し、その後、遮光膜のうちの
不必要部分を基板から脱離することにより、マスク部を
形成するという新規なマスク作製方法を提供することが
できる。

【００８７】第１発明方法及び第２発明方法によれば、
基板は、樹脂フィルムに遮光膜を描画して形成した方式
のマスクとは異なり、自重による撓みはないか、あった
としても極めて少ないものである。このためマスク部の
自重に起因する撓みが抑えられる。故に、積層造形の際
において硬化層の平面形状の寸法精度を確保することが
でき、積層造形の寸法精度の向上を図ることができる。

【００８８】更にマスク部は基板に保持されているた
め、図９に示す従来技術においてマスク部５２０を支持
するために必要とされていた多数本のサポート腕５４０
を廃止することができる。従ってサポート腕５４０を切
り抜く工程を廃止できるため、マスクを作製する生産性
の向上、製造コストの低減に貢献することができる。

【００８９】加えて、硬化層を形成した後に、クリーニ
ング工程を行ない、基板を清掃し、遮光膜を基板から除
去すれば、クリーニング後の基板を再利用に供すること
ができる。従って三次元造形物を構成する硬化層の数が
多数（例えば２０〜３０００）のときであっても、使用
する基板の数を大幅に削減することができ、マスクに要
するコストの低減に一層貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係り、基板の表出面に遮光膜をプリ
ントする工程を模式的に示す斜視図である。

【図２】実施例１に係り、基板の表出面に塗布材料を噴
出する形態を模式的に示す断面図である。

【図３】実施例１に係り、照射源から硬化用の光をマス
ク越しに散布層に照射して硬化層を形成する硬化工程を
模式的に示す斜視図である。

【図４】実施例１に係り、基板の表出面に形成されてい
るマスク部を除去している形態を模式的に示す斜視図で
ある。

【図５】実施例２に係り、静電方式により基板の表出面
に遮光膜をプリントする工程を示す流れ図である。

【図６】実施例２に係り、照射源から硬化用の光をマス
ク越しに散布層に照射して硬化層を形成する硬化工程を
模式的に示す斜視図である。

【図７】実施例３に係り、基板の表出面にマスク部を形
成する工程を示す断面図である。

【図８】適用例に係り、マスクにより積層造形を行って
いる形態を模式的に示す断面図である。

【図９】従来技術に係り、マスクを作製する過程を示す
斜視図である。

【符号の説明】

図中、１はプリント装置、４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは基
板、４２、４２Ｂ、４２Ｃは上面（表出面）、４３Ｃは
下面（表出面）、５は塗布材料、６０は遮蔽膜、６１、
６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄはマスク部、６、６Ｂ、６Ｃ、
６Ｄはマスク、７は散布層、８は照射源をそれぞれ示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 良平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4E092 AA04 AA09 AA45 CA10 4F213 AB16 AC04 AC06 WA25 WA67 WA86 WA87 WB01 WE01 WE02 WE25 WF01 WF25 WK05 WL04 WL10 WL14 WL26 WL48 WL50 WL53 WL87 WL92 WL95 WW50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉粒体を散布して形成した散布層と硬化用
   の光を照射する照射源との間にマスクを介在させ、前記
   照射源の硬化用の光をマスク越しに前記散布層に照射し
   て硬化層を形成し、複数の前記硬化層を積層して三次元
   造形物を造形する積層造形に使用される積層造形用マス
   クを作製する方法であって、 前記照射源からの硬化用の光を透過させる透過性をもつ
   基板と、前記照射源からの硬化用の光の透過を抑える遮
   光性をもつ塗布材料とを用い、 前記遮光性をもつ塗布材料を前記基板の表出面に描画し
   て遮光膜を形成することにより、マスク部を形成するこ
   とを特徴とする積層造形用マスクの作製方法。
2. 【請求項２】粉粒体を散布して形成した散布層と硬化用
   の光を照射する照射源との間にマスクを介在させ、前記
   照射源の硬化用の光をマスク越しに前記散布層に照射し
   て硬化層を形成し、複数の前記硬化層を積層して三次元
   造形物を造形する積層造形に使用される積層造形用マス
   クを作製する方法であって、 前記照射源からの硬化用の光を透過させる透過性をもつ
   基板と、前記照射源からの硬化用の光の透過を抑える遮
   光性をもつ塗布材料とを用い、 前記塗布材料を前記基板の表出面に積層した遮光膜を形
   成し、その後、前記遮光膜のうちの不必要部分を前記基
   板から脱離することにより、マスク部を形成することを
   特徴とする積層造形用マスクの作製方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、硬化層形成後
   に、前記マスク部を前記基板から脱離し、前記基板を再
   使用に供することを特徴とする積層造形用マスクの作製
   方法。