JP2003517385A - 三次元物体を製作するための方法と装置 - Google Patents

三次元物体を製作するための方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 予め作成された多数のシートを重ねて、三次元物体（２）を製作するための方法及び装置である。 【解決手段】 この方法は、接着剤アプリケータ（２０）を用いて１枚のシート（３）の一方の側に接着剤を塗り、剥離剤アプリケータ（２２）を用いて剥離剤を接着剤の上に塗り、２回塗られたシートの下側のシート（３）に向かい合う、２回塗られたシート（３）の面を、２回塗られたシートの下側のシート（３）に、接着剤を用いて接合し、且つ、２回塗られたシート（３）を切断工具（３０）によって切断する。これらのステップを、所望の数のシート（３）がスタックに供給されるまで繰り返す。剥離剤は、三次元物体（２）の部分とは異なるシート（３）の部分にのみ塗られる。切断は、三次元物体（２）における同一のそれぞれの層の輪郭に対応する輪郭に沿って行われる。ステップの停止後、三次元物体（２）の部分ではなく、切り離し層が存在するスタックの部分は、三次元物体（２）を与えるため、スタックから除去される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野および背景） 本発明は、模型、型、鋳型等の三次元物体を製作するための方法と装置に関す
る。 本発明は、多数の比較的薄い層を接着することによって三次元物体を製作する
方法に対して特に適用させて有効である。多数の比較的薄い層というのは、各々
が、その物体の薄い一片の外形を備えている。本発明に係るそのような方法は、
今日、多大な関心をもたれている。というのは、これらの方法は、高度に発達し
たCAD技術（computer-aided design）同様に、CAM技術(computer-aided manufac
ture)を利用することが可能である。例えば、USパテント5,071,503は、次のよう
に開示している。 各々の層は予め作られたシートである。各々の層は、部分的に形成された物体
に接合される。この接合は各々のシートの外形について、決められた位置に、し
かも決められた境界の範囲内で接着剤を使用して行われる。その外形の外側の部
分は簡単に切り離すことができる。
【０００２】 （発明の目的と本発明の簡単な概要） 本発明の目的は、前述したパテントに述べられているような公知技術を凌ぐ利
点を有する新規な方法、並びに装置を提供することにある。 本発明の一つのアスペクトによれば、予め所要形状にされた多数の薄いシート
で構成される三次元物体を製作するための方法であって、各々のシートは、次の
隣接するシートに向かい合う側がその向かい合う側に接合され、各々のシートは
、該物体における該シートによって構成される各々の層の輪郭に対応する輪郭に
沿って切断され、その各々の輪郭に沿って切断され、且つ、当該側において、次
の隣接シートに接合される前に、各々のシートの一方の側に剥離剤を塗り、該物
体内の各々のシートによって構成される層の輪郭の範囲内ではシートの表面を剥
離剤では覆わず、各々のシートが切断され、当該側において次の隣接シートに接
合された後、その各々の輪郭の範囲内においてシートの表面のみが、次の該隣接
シートに接合され、該輪郭の範囲外であって、各々のシートの非接着部分は次の
隣接シート及び該三次元物体から分離させるようにしたことを特徴とする三次元
物体を製作するための方法を提供する。 このように、上記の引用パテントの方法は、物体におけるそれぞれの層の輪郭
の範囲内で選択された表面に接着剤を塗布するのに対して、本発明では、輪郭の
外側の選択された表面に剥離剤を塗布する。
【０００３】 シートは、一つの面を接着剤によって予め塗られていてもよく、又は、反対の
面に剥離剤の塗布がされている間に、もう一方の面には接着剤が、個別にぬられ
てもよい。本発明の方法は、実施し易い。接着剤の正確な制御を必要とせず、む
しろ剥離剤の正確な制御だけである。これは、二つの物質の持つ性質によるもの
である。更に、製作された物体の一部にはならない予め所要形状にされたシート
の部分（即ち、くず）は、お互いに接着されてはいないので、それらは、製作さ
れた物体から、除去し易い。 述べられた好適な実施例における更なる特徴によれば、シートは、個別に水平
テーブルに供給され、その上に積み重ねられる。このテーブルは、シートが連続
的にテーブルの上に積み重ねられる時、連続的に下降する。各シートは、シート
が水平テーブルに供給され、テーブル上の他のシートの上に積み重ねられる時、
その上面のそのそれぞれの輪郭の外側に剥離剤が塗布され、且つその下面には、
接着剤が塗布される。 一つの述べられた好適な実施例において、各々個別のシートは、このシートが
移動している間、それぞれのシートの輪郭の外側に剥離剤を塗るように制御され
る剥離剤アプリケータによって、シートの上面に剥離剤が塗られる。二番目に述
べられた実施例において、各々個々のシートは、シートが静止している間、それ
ぞれの輪郭の外側を剥離剤で塗るように制御された移動する剥離剤アプリケータ
によって、そのシートの上面に剥離剤が塗布される。 本発明は、上記技術に従った三次元物体を製作するための装置もまた提供する
。 更に、本発明の特徴と利点は、以下の記述から明らかになるであろう。
【０００４】 （好ましい実施形態の説明） 図１及び図２に図示された装置は、三次元物体２を製作するために使用される
。三次元物体２は、図３に図示されているように、予め所要形状にされた多数の
薄いシート３から成る。多数の薄いシート３は、輪郭（輪郭線、外形線）４に沿
って切断された各シートが互いに接合されている。輪郭４は、物体におけるそれ
ぞれの層に対応する。多数の薄いシート３は、それらの輪郭４に沿って切断され
、互いに接合される。多数の薄いシート３は、図１及び図２では、３’で示され
ている。三次元物体２が除去された後の残りの廃棄物は、図３の５に示す。 図１及び図２の装置は、上方部分１０ａと下方部分１０ｂとを含む機構枠１０
を含む。三次元物体２を製作するために使用される、予め所要形状にされたシー
ト３は、機構枠の下方部分１０ｂに固定された水平ベース１１上の垂直スタック
の形で支持される。各シート３は、ベース１１上のスタックの上部から供給ロー
ル１２、１３、１４によって機構枠１０の上方部分１０ａに供給され、テーブル
１５の上に載置される。テーブル１５上では、三次元物体２が層毎に製作される
。テーブル１５は、電動モータＭ1と上方および下方機構枠部分１０ａ、１０ｂ
の間をテーブル１５の四隅を介して螺子部の嵌合により移動可能に支える四個の
スクリュー１７と、四個のスクリュー１７を連結回転させる閉−ループベルト１
６、によって垂直方向に駆動される。 機構枠１０の上方部分１０ａは接着剤アプリケータ２０を含む。接着剤アプリ
ケータ２０は、貯蔵器２１から各シート３の下側に接着剤の塗布を行い、シート
３は機構枠１０の上端１０ａへと供給される。 第２アプリケータ２２は、機構枠１０の上端に配置される。第２アプリケータ
２２は、各シート３の上側に剥離剤を塗布する。各シート３は、テーブル１５を
載置した機構枠の上端１０ａへそのまま供給される。第２アプリケータ２２は、
各シート３の上面に剥離剤を塗布する。剥離剤は、それぞれのシートによって構
成された完成三次元物体２のそれぞれの層の輪郭４の範囲内を除いた部分に塗布
される。
【０００５】 図１及び図２において図示された例では、剥離剤アプリケータ２２は、印字ヘ
ッドである。この印字ヘッドは、一つの直交軸（横方向Ｙ軸）に沿って移動可能
であり、シート３は、他の直交軸（縦方向Ｘ軸）に沿って供給されるので、その
結果、そのアプリケータは、シートの上面を完全に走査する。剥離剤アプリケー
タ２２は、液体ジエット−インクプリンタ、インパクト−タイププリンタ、レー
ザプリンタ、等の印字ヘッドのいかなる好ましいタイプのものであってもよい。
剥離剤アプリケータ２２は、液体かまたは固体の材料で、予め所要形状にされた
シート３の上面の選択部を塗布する。この液体または固体の材料は、アプリケー
タ２０によってシートの下面の全面に塗布された接着剤に対し、剥離剤としての
役割を果たす。上方のシートは、剥離剤を含む接触面に沿った下方シートとは接
着されない。しかし、上方のシートは、剥離剤の存在しない部分で下方のシート
と接着される。 アプリケータ２２は、ハウジング２３内の素子によって制御される。アプリケ
ータ２２は、完成三次元物体２におけるそれぞれの層の輪郭４に対しそれとは反
対のパターン（ネガティブパターン）の形状で剥離剤を塗布する。即ち、剥離剤
は、完成物体のそれぞれの層の輪郭４の境界内の表面を除いた予め所要形状にさ
れたシート３の全表面を覆って塗布される。このように、各々の上方のシート３
は、上方のシートによって決められた層の輪郭４の範囲内においてのみ、次に近
接する下方シート３に接着されるようになる。輪郭の外側では、下方シートとの
接着を行わない。
【０００６】 図１及び図２に図示された装置は、切断工具３０を含む。切断工具３０は完成
物体２におけるそれぞれの層３の輪郭４に沿って切断するように制御される。切
断工具３０は、キャリッジ３２によって運搬されるヘッド３１上に装着される。
キャリッジ３２は、モータＭ2と閉−ループベルト３３（図２）とによって機構
枠１０に対し縦方向(Ｘ軸)に駆動される。これに対し、ヘッド３１は、他のモー
タＭ3と閉−ループベルト３４とによってキャリッジ３２の横方向に駆動される
。カッタ−ヘッド３０は、ソレノイド３５によって垂直方向に移動可能である。
ソレノイド３５は、ヘッド３１によって、下方シート３を切断するための伸ばし
た切断位置かまたは、引っ込んだ非切断位置に運搬される。圧力ローラ３６は、
切断されている間、既に処理され、テーブル１５に支持されたシートに対して、
被切断シートをしっかり押さえる。 接着剤アプリケータ２０は、ソレノイド３７を備えている。ソレノイド３７は
、接着剤アプリケータを動作位置かまたは非動作位置へ移動させる。例えば、第
１のシート３が供給され、シートがテーブル１１に接着されるのを防止しようと
するとき、接着剤アプリケータは非動作位置に移動されるようになっている。 図示の装置は更に、一般に４０で示されるコントローラを含む。コントローラ
４０は、モータＭ1、Ｍ2、Ｍ3と、接着剤アプリケータ２０と、剥離剤アプリケ
ータ２２と、切断工具３０と、二つのソレノイド３５及び３７とを制御する。制
御によって以下のような動作となる。
【０００７】 例えば、図３ａにおいて図示されているように三次元物体２を作製するのに使
用されるべき予め所要形状にされた複数の長方形のシート３は、機構枠の下端１
０ｂの機構ベースプレート１１の上で垂直に積み重ねられて支持されている。各
々のシートは個々に、機構枠の上端１０ａに供給される。シートは、テーブル１
５の上に載置される。テーブル１５上では、完成三次元物体２が層毎に構築され
る。装置の初期状態にあっては、テーブル１５は、その最上位置にある。物体の
各層がテーブルの上で形成されるに連れ、テーブルは、連続的にモータＭ1、ベ
ルト１６、スクリュー１７とによって垂直下方に移動する。テーブルは、物体に
添付されたままの新規に付加された層を収容する。 テーブル１１を接触させる最初のシートを除いた各シート３は、供給ローラ１
２、１３、１４によって供給されて機構枠１０の上端１０ａに載置される。シー
トの下側は、接着剤アプリケータ２０によって完全に接着剤が塗布される。そし
てそのシートの上側は接着剤には接合しない剥離剤アプリケータ２２によって選
択的に剥離剤が塗布される。アプリケータ２０によって塗布された接着剤層は、
各々のシートの完全な下表面を覆う。一方で、アプリケータ２２によって塗布さ
れた剥離剤は、完成三次元物体のシートの各々の層の輪郭４の内部ではない外側
部分に相当するシートの上側表面のみを覆う。例えば、もし、完成三次元物体２
におけるシートによって形成されるべき各々の層が、四角い輪郭であるとき、長
方形のシート３は、層に関し、完成物体における各々の層を定義する四角の外側
である表面にのみ剥離剤が塗布されると定義する。即ち、四角の内側表面は、剥
離剤によって覆われない。
【０００８】 予め所要形状にされたシート３によって製作される完成物体層の輪郭は、コン
トローラ４０の中のCADまたはCAMフォーマット、又はコントローラによってアク
セスが可能である別のメモリに記憶され、各々のシート３が処理される時に剥離
剤アプリケータ２２と、切断工具３０とを制御するためにコントローラによって
使用される。 上述したように、接着剤でその下面が完全に塗られ、且つシートの輪郭に対応
して剥離剤がシートの上面に選択的に塗られた各シート３がテーブル１５上のス
タックの上に載置された後、各々の輪郭線４に沿ってシートを切断するために、
切断工具３０はコントローラ４０によって制御される。このため、コントローラ
４０は、直交二軸に沿って、切断工具３０を駆動する二つのモータＭ2とＭ3とを
制御する。又同様に、コントローラ４０は、切断動作位置へ、又は、切断動作位
置から離れるように、切断工具３０を移動するためソレノイド３５を制御する。 三次元モデル２は、層毎にテーブル１５から組み立てられ、各々の層は、物体
全体のそれぞれの薄い一片を構成する。すべての層が、このように貼り付けられ
た時、各々の層は、剥離剤が塗布されていない部分に沿って、その両側で、隣接
する層と付着する。このように、全体の三次元物体２の全てのシートが切断され
、互いに貼り付けられた後、シートは、完成三次元物体の対応する断面を構成す
る輪郭４の範囲内のそれら接触表面においてのみ、互いに付着し、そのような輪
郭の範囲外である残りの非接着部は、三次元物体２から分離される。これは、図
３ａ〜３ｃに示される。はじめのシートの積み重ねが３で示され、それらによっ
て、作製される三次元物体が２で示され、接着された輪郭表面の範囲外のシート
の部分で、物体から分離される部分が、５で示されている。
【０００９】 図４は、図１及び図２に示したものとよく似た装置を図示する。理解しやすく
するために、図１及び図２と共通する図４の装置の部分には、同一の符号を付し
て識別される。 図４に図示された装置における主だった相違点は、図４で２２’として示され
ている剥離剤アプリケータが、切断工具３０と同じヘッド３１’で運搬される。
それゆえ、図４の装置においては、シート３は、切断工具３０によって、輪郭を
切断する時のみならず、アプリケータ２２’によって剥離剤を塗布する時におい
ても又、動かない。このように、剥離剤アプリケータ２２’は、図１及び図２に
関して上述したように、各シートの上面に剥離剤を選択的に塗布するためシート
３に関して縦及び横方向の双方にも又駆動される。 事実上、他の全ての点で、図４に図示された装置は、図１及び図２の装置に関
して上述したように構成され動作する。 シート３は、ポリビニルクロライド、エポキシレジン、ナイロン、等のどのよ
うな、好ましいプラスチック材料であってよい。それらのシートは、装置によっ
て製作されるべき完成物体において、要求される必要性に対応する適切な厚みを
持たなければならない。好ましくは、シート３は、厚さに関し０．１ｍｍオーダ
ーであればよい。そうすれば、製作されるべき三次元物体の各１センチメータの
高さに対して、処理されるそのようなシートの数は、約１００枚必要とする。
【００１０】 剥離剤は、使用される接着剤に接着しない材料であれば、どのようなものでも
よい。ひとつの例として、剥離剤は、ワックス合成物でもよい。 図示された装置は、各々のシートが処理される時点で、各シートの下面に接着
剤が塗布されることを示しているが、予め所要形状にされたシートは、装置に装
着される前に、接着剤が予め塗られてあってもよい。予め所要形状にされたシー
トは、各々のシートの下面に溶剤を塗布することにより、お互いに接着されると
いうことも考えられる。溶剤の塗布は、接着剤を軟化させ、各々のシートの上面
が剥離剤によって選択的に覆われている場所を除いて上方シートへの接着を促進
させる。接着剤を使用しないということも考えられる。剥離剤によって選択的に
覆われた部分を除いて、熱及び、又は圧力によって、シート自身が接着されると
いうことも考えられる。熱及び、又は圧力は、シートの全体の積み重ねに対して
適用される。切断工具３０は、そのとき熱せられる。接着は、輪郭を切断するた
めに切断工具が適用される前、間、後においておこなわれ得る。剥離剤は、製作
される物体の要求される色によって、着色され得る。そして剥離剤は、公知の方
法で、例えば、静電気的に、レーザ、サーマルプリンタ、等によって、塗布され
る。接着剤アプリケータは、予め所要形状にされたシートが他の軸に沿って移動
するに連れ、一つの軸、（例えば、横）に沿って、移動ができるように装着され
得る。
【００１１】 また、剥離剤は、接着剤の上に直接塗られてもよく、又は、シートの同じ側で
あって、接着剤の下に塗られてあってもよい。このケースの場合は、剥離剤アプ
リケータ２２は、接着剤アプリケータ２０と同じ側に装着される。更に、シート
は、剥離剤で、その全面が、予め塗布されていてもよい。そして剥離剤は、接着
のため、シートの接着部分から除去される。その場合、図１のユニット２２は、
機械的に、又は化学的にレーザその他によって、剥離剤を要求されない部分から
取り去るための“除去”ユニットとなる。更に、接着剤は、シートの上面にも塗
布され得る。そして剥離剤は、底面にも塗布され得る。むしろ上述の逆もまたあ
り得る。 あるいは、剥離剤アプリケータ２２からの剥離剤が塗布される場所を除き隣接
シートに接合する接着剤アプリケータ２０からの接着剤の使用というよりは、ア
プリケータ２０は、アプリケータ２２によって活性化剤が塗布されるような場所
でのみ隣接シートに接合させるような特性を有する接着剤を塗布することができ
る。この構成の場合、活性化剤は、活性化剤の塗布される輪郭の範囲内において
のみ隣接シートが接合される輪郭４の範囲内にのみ塗布される。 本発明の、多くの他の変化、変更、並びに適用は、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
この発明は、添付した図面により、一つの例として、ここに記述される。
【図１】 本発明に従って構築された装置の第１の実施形態の形状を示す三次元図である
。
【図２】 図１の装置の反対側から見た三次元図である。
【図３】 ａ〜ｃは、図１及び図２に示された方法及び装置によって、三次元物体が製作
される様子を概略的に示す図である。
【図４】 本発明に従って構築された第２実施形態の外形を示す図１と図２に対応する三
次元図である。
【図５】 本発明に従って構築された第２実施形態の外形を示す図１と図２に対応する三
次元図である。
【符号の説明】
Ｍ1 電動モータ（モータ）、Ｍ2、Ｍ3 モータ、２ 三次元物体（三次元モデ
ル、完成三次元物体、完成物体）、３ シート（シートの積み重ね、層）、３’
シート、４ 輪郭（輪郭線、外形線）、５ 廃棄物（物体から分離される部分
）、１０ 機構枠、１０ａ 上方部分（上端、上方機構枠部分）、１０ｂ 下方
部分（下端、下方機構枠部分）、１１ 水平ベース（ベース、テーブル、機構ベ
ースプレート）、１２、１３、１４ 供給ロール（供給ローラ）、１５ テーブ
ル、１６ 閉−ループベルト（ベルト）、１７ スクリュー、２０ 接着材アプ
リケータ、２１ 貯蔵器、２２ 剥離材アプリケータ（アプリケータ、第２アプ
リケータ、ユニット）、２２’ 剥離剤アプリケータ（アプリケータ）、２３
ハウジング、３０ 切断工具、３１、３１’ ヘッド、３２ キャリッジ、３３
、３４ 閉−ループベルト、３５、３７ ソレノイド、３６ 圧力ローラ、４０
コントローラ。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月２８日（２００２．３．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】 （発明の目的と本発明の簡単な概要） 本発明の目的は、前述したパテントに述べられているような公知技術を凌ぐ利
点を有する新規な方法、並びに装置を提供することにある。 本発明の一つのアスペクトによれば、各シートがその両面においてその両側の 隣接するシートに接着され、各シートがそのシートにより物体中に形成される層 の輪郭に対応する輪郭線に沿って切断された、多数の薄い予め形成されたシート から構成される３次元物体を製作するための方法であって、各シートの一方の面 への隣接するシート間の接着を阻止する効果を有する剥離剤の選択的な配置を行 うことを含み、剥離剤がそのシートがその面の側に隣接するシートに接着された 後そのシートに対応する輪郭線の内側にあるそのシートの表面はその隣接シート に接着されるが前記輪郭線の内側にはないそのシートの残りの部分はその三次元 物体から容易に分離できるような仕方で選択的に配置される 方法を提供する。 このように、上記の引用パテントの方法は、物体におけるそれぞれの層の輪郭
の範囲の内側で選択された表面に接着剤を塗布するのに対して、本発明では、輪
郭の外側の選択された表面に剥離剤を塗布する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 （好ましい実施形態の説明） この発明は、添付した図面により、一つの例として、ここに記述される。 図１及び図２に図示された装置は、三次元物体２を製作するために使用される
。三次元物体２は、図３に図示されているように、予め所要形状にされた多数の
薄いシート３から成る。多数の薄いシート３は、輪郭（輪郭線、外形線）４に沿
って切断された各シートが互いに接合されている。輪郭４は、物体におけるそれ
ぞれの層に対応する。多数の薄いシート３は、それらの輪郭４に沿って切断され
、互いに接合される。多数の薄いシート３は、図１及び図２では、３’で示され
ている。三次元物体２が除去された後の残りの廃棄物は、図３の５に示す。 図１及び図２の装置は、上方部分１０ａと下方部分１０ｂとを含む機構枠１０
を含む。三次元物体２を製作するために使用される、予め所要形状にされたシー
ト３は、機構枠の下方部分１０ｂに固定された水平ベース１１上の垂直スタック
の形で支持される。各シート３は、ベース１１上のスタックの上部から供給ロー
ル１２、１３、１４によって機構枠１０の上方部分１０ａに供給され、テーブル
１５の上に載置される。テーブル１５上では、三次元物体２が層毎に製作される
。テーブル１５は、電動モータＭ1と上方および下方機構枠部分１０ａ、１０ｂ
の間をテーブル１５の四隅を介して螺子部の嵌合により移動可能に支える四個の
スクリュー１７と、四個のスクリュー１７を連結回転させる閉−ループベルト１
６、によって垂直方向に駆動される。 機構枠１０の上方部分１０ａは接着剤アプリケータ２０を含む。接着剤アプリ
ケータ２０は、貯蔵器２１から各シート３の下側に接着剤の塗布を行い、シート
３は機構枠１０の上端１０ａへと供給される。 第２アプリケータ２２は、機構枠１０の上端に配置される。第２アプリケータ
２２は、各シート３の上側に剥離剤を塗布する。各シート３は、テーブル１５を
載置した機構枠の上端１０ａへそのまま供給される。第２アプリケータ２２は、
各シート３の上面に剥離剤を塗布する。剥離剤は、それぞれのシートによって構
成された完成三次元物体２のそれぞれの層の輪郭４の範囲内を除いた部分に塗布
される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 図１及び図２に図示された装置は、切断工具３０を含む。切断工具３０は完成
物体２におけるそれぞれの層３の輪郭４に沿って切断するように制御される。切
断工具３０は、キャリッジ３２によって運搬されるヘッド３１上に装着される。
キャリッジ３２は、モータＭ2と閉−ループベルト３３（図２）とによって機構
枠１０に対し縦方向(Ｘ軸)に駆動される。これに対し、ヘッド３１は、他のモー
タＭ3と閉−ループベルト３４とによってキャリッジ３２の横方向に駆動される
。カッタ−ヘッド３０は、ソレノイド３５によって垂直方向に移動可能である。
ソレノイド３５は、ヘッド３１によって、下方シート３を切断するための伸ばし
た切断位置かまたは、引っ込んだ非切断位置に運搬される。圧力ローラ３６は、
切断されている間、既に処理され、テーブル１５に支持されたシートに対して、
被切断シートをしっかり押さえる。 接着剤アプリケータ２０は、ソレノイド３７を備えている。ソレノイド３７は
、接着剤アプリケータを動作位置かまたは非動作位置へ移動させる。例えば、第
１のシート３が供給され、シートがテーブル１５に接着されるのを防止しようと
するとき、接着剤アプリケータは非動作位置に移動されるようになっている。 図示の装置は更に、一般に４０で示されるコントローラを含む。コントローラ
４０は、モータＭ1、Ｍ2、Ｍ3と、接着剤アプリケータ２０と、剥離剤アプリケ
ータ２２と、切断工具３０と、二つのソレノイド３５及び３７とを制御する。制
御によって以下のような動作となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 例えば、図３ａにおいて図示されているように三次元物体２を作製するのに使
用されるべき予め所要形状にされた複数の長方形のシート３は、機構枠の下端１
０ｂの機構ベースプレート１１の上で垂直に積み重ねられて支持されている。各
々のシートは個々に、機構枠の上端１０ａに供給される。シートは、テーブル１
５の上に載置される。テーブル１５上では、完成三次元物体２が層毎に構築され
る。装置の初期状態にあっては、テーブル１５は、その最上位置にある。物体の
各層がテーブルの上で形成されるに連れ、テーブルは、連続的にモータＭ1、ベ
ルト１６、スクリュー１７とによって垂直下方に移動する。テーブルは、物体に
添付されたままの新規に付加された層を収容する。 テーブル１５を接触させる最初のシートを除いた各シート３は、供給ローラ１
２、１３、１４によって供給されて機構枠１０の上端１０ａに載置される。シー
トの下側は、接着剤アプリケータ２０によって完全に接着剤が塗布される。そし
てそのシートの上側には接着剤に接合しない剥離剤がアプリケータ２２によって
選択的に塗布される。アプリケータ２０によって塗布された接着剤層は、各々の
シートの完全な下表面を覆う。一方で、アプリケータ２２によって塗布された剥
離剤は、完成三次元物体のシートの各々の層の輪郭４の内部ではない外側部分に
相当するシートの上側表面のみを覆う。例えば、もし、完成三次元物体２におけ
るシートによって形成されるべき各々の層が、四角い輪郭であるとき、長方形の
シート３は、層に関し、完成物体における各々の層を定義する四角の外側である
表面にのみ剥離剤が塗布されると定義する。即ち、四角の内側表面は、剥離剤に
よって覆われない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って構築された装置の第１の実施形態の形状を示す三次元図である
。
【図２】 図１の装置の反対側から見た三次元図である。
【図３】 ａ〜ｃは、図１及び図２に示された方法及び装置によって、三次元物体が製作
される様子を概略的に示す図である。
【図４】 本発明に従って構築された第２実施形態の外形を示す図１と図２に対応する三
次元図である。
【図５】 本発明に従って構築された第２実施形態の外形を示す図１と図２に対応する三
次元図である。
【符号の説明】 Ｍ1 電動モータ（モータ）、Ｍ2、Ｍ3 モータ、２ 三次元物体（三次元モデ
ル、完成三次元物体、完成物体）、３ シート（シートの積み重ね、層）、３’
シート、４ 輪郭（輪郭線、外形線）、５ 廃棄物（物体から分離される部分
）、１０ 機構枠、１０ａ 上方部分（上端、上方機構枠部分）、１０ｂ 下方
部分（下端、下方機構枠部分）、１１ 水平ベース（ベース、機構ベースプレー
ト）、１２、１３、１４ 供給ロール（供給ローラ）、１５ テーブル、１６
閉−ループベルト（ベルト）、１７ スクリュー、２０ 接着材アプリケータ、
２１ 貯蔵器、２２ 剥離材アプリケータ（アプリケータ、第２アプリケータ、
ユニット）、２２’ 剥離剤アプリケータ（アプリケータ）、２３ ハウジング
、３０ 切断工具、３１、３１’ ヘッド、３２ キャリッジ、３３、３４ 閉
−ループベルト、３５、３７ ソレノイド、３６ 圧力ローラ、４０ コントロ
ーラ。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め所要形状にされた多数の薄いシートで構成される三次元
    物体を製作するための方法であって、各々のシートは、次の隣接するシートに向
    かい合う側がその向かい合う側に接合され、各々のシートは、該物体における該
    シートによって構成される各々の層の輪郭に対応する輪郭に沿って切断され、そ
    の各々の輪郭に沿って切断され、且つ、当該側において、次の隣接シートに接合
    される前に、各々のシートの一方の側に剥離剤を塗り、該物体内の各々のシート
    によって構成される層の輪郭の範囲内ではシートの表面を剥離剤では覆わず、各
    々のシートが切断され、当該側において次の隣接シートに接合された後、その各
    々の輪郭の範囲内においてシートの表面のみが、次の該隣接シートに接合され、
    該輪郭の範囲外であって、各々のシートの非接着部分は次の隣接シート及び該三
    次元物体から分離させるようにしたことを特徴とする三次元物体を製作するため
    の方法。
  2. 【請求項２】 各シートの前記剥離剤で覆われた面とは反対の面は、その全
    面が接着剤で覆われ、前記剥離剤で覆われた部分を除き、全ての前記シートの互
    いの接合を促進させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記接着剤は、前記シートの下面に塗布され、且つ、前記剥
    離剤は、前記シートの上面に塗布されることを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記シートは、個別に水平テーブルに供給されてその上に積
    み重ねられ、水平テーブルは、その上にシートが連続的に積み重ねられるに連れ
    て、連続的に下降することを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の方法
    。
  5. 【請求項５】 それぞれ個々のシートは、そのシートが前記水平テーブルに
    供給され、テーブルの上で他のシートの上に積み重ねられる時、その各々の輪郭
    の外側であって且つシートの上面を前記剥離剤で塗るようにしたことを特徴とす
    る請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 それぞれ個々のシートは、そのシートが移動している間に、
    それぞれのシートの輪郭の外側を剥離剤で塗布するように制御された剥離剤アプ
    リケータによって、シートの上面に剥離剤を塗るようにしたことを特徴とする請
    求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 それぞれ個々のシートは、そのシートが静止している間に、
    それぞれのシートの輪郭の外側を剥離剤で塗布するように制御された移動する剥
    離剤アプリケータによって、シートの上面に剥離剤を塗るようににしたことを特
    徴とする請求項５記載の方法。
  8. 【請求項８】 それぞれ個々のシートは、切断工具によってその各々の輪郭
    に沿って切断され、その切断に係る工具は、そのシートが静止している間にそれ
    ぞれの輪郭をたどって動くように二次元的に駆動されると共に、切断位置か又は
    非切断位置のいずれかの第三の次元に駆動されるようにしたことを特徴とする請
    求項６又は７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 それぞれ個々のシートは、そのシートが前記水平テーブルの
    上に供給され、そのテーブルの上の他のシートの上に積み重ねられる時、その全
    ての下面に前記接着剤を塗るようにしたことを特徴とする請求項５から８のいず
    れか一つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 各シートは、その下面が接着剤によって、予備塗りされる
    ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 予め所要形状にされた多数の薄いシートで構成される三次
    元物体を製作するための装置であって、各々のシートは、次の隣接するシートに
    向かい合う側がその隣接するシートの向かい合う側に接合され、各々のシートは
    、該物体における該シートによって構成される各々の層の輪郭に対応する輪郭に
    沿って切断され、前記装置は、その各々の輪郭に沿ってシートが切断され、且つ
    当該側において次に隣接するシートに接合される前に、各シートの一方の側に剥
    離剤を塗る剥離剤アプリケータを含み、前記装置は、該物体内の各々のシートに
    よって構成される層の輪郭の範囲内ではシートの表面を前記剥離剤では覆わず、
    各々のシートが切断され、当該側において次の隣接シートに接合された後、その
    各々の輪郭の範囲内においてシートの表面のみが、次の該隣接シートに接合され
    、該輪郭の範囲外であって、各々のシートの非接着部分を次の隣接シート及び該
    三次元物体から分離させるようにしたことを特徴とする三次元物体を製作するた
    めの装置。
  12. 【請求項１２】 前記剥離剤アプリケータは、前記シートの上面に前記剥離
    剤を塗布するように配置されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記装置は更に、 水平テーブルと、 前記シートを個々に前記テーブルに供給し、テーブル上に積み上げるフィーダ
    ーと、そして 前記シートがテーブルの上に連続的に積み重ねられた時、前記テーブルを下降
    させるための駆動装置とを含むことを特徴とする請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記駆動装置は、回転モータと、該回転モータによって駆
    動され、且つ水平テーブルを上昇及び下降させるため前記水平テーブルの四隅に
    係合するスクリューとを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記剥離剤アプリケータは、前記シートが、前記水平テー
    ブルに供給されて、該水平テーブル上の他のシートの上に積み重ねられる時、各
    シートの上面に前記剥離剤を塗布させるように設置されることを特徴とする請求
    項１３又は１４のいずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記剥離剤アプリケータは、前記シートが移動している間
    、それぞれのシートの輪郭の外側に前記剥離剤を塗布させるように制御されるこ
    とを特徴とする請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記剥離剤アプリケータは、前記シートが静止している間
    、移動可能であり、且つ、それぞれのシートの輪郭の外側に塗布するように駆動
    されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記切断工具は、シートが静止している間、該シートのそ
    れぞれの輪郭をたどって動くように二次元的に駆動され、且つ、切断又は非切断
    のいずれかの位置へ第三の次元に駆動されることを特徴とする請求項１５から１
    ７のいずれか一つに記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記剥離剤アプリケータと前記切断工具とは、共通のヘッ
    ドによって運搬され、該共通のヘッドはそれぞれのシートの輪郭を限定するよう
    に二次元的に駆動されることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一つに
    記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記装置は、更に、接着剤アプリケータを含み、該接着剤
    アプリケータは、前記水平テーブルにシートが供給されている時、各シートの下
    面に接着剤コーテイングを施し、下方に載置されたシートであって、且つ、剥離
    剤によって覆われていない部分との接合を達成させることを特徴とする請求項１
    ５から１９のいずれか一つに記載の装置。
  21. 【請求項２１】 予め所要形状にされた多数の薄いシートで構成される三次
    元物体を製作するための方法であって、各々のシートは、次の隣接するシートに
    向かい合う側がその隣接するシートの向かい合う側に接合され、各々のシートは
    、該物体における該シートによって構成される各々の層の輪郭に対応する輪郭に
    沿って切断され、その各々の輪郭に沿って切断され、且つ、当該一方の側が、次
    の隣接シートに接合される前に各々のシートの一方の側に活性化剤を塗り、前記
    活性化剤は、単に、前記物体内のそれぞれのシートによって構成される層の輪郭
    の範囲内であるシートの表面を覆い、そのシートの表面の各々の輪郭の範囲内の
    みが、次の該隣接シートに接合され、該輪郭の範囲外であって、各々のシートの
    非接着部分は、次の隣接シート及び該三次元物体から分離させるようにしたこと
    を特徴とする三次元物体を製作するための方法。
  22. 【請求項２２】 活性化剤で覆われた面と向かい合う各シートの面は、その
    全面が接着剤で覆われ、該接着剤は、活性化剤に接触した場合にのみ活性化され
    、前記活性化剤で覆われた部分においてのみ全ての前記シートの互いの接合が促
    進されるようにしたことを特徴とする請求項２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】 予め所要形状にされた多数の薄いシートで構成される三次
    元物体を製作するための装置であって、各々のシートは、次の隣接するシートに
    向かい合う側がその隣接するシートの向かい合う側に接合され、各々のシートは
    、該物体における該シートによって構成される各々の層の輪郭に対応する輪郭に
    沿って切断され、前記装置は、各々のシートの一方の側に活性化剤を塗るための
    活性化剤アプリケータを含み、シートは、その各々の輪郭に沿って切断され、且
    つ、前記活性化剤の面が、次の隣接シートに接合される前に、前記活性化剤は、
    単に、前記物体内のそれぞれのシートによって構成される層の輪郭の範囲内であ
    るシートの表面を覆い、各々のシートが切断され、且つ、シートの活性化剤の面
    が次の隣接シートに接合された後、そのシートの表面のそれぞれの輪郭の範囲内
    のみが、次の隣接シートに接合され、該輪郭の範囲外であって、各々のシートの
    非接着部分は、次の隣接シート及び該三次元物体から分離させるようにしたこと
    を特徴とする三次元物体を製作するための装置。
  24. 【請求項２４】 前記活性化剤アプリケータは、前記シートの上面に、前記
    活性化剤を塗布するために設置されることを特徴とする請求項２３記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記装置は更に、 水平テーブルと、 前記シートを個々に前記水平テーブルに供給し、水平テーブル上に積み上げる
    フィーダーと、そして 前記シートがテーブルの上に連続的に積み重ねられた時、前記テーブルを下降
    させるための駆動装置とを含むことを特徴とする請求項２４記載の装置。
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