JP2005319634A - 三次元造形装置および三次元造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料を高精度に塗布することができるようにして、高品質の三次元造形物を作成する。
【解決手段】補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行う三次元造形装置において、補助材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に上記補助材料を吐出する補助材料塗布手段と、造形材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に上記造形材料を吐出する造形材料塗布手段との少なくともいずれか一方を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関し、さらに詳細には、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とを積層しながら三次元造形物を作成する三次元造形装置および三次元造形方法に関する。

従来より、樹脂などの造形材料によって所望の三次元造形物を作成する際には、ノズルから造形材料を線状に塗布したり（図１参照）、あるいは、多量の造形材料を一度に塗布したりしていた（図２参照）。

ここで、造形材料をノズルから線状に塗布する従来の線引き塗布によって、例えば、図１（ｂ）に示す略三角形形状の壁のような三次元造形物を作成するには、ノズルの先端部分を作業台に非常に近接させた状態（図１（ａ）に示す状態参照）で、造形材料をノズルから線状に塗布していくことになるので、ノズルが作業台に接触して破損する恐れがあった。

また、従来の線引きの塗布では、線状に塗布した造形材料の端部が、造形材料を塗布すべき所定の領域からはみ出してしまい（図１（ｃ）においてハッチングで示した部分がはみ出した部分である。）、造形材料が無駄になってしまうという問題点があった。

一方、多量の造形材料を一度に塗布する従来の流し込み塗布では、大きな体積を有する造形材料の固化が一時に起こるので、固化する際の収縮・膨張の影響が大きく、完成した三次元造形物に反りなどが生じてしまい（図２参照）、作成される三次元造形物の品質の低下を招来するという問題点があった。

なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、材料を高精度に塗布することができるようにして、高品質の三次元造形物を作成することを可能にした三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行う三次元造形装置において、補助材層を形成する補助材料と造形材層を形成する造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給する塗布手段を有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行う三次元造形装置において、補助材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に上記補助材料を吐出する補助材料塗布手段と、造形材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に上記造形材料を吐出する造形材料塗布手段との少なくともいずれか一方を有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記補助材料塗布手段の上記吐出口から吐出される上記補助材料は低融点合金であり、上記低融点合金の貯留部分の加熱手段を有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記造形材料は照射された光によって硬化する光硬化樹脂であり、上記造形材料塗布手段の上記吐出口の下方側に配設され、塗布すべき領域に供給された上記造形材料に光を照射して上記光硬化樹脂を硬化させる光照射手段を有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、上記補助材層を除去して上記造形材層からなる三次元造形物を作成する三次元造形方法において、補助材層を形成する補助材料と造形材層を形成する造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、上記補助材層を除去して上記造形材層からなる三次元造形物を作成する三次元造形方法において、補助材層を形成する補助材料として所定の温度に加熱された低融点合金を略ドット状で供給し、造形材層を形成する造形材料として光硬化樹脂を略ドット状で供給し、該供給された略ドット状の光硬化樹脂に光を照射するようにしたものである。

本発明による三次元造形装置および三次元造形方法は、材料を高精度に塗布することができるようになるので、高品質の三次元造形物を作成することが可能になるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面に基づいて、本発明による三次元造形装置および三次元造形方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

図３には、本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例の概略構成説明図が示されている。この図３に示す三次元造形装置１０は、上下方向に延長した略四角柱状の一対の支持部１２Ｌ、１２Ｒと、当該支持部１２Ｌ、１２Ｒを連結する底部１２Ｂにて構成されてＵ字型状の門型アーム部１２を形成している。さらに一対の支持部１２Ｌ、１２Ｒの各々の上端部に支持されたレール部１４と、レール部１４にＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向（図３の座標系を示す参考図参照）に所定範囲内で移動自在に配設されたキャリッジ１６を有する。

また、キャリッジ１６に隣接し、キャリッジ１６に対してＺ軸方向に所定範囲内で移動自在に設けられたヘッド（図３および図５参照）上に、スピンドル２８が固定されている。さらにスピンドル２８上にはＺ軸方向に所定範囲内で移動自在なスライダ（図３および図５斜線部）が配設され、前記スライダには補助材料を吐出するディスペンサー２４と、造形材料を吐出するディスペンサー２６とが併設されている。

また、門型アーム部１２の底部１２ＢのＹ軸方向に延長された略長方形の板状のフレーム部１８上にはＹ軸方向に所定範囲内で移動自在なテーブル２２が配設されている。

テーブル２２の外周側には、テーブル２２を囲むようにして切削粉等を回収する略箱形状の回収槽２０が配設されており、当該回収槽２０は図示しない排水管を介して図示しない回収タンクに接続されている。

テーブル２２の上面２２ａは水平な平面状に形成されており、この上面２２ａにおいて、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とが積層されて三次元造形物が形作られるものである。

なお、三次元造形装置１０は、全体の動作をマイクロコンピュータにより制御されているものである。従って、マイクロコンピュータによって所定の分解能に応じてディスペンサー２４、ディスペンサー２６ならびにスピンドル２８がヘッドの移動に伴って、Ｚ軸方向に移動され、またキャリッジ１６の移動に伴ってＸ軸方向に移動される。

さらにテーブル２２は回収槽２０とともにＹ軸方向に移動される。

従って、ディスペンサー２４、ディスペンサー２６ならびにスピンドル２８に支持されたエンドミル３０と、テーブル２２の上面２２ａにおいて形作られる三次元造形物との相対的な位置関係は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の任意の方向で移動可能となっている。

次に、図４には、図３に示す三次元造形装置１０のキャリッジ１６部分を拡大して示した概略構成説明図（正面図）が示され、図５には図３に示す三次元造形装置１０のキャリッジ１６部分を拡大して示した概略構成説明図（斜視図）が示されており、以下に詳細な説明を示す。

第１に、ディスペンサー２４は、図示しないタンクに収容された補助材料が供給されるように設計されており、図示しないタンクから供給された補助材料を貯留するシリンジ２４ｂの外周面２４ｂｂにシリンジ２４ｂの全長にわたってヒーター４０が配設されている。従って、ヒーター４０によって補助材料の貯留部分であるシリンジ２４ｂを加熱することにより、シリンジ２４ｂの内部に貯留された補助材料を所定の温度に加熱することができる。

なおこの実施の形態においては、補助材料として金属、特に、低融点合金を用いている。

例えば、所謂、有害物質を含有せず、ビスマス（Ｂｉ）５７．５％、スズ（Ｓｎ）１７．３％ならびにインジウム（Ｉｎ）２５．２％からなり、７８．８℃で溶融する低融点合金を用いたときには、ヒーター４０によってシリンジ２４ｂを加熱して、シリンジ２４ｂの内部に貯留された当該低融点合金をおよそ１００℃まで加熱する。

すると、ヒーター４０によって所定の温度まで加熱された低融点合金は、シリンジ２４ｂ内で溶融し、シリンジ２４ｂと連結されてディスペンサー２４の先端に位置する吐出口２４ａから１滴１滴吐出される。こうしてディスペンサー２４の吐出口２４ａから吐出される低融点合金は、飛滴となって所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。

第２に、ディスペンサー２６は、図示しないタンクに収容された造形材料が供給されるように設計されており、図示しないタンクから供給された造形材料を貯留するシリンジ２６ｂと連結されてディスペンサー２６の先端に位置する吐出口２６ａから、造形材料が１滴１滴吐出される。こうしてディスペンサー２６の吐出口２６ａから吐出される造形材料は、飛滴となって所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。

なお、この実施の形態においては、造形材料としては紫外線硬化樹脂、特に水に不溶の紫外線硬化樹脂を用いている。この紫外線硬化樹脂は紫外線が照射されると硬化するものである。

さらに、ディスペンサー２６の吐出口２６ａの外周側に位置するようにしてライトガイド部材４２が配設されている。このライトガイド部材４２は、アルミニウムにより形成されるものであり、略円盤状体の本体部４２ａと、本体部４２ａの外周側に位置する連結部４２ｂから延設された導入管部４２ｃとを備えている。

図６（ａ）には、ライトガイド部材４２の本体部４２ａを中心に示した概略構成斜視説明図が示されており、図６（ｂ）には、図６（ａ）のＡ矢視図に対応する概略構成説明図が示されている。図６（ｃ）には、図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面が示されている。

まず、本体部４２ａの略中央部位には、本体部４２ａの上面側４２ｅから、本体部４２ａの下面側４２ｇに向かって貫通する貫通口４２ｈが穿設されている（図６（ｃ）参照）。

下方凹部４２ｍの底面の外周縁部から延設された側面４２ｐは貫通口４２ｈを中心として放射状に拡開して所定の傾きを有する傾斜面４２ｓを形成している。

そしてライトガイド部材４２の導入管部４２ｃから引き込まれた紫外線を照射するための光ファイバー５０が連結部４２ｂを経てその先端部５０ａを傾斜面４２ｓに位置させるように設計されている（図４、図６（ｂ）（ｃ）参照）。このため、光ファイバー５０の先端部５０ａから照射される紫外線は３６０°リング状に照射されて貫通口４２ｈの直下にスポット状に集光される。

一方、吐出口２６ａの外周側にライトガイド部材４２が取り付けられると、貫通口４２ｈ内にはディスペンサー２６の吐出口２６ａが配設され（図６（ｃ）において破線で示すディスペンサー２６参照）、ディスペンサー２６の吐出口２６ａよりＺ軸方向における下方側にライトガイド部材４２の傾斜面４２ｓが位置するように各種寸法設定がなされている。

従って前述のように、ディスペンサー２６の吐出口２６ａより所定の位置に塗布された紫外線硬化樹脂は、ライトガイド部材４２より照射する紫外線により硬化させることができるように制御されている。

第３に、エンドミル３０は図示しないモーターの回転力によって軸線回りに回転し、切削部３０ａによって補助材料により形成される補助材層や造形材料により形成される造形材層を切削するものである。

以上の構成において、上記した三次元造形装置１０によって図７（ｉ）に示すような三次元造形物１００を作成する際には、まず所定のデータに基づいたマイクロコンピュータの制御によって、テーブル２２の上面２２ａと所定の間隔（図８（ａ）に示す間隔Ｗ１参照）を開けて位置し、かつスライダ位置制御により、一時的にスピンドル２８の切削部３０ａより略下方に位置するディスペンサー２４の吐出口２４ａから、補助材料である所定の温度に加熱された低融点合金を吐出する。こうしてディスペンサー２４の吐出口２４ａから吐出された低融点合金の飛滴は、テーブル２２の上面２２ａの低融点合金を塗布すべき領域内の所定の位置に落下して、所定の位置に略ドット状で供給される。

そして、低融点合金は塗布すべき領域内に精密に順次列状に連なって略ドット状で供給され、エンドミル３０による切削量が最小限に抑えられる三次元形状となり（図８（ｂ）参照）、自然冷却して固化し補助材層１０２が形成される（図７（ａ）参照）。

こうして補助材料たる低融点合金により形成された補助材層１０２はエンドミル３０の切削部３０ａによって切削される（図７（ｂ）参照）。なお、図７（ｂ）には、補助材層１０２（図７（ａ）参照）がエンドミル３０によって切削された後の補助材層１０２’が示されており、所定の三次元形状を有する補助材層１０２’のエンドミル３０によって切削された切削部の境界線が太線で示されている。

ここでエンドミル３０の切削部３０ａが補助材層１０２を切削した際に生じた切削粉は、図示しない給水システムによりスピンドル先端付近より供給される水の水流によって洗い流されテーブル２２の外周側に配設された回収槽２０に流れ込む。さらに切削によって形成された表面は、図示しないエアーノズルより噴射するエアーによって水分除去、乾燥が行われる。

こうして水流による補助材層１０２’の表面の洗浄が終了すると、所定のデータに基づいたマイクロコンピュータの制御によって、補助材層１０２’の表面と所定の間隔（図８（ｃ）に示す間隔Ｗ２参照）を開けて位置し、かつスライダ位置制御により、一時的にスピンドル２８の切削部３０ａより略下方に位置するディスペンサー２６の吐出口２６ａから、造形材料である紫外線硬化樹脂を吐出する。こうしてディスペンサー２６の吐出口２６ａから吐出された紫外線硬化樹脂の飛滴は、補助材層１０２’の表面の紫外線硬化樹脂を塗布すべき領域内の所定の位置に落下して、所定の位置にドット状で供給される。

ここで、略ドット状で供給される紫外線硬化樹脂は、より詳細には、紫外線硬化樹脂を塗布すべき領域内において、互いに間隔を空けたドットが形成されるように塗布され（図８（ｃ）参照）、その後、先に形成されたドット（図８（ｄ）において塗りつぶして表したドット参照）の間を埋めるようにして略ドット状で供給される（図８（ｄ）において白抜きで表したドット参照）。こうして、紫外線硬化樹脂は塗布すべき領域内に精密に少量ずつ略ドット状で供給されてエンドミル３０による切削量が最小限に抑えられる三次元形状となる。

この際、ディスペンサー２６の吐出口２６ａの下方側に配設されたライトガイド部材４２により、光ファイバー５０の先端部５０ａから照射される紫外線が３６０°リング状に照射されて貫通口４２ｈの開口部４２ｆの直下にスポット状に集光されている（図９（ａ）参照）。これにより、ディスペンサー２６の吐出口２６ａから吐出された紫外線硬化樹脂が落下した補助材層１０２’の表面上の塗布すべき領域内に光ファイバー５０からの紫外線が照射されて、略ドット状に塗布された紫外線硬化樹脂が硬化し、造形材層１０４が形成される（図７（ｃ）参照）。

なお、先にエンドミル３０によって切削された補助材層１０２’の表面は洗浄・乾燥により極めて清浄な状態に保たれることから、当該補助材層１０２’に積層されて一体化する造形材層１０４と下層の補助材層１０２’の境界面には、切削粉などの異物が混入することがなく、高精度な積層が実現する。

そして造形材料たる紫外線硬化樹脂により形成された造形材層１０４と補助材層１０２’とは、エンドミル３０の切削部３０ａによって切削される（図７（ｄ）参照）。

なお、図７（ｄ）には造形材層１０４（図７（ｃ）参照）がエンドミル３０によって切削された後の造形材層１０４’が示されており、所定の三次元形状を有する造形材層１０４’ならびに補助材層１０２’のエンドミル３０によって切削された切削部の境界線が太線で示されている。

こうしてエンドミル３０の切削部３０ａが造形材層１０４と補助材層１０２’を切削した際に生じた切削粉は、図示しない給水システムによりスピンドル先端付近より供給される水の水流によって洗い流され、テーブル２２の外周側に配設された回収槽２０に流れ込む。

さらに、切削によって形成された表面は、図示しないエアーノズルより噴射するエアーによって水分除去、乾燥が行われる。なお、造形材層１０４を形成する造形材料は、水に不溶の紫外線硬化樹脂であるので、水流によって溶解することはなく、造形材層１０４や造形材層１０４’の形状は維持される。

水流による造形材層１０４’ならびに補助材層１０２’の表面の洗浄及び乾燥が終了すると所定のデータに基づいたマイクロコンピュータの制御によって、上記した図７（ａ）〜（ｄ）と同等の工程を繰り返し、補助材層１０６が形成され（図７（ｅ）参照）、形成された補助材層１０６が切削されて補助材層１０６’となり、（図７（ｆ）参照）、補助材層１０６’に造形材層１０８が積層されて（図７（ｇ）参照）、積層された造形材層１０８が補助材層１０６’とともに切削されて造形材層１０８’となる（図７（ｈ）参照）。

そして、補助材層１０２’、造形材層１０４’、補助材層１０６’ならびに造形材層１０８’の積層体である三次元造形物１００’（図７（ｈ）参照）は、補助材層１０２’の三次元形状が造形材層１０４’に転写され、補助材層１０６’の三次元形状が造形材層１０８’に転写されて構成されており、この造形材層１０４’と造形材層１０８’とで図７（ｉ）に示す三次元造形物１００を形作ることになる。

この三次元造形物１００’をテーブル２２の上面２２ａから取り外して、所定の温度に加温すると、補助材層１０２’と補助材層１０６’とを形成する補助材料たる低融点合金が熱溶解除去され、造形材層１０４’ならびに造形材層１０８’によって構成される三次元造形物１００（図７（ｉ）参照）が得られる。

このように本発明によれば、最小限の量の補助材料や造形材料を精密に略ドット状で塗布することにより、補助材料や造形材料の消費量を低減させるだけではなく、塗布した後のエンドミル３０による切削量も最小限に抑えることができる。つまり、必要最小限の量の補助材料や造形材料の塗布と必要最小限の量の切削とを繰り返すことができるので、三次元造形物の作成に費やす時間を短縮することができる。

また、本発明によれば、補助材料や造形材料などの材料は１滴１滴吐出された小さな体積の略ドット状で供給されるので（図８参照）、固化する際の収縮・膨張の影響は非常に小さい。その結果、固化する際の変形が減少し、従来生じていたような完成した三次元造形物の反り（図２参照）は回避されて、高品質の三次元造形物を作成することができる。

さらに、略ドット状の小さな体積で少しずつ塗布されるので、略ドット状に塗布された低融点合金が自然冷却して固化するのに要する時間や、略ドット状に塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線が照射されて硬化するのに要する時間は短時間で済み、三次元造形物を短時間で作成することができる。

さらに本発明によれば、補助材料や造形材料は飛滴となって落下して略ドット状で塗布されるので、ディスペンサー２４，２６の吐出口２４ａ，２６ａは、塗布すべき領域と間隔を開けて位置させることができる（図８（ａ）（ｃ）のＷ１，Ｗ２参照）。つまり、従来のようにノズルの先端部分を作業台に非常に近接させる必要がない（図１（ａ）参照）。これにより、本発明によれば、ディスペンサー２４，２６の吐出口２４ａ，２６ａがテーブル２２の上面２２ａに接触して破損するような事故を防止することができる。また、本発明によれば、ディスペンサー２４，２６のＺ軸方向の大幅な移動動作が不要となり、制御の簡素化が図れる。また、従来の線引き塗布（図１（ａ）参照）ではノズルが近づけられずに塗布することができなかった深い箇所であっても本発明によれば材料を塗布することができる。

さらに本発明によれば作成された部分にディスペンサー２４，２６が接触して破損させるような恐れがなく、一層高品質の三次元造形物を作成することができる。

そして本発明による三次元造形装置１０においては、ディスペンサー２４において補助材料の貯留部分であるシリンジ２４ｂの全長にわたってヒーター４０が配設するようにしたためシリンジ２４ｂの内部に貯留された補助材料を安定して所定の温度に加熱することができ、補助材料である低融点合金を安定して略ドット状で塗布することができる。

また本発明による三次元造形装置１０においては、ディスペンサー２６の吐出口２６ａの下方側にライトガイド部材４２を配設するようにしたため、吐出口２６ａには紫外線が照射されないので、ディスペンサー２６の吐出口２６ａ付近で樹脂が受光硬化し吐出口が詰まるのを防止することができる。

さらに本発明による造形材料を塗布するディスペンサー２６の吐出口２６ａと、紫外線を照射するライトガイド部材４２とがＺ軸方向に同軸で並んで位置しているので、ライトガイド部材４２の貫通口４２ｈの直下に集光された紫外線のスポット内に貫通口４２ｈ内に位置する吐出口２６ａから吐出された紫外線硬化樹脂の飛滴が落下するようになり、造形材料の塗布／光の照射／造形材料の硬化を一つの工程で行なうことができる（図９（ａ）参照）。

なお、図９（ａ）に示す吐出口２６ａと当該吐出口２６ａ直下の紫外線との間隔、即ち、図８（ｃ）に示す間隔Ｗ２に対応する間隔は例えばおよそ１０ｍｍに設定することができる。

こうした本発明に対して、例えば、従来の線引き塗布（図１（ａ）参照）において紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線を照射する場合には、ノズルから紫外線硬化樹脂を塗布しながら紫外線を照射してしまうと、紫外線硬化樹脂を塗布しているノズルの先端において紫外線硬化樹脂が硬化してノズルが詰まってしまう。このため、図９（ｂ）に示すように、ノズル先端の直下に紫外線の照射手段を配設せずに、線引き塗布のためにノズルが進行する方向の後段側に紫外線の照射手段を配設するようにして、ノズルから紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる工程とを分離しなければならない。こうした従来技術のように複数の工程に分離する必要のない本発明は、三次元造形物を短時間で作成することができる。

また、本発明による三次元造形装置１０においては、切削ツールたるエンドミル３０の切削部３０ａが補助材層や造形材層を切削した際に生じた切削粉は、水流によって運ばれて、テーブル２２の外周側に配設された回収槽２０に流れ込むようになされている。従って、回収槽２０に接続された図示しない排水管を介して回収タンクに収容された切削粉を回収するだけでよく、本発明によれば、切削粉の集塵と回収とが非常に容易にでき、特に高価である金属の切削粉の回収と再利用に好適である。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に説明するように変形してもよい。

（１）上記した実施の形態においては、補助材料と造形材料とがいずれも略ドット状で供給されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、補助材料のみ、あるいは、造形材料のみが、略ドット状で供給されるようにしても、材料を高精度に塗布することができるものである。

また、上記した実施の形態においては、補助材料を図８（ａ）（ｂ）に示すように順次列状に連なって略ドット状で供給し、造形材料を図８（ｃ）（ｄ）に示すように先に形成されたドットの間を埋めるようにして略ドット状で供給するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、補助材料を図８（ｃ）（ｄ）に示すように供給したり、造形材料を図８（ａ）（ｂ）に示すように供給してもよく、あるいは、補助材料と造形材料とをいずれも図８（ａ）（ｂ）または図８（ｃ）（ｄ）に示すようにして供給してもよい。

（２）上記した実施の形態においては、補助材料として低融点合金を用い、造形材料として水に不溶の紫外線硬化樹脂を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種材料を補助材料あるは造形材料として用いるようにしてもよい。

例えば、補助材料としては、ワックスなどの熱可塑性樹脂のような低融点樹脂を用いるようにしてもよいし、造形材料としては、紫外線とは異なる放射線の可視光や電子線あるいはその他の光によって硬化する水に不溶の光硬化樹脂を用いるようにしてもよい。

そして、補助材料あるいは造形材料の種類に応じて、これら材料を略ドット状に供給するのに必要な各種構成を備えるようにして、ヒーター４０を他の加熱手段としたり、光ファイバー５０を他の光照射手段としてもよい。また、エンドミル３０とは異なる切削ツールを配設するようにしたり、補助材料あるは造形材料を硬化させるための光源や冷却ガスの供給装置を配設するようにしてもよい。

例えば、ライトガイド本体部４２ａの上面側４２ｅの上方凹部４２ｉの外周側に放射状に形成された係合部４２ｋに、ディスペンサー２６及び吐出口２６ａを加温する目的で線状のヒーターを収納配置するようにしてもよい。このように加温することで、光硬化樹脂の粘度を低くすることができ、ディスペンサーによる吐出をより容易かつ安定させることができる。

また、切削粉を除去するための液体の種類を変更し、例えば、洗浄に適した溶液としたり、あるいは、切削粉を回収してリサイクルするのに適した溶液としてもよい。

（３）上記した実施の形態において、補助材層を取り除いて三次元造形物を得る工程（図７（ｈ）（ｉ）参照）は、三次元造形装置内のシステムにおいて実施してもよいし、あるいは、三次元造形装置外のシステムにおいて実施してもよいものである。

（４）上記した実施の形態に限定されず、テーブル２２のような移動手段上において形成される補助材層ならびに造形材層とディスペンサー２４，２６などとの相対的な位置関係が三次元方向で変化するようにしてもよい。

例えば、フライス盤のような被加工物を固定する移動手段がＸ軸方向ならびにＹ軸方向に移動しディスペンサーなどがＺ軸方向に移動するように構成してもよいし、あるいは、ディスペンサーは固定されて移動せずに、補助材層ならびに造形材層が形成される移動手段がＸ軸方向、Ｙ軸方向ならびにＺ軸方向に移動するようにしてもよい。

（５）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、試作や量産での部品製作やデザインモデルを製作する際、モデリングマシンなど三次元加工装置や、ツールによって切削などを行う二次元彫刻装置などにおいて利用することができる。

従来の線引き塗布の手法を示す説明図であり、（ａ）はノズルによる線引き塗布を示した説明図であり、（ｂ）は作成しようとする三次元造形物を模式的に示す説明図であり、（ｃ）は図１（ｂ）に示す三次元造形物を作成するために線引き塗布を行った状態を示す説明図である。 従来の流し込み塗布の手法を示す説明図である。 本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例を示す概略構成説明図である。 図３に示す三次元造形装置のキャリッジ部分を拡大して示した概略構成説明図（正面図）である。 図３に示す三次元造形装置のキャリッジ部分を拡大して示した概略構成説明図（斜視図）である。 （ａ）はライトガイド部材の本体部を中心に示した概略構成斜視説明図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＡ矢視図に対応する概略構成説明図（下面図）であり、（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）は、本発明による三次元造形装置において（ｉ）に示す三次元造形物が作成される工程を順次示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は補助材料の塗布を模式的に示した説明図であり、（ｃ）（ｄ）は造形材料の塗布を模式的に示した説明図である。 （ａ）本発明による塗布を模式的に示した説明図であり、（ｂ）は従来の手法による塗布を模式的に示した説明図である。

符号の説明

１０ 三次元造形装置
１２ 門型アーム部
１４ レール部
１６ キャリッジ
１８ フレーム部
２０ 回収槽
２２ テーブル
２４ ディスペンサー
２６ ディスペンサー
２８ スピンドル
３０ エンドミル
４０ ヒーター
４２ ライトガイド部材
５０ 光ファイバー

Claims (6)

1. 補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行う三次元造形装置において、
   補助材層を形成する補助材料と造形材層を形成する造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給する塗布手段を有する
   ことを特徴とする三次元造形装置。
2. 補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行う三次元造形装置において、
   補助材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に前記補助材料を吐出する補助材料塗布手段と、造形材料を塗布すべき領域と所定の間隔を開けて位置する吐出口から飛滴状に前記造形材料を吐出する造形材料塗布手段との少なくともいずれか一方を有する
   ことを特徴とする三次元造形装置。
3. 請求項２に記載の三次元造形装置において、
   前記補助材料塗布手段の前記吐出口から吐出される前記補助材料は低融点合金であり、前記低融点合金の貯留部分の加熱手段を有する
   ことを特徴とする三次元造形装置。
4. 請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記造形材料は照射された光によって硬化する光硬化樹脂であり、
   前記造形材料塗布手段の前記吐出口の下方側に配設され、塗布すべき領域に供給された前記造形材料に光を照射して前記光硬化樹脂を硬化させる光照射手段を有する
   ことを特徴とする三次元造形装置。
5. 補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、前記補助材層を除去して前記造形材層からなる三次元造形物を作成する三次元造形方法において、
   補助材層を形成する補助材料と造形材層を形成する造形材料との少なくともいずれか一方を、略ドット状で供給する
   ことを特徴とする三次元造形方法。
6. 補助材料によって形成された補助材層を切削する工程と造形材料によって形成された造形材層を切削する工程とを繰り返し行った後、前記補助材層を除去して前記造形材層からなる三次元造形物を作成する三次元造形方法において、
   補助材層を形成する補助材料として所定の温度に加熱された低融点合金を略ドット状で供給し、
   造形材層を形成する造形材料として光硬化樹脂を略ドット状で供給し、該供給された略ドット状の光硬化樹脂に光を照射する
   ことを特徴とする三次元造形方法。

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