JP2016165814A - ３次元造形物用土台およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撓みが抑制され、かつテーブルや造形物との接着力が強い３次元造形物用土台および３次元造形物用土台の製造方法を提供する。【解決手段】３次元造形物用土台１は、第１集点部１１と、テーブル５３の表面と平行な平面内において、第１集点部１１から第１の方向Ｋ１に延びる線状体２１と、平面内において第１集点部１１から第２の方向Ｋ２に延びる線状体２２と、平面内において第１集点部１１から第３の方向Ｋ３に延びる線状体２３とを備えている。第１集点部１１、線状体２１、線状体２２および線状体２３は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが等しくなっている。【選択図】図３

Description

本発明は、３次元造形物用土台および３次元造形物用土台の製造方法に関する。

従来から、所定の断面形状の樹脂材料を順次積層して樹脂材料を硬化させることによって、３次元造形物を造形する３次元造形装置が知られている。

３次元造形装置による造形方式には、熱溶解積層方式、インクジェット方式、光造形、粉末石膏造形および粉末焼結造形などがある。家庭用プリンタなどで主流となっている熱溶解積層方式は、熱可塑性樹脂を高温で溶解し、溶解した樹脂材料をノズルの先端から押し出して層を形成する。形成された第１層の上に、同じ方法で第２層を形成する。このような層形成を繰り返して、所望の立体形状を有する３次元造形物を製造する（例えば、特許文献１参照）。

３次元造形装置は、樹脂材料を吐出するノズルと、吐出された樹脂材料を保持するテーブルとを備えている。樹脂材料はテーブル上において順次積層されていく。ノズルとテーブルとは、互いに相対移動可能に構成されている。ノズルが樹脂材料を吐出しながらテーブルに対し適宜に相対移動することにより、テーブル上または既に硬化した樹脂材料の上に、所定の断面形状の樹脂材料が積層される。通常、テーブル上に形成される最初の第１層は土台と称され、この土台の上に、最終的に造形物となる第２層から所定層までが積層されていく。

上記の土台について説明する。図８に示すように、土台１００は、テーブル１１０上に形成される。土台１００の平面方向は、テーブル１１０の平面方向と同じである。土台１００は、網目状に形成される。土台１００は、複数の網目部１０３を備えている。各々の網目部１０３は、それぞれ四角形状に形成されている。各々の網目部１０３は、平面視において、垂直方向Ｈ１に直線状に形成された一方の第１直線部１０１と、他方の第１直線部１０１と、水平方向Ｈ２に直線状に形成された一方の第２直線部１０２と、他方の第２直線部１０２とによりそれぞれ構成されている。

上記のような構成を有する土台１００を製造する際には、３次元造形装置のノズルから樹脂材料を吐出させながら、一筆書きが可能な、始点Ｐ１から中途点Ｐ２を経由して終点Ｐ３までの形成ルートに沿ってノズルを移動させる。詳しくは、ノズルを始点Ｐ１から垂直方向Ｈ１の上方に移動させた後、水平方向Ｈ２の右方に移動させる。その後、ノズルを垂直方向Ｈ１の下方に移動させた後、水平方向Ｈ２の右方に移動させる。これらの工程を繰り返した後、ノズルを中途点Ｐ２まで移動させる。続いて、ノズルを中途点Ｐ２から水平方向Ｈ２の左方に移動させた後、垂直方向Ｈ１の下方に移動させる。その後、ノズルを水平方向Ｈ２の右方に移動させた後、垂直方向Ｈ１の下方に移動させる。これらの工程を繰り返した後、ノズルを終点Ｐ３に移動させる。このような工程を実施することにより、網目状の土台１００が形成される。

特許第５０６５２９９号公報

しかしながら、上記従来の方法では、土台１００に大きな撓みが生じる。すなわち、図９に示すように、土台１００の断面において、一方の第１直線部１０１と他方の第１直線部１０１とに亘って形成された第２直線部１０２が、一方の第１直線部１０１と他方の第１直線部１０１との間で下方に撓んでしまう。すなわち、第２直線部１０２のうち第１直線部１０１に支えられていない部分は重力により下方に撓んでしまう。

一方、上記の撓みを抑制するために、直線部の数を増やし、隣り合う直線部の間隔を短くすることも考えられる。しかし、この方法では、直線部の数が多くなるほど、当該直線部が冷えて固まる際の収縮力が全体として大きくなる。詳しくは、図１０（ａ）に示すように、第２直線部１０２の上に、第３層として第３直線部１０４が第１直線部１０１と平行に形成される。第１直線部１０１、第２直線部１０２および第３直線部１０４が冷えて固まった後、図１０（ｂ）に示すように、第４層として第４直線部１０５が第２直線部１０２と平行にかつ第２直線部１０２と同じ長さで形成される。その後、図１０（ｃ）に示すように、第４直線部１０５に矢印Ｈ３の方向、すなわち第４直線部１０５の外側から内側に向かう方向に収縮が起こって、当該第４直線部１０５を内側に引っ張るような力が生じる。その結果、図１０（ｄ）に示すように、第４直線部１０５は収縮して長さが第２直線部１０２よりも短くなるとともに反った状態となる。そのため、第２直線部１０２も内側に引っ張られて反った状態となる。第１直線部１０１および第３直線部１０４についても、第２直線部１０２および第４直線部１０５と同様に反る。このように従来の構成では、撓みを抑制しようとすれば反りが大きくなってしまう。このため、従来の土台１００はテーブルや造形物との接着力が著しく弱い。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、撓みが抑制され、かつテーブルや造形物との接着力が強い３次元造形物用土台および３次元造形物用土台の製造方法を提供することである。

本発明に係る３次元造形物用土台は、テーブルの表面上に樹脂材料を硬化させた樹脂層が順次積層されてなる３次元造形物を造形する際に、樹脂材料を硬化させることによって形成され、テーブルの表面と３次元造形物との間に介在する網目状の３次元造形物用土台であって、第１集点部と、テーブルの表面と平行な平面内において、第１集点部から第１の方向に延びる第１線状体と、平面内において第１集点部から第２の方向に延びる第２線状体と、平面内において第１集点部から第３の方向に延びる第３線状体と、を備え、第１集点部、第１線状体、第２線状体および第３線状体は、テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい。

本発明に係る３次元造形物用土台によれば、第１集点部、第１線状体、第２線状体および第３線状体は、テーブルの表面と垂直な方向の厚みが実質的に等しい。これにより、一方の線状体が他方の線状体を乗り越えるような従来の構成を回避することができる。これによって、一方の線状体と他方の線状体との高低差が生じることに起因して当該他方の線状体に撓みが発生するのを抑制することができる。また、この場合、３次元造形物用土台の高さの変化を少なくすることができるため、３次元造形物用土台と３次元造形物との接触面積および３次元造形物用土台とテーブルとの接触面積を増大させることができる。これにより、造形物に対する土台の接着力およびテーブルに対する土台の接着力を強くすることができる。これによって、造形物の層を形成する際に生じる収縮力を受けても土台が反ること、換言すればテーブルから一部剥がれることを抑制することができる。土台の接着力が弱いと、造形物の層における収縮力を受けてすぐに反ってしまう。その状態でさらに層が積み重ねられると収縮力が加えられていくため、土台の反り量、言い換えれば剥がれ量が増大する。上記のように土台の接着力が強いと、造形物の層の収縮力を受けても反り難くなっており、造形物の層は反りが少ない状態で固まる。これにより、造形物の一層ごとの反り量が少なくなる結果、造形物全体の反りを抑制できる。

本発明の好ましい一態様によれば、平面内において第１集点部から第４の方向に延びる第４線状体をさらに備え、第１集点部、第１線状体、第２線状体、第３線状体、および第４線状体は、テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい。

上記態様によれば、例えば四角形の網目部において各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、第１集点部は、単一の樹脂層によって形成されている。

上記態様によれば、第１集点部において一方の線状体と他方の線状体との高低差が生じることに起因して当該他方の線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、平面内において第１集点部から離間した第２集点部と、平面内において第２集点部から第５の方向に延びる第５線状体と、平面内において第２集点部から第６の方向に延びる第６線状体と、を備え、第１線状体、第２線状体、第５線状体、第６線状体、第１集点部、および第２集点部は、連続曲線からなる網目部の一部または全部を形成し、第１〜第６線状体および第１〜第２集点部は、テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい。なお、上記連続曲線には湾曲線および屈曲線が含まれる。

上記態様によれば、連続曲線からなる網目部の一部または全部において、各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、第１線状体のうち第１集点部と反対側の端部と第５線状体のうち第２集点部と反対側の端部とを連結する第３集点部と、第２線状体のうち第１集点部と反対側の端部と第６線状体のうち第２集点部と反対側の端部とを連結する第４集点部と、を備え、第１〜第６線状体および第１〜第４集点部は、テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい。

上記態様によれば、網目部の全部において、各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、網目部は多角形状に形成されている。

上記態様によれば、多角形状として例えば四角形状などが挙げられる。この場合、例えば円形の網目部を形成するよりもノズルの移動が容易となる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、網目部は四角形状に形成されている。

上記態様によれば、例えば五角形状や六角形状の網目部を形成するよりもノズルの移動が容易となる。

本発明に係る３次元造形物用土台の製造方法は、テーブルの表面上に樹脂材料を硬化させた樹脂層が順次積層されてなる３次元造形物を造形する前に、テーブルの上方に配置されたノズルから樹脂材料を吐出させて硬化させることにより、テーブルの表面と３次元造形物との間に介在する網目状の３次元造形物用土台を製造する方法であって、ノズルから樹脂材料を吐出させながら、ノズルをテーブルに対して第１の位置に向けて第１の方向に移動させることにより、テーブル上に第１線状体を形成する工程と、第１の位置においてノズルから樹脂材料を吐出させることにより、第１線状体と連続する第１連結部をテーブル上に形成する工程と、ノズルから樹脂材料を吐出させながら、ノズルをテーブルに対して第１の位置から第２の方向に移動させることにより、第１連結部と連続する第２線状体を形成する工程と、ノズルから樹脂材料を吐出させながら、ノズルをテーブルに対して第１の位置の側方の第２の位置に向けて第３の方向に移動させることにより、テーブル上に第３線状体を形成する工程と、第２の位置においてノズルから樹脂材料を吐出させることにより、第１連結部の側方に位置し、第３線状体および第１連結部に連続する第２連結部をテーブル上に形成する工程と、ノズルから樹脂材料を吐出させながら、ノズルをテーブルに対して第２の位置から第４の方向に移動させることにより、第２連結部と連続する第４線状体を形成する工程と、を備えている。

本発明に係る３次元造形物用土台の製造方法によれば、第１〜第２連結部および第１〜第４線状体について、テーブルの表面と垂直な方向の厚みを実質的に等しくすることができる。これにより、一方の線状体が他方の線状体を乗り越えるような従来の構成を回避することができる。これによって、一方の線状体と他方の線状体との高低差が生じることに起因して当該他方の線状体に撓みが発生するのを抑制することができる。またこの場合、３次元造形物用土台の高さの変化を少なくすることができるため、３次元造形物用土台と３次元造形物との接触面積および３次元造形物用土台とテーブルとの接触面積を増大させることができる。これにより、造形物に対する土台の接着力およびテーブルに対する土台の接着力を強くすることができる。これによって、造形物の層を形成する際に生じる収縮力を受けても土台が反ること、換言すればテーブルから一部剥がれることを抑制することができる。土台の接着力が弱いと、造形物の層における収縮力を受けてすぐに反ってしまう。その状態でさらに層が積み重ねられると収縮力が加えられていくため、土台の反り量、言い換えれば剥がれ量が増大する。上記のように土台の接着力が強いと、造形物の層の収縮力を受けても反り難くなっており、造形物の層は反りが少ない状態で固まる。これにより、造形物の一層ごとの反り量が少なる結果、造形物全体の反りを抑制することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、第１連結部を形成した後は、ノズルを第１の位置に到達させない。

上記態様によれば、第１連結部と各線状体とがテーブルの表面と垂直な方向に重なることを回避することができる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、テーブルとノズルの先端部との距離がノズルの穴径よりも短くなるようノズルをテーブルに対して移動させる。

上記態様によれば、テーブルとノズルの先端部との距離がノズルの穴径よりも短い状態で、ノズルからテーブルに向けて樹脂材料が吐出される。この際、吐出された樹脂材料はノズルの先端に押圧され易くなる。これにより、吐出された樹脂材料は引き伸ばされる。このため、樹脂材料がテーブルと接触する面積を増大させることができる。それにより、テーブルに対する樹脂材料の接着力を向上させることができる。

本発明の好ましい他方の一態様によれば、テーブルとノズルの先端部との距離がノズルの穴径の１／２以下となるようノズルをテーブルに対して移動させる。

上記態様によれば、ノズルから吐出された樹脂材料は当該ノズルの先端により押圧され易くなる。これにより、吐出された樹脂材料はより引き伸ばされる。このため、樹脂材料がテーブルと接触する面積をより増大させることができる。それにより、テーブルに対する樹脂材料の接着力をより向上させることができる。

本発明によれば、撓みが抑制され、かつテーブルや造形物との接着力が強い３次元造形物用土台および３次元造形物用土台の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る３次元造形物用土台を造形する３次元造形装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る３次元造形物用土台を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る網目部を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る３次元造形物用土台を形成する際のノズルの移動軌跡を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る３次元造形物用土台の製造方法を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る網目部を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るノズルの穴径と、ノズル先端とテーブル上面の距離との関係を示す説明図である。 従来の３次元造形物用土台を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は従来の３次元造形物用土台の反りを説明するための断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。最初に、本実施形態の３次元造形物用土台１を製造する３次元造形装置５０について説明する。図１に示すように、相互に直交する軸を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、３次元造形装置５０はＸ軸とＹ軸とで構成される平面に置かれるものとする。以下、左方および右方とは、図１の３次元造形装置５０を見た場合の左方および右方である。また、図１の３次元造形装置５０を見た場合に、３次元造形装置５０に近付く方を後方、遠ざかる方を前方とする。同図中の左方をＬ、右方をＲとし、前方をＦ、後方をＲｅとし、上方をＵ、下方をＤとする。但し、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、本実施形態に係る３次元造形装置５０の設置態様を何ら限定するものではない。

図１に示すように、３次元造形装置５０は、筐体５１を備えている。この筐体５１は、左壁５１ａ、右壁５１ｂ、底面部材５１ｃ、後方部材５１ｄおよび天面部材５１ｅにより構成されている。左壁５１ａは、底面部材５１ｃの左端において上方に延びている。右壁５１ｂは、底面部材５１ｃの右端において上方に延びている。後方部材５１ｄは、底面部材５１ｃの後端において上方に延びている。後方部材５１ｄは、左壁５１ａおよび右壁５１ｂに接触している。天面部材５１ｅは、左壁５１ａの上端部、右壁５１ｂの上端部および後方部材５１ｄの上端部に接触している。

筐体５１の内方には、吐出ヘッド５２およびテーブル５３が配設されている。吐出ヘッド５２は、熱溶解された樹脂材料を吐出する。テーブル５３の上面５３ａにおいて吐出された樹脂材料により３次元造形物用土台１および３次元造形物が造形される。なお、樹脂材料は吐出されたのち冷えて硬化する。

吐出ヘッド５２は、ノズル５４、移動部材５５、移動部材５７および保持部材５８を備えている。移動部材５５および移動部材５７を含む移動機構６２によって、ノズル５４を左右方向および上下方向に移動させることができる。ノズル５４は、円形断面を有する先端部５４ａを備えている。ノズル５４の先端部５４ａから樹脂材料がテーブル５３の上面５３ａに向けて吐出される。移動部材５５は、右方から見た側面視においてコの字形状に形成されている。移動部材５５は、上部材５５ｂおよび下部材５５ｃを備えている。これらの上部材５５ｂと下部材５５ｃとの間に溝部５５ａが形成されている。

移動部材５５の上部材５５ｂと下部材５５ｃとに一対のガイドレール５６が接続されている。ガイドレール５６の上端は上部材５５ｂの下面に接続され、ガイドレール５６の下端は下部材５５ｃの上面に接続されている。移動部材５７は、ガイドレール５６に上下方向に移動自在に設けられている。移動部材５７の前面に保持部材５８が固定されている。この保持部材５８によりノズル５４が保持されている。移動部材５７がガイドレール５６に沿って上下方向に移動すると、保持部材５８を介してノズル５４も上下方向に移動する。

保持部材５８には、回転可能な一対のローラー５８ａが左右に並んで設けられている。左方のローラー５８ａと右方のローラー５８ａとに、フィラメント状の樹脂材料Ｍが挟持されている。この樹脂材料Ｍの一端は、ノズル５４の内方に収容されている。ローラー５８ａの回転により樹脂材料Ｍがノズル５４の内方に送られる。樹脂材料Ｍの他端は、カートリッジ７０に収容されている。カートリッジ７０は交換可能である。ノズル５４では、樹脂材料Ｍが熱溶解されて、熱溶解された樹脂材料Ｍが当該ノズル５４の先端部５４ａから吐出される。

筐体５１の内方において、軸状の一対のガイドレール５９が設けられている。この一対のガイドレール５９の左端は左壁５１ａに接続されており、ガイドレール５９の右端は右壁５１ｂに接続されている。移動部材５５の上部材５５ｂは上方のガイドレール５９に移動自在に支持されている。移動部材５５の下部材５５ｃは下方のガイドレール５９に移動自在に支持されている。これによって、移動部材５５は左右方向に移動自在に構成されている。これにより、ノズル５４も左右方向に移動可能となっている。

筐体５１の底面部材５１ｃには、テーブル５３を前後方向にスライドさせるスライド機構６１が設けられている。このスライド機構６１により、テーブル５３が前後方向に移動するので、ノズル５４はテーブル５３に対して相対的に前後方向に移動できるようになっている。以上説明した構成によって、ノズル５４は、上下方向、左右方向および前後方向に絶対的または相対的に移動可能となっている。なお、移動部材５５、移動部材５７およびテーブル５３は、モータなどにより移動させる。

次に、本実施形態の３次元造形物用土台１について説明する。３次元造形物用土台１は、３次元造形装置５０のテーブル５３に最初に造形される第１層である。第１層である３次元造形物用土台１が造形されてから、当該３次元造形物用土台１の上に、第２層から所定層までが順次積層されることにより、３次元造形物が造形される。すなわち、３次元造形物用土台１は、テーブル５３の表面と３次元造形物との間に介在するものである。

３次元造形物用土台１は、網目状に形成されている。図２に示すように、３次元造形物用土台１は、平面内に互いに隣り合って配置された複数の網目部２を備えている。３次元造形物用土台１は、複数の網目部２の集合体である。

ここで、平面内で互いに隣り合う一方の網目部２と他方の網目部２とは、共通の連結部分を備えている。この連結部分である後述の集点部、および当該集点部に集まる後述の線状体に着目して、本実施形態の網目部２の特徴について説明する。図３に示すように、網目部２は、第１〜第４集点部１１、１２、１３、１４および線状体２１、２２、２５、２６を備えている。網目部２を構成する上記の各構成要素は、例えば樹脂層により形成される。線状体２１は、テーブル５３（図１参照）の表面と平行な平面内（以下、「平面内」と略記することがある）において、第１集点部１１から第１の方向Ｋ１に延びている。線状体２２は、平面内において第１集点部１１から第２の方向Ｋ２に延びている。第２集点部１２は、平面内において第１集点部１１から離間して配置されている。線状体２５は、平面内において第２集点部１２から第５の方向Ｋ５に延びている。線状体２６は、平面内において第２集点部１２から第６の方向Ｋ６に延びている。第３集点部１３は、線状体２１のうち第１集点部１１と反対側の端部と線状体２５のうち第２集点部１２と反対側の端部とを連結している。第４集点部１４は、線状体２２のうち第１集点部１１と反対側の端部と線状体２６のうち第２集点部１２と反対側の端部とを連結している。このような構成において、線状体２１、２２、２５、２６および第１〜第４集点部１１〜１４は、連続曲線からなる網目部２を形成している。また、平面内において第１集点部１１から第３の方向Ｋ３に線状体２３が延びている。平面内において第１集点部１１から第４の方向Ｋ４に線状体２４が延びている。これらの線状体２３、２４は、上述の網目部２に平面内で互いに隣り合う網目部２の一部を構成するものである。なお、上記連続曲線には湾曲線および屈曲線が含まれる。

上記のような構成において、線状体２１〜２６および第１〜第４集点部１１〜１４は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが等しい。線状体２１〜２６および第１〜第４集点部１１〜１４の各厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲で設定される。なお、上記の「厚みが等しい」とは、厚みが実質的に等しいことを意味し、より詳細には、厚みが同一である場合の他、設計値に対して±０．０５ｍｍの公差または±５０％の公差を含む意味である。また、「厚みが等しい」とは、一方の線状体と他方の線状体とが上下に重なって形成されていることにより、当該重なり部分の厚みが線状体の厚みよりも大きくなるような形態（図９の形態）のみならず、例えば他方の線状体の一部が一方の線状体の上面に乗り上がって形成されているような形態をも除く主旨である。なお、上記の厚みおよび公差は一例であり、上記の数値に限定されるものではない。

次に、３次元造形物用土台１の製造方法について説明する。図４に示すように、各々の網目部２は、第２仮想直線Ｋ２とこの第２仮想直線Ｋ２と平行な第３仮想直線Ｋ３とに亘って形成される。第１仮想直線Ｋ１は、第２仮想直線Ｋ２および第３仮想直線Ｋ３に平行でかつ第２仮想直線Ｋ２と第３仮想直線Ｋ３との間に配置されている。まず、樹脂材料を吐出させた状態のノズル５４を、第１仮想直線Ｋ１と第２仮想直線Ｋ２との間においてジグザグに移動させて網目部２の第１部分、すなわち図４において線状体２１、２２により構成される部分を形成する。続いて、樹脂材料を吐出させた状態のノズル５４を、第１仮想直線Ｋ１と第３仮想直線Ｋ３との間においてジグザグに移動させて網目部２の第２部分、すなわち図４において線状体２５、２６により構成される部分を形成する。このような処理を繰り返して、平面内に広がった３次元造形物用土台１を形成する。なお、図４にはノズル５４の移動軌跡が矢印で示されている。

ここで、網目部２の上記の第１部分と第２部分との接触について説明する。図５に示すように、まず、ノズル５４から樹脂材料を吐出させながら、ノズル５４をテーブル５３に対して第１の位置Ｐ１に向けて第１の方向Ｋ１１に移動させることにより、テーブル５３上に線状体２２を形成する。次に、第１の位置Ｐ１においてノズル５４から樹脂材料を吐出させることにより、線状体２２と連続する第１連結部３１を形成する。次に、ノズル５４から樹脂材料を吐出させながら、ノズル５４をテーブル５３に対して第１の位置Ｐ１から第２の方向Ｋ１２に移動させることにより、第１連結部３１と連続する線状体２１を形成する。続いて、ノズル５４から樹脂材料を吐出させながら、ノズル５４をテーブル５３に対して第１の位置Ｐ１の側方の第２の位置Ｐ２に向けて第３の方向Ｋ１３に移動させることにより、線状体２５を形成する。次に、第２の位置Ｐ２においてノズル５４から樹脂材料を吐出させることにより、線状体２５と連続しかつ第１連結部３１とテーブル５３の表面と平行な方向に連続する第２連結部３２を形成する。次に、ノズル５４から樹脂材料を吐出させながら、ノズル５４をテーブル５３に対して第２の位置Ｐ２から第４の方向Ｋ１４に移動させることにより、第２連結部３２と連続する線状体２６を形成する。このような方法によって、集点部に相当する第１連結部３１と第２連結部３２とは、単一の樹脂層によって形成される。それにより、第１連結部３１と第２連結部３２とを、平面方向に垂直な方向に重ならないよう形成することができる。なお、第１連結部３１を形成した後は、ノズル５４を第１の位置Ｐ１に到達させないようにする。

以上のように、本実施形態によれば、第１集点部１１、線状体２１、線状体２２および線状体２３は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが実質的に等しい。これにより、一方の線状体が他方の線状体を乗り越えるような従来の構成を回避することができる。これによって、一方の線状体と他方の線状体との高低差が生じることに起因して当該他方の線状体に撓みが発生するのを抑制することができる。またこの場合、３次元造形物用土台１の高さの変化を少なくすることができるため、３次元造形物用土台１と３次元造形物との接触面積および３次元造形物用土台１とテーブル５３との接触面積を増大させることができる。これにより、造形物に対する３次元造形物用土台１の接着力およびテーブル５３に対する３次元造形物用土台１の接着力を強くすることができる。これによって、造形物の層を形成する際に生じる収縮力を受けても３次元造形物用土台１が反ること、言い換えればテーブル５３から一部剥がれることを抑制することができる。土台の接着力が弱いと、造形物の層における収縮力を受けてすぐに反ってしまう。その状態でさらに造形物の層が積み重ねられると収縮力が加えられていくため、土台の反り量、言い換えれば剥がれ量が増大する。上記のように３次元造形物用土台１の接着力が強いと、造形物の層の収縮力を受けても反り難くなっており、造形物の層は反りが少ない状態で固まる。これにより、造形物の一層ごとの反り量が少なくなるので、造形物全体の反りを抑制できる。

本実施形態によれば、第１集点部１１、線状体２１、線状体２２、線状体２３および線状体２４は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが等しい。これにより、例えば四角形の網目部２において各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本実施形態によれば、第１集点部１１は、単一の樹脂層によって形成されている。これにより、第１集点部１１において一方の線状体と他方の線状体との高低差が生じることに起因して当該他方の線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本実施形態によれば、線状体２１、線状体２２、線状体２５、線状体２６、第１集点部１１、および第２集点部１２は、連続曲線からなる網目部２の一部または全部を形成し、線状体２１〜２６および第１〜第２集点部１１、１２は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが等しい。これにより、連続曲線からなる網目部２の一部または全部において、各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本実施形態によれば、線状体２１〜２６および第１〜第４集点部１１〜１４は、テーブル５３の表面と垂直な方向の厚みが等しい。これにより、網目部２の全部において、各線状体に撓みが発生するのを抑制できる。

本実施形態によれば、網目部２は多角形状に形成することができる。多角形状として例えば四角形状などが挙げられる。この場合、例えば円形の網目部２を形成するよりもノズル５４の移動が容易となる。

本実施形態によれば、網目部２は四角形状に形成することができる。これにより、例えば五角形状や六角形状の網目部２を形成するよりもノズル５４の移動が容易となる。

本実施形態によれば、第１連結部３１を形成した後は、ノズル５４を第１の位置Ｐ１に到達させないようにする。これにより、第１連結部３１と各線状体とがテーブル５３の表面と垂直な方向に重なることを回避することができる。なお、ノズル５４を第１の位置Ｐ１には到達させないが、第１連結部３１と第２連結部３２とを水平方向に接触させて連続させるため、第１の位置Ｐ１に近付ける必要がある。この場合、例えば第１の位置Ｐ１から、ノズル５４の穴径Ｌ２（後述）の半分の距離離れた位置にノズル５４を移動させるようにする。

上記実施形態では、四角形状の網目部２を形成することとした。しかし、これに限定されるものではない。種々の多角形状の網目部２を形成してもよい。図６に示すように、例えば六角形状の網目部２ａを形成してもよい。これによれば、単位面積当たりの線状体の数を増やすことができるので、網目部２ａと３次元造形物との接触面積を増大させることができる。それにより、３次元造形物を安定して支えることができる。また、多角形状の網目部２に限らず、例えば円形や楕円形の網目部２を形成してもよい。なお、六角形状の網目部２ａの場合、第１集点部１１から所定方向に延びているのは、３つの線状体２１、２２、２３となる。

図７に示すように、ノズル５４の先端部５４ａとテーブル５３の上面５３ａとの距離Ｌ１を、ノズル５４の穴径Ｌ２よりも短くして、ノズル５４から樹脂材料を吐出させることが好ましい。この際、吐出された樹脂材料はノズル５４の先端部５４ａに押圧され易くなる。これにより、吐出された樹脂材料は引き伸ばされる。このため、樹脂材料がテーブル５３の上面５３ａと接触する面積を増大させることができる。それにより、テーブル５３の上面５３ａに対する樹脂材料の接着力を向上させることができる。さらに、好ましい形態として、距離Ｌ１を穴径Ｌ２の１／２以下にすれば、吐出された樹脂材料をより引き伸ばすことができる。これによって、樹脂材料がテーブル５３の上面５３ａと接触する面積をより増大させることができる。それにより、テーブル５３の上面５３ａに対する樹脂材料の接着力をより向上させることができる。なお、ノズル５４とテーブル５３との距離の制御については、各集点部および各線状体について、テーブル５３の上面５３ａと垂直な方向の厚みを等しくする上記実施形態に必須な要件ではない。

上記実施形態では、移動機構６２によりノズル５４を上下方向および左右方向に移動させ、テーブル５３を前後方向に移動させることとした。しかし、これに限定されるものではない。例えばノズル５４を移動機構により上下方向に移動させ、テーブル５３を左右方向および前後方向に移動させるようにしてもよい。すなわち、ノズル５４とテーブル５３とを互いに相対移動させることが可能な構成であればよい。

上記実施形態では、網目部２が連続曲線により平面内において閉じられた構成である場合を説明したが、これに限定されるものではない。網目部２の一部が連結していなくてもよい。この場合、例えば線状体２２と線状体２６とが第４集点部１４において連結していない構成などが挙げられる。

ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。

１ ３次元造形物用土台
２，２ａ 網目部
１１ 第１集点部
１２ 第２集点部
１３ 第３集点部
１４ 第４集点部
２１ 線状体（第１線状体）
２２ 線状体（第２線状体）
２３ 線状体（第３線状体）
２４ 線状体（第４線状体）
２５ 線状体（第５線状体）
２６ 線状体（第６線状体）
３１ 第１連結部
３２ 第２連結部
５０ ３次元造形装置
５３ テーブル
５４ ノズル
５４ａ ノズルの先端部
６２ 移動機構
Ｋ１〜Ｋ６ 第１〜第６の方向
Ｍ 樹脂材料
Ｐ１ 第１の位置
Ｐ２ 第２の位置

Claims (11)

1. テーブルの表面上に樹脂材料を硬化させた樹脂層が順次積層されてなる３次元造形物を造形する際に、前記樹脂材料を硬化させることによって形成され、前記テーブルの表面と前記３次元造形物との間に介在する網目状の３次元造形物用土台であって、
   第１集点部と、
   前記テーブルの表面と平行な平面内において、前記第１集点部から第１の方向に延びる第１線状体と、
   前記平面内において前記第１集点部から第２の方向に延びる第２線状体と、
   前記平面内において前記第１集点部から第３の方向に延びる第３線状体と、を備え、
   前記第１集点部、前記第１線状体、前記第２線状体、および前記第３線状体は、前記テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい、３次元造形物用土台。
2. 前記平面内において前記第１集点部から第４の方向に延びる第４線状体をさらに備え、
   前記第１集点部、前記第１線状体、前記第２線状体、前記第３線状体、および前記第４線状体は、前記テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい、請求項１に記載の３次元造形物用土台。
3. 前記第１集点部は、単一の樹脂層によって形成されている、請求項１または２に記載の３次元造形物用土台。
4. 前記平面内において前記第１集点部から離間した第２集点部と、
   前記平面内において前記第２集点部から第５の方向に延びる第５線状体と、
   前記平面内において前記第２集点部から第６の方向に延びる第６線状体と、を備え、
   前記第１線状体、前記第２線状体、前記第５線状体、前記第６線状体、前記第１集点部、および前記第２集点部は、連続曲線からなる網目部の一部または全部を形成し、
   前記第１〜第６線状体および前記第１〜第２集点部は、前記テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい、請求項２または３に記載の３次元造形物用土台。
5. 前記第１線状体のうち前記第１集点部と反対側の端部と前記第５線状体のうち前記第２集点部と反対側の端部とを連結する第３集点部と、
   前記第２線状体のうち前記第１集点部と反対側の端部と前記第６線状体のうち前記第２集点部と反対側の端部とを連結する第４集点部と、
   を備え、
   前記第１〜第６線状体および前記第１〜第４集点部は、前記テーブルの表面と垂直な方向の厚みが等しい、請求項４に記載の３次元造形物用土台。
6. 前記網目部は多角形状に形成されている、請求項４または５に記載の３次元造形物用土台。
7. 前記網目部は四角形状に形成されている、請求項６に記載の３次元造形物土台。
8. テーブルの表面上に樹脂材料を硬化させた樹脂層が順次積層されてなる３次元造形物を造形する前に、前記テーブルの上方に配置されたノズルから前記樹脂材料を吐出させて硬化させることにより、前記テーブルの表面と前記３次元造形物との間に介在する網目状の３次元造形物用土台を製造する方法であって、
   前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させながら、前記ノズルを前記テーブルに対して第１の位置に向けて第１の方向に移動させることにより、前記テーブル上に第１線状体を形成する工程と、
   前記第１の位置において前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させることにより、前記第１線状体と連続する第１連結部を前記テーブル上に形成する工程と、
   前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させながら、前記ノズルを前記テーブルに対して前記第１の位置から第２の方向に移動させることにより、前記第１連結部と連続する第２線状体を形成する工程と、
   前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させながら、前記ノズルを前記テーブルに対して前記第１の位置の側方の第２の位置に向けて第３の方向に移動させることにより、前記テーブル上に第３線状体を形成する工程と、
   前記第２の位置において前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させることにより、前記第１連結部の側方に位置し、前記第３線状体および前記第１連結部に連続する第２連結部を前記テーブル上に形成する工程と、
   前記ノズルから前記樹脂材料を吐出させながら、前記ノズルを前記テーブルに対して前記第２の位置から第４の方向に移動させることにより、前記第２連結部と連続する第４線状体を形成する工程と、を備えた、３次元造形物用土台の製造方法。
9. 前記第１連結部を形成した後は、前記ノズルを前記第１の位置に到達させない、請求項８に記載の３次元造形物用土台の製造方法。
10. 前記テーブルと前記ノズルの先端部との距離が前記ノズルの穴径よりも短くなるよう前記ノズルを前記テーブルに対して移動させる、請求項８または９に記載の３次元造形物用土台の製造方法。
11. 前記テーブルと前記ノズルの先端部との距離が前記ノズルの穴径の１／２以下となるよう前記ノズルを前記テーブルに対して移動させる、請求項１０に記載の３次元造形物用土台の製造方法。

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