JP2018042895A - 歯冠補綴物作製システム、歯冠補綴物作製方法および歯冠補綴物作製のためのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】歯冠補綴物の作製に要する作業者の手間と時間とを削減することができる歯冠補綴物作製システムと、この歯冠補綴物作製システムを用いた歯冠補綴物作製方法と、歯冠補綴物を作製するためのプログラムと、を提供する。【解決手段】歯冠補綴物作製システム１００は、データ作成装置７０と、保持部３０、切削機構４０および制御部５０を備えた切削装置１とを備える。切削機構４０は、被加工物５を切削して加工物を形成するための第１加工ツール４１と、形成された加工物を研磨するための第２加工ツール４２と、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２を把持するとともに位置を制御する駆動装置とを備える。制御部５０は、３次元データに基づき保持部３０に保持されている被加工物５を第１加工ツール４１により切削することで、加工物を形成する第１制御部５２と、３次元データに基づき保持部３０に保持されている加工物の表面を第２加工ツール４２により研磨する第２制御部５４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、歯冠補綴物を作製する歯冠補綴物作製システム、歯冠補綴物作製方法および歯冠補綴物作製のためのプログラムに関する。

セラミック材料や樹脂材料等の被加工物を所望の形状に切削することによって、歯冠補綴物（人工歯、人工歯冠等ともいう。）を作製することが行われている。歯冠補綴物の切削は、従来は手作業で行われていたが、近年では、コンピュータ支援設計（Computer-aided design：ＣＡＤ）およびコンピュータ支援製造（Computer aided manufacturing：ＣＡＭ）技術の導入により、コンピュータで設計されたデータに基づいて切削装置が切削を行うようになってきている。

このＣＡＤ／ＣＡＭ技術では、一般に、まず、クライアントの歯型を模った支台歯模型をスキャニングして３次元データを取得する。次いでこの３次元データを基に、所望の歯冠補綴物の形状をＣＡＤでデザインし、ＳＴＬデータ化する。そして、かかるデザインを基に、ＣＡＭにて切削装置が読み取り可能な切削加工データを作成する。切削加工データには、例えば、切削に使用する切削ツールの種類、切削ツールの動かし方（位置、角度、軌跡、移動速度）等のツールパスに関する情報が含まれる。そしてこの切削加工データを基に、切削装置が、歯冠補綴物用の被加工材を切削加工する。

被加工材として、近年では、生体親和性が高く焼成によって高強度を発現するジルコニア系材料が使用されている。これにより被加工材を切削装置により最終形態まで切削加工する、いわゆるフルカントゥア（full contour）法による歯冠補綴物の作製が行われてもいる。しかしながら、高い審美性が要求される前歯部の歯冠補綴物については、ジルコニアでは透光性が十分に得られないため、歯冠の基礎となるフレーム部（コーピングともいう。）のみをジルコニア系材料で作製し、このフレーム部に対して、技工士が、クライアントごとに適切な色調や質感の陶材を盛り付けること（築盛）で歯冠補綴物を完成させている。なお、最近になって、焼成後に高い強度とより高い透光性を実現するジルコニア系の被加工材が開発された。

ＣＡＤ／ＣＡＭ技術による歯冠補綴物の切削加工に際しては、切削加工データに含まれ情報に基づき、被加工材に対して、対応する切削加工ツールを所定の角度、軌跡等の条件で当接させることで、被加工材を切削し、目的の３次元形状の歯冠補綴物を作製する。したがって、切削後の歯冠補綴物の表面には、切削加工ツールの軌跡等に由来して形成されるスジ状の凹凸である切削スジ（切削痕）の発生が避けられなかった。このような凹凸は、歯冠補綴物の美観を損ねるだけではなく、舌の味覚や感触をもつ感覚性に変調をきたしたり、歯垢の付着によって歯肉を刺激し歯周病をもたらすこと等が懸念される。したがって、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術により作製された歯冠補綴物については、表面の凹凸を技工士が研磨する作業が欠かせなかった。

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、歯冠補綴物の作製に要する作業者の手間と時間とを削減することができる歯冠補綴物作製システムと歯冠補綴物作製方法とを提供することである。

本発明に係る歯冠補綴物作製システムは、歯冠補綴物についての３次元データを作成するデータ作成装置と、被加工物を保持する保持部と、上記被加工物を切削するための切削機構と、上記保持部および上記切削機構の駆動を制御する制御部と、を備えた切削装置と、を備えている。上記切削機構は、上記被加工物を切削して加工物を形成するための第１加工ツールと、形成された上記加工物を研磨するための第２加工ツールと、上記第１加工ツールおよび上記第２加工ツールを着脱自在に把持するとともに、上記被加工物に対する上記第１加工ツールおよび上記第２加工ツールの位置を制御する駆動装置と、を備えている。上記制御部は、上記３次元データに基づき上記保持部および上記切削機構を制御して、上記保持部に保持されている上記被加工物を上記第１加工ツールにより切削することで、上記加工物を形成する第１制御部と、上記３次元データに基づき上記保持部および上記切削機構を制御して、上記保持部に保持されている上記加工物の表面を上記第２加工ツールにより研磨する第２制御部と、を備えている。

本発明に係る歯冠補綴物作製システムは、切削加工のための第１加工ツールと、研磨のための第２加工ツールを備えている。そして、歯冠補綴物を構成するための材料である第１被加工物から、目的の形状の歯冠補綴物を、３次元データに基づき切削加工する。その後、切削された歯冠補綴物に対して、引き続き研磨を行う。このことにより、例えば最終形態に対応する形状の歯冠補綴物を、切削による凹凸を除去した状態で作製することができる。以上の切削および研磨は、３次元データに基づき実行されるため、予め設計された咬合を実現する歯冠補綴物を簡便かつ精確に作製することができる。これによって、作業者の手間や時間を省いて、歯冠補綴物を作製することができる。

本発明によれば、歯冠補綴物の作製に要する作業者の手間と時間とを削減することができる歯冠補綴物作製システムが提供される。また、この歯冠補綴物作製システムを用いた歯冠補綴物作製方法や歯冠補綴物の作製のためのプログラムが提供される。

本発明の一実施形態に係る歯冠補綴物作製システムの構成を示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ歯冠補綴物の全体を示す（ａ）正面図と（ｂ）そのｂ−ｂ断面図であり、（ｃ）（ｄ）はそれぞれ支台歯を示す（ｃ）正面図と（ｄ）そのｄ−ｄ断面図である。 本発明の一実施形態に係る歯冠補綴物作製方法のフローチャートである。 被加工物の一形態を示す斜視図である。 被加工物の他の形態を示す斜視図である。 （ａ）は一実施形態に係る第１データのイメージを示す図であり、（ｂ）は被加工物中での第１データの配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る切削装置のフロントカバーを開けた状態を示す正面図である。 円盤状の被加工物を一実施形態に係る保持部に保持した状態を示す斜視図である。 一実施形態に係る（ａ）第１加工ツールと、（ｂ）第２加工ツールとを示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係る歯冠補綴物作製システム１００と、歯冠補綴物作製方法とについて説明する。図１に示すように、歯冠補綴物作製システム１００は、切削装置１と、データ作成装置７０とを備えている。この歯冠補綴物作製システム１００は、クライアントの天然歯の一部または全部が欠損した場合に、クライアントの口腔内に設けられた支台歯の少なくとも一部または全部を覆って欠損部を補綴する歯冠補綴物を、天然歯に近い性状と外観とを備えるものとして作製するものである。特に、ここに開示される歯冠補綴物作製システム１００は、高い審美性が要求される前歯部用の歯冠補綴物を好適に作製する。

なお、図１では、歯冠補綴物作製システム１００が一つの切削装置１を備える例を示しているが、切削装置１は複数備えられていてもよい。切削装置１を複数備える場合の各切削装置１の構成はそれぞれ同じであってよい。切削装置１とデータ作成装置７０とは、有線通信が可能にラインＬにより接続されている。なお、切削装置１とデータ作成装置７０とは、無線による通信も可能である。データ作成装置７０として、例えば、ＣＡＤ機能とＣＡＭ機能とが組み合わされて備えられているＣＡＤ／ＣＡＭ装置を採用することができる。本例におけるＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、パーソナルコンピュータにＣＡＤ機能および実現させるためのプラグラムが導入さえることで構成されている。このパーソナルコンピュータには、ディスプレイ７０ａ等からなる表示装置と、キーボードやタッチパネル、マウス等からなる入力装置とが備えられている。ただし、データ作成装置７０は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置に限定されるものではない。

図２の（ａ）は、歯冠補綴物作製システム１００が作製する前歯部の歯冠補綴物Ｃ１の正面図であり、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図である。また、図２の（ｃ）は、歯冠補綴物Ｃ１が装着される支台歯Ｃ０の正面図であり、（ｄ）はそのｄ−ｄ断面図である。図２（ａ）に示すように、歯冠補綴物Ｃ１は、天然歯のうちの歯ぐきから露出した歯冠部分を摸した形状を有している。支台歯Ｃ０は、クライアントの歯ぐきに埋設されて、歯冠補綴物Ｃ１を支える歯根としての機能を備える。そして支台歯Ｃ０の頭部Ｈに歯冠補綴物Ｃ１が嵌め合わされて固定されることで、人工歯が完成される。

本例における歯冠補綴物Ｃ１は、例えば、ジルコニア系セラミック材料により構成することができる。ＣＡＤ／ＣＡＭ技術を利用した歯冠補綴物Ｃ１の作製では、例えば、図２（ａ）（ｂ）に示すような歯冠補綴物Ｃ１を、切削装置１を用いて、ジルコニア系セラミック材料からなる円盤状の被加工物を切削加工することで造形する。従来は、高い審美性が要求される前歯部用の歯冠補綴物については、更に透光性の高い陶材を用いての前装（築盛）が必須であり、かかる陶材により歯冠補綴物の最終形態が形作られていた。それが最近になって、色調と透明性とが高められたジルコニア系セラミック材料からなる被加工物が提供されるようになり、陶材の前装の必要がない場合もある。つまり、切削により歯冠補綴物Ｃ１の最終形態を造形することができる。ここに開示される技術においては、歯冠補綴物Ｃ１の切削加工の後に、切削された歯冠補綴物Ｃ１の研磨を切削装置１を用いて行い、歯冠補綴物Ｃ１の最終的な形態の調整についても切削装置１を用いて実施する。

すなわち、ここに開示される歯冠補綴物作製方法は、図３に示すように、本質的に下記の工程Ｓ１〜Ｓ３を含む。
（Ｓ１）３次元データ準備工程
（Ｓ２）切削工程
（Ｓ３）研磨工程

Ｓ１．３次元データ準備工程
データ作成装置７０は、切削装置１が読み取り可能な歯冠補綴物Ｃ１の作製のための３次元データを作成する。この３次元データは、例えばＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式のデータであり得る。データ作成装置７０は、加工対象である被加工物の形態に合わせて、適切な３次元データを形成する。例えば、被加工物５としては、図４Ａに示すような、１つまたは複数の歯冠補綴物Ｃ１の作製が可能で、予め切削装置１への接続が可能に構成された接続ピン５ｂが備えられたピンつきブロック材５ａや、図４Ｂに示すような、複数の歯冠補綴物Ｃ１の作製が可能な大型のブロック材５ｃ等が提供されている。データ作成装置７０は、例えば、ピンつきブロック材５ａを用いる場合は、歯冠補綴物Ｃ１のみについての３次元データを作成してもよい。データ作成装置７０は、例えば、大型のブロック材５ｃを用いる場合には、歯冠補綴物Ｃ１にサポート部Ｓを接続した第１部材Ｃ３（図５（ａ）参照）についての３次元データである第１データを作製することもできる。以下、第１データを用いて歯冠補綴物Ｃ１を作製する場合を例にして説明する。

図５（ａ）に、第１データにより表される第１部材Ｃ３のイメージを例示した。第１データは、作製対象の歯冠補綴物Ｃ１に対応する歯冠部Ｃ２と、この歯冠部Ｃ２を支持するサポート部Ｓと有する第１部材Ｃ３についての３次元データである。サポート部Ｓとは、図５（ｂ）に示すように、歯冠部Ｃ２を形成するための材料であるブロック材５ｃから歯冠部Ｃ２を削り出すにあたり、切削された歯冠部Ｃ２が落下しないように、歯冠部Ｃ２をブロック材５ｃに固定する棒状の部材である。ここに開示される技術では、サポート部Ｓは、後述の切削工程における歯冠部Ｃ２の落下防止の機能に加え、研磨工程において歯冠部Ｃ２を支持するための支持部材としての機能を有する。

第１データは、例えば、作業者が、第１部材Ｃ３の立体形状をデータ作成装置７０のＣＡＤでデザインしてＳＴＬデータ化し、かかるデザインからＣＡＭにて切削加工データ化することで用意することができる。第１部材Ｃ３のデザインでは、クライアントの口腔内の歯列および支台歯Ｃ０の３次元データを基に、所望の歯冠補綴物Ｃ１が得られるよう、歯冠部Ｃ２およびサポート部Ｓの立体形状を設計する。支台歯Ｃ０の３次元データは、クライアントの口腔内の歯列形態を非接触で直接スキャニング（レーザスキャンやＣＣＤセンサによるスキャン）したり、歯列および支台歯の模型をスキャニングしたりすることで得ることができる。なお、データ作成装置７０は、歯列および支台歯Ｃ０の３次元データを、例えば、インターネット回線を経由して受け取ることができる。データ作成装置７０が受領した上記各３次元データが示す画像は、データ作成装置７０のディスプレイ７０ａ（図１参照）にて確認することができる。

歯冠部Ｃ２は、支台歯Ｃ０を覆う冠状に形成される。歯冠部Ｃ２は、支台歯Ｃ０と嵌まり合うように、歯冠部Ｃ２の歯根側ｂに支台歯Ｃ０の形状に対応した凹部Ｅを有している。また、歯冠部Ｃ２の外形は、周囲の歯とのバランスや咬合、クライアントあるいは作業者の好みや等を考慮して設計することができる。
サポート部Ｓは、歯冠部Ｃ２の外表面から突出する棒状に形成される。なお、従来のサポート部は、切削時に歯冠部Ｃ２をよりバランスよく安定的に、かつ、より狭い接続面積で支持し得るよう、１つの歯冠部Ｃ２に対して２個から３個程度の複数のサポート部が、歯冠部Ｃ２の周縁に均等な配置で設けられていた。しかしながら、ここに開示される技術においては、サポート部Ｓは、１つの歯冠部Ｃ２に対して１つのみ設けることが好ましい。このとき、十分な支持強度を確保するために、サポート部Ｓは、従来の歯冠部Ｃ２に接続されたサポート部と比較して、断面積が広くてもよい。また、サポート部Ｓは、歯冠部Ｃ２の唇側と舌側の表面のうち、舌側の表面に立設される。これにより、後のサポート部Ｓの除去に伴う審美性の低下を抑制することができる。なお、本明細書において「舌側」とは、単に歯列の内側，舌のある側，唇のある側とは反対側、を意味する。したがって、「舌側」は、下顎における舌側に限定されず、上顎における口蓋側についても含むものとする。

サポート部Ｓの形状は特に制限されず、例えば、概ね円柱形状とすることできる。なお、従来のサポート部は、例えば長手方向において概ね均一な太さ（例えば、始点直径：約２．５ｍｍ、終点直径：約：３ｍｍ）であった。これに対し、ここに開示される技術において、サポート部Ｓは、長手方向において均一な太さ（寸法）であってもよいし、異なる太さ（寸法）であってもよい。例えば、サポート部Ｓは、歯冠部Ｃ２に接続する側の端部（始点ともいう。）である第１端部ｅ１における断面積が、第１端部ｅ１とは異なる側の端部（終点ともいう。）である第２端部ｅ２における断面積よりも狭くなるように設計されていてもよい。第２端部ｅ２は、図５（ｂ）に示すように、被加工物５に接続されている。例えばサポート部Ｓが円柱形状のとき、第１端部ｅ１の断面の直径が、第２端部ｅ２の断面の直径よりも小さくてもよい。一例として、第１端部ｅ１の断面の直径を２ｍｍ以上３ｍｍ以下（典型的には約２．５ｍｍ）とするとき、第２端部ｅ２の断面の直径を３ｍｍ超過５ｍｍ以下、例えば４ｍｍ以上５ｍｍ以下（典型的には約４．５ｍｍ）とすることが好ましい。このとき、第１端部ｅ１の断面の直径に対する第２端部ｅ２の断面の直径の割合は、例えば、１．３倍以上２倍以下程度を目安とすることができる。本実施形態では、サポート部Ｓの形状を円柱形状とし、第１端部ｅ１における断面の直径を２．５ｍｍ、第２端部ｅ２における断面の直径を４．５ｍｍに設計した。これにより、後述の切削工程および研磨工程で歯冠部Ｃ２を堅固に支えることができるとともに、研磨工程後にサポート部Ｓを除去した際に、歯冠部Ｃ２に残るサポート部Ｓの除去痕を狭い領域に抑えることができる。

また、歯冠部Ｃ２を形成するための被加工物５として、完全に焼結されたジルコニア系セラミック材料を用いると、切削加工の効率が著しく低くなってしまう。そこで、被加工物５としては、焼成により焼結が進行し得る半焼結のジルコニア系セラミック材料を好ましく用いることができる。ここで、半焼結のジルコニア系セラミック材料は、完全に焼結する際に焼き締まるために体積収縮を生じる。したがって、第１データの作製に際しては、本焼成による焼き締まりを考慮して、焼成収縮の分だけ大きい寸法で第１データを作成する。本焼成時の体積収縮量は、第１被加工物５ａの組成や原料粒子径、圧縮強度、仮焼成の度合い等によるため一概には言えないが、例えば、１７％〜２２％程度（典型的には２０％程度）と考えることができる。被加工物５の寸法や収縮率等に関する情報は、例えば、被加工物５に付帯されたフラッシュメモリやメモリチップ等から、データ作成装置７０に取り込むことができる。例えば、被加工物５として、図５（ｂ）に示すような円盤（ディスク）状のブロック材５ｃを用いる場合、第１データには、かかる円盤状のブロック材５ｃのいずれの位置から、どのような姿勢で第１部材Ｃ３を切り出すかについての位置情報を含むことができる。このように作製した第１データは、後述する切削装置１の記憶部２０（図１参照）に送られる。

なお、ブロック材５ｃとしては、全体が均質で、白色かつ単色のジルコニア半焼結体を用いてもよいし、予め意匠性が高められたジルコニア半焼結体を用いてもよい。意匠性が高められたジルコニア半焼結体としては、全体が均一に着色されたジルコニア半焼結体であってもよい。また或いは、例えば、本焼成後の焼結体の一の方向において明度および色彩の少なくとも１つが連続的に変化するよう構成された、グラデーションブロック（例えば、グラデーションディスク）であってもよい。このグラデーションブロックは、例えば、焼成後の明度および／または色彩が少しずつ異なるよう設計された層が厚み方向で複数積層された積層構造を有するものであり得る。本実施形態では、円盤状で、厚み方向で徐々に明度および色彩が変化された４層構造のグラデーションディスクを用いるようにした。このようなグラデーションディスクにおいて、第１部材Ｃ３を切り出す姿勢としては、より明度の高い層に歯冠部Ｃ２の先端側ａを配置し、より明度の低い層に歯根側ｂを配置するようにして、第１データを作成した。これにより、天然歯に近い外観の歯冠部Ｃ２を形成することができる。

Ｓ２．第１切削工程
第１切削工程では、切削装置１を用いて、第１データ（３次元データ）に基づき被加工物を切削することで、加工物としての第１部材Ｃ３を形成する。
先ずは、一実施形態に係る切削装置１の構成について、適宜図を参照しつつ説明する。図６は、図１の切削装置１のフロントカバー１１を開けた状態を示す正面図である。以下の説明で、左、右とは、切削装置１の正面にいる作業者から見た左方、右方をそれぞれ意味する。また、後述するが、切削装置の底壁１３は、上記作業者から見て手前から奥に向かうにつれて下方に傾斜している。そこで、この底壁１３に沿って上記作業者に近づく方を前方、遠ざかる方を後方とする。また、この底壁１３に直交する方向で、上を上方、下を下方とする。図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を表す。Ｘ軸は、左右方向に延びる。Ｙ軸は、前後方向に延びる。Ｚ軸は、上下方向に延びる。ただし、これは説明の便宜上の方向に過ぎず、切削装置１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、切削装置１は、箱状に形成されている。切削装置１は、ケース本体１２と、フロントカバー１１とを備えている。ケース本体１２は、底壁１３と、底壁１３の左端から上方に延びる左壁１４と、底壁１３の右端から上方に延びる右壁１５と、底壁１３の後端から上方に延びる後壁１６と、左壁１４、右壁１５および後壁１６の上端を接続する上壁１７とを有している。また、図６に示すように、ケース本体１２の前部は開口されている。底壁１３、左壁１４、右壁１５および上壁１７に取り囲まれることによって開口１８が形成されている。フロントカバー１１は、左壁１４の前端および右壁１５の前端に沿って上下方向に移動することによって開閉自在に構成されている。フロントカバー１１が上方に移動することで、ケース本体１２の内部と外部とが連通される。フロントカバー１１には窓部１１ａが設けられている。作業者は窓部１１ａから内部空間を視認することができる。

また、底壁１３、左壁１４、右壁１５、後壁１６および上壁１７に取り囲まれることによって、内部空間のうちの加工エリア１９が形成されている。加工エリア１９では、例えば円盤状の被加工物５の切削加工が行われる。被加工物５を切削加工することによって、１つまたは２つ以上の歯冠補綴物Ｃ１が削り出される。さらに、切削装置１の右壁１５の内部には、図示しない制御エリアが設けられている。加工エリア１９は制御エリアよりも広い空間となっている。制御エリアには、後述する保持部３０やマガジン４８の回転や移動を制御する駆動部（図示せず）等が収容されている。右壁１５は、着脱可能なカバーにより箱状に区画されることにより、その内部の制御エリアが閉じられた領域に構成される。

また、底壁１３の後端には、垂直に配置された図示しない後方内壁が設けられている。後方内壁の上端は上壁１７に接続されている。後壁１６と後方内壁との間に形成される背面エリアには、後述する制御部５０および記憶部２０（図１参照）が収容されている。図６に示すように、加工エリア１９には、被加工物５を保持する保持部３０と、被加工物５を切削するための切削機構４０とが設けられている。

図７に示す例では、被加工物５は円盤状の大型のブロック材５ｃである。ブロック材５ｃは、保持部３０に固定されている。保持部３０は、半円弧状に構成された第１保持部３２を備えている。第１保持部３２の前部には第１回転軸３２ａが接続されており、当該第１保持部３２の後部には第２回転軸３２ｂが接続されている。第１回転軸３２ａと第２回転軸３２ｂとは、回転軸がＹ軸方向で同軸である。第１回転軸３２ａは、第１保持部３２の前方に設けられた駆動部３６に接続されている。駆動部３６は、例えばモータである。駆動部３６は、第１回転軸３２ａをＹ軸周りの方向Ｔ１に回転させることができる。これにより、第１保持部３２を介して被加工物５（ブロック材５ｃ）を方向Ｔ１で回転させることができる。

駆動部３６の後方の端部には、Ｌ字状の第２保持部３４が連結されている。駆動部３６の後方縁部とＬ字状の第２保持部３４とで、コの字構造が形成されている。第１保持部３２は、コの字構造の駆動部３６および第２保持部３４に連結されて支持されている。半円弧状の第１保持部３２は、駆動部３６と第２保持部３４とからなるコの字構造により取り囲まれるように支持されている。第２保持部３４は、Ｙ軸方向に延びて形成された第１部材３４ａと、Ｘ軸方向に延びて形成された第２部材３４ｂとを備えている。上記第２回転軸３２ｂは、第２保持部３４の第２部材３４ｂの先端に支持されており、上記駆動部３６は第１部材３４ａの先端に支持されている。また、第２保持部３４の第１部材３４ａには、上記半円弧状の保持部３０のＹ軸方向の中心に対応する位置に、第３回転軸３２ｃが接続されている。そしてこの第３回転軸３２ｃは、図示しない駆動部に接続されており、第２保持部３４をＸ軸周りの方向Ｔ２に回転させる。これにより、第１保持部３２および第２保持部３４を介して、被加工物５を方向Ｔ２に回転させることができる。すなわち、保持部３０は、被加工物５を、方向Ｔ１および方向Ｔ２で回転可能に保持している。さらに、第２保持部３４は、図示しない他の駆動部により、Ｘ軸方向に移動可能とされている。これにより、被加工物５を、第１保持部３２および第２保持部３４を介してＸ軸方向に沿って移動させることができる。

次いで、切削機構４０について説明する。図６〜８に示すように、切削機構４０は、第１加工ツール４１と、第２加工ツール４２を備えている。被加工物５の切削加工には、棒状の第１加工ツール４１が用いられる。切削加工により形成された加工物の研磨には、棒状の第２加工ツール４２が用いられる。切削機構４０は、図７に示すように、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２を収容するためのマガジン４８を備えている。マガジン４８には、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２を所定の位置において保管、収容するために、所定の位置に穴状のストッカー４８ａが複数備えられている。図８（ａ）（ｂ）にそれぞれ示すように、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２には、フランジ４１ｃ、４２ｃが設けられている。第１加工ツール４１および第２加工ツール４２のフランジ４１ｃ、４２ｃよりも上方の上端部４１ａ、４２ａは、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２がマガジン４８のストッカー４８ａに収容された状態において、ストッカー４８ａから突出している。第１加工ツール４１のフランジ４１ｃよりも下方には、刃物部４１ｂが設けられている。第２加工ツール４２のフランジ４２ｃよりも下方には、研磨部４２ｂが設けられている。刃物部４１ｂには、比較的目の粗い砥石が備えられている。研磨部４２ｂには、比較的目の細かい砥粒が備えられている。研磨部４２ｂは、例えば、第２加工ツール４２の下端に、炭化ケイ素からなる砥粒が結合材としてのシリコンゴムによって結着されることで形成されている。研磨部４２ｂの下端は、刃物部４１ｂの下端よりも細く、円錐状に尖っている。

これらの加工ツール４１，４２は、スピンドル４４と、移動装置４６とからなる駆動装置により駆動される。移動装置４６は、スピンドル４４をＹ軸方向とＺ軸方向とで自在に移動可能に構成されている。マガジン４８は、上述のとおり、保持部３０とともに、図示しない駆動装置によりＸ軸方向で移動可能に構成されている。このことにより、スピンドル４４は、マガジン４８および保持部３０に対して、相対的な位置を自在に変化させることができる。

スピンドル４４は、第１加工ツール４１および第２加工ツール４２の上端部４１ａ、４２ａを把持する把持機能を備えている。スピンドル４４は、例えば、マガジン４８のストッカー４８ａに収容された第１加工ツール４１の上方に移動し、下降することで、第１加工ツール４１の上端部４１ａを把持することができる。スピンドル４４は、第１加工ツール４１を把持した状態で把持機能を回転させることができる。これにより、第１加工ツール４１をＺ軸周りに回転させることができる。同様にして、スピンドル４４は、第２加工ツール４２をＺ軸周りに回転させることができる。第１加工ツール４１および第２加工ツール４２は、スピンドル４４によってＺ軸周りに回転される。

前述したように、切削装置１の背面エリアには、記憶部２０および制御部５０が備えられている（図１参照）。記憶部２０は、データ作成装置７０が作成した第１データを記憶する。制御部５０は、保持部３０、切削機構４０の駆動を制御する。制御部５０は、図１に示すように、第１制御部５２と第２制御部５４とを備えている。このような制御部５０およびその各部は、ハードウェアで構成されていてもよく、ＣＰＵ（中央演算処理装置）がコンピュータプログラムを実行することにより機能的に実現されるようになっていてもよい。例えば、公知のパーソナルコンピュータや汎用コンピュータなどに設けられるＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラム等が格納されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等により実現可能である。前記のＲＯＭには、歯冠補綴物Ｃ１を作製するためのプログラムが記憶されている。前記プログラムは、例えば各種の記録媒体から読み込むことができる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、コンピュータを上記の各部として機能させるためのプログラムが記憶されている。そして、例えばＣＰＵは、記録媒体に記憶されているプログラムを実行することで、第１制御部５２および第２制御部５４等として機能する。なお、前記プログラムは、インターネットを通じてダウンロードするようにしてもよい。記憶部２０は、例えばハードディスクやメモリ、回路等により実現可能である。また、制御部５０は、切削装置１や被加工物に関する各種の情報をディスプレイ７０ａに表示させることができる。

切削工程では、第１制御部５２が、記憶部２０に記憶された第１データに基づき、切削機構４０および保持部３０の動作を制御して、被加工物５（ブロック材５ｃ）から第１部材Ｃ３を削り出す。具体的には、第１制御部５２は、スピンドル４４に、マガジン４８のストッカー４８ａに収容された第１加工ツール４１を把持させて、第１加工ツール４１を回転させる。第１制御部５２は、移動装置４６によって、スピンドル４４を移動させる。また、第１制御部５２は、保持部３０によって、被加工物５を所定の位置および角度で保持する。第１制御部５２は、所定のプログラムおよび処理条件とともに、第１データに基づいて、上記駆動装置および保持部３０の動作すべきタイミングやその内容等を全体として統括的に制御する。これにより、回転状態にある第１加工ツール４１の刃物部４１ｂを、保持部３０に固定された被加工物５に当接させる。また、回転状態にある第１加工ツール４１の刃物部４１ｂを、第１データのスライスデータの輪郭に従い、被加工物５に当接させながら移動させる。

このとき、スピンドル４４は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で自在に移動できる。また、保持部３０は、Ｘ軸方向で移動できるとともに、例えば保持している被加工物５をＴ１方向およびＴ２方向で自在に回転させることができる。このことにより、第１制御部５２は、被加工物５と第１加工ツール４１との相対的な位置関係を第１データに基づき３次元で変化させて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りの５軸制御による高精度切削加工を実施することができる。その結果、第１データに含まれる情報を精確に反映して第１部材Ｃ３を作製することができる。具体的には、凹部Ｅを有する歯冠部Ｃ２と、歯冠部Ｃ２から突出するサポート部Ｓとを、一体的に削り出すことができる。例えば、歯冠部Ｃ２をサポート部Ｓにてブロック材５ｃ（被加工物５）に固定した状態で、円盤形状のブロック材５ｃ内に歯冠部Ｃ２を作製することができる。

第１データに基づく切削加工が完了すると、第１制御部５２は、スピンドル４４が把持している第１加工ツール４１を、マガジン４８の所定のストッカー４８ａに収容させるように、スピンドル４４および移動装置４６の動作を制御する。
なお、第１加工ツール４１としては、被加工物５の材質や輪郭等に応じて、刃物部４１ｂの材質、形状および寸法等が異なる複数の加工ツールを備えることができる。切削装置１は、例えば第１データに基づき、切削部位ごとに適した加工ツールを使用して切削加工することができる。この場合、第１制御部５２は、スピンドル４４が切削部位に応じた適切な第１加工ツール４１を使用して切削を実行するよう、スピンドル４４および移動装置４６が把持している第１加工ツール４１を適切なタイミングで交換するよう制御することができる。

Ｓ３．研磨工程
研磨工程では、第２制御部５４が、記憶部２０に記憶された第１データに基づき、切削機構４０および保持部３０の動作を制御して、切削された第１部材Ｃ３を研磨する。切削された第１部材Ｃ３の表面には、微視的には、例えば第１加工ツール４１の移動経路に沿って切削痕が形成され得る。第１部材Ｃ３のうち、歯冠部Ｃ２の表面は、鏡面かもしくは鏡面に近い滑らかな表面形態であることが望まれる。そこで、第２制御部５４は、具体的には、スピンドル４４に、マガジン４８のストッカー４８ａに収容された第２加工ツール４２を把持させて、第２加工ツール４２を回転させる。第２制御部５４は、移動装置４６によって、スピンドル４４を移動させる。例えば、回転状態にある第２加工ツール４２の研磨部４２ｂを、第１データのＳＴＬデータの輪郭に従い、第１部材Ｃ３に当接させながら移動させる。このとき、切削工程における第１加工ツール４１の移動経路のピッチの間で、第２加工ツール４２を移動させることが好ましい。また、第２制御部５４は、保持部３０によって、第１部材Ｃ３を所定の位置および角度で保持する。第２制御部５４は、所定のプログラムおよび処理条件とともに、第１データに基づいて、上記移動装置４６および保持部３０の動作すべきタイミングやその内容等を全体として統括的に制御する。これにより、回転状態にある第２加工ツール４２の研磨部４２ｂを、第１部材Ｃ３の表面に当接させることができる。例えば、第１部材Ｃ３の表面に不可避的に形成された微小な凹凸の頂部に研磨部４２ｂを当接させる。例えば、研磨部４２ｂの比較的平面状の部分が凹凸の頂部に当接される。このことにより、歯冠部Ｃ２の表面を鏡面かもしくは鏡面に近い滑らかな表面形態にまで研磨することができる。これにより、刃物部４１ｂにより不可避的に形成される微小な切削筋を滑らかに平坦化して、ＣＡＤで設計されたデザイン（最終形態）により忠実な加工を実施することができる。

研磨加工が完了すると、第２制御部５４は、スピンドル４４が把持している第２加工ツール４２を、マガジン４８の所定のストッカー４８ａに収容させるように、スピンドル４４および移動装置４６の動作を制御する。
なお、第２加工ツール４２としては、被加工物５である第１部材Ｃ３の材質や歯冠部Ｃ２の輪郭、要求される研磨レベル等に応じて、研磨部４２ｂに備えられる砥粒の材質、形状および寸法等が異なる複数の加工ツールを備えることができる。切削装置１は、例えば第１データに基づき、研磨対象である研磨面ごとに適した第２加工ツールを使用して歯冠部Ｃ２の表面を研磨することができる。この場合、第２制御部５４は、スピンドル４４が研磨面に応じた適切な第１加工ツール４１を使用して切削を実行するよう、スピンドル４４および移動装置４６が把持している第２加工ツール４２を適切なタイミングで交換するよう制御することができる。例えば、第２制御部５４は、研磨部４２ｂに備えられる砥粒の粗さの異なる２つ以上の第２加工ツール４２を用いて、歯冠部Ｃ２の表面を２回以上研磨することができる。

研磨後の第１部材Ｃ３は、サポート部Ｓを介して被加工物５に固定されている。歯冠部Ｃ２はサポート部Ｓに接合されている。したがって、目的の歯冠補綴物Ｃ１を得るために、作業者は、サポート部Ｓを第１端部ｅ１にて切断することで、サポート部Ｓから歯冠部Ｃ２を取り外すことができる。サポート部Ｓの切断は、これに限定されるものではないが、例えば、マイクロモーター（歯科技工用電気エンジン）等と呼ばれる小型ハンディタイプの回転切削器具により実施することができる。これにより、目的の歯冠補綴物Ｃ１を得ることができる。なお、歯冠部Ｃ２の舌側表面に、サポート部Ｓの切断による微小な切断部が確認できる場合は、作業者は人手によりかかる切断部を研磨してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術により、３次元データに基づき歯冠部Ｃ２を切削加工するだけでなく、引き続き、かかる３次元データを利用して、切削された歯冠部Ｃ２の表面を研磨することができる。このことにより、歯冠補綴物Ｃ１の作製に要する作業者の手間と時間とを削減することができる。また、３次元データに基づき精確な歯冠補綴物Ｃ１を簡便に作製することができる。

また、本実施形態によれば、歯冠部Ｃ２の舌側表面にサポート部Ｓを一つ形成し、このサポート部Ｓで歯冠部Ｃ２を支持しながら、切削加工および研磨を行うようにした。また、サポート部Ｓは円柱形状とし、第１端部ｅ１と第２端部ｅ２とにおける断面直径を適切に制御した。このことにより、歯冠補綴物Ｃ１の審美性を損ねることなく、切削装置１を用いて切削加工から研磨までを実施することができる。また、切削装置１は、歯冠部Ｃ２の表面、とりわけ唇側表面を精密に研磨することができる。さらに、歯冠部Ｃ２の舌側表面のサポート部Ｓの切断部についても、より小さい面積に抑えることができる。これにより、審美性により優れた歯冠補綴物Ｃ１を高い寸法精度で簡便に作製することができる。

なお、本実施形態では、被加工物として焼成後に高強度と透光性とを備え、かつ、厚み方向で徐々に明度および色彩が変化された、ジルコニア系のグラデーションディスクを用いた。このグラデーションディスクを使用することで、陶材の前装を必要とせずに、フルカントゥア法により、審美性に優れた歯冠補綴物Ｃ１を作製することができる。すなわち、研磨の手間を省くことに加え、切削加工からの工程数を削減して、短時間で天然歯に近い美観の歯冠補綴物Ｃ１を形成することができる。また、本実施形態によると、切削加工と研磨加工とを、３次元データに基づき精巧に実施することができる。したがって、歯冠部Ｃ２の厚み自体を薄くすることができる。このことは、支台歯Ｃ０を大きく設計することに繋がり、支台歯Ｃ０を形成するためのクライアントの天然歯の削除量を少量に抑制することができる。

上記実施形態において、切削機構４０は、被加工物５を切削する切削ツール４２と、被加工物５に対する切削ツール４２の相対位置を変化させる駆動装置と、を備えていた。また移動装置は、切削ツール４２を少なくとも異なる２つの方向である第１方向および第２方向に沿って移動可能に構成されていた。また、保持部３０は、被加工物５を第１方向および第２方向とは異なる第３方向に沿って移動可能に構成されており、かつ、少なくとも異なる２つの方向を軸として回転可能に構成されていた。このことにより、保持部３０は、切削ツール４２に対して被加工物５を相対的に５軸で自由に移動させることができ、自由度の高い切削加工を実施することができる。延いては、意匠性に優れた歯冠補綴物Ｃ１を精密に作製することができる。

なお、上記実施形態では、実際の歯冠補綴物Ｃ１をフルカントゥア法で作製するのに最適なジルコニア系セラミックからなる被加工物５を用いるようにした。しかしながら、ここに開示される技術は、ジルコニア系セラミックからなる被加工物５を対象とするものに限定されない。例えば、被加工物５としては、アルミナ系セラミック，シリカ系セラミック，石膏等の無機材料、パラフィンワックス，ポリエチレンワックス等の合成ワックス材料、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethyl methacrylate：ＰＭＭＡ）等の合成樹脂材料等、および、繊維強化樹脂材料等の複合材料等であってよい。

また、上記実施形態では、切削装置１の背面エリアに記憶部２０および制御部５０が備えられていた。しかしながら、この記憶部２０および制御部５０の少なくとも一方は、例えば、切削装置１のケース本体１２の外部に設けられていてもよい。例えば、かかる記憶部２０および制御部５０の少なくとも一方は、データ作成装置７０として使用されているパーソナルコンピュータの内部に備えられていてもよい。あるいは、データ作成装置７０として使用されているパーソナルコンピュータに備えらえたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）に、データ作成装置７０の制御部５０を機能的に実現するためのプログラムが格納されており、制御部５０は、データ作成装置７０または切削装置１のＣＰＵがかかるプログラムを実行することにより実現されてもよい。

１ 切削装置
２０ 記憶部
３０ 保持部
４０ 切削機構
４１ 第１加工ツール
４２ 第２加工ツール
４４ スピンドル
４６ 移動装置
５０ 制御装置
７０ データ作成装置
１００ 歯冠補綴物作製システム

Claims (9)

1. 歯冠補綴物についての３次元データを作成するデータ作成装置と、
   被加工物を保持する保持部と、前記被加工物を切削するための切削機構と、前記保持部および前記切削機構の駆動を制御する制御部と、を備えた切削装置と、を備え、
   前記切削機構は、
   前記被加工物を切削して加工物を形成するための第１加工ツールと、
   形成された前記加工物を研磨するための第２加工ツールと、
   前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールを着脱自在に把持するとともに、前記被加工物に対する前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールの位置を制御する駆動装置と、を備え、
   前記制御部は、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記被加工物を前記第１加工ツールにより切削することで、前記加工物を形成する第１制御部と、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記加工物の表面を前記第２加工ツールにより研磨する第２制御部と、
   を備える、歯冠補綴物作製システム。
2. 前記データ作成装置は、前記３次元データとして、前記歯冠補綴物に対応する歯冠部と、前記歯冠部を支持するサポート部と、を有する第１部材についての３次元データである第１データを作成するよう構成され、
   前記第１制御部は、前記第１データに基づき前記被加工物を切削することで、前記被加工物に前記サポート部を介して前記歯冠部が支持された形態の前記第１部材を形成するよう構成されており、
   前記第２制御部は、前記第１データに基づき、前記歯冠部の表面を研磨するよう構成されている、
   請求項１に記載の歯冠補綴物作製システム。
3. 前記被加工物は、ジルコニア系セラミックの半焼結体である、請求項１または２に記載の歯冠補綴物作製システム。
4. 前記被加工物は、明度および色彩の少なくとも１つが連続的に異なる複数の層が積層されたグラデーションディスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯冠補綴物作製システム。
5. 前記データ作成装置は、前記サポート部を、前記歯冠部の舌側表面に一つのみ設けることで前記第１データを作成するよう構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の歯冠補綴物作製システム。
6. 前記データ作成装置は、前記サポート部が、
   円柱形状であって、
   前記歯冠部に接続する側の端部である第１端部における断面の直径が２ｍｍ以上３ｍｍ未満であり、
   前記第１端部とは異なる側の端部である第２端部における断面の直径が３ｍｍ以上４ｍｍ以下、
   となるように前記第１データを作成するよう構成されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の歯冠補綴物作製システム。
7. 前記駆動装置は、前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールを少なくとも互いに異なる２つの方向である第１方向および第２方向に沿って移動可能に構成されており、
   前記保持部は、前記被加工物を前記第１方向および前記第２方向とは異なる第３方向に沿って移動可能に構成され、かつ、少なくとも異なる２つの方向を軸として回転可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の歯冠補綴物作製システム。
8. 歯冠補綴物についての３次元データを作成するデータ作成装置と、
   被加工物を保持する保持部と、前記被加工物を切削して加工物を形成するための第１加工ツールと、形成された前記加工物を研磨するための第２加工ツールと、前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールを着脱自在に把持するとともに、前記被加工物に対する前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールの位置を制御する駆動装置とを備える切削機構と、前記保持部および前記切削機構の駆動を制御する制御部と、を備える切削装置と、を備える歯冠補綴物作製システムを用いて歯冠補綴物を作製する方法であって、
   歯冠補綴物についての３次元データを作成すること、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記被加工物を前記第１加工ツールにより切削することで、前記加工物を形成すること、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記加工物の表面を前記第２加工ツールにより研磨すること、
   を含む、歯冠補綴物作製方法。
9. 歯冠補綴物についての３次元データを作成するデータ作成装置と、被加工物を保持する保持部、前記被加工物を切削して加工物を形成するための第１加工ツール、形成された前記加工物を研磨するための第２加工ツール、前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールを着脱自在に把持するとともに、前記被加工物に対する前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールの位置を制御する駆動装置を備える切削機構、ならびに、前記保持部および前記切削機構の駆動を制御する制御部を備える切削装置と、を備える歯冠補綴物作製システムを用いて歯冠補綴物を作製するためのプログラムであって、
   コンピュータに、
   歯冠補綴物についての３次元データを記憶すること、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記被加工物を前記第１加工ツールにより切削することで、前記加工物を形成すること、
   前記３次元データに基づき前記保持部および前記切削機構を制御して、前記保持部に保持されている前記加工物の表面を前記第２加工ツールにより研磨すること、
   を実行させるためのプログラム。

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