JP3454636B2 - 粉末積層法による三次元形状創成方法 - Google Patents
粉末積層法による三次元形状創成方法Info
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- JP3454636B2 JP3454636B2 JP14267596A JP14267596A JP3454636B2 JP 3454636 B2 JP3454636 B2 JP 3454636B2 JP 14267596 A JP14267596 A JP 14267596A JP 14267596 A JP14267596 A JP 14267596A JP 3454636 B2 JP3454636 B2 JP 3454636B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末積層法による
三次元形状創成方法に関する。
三次元形状創成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、機械部品の高機能化と意匠性の高
度化により、ますます複雑な曲線がＣＡＤによって設計
されている。しかし、ＣＡＤで設計した工業製品の製造
には、原型（プロトタイプ）の試作等に、依然として多
大な時間と費用がかかっている。このため、工業製品の
開発速度を上げるとともに開発コストを下げるために、
より優れた試作品などの一品生産システムの開発が強く
望まれていた。そこで登場したのが、迅速試作品生産方
式である「ラピッドプロトタイピング」であった。
度化により、ますます複雑な曲線がＣＡＤによって設計
されている。しかし、ＣＡＤで設計した工業製品の製造
には、原型（プロトタイプ）の試作等に、依然として多
大な時間と費用がかかっている。このため、工業製品の
開発速度を上げるとともに開発コストを下げるために、
より優れた試作品などの一品生産システムの開発が強く
望まれていた。そこで登場したのが、迅速試作品生産方
式である「ラピッドプロトタイピング」であった。
【０００３】このラピッドプロトタイピング(Rapid Pro
totyping) は、ステレオリソグラフィー(Stereolithogr
aphy) とも呼ばれ、材料を徐々に積み重ねていくことに
よって形状創成をするもので、その意味では付加加工の
範疇に属するものである。ラピッドプロトタイピングに
は様々な方式が提案されているが、共通している点は三
次元ＣＡＤデータを二次元スライスデータの積層された
ものとして捉え、スライスデータによる固体薄層を積層
していく点である。ラピッドプロトタイピングの方式を
分類すると、光造形，粉末溶着，溶融紡糸堆積，フィル
ム積層の４つに大別される。
totyping) は、ステレオリソグラフィー(Stereolithogr
aphy) とも呼ばれ、材料を徐々に積み重ねていくことに
よって形状創成をするもので、その意味では付加加工の
範疇に属するものである。ラピッドプロトタイピングに
は様々な方式が提案されているが、共通している点は三
次元ＣＡＤデータを二次元スライスデータの積層された
ものとして捉え、スライスデータによる固体薄層を積層
していく点である。ラピッドプロトタイピングの方式を
分類すると、光造形，粉末溶着，溶融紡糸堆積，フィル
ム積層の４つに大別される。
【０００４】光造形法（又は光固化造形法）は、光硬化
性樹脂を光で硬化させて三次元物体を創成するものであ
る。図５は光固化造形法の原理図であり、（Ａ）まず三
次元ＣＡＤやＸ線ＣＴなどにより作製した三次元モデル
１のデータを、コンピュータ上で水平にスライスして断
面形状データを作り、（Ｂ）次に、液状の光硬化性樹脂
２の液面に、スライスデータに沿ってレーザ光３を走査
しながら照射する。光硬化性樹脂は、レーザ光が照射さ
れた部分だけがある厚みをもって硬化し、断面形状デー
タどおりの硬化層４が形成される。（Ｃ）次に、この硬
化層４（造形物）を載せたテーブル５をモデル１をスラ
イスしたピッチだけ移動し、硬化した層の上面に未硬化
の薄い樹脂層を形成する。その際、ブレードと呼ぶ部材
でリコート(Recoat)と呼ぶ平坦化操作を行い、未硬化樹
脂液の表面を均一にならす。そして同様にレーザ光３を
断面形状どおりに走査しながら照射し、硬化した層は直
前の硬化層４と一体化する。（Ｄ）Ｂ及びＣの工程を繰
り返すことにより、対象となる三次元モデルが造形され
る。
性樹脂を光で硬化させて三次元物体を創成するものであ
る。図５は光固化造形法の原理図であり、（Ａ）まず三
次元ＣＡＤやＸ線ＣＴなどにより作製した三次元モデル
１のデータを、コンピュータ上で水平にスライスして断
面形状データを作り、（Ｂ）次に、液状の光硬化性樹脂
２の液面に、スライスデータに沿ってレーザ光３を走査
しながら照射する。光硬化性樹脂は、レーザ光が照射さ
れた部分だけがある厚みをもって硬化し、断面形状デー
タどおりの硬化層４が形成される。（Ｃ）次に、この硬
化層４（造形物）を載せたテーブル５をモデル１をスラ
イスしたピッチだけ移動し、硬化した層の上面に未硬化
の薄い樹脂層を形成する。その際、ブレードと呼ぶ部材
でリコート(Recoat)と呼ぶ平坦化操作を行い、未硬化樹
脂液の表面を均一にならす。そして同様にレーザ光３を
断面形状どおりに走査しながら照射し、硬化した層は直
前の硬化層４と一体化する。（Ｄ）Ｂ及びＣの工程を繰
り返すことにより、対象となる三次元モデルが造形され
る。
【０００５】上述した光固化造形法は、ＣＡＤデータか
ら型を介さずに直接三次元物体が創成できる特徴を有
し、精密鋳造などのマスタモデルの製作，地図や立体像
の製作等の多くの分野で用いられている。
ら型を介さずに直接三次元物体が創成できる特徴を有
し、精密鋳造などのマスタモデルの製作，地図や立体像
の製作等の多くの分野で用いられている。
【０００６】一方、粉末溶着法は、液体の光硬化性樹脂
の代わりに粉末を用いるものであり、ロールで粉末を一
定厚さに散布した後、レーザ光を照射，加熱溶融させる
ものである。この方法では、粉末として樹脂，金属，セ
ラミックが使用できる特徴がある。また、溶融紡糸堆積
法は、粒子の代わりに細径のノズルより溶融した材料を
紡糸として固化と同時に操作して平面層を作って堆積す
る方法であり、溶融材としては樹脂系とワックス系の材
料が使われる。
の代わりに粉末を用いるものであり、ロールで粉末を一
定厚さに散布した後、レーザ光を照射，加熱溶融させる
ものである。この方法では、粉末として樹脂，金属，セ
ラミックが使用できる特徴がある。また、溶融紡糸堆積
法は、粒子の代わりに細径のノズルより溶融した材料を
紡糸として固化と同時に操作して平面層を作って堆積す
る方法であり、溶融材としては樹脂系とワックス系の材
料が使われる。
【０００７】更に、フィルム積層法は、薄いフィルムを
スライスデータに従って切断し、それを積層して立体を
創成する方法であり、フィルムとしては主に紙が用いら
れている。
スライスデータに従って切断し、それを積層して立体を
創成する方法であり、フィルムとしては主に紙が用いら
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のラピッ
ドプロトタイピングにおいて、積層の際の積層厚さはな
るべく薄く均一にすることが理想的である。しかし、従
来の各方式では、例えば表面張力等により未硬化の薄い
樹脂層の形成が困難等の原因により、十分な薄さを実現
できていない（例えば、現状の最低厚さは、約５０μ
ｍ）。このため、積層の際に段差ができ、この段差を除
去するために積層完了後の研磨加工が不可欠となる。し
かし、この研磨加工は、自動化が困難であり、多くが研
磨技術をもった熟練職人によって行われるため、プロセ
ス全体の自動化の大きな妨げとなっている。また、積層
厚さ以下の大きさのモデルは製造不可能であるため、ご
く小さなモデル（例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ
部品）は作ることができなかった。
ドプロトタイピングにおいて、積層の際の積層厚さはな
るべく薄く均一にすることが理想的である。しかし、従
来の各方式では、例えば表面張力等により未硬化の薄い
樹脂層の形成が困難等の原因により、十分な薄さを実現
できていない（例えば、現状の最低厚さは、約５０μ
ｍ）。このため、積層の際に段差ができ、この段差を除
去するために積層完了後の研磨加工が不可欠となる。し
かし、この研磨加工は、自動化が困難であり、多くが研
磨技術をもった熟練職人によって行われるため、プロセ
ス全体の自動化の大きな妨げとなっている。また、積層
厚さ以下の大きさのモデルは製造不可能であるため、ご
く小さなモデル（例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ
部品）は作ることができなかった。
【０００９】更に、工業製品の原型（プロトタイプ）
は、金属やセラミックで製造することが、型取り等の後
工程のために望ましいが、従来のほとんどのラピッドプ
ロトタイピング（上述した光造形，溶融紡糸堆積，フィ
ルム積層）では、材料が樹脂，ワックス，紙等に限定さ
れ、金属やセラミック等を用いて直接モデルを製作する
ことはできなかった。また、上述した方式のうち粉末溶
着法では、金属，セラミックを材料とできるが、出来上
がったものは多孔質で脆いため、後工程（溶浸処理等）
を必要とし、微小な製品には適用が困難であった。
は、金属やセラミックで製造することが、型取り等の後
工程のために望ましいが、従来のほとんどのラピッドプ
ロトタイピング（上述した光造形，溶融紡糸堆積，フィ
ルム積層）では、材料が樹脂，ワックス，紙等に限定さ
れ、金属やセラミック等を用いて直接モデルを製作する
ことはできなかった。また、上述した方式のうち粉末溶
着法では、金属，セラミックを材料とできるが、出来上
がったものは多孔質で脆いため、後工程（溶浸処理等）
を必要とし、微小な製品には適用が困難であった。
【００１０】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、積層厚さを大幅に低減でき、これにより段差を低
減し研磨加工の必要性を大幅に低減することができる三
次元形状創成方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、高精度で微小な三次元モデルを製作でき
る三次元形状創成方法を提供することにある。更に、本
発明の別の目的は、使用材料の制約が少なく、金属，セ
ラミック，樹脂などからなる三次元モデルを直接製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。また複
数の材料からなるモデルや，色の付いたモデルを製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、積層厚さを大幅に低減でき、これにより段差を低
減し研磨加工の必要性を大幅に低減することができる三
次元形状創成方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、高精度で微小な三次元モデルを製作でき
る三次元形状創成方法を提供することにある。更に、本
発明の別の目的は、使用材料の制約が少なく、金属，セ
ラミック，樹脂などからなる三次元モデルを直接製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。また複
数の材料からなるモデルや，色の付いたモデルを製作で
きる三次元形状創成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、三次元
モデルのＣＡＤデータから二次元スライスデータを作成
し、該スライスデータをもとに、モデル部と空間部とで
異なる粉末を用いた２種以上の粉末からなる平面画像を
静電写真法により転写・定着させ、該粉末平面画像を順
次積層して２種以上の粉末からなる粉末立体を作成し、
次いで粉末立体を処理して空間部を占める粉末を除去
し、これによりモデル部を占める粉末からなる三次元形
状を創成する、ことを特徴とする粉末積層法による三次
元形状創成方法が提供される。
モデルのＣＡＤデータから二次元スライスデータを作成
し、該スライスデータをもとに、モデル部と空間部とで
異なる粉末を用いた２種以上の粉末からなる平面画像を
静電写真法により転写・定着させ、該粉末平面画像を順
次積層して２種以上の粉末からなる粉末立体を作成し、
次いで粉末立体を処理して空間部を占める粉末を除去
し、これによりモデル部を占める粉末からなる三次元形
状を創成する、ことを特徴とする粉末積層法による三次
元形状創成方法が提供される。
【００１２】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
モデル部の粉末は、高融点金属又はセラミックであり、
前記空間部の粉末は、低融点金属，樹脂，ワックス，又
はカーボンであり、加熱により空間部を占める粉末を除
去する。また、前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去してもよい。また、三次元形状を創成し
た後、更に、含油処理，水蒸気処理，硫化処理，化成処
理，溶浸処理，熱処理，又は研磨処理を行うことが好ま
しい。
モデル部の粉末は、高融点金属又はセラミックであり、
前記空間部の粉末は、低融点金属，樹脂，ワックス，又
はカーボンであり、加熱により空間部を占める粉末を除
去する。また、前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去してもよい。また、三次元形状を創成し
た後、更に、含油処理，水蒸気処理，硫化処理，化成処
理，溶浸処理，熱処理，又は研磨処理を行うことが好ま
しい。
【００１３】上記本発明の方法によれば、使用する粉末
径を小さくする（例えば１０〜２０μｍ）ことにより、
粉末からなる薄い膜（平面画像）を均一に作ることがで
き、これにより積層厚を極めて薄くすることができ、段
差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨加工の手間
を軽減もしくは省略することができる。また、積層厚を
極めて薄くできる（例えば１０〜２０μｍ）ことから、
例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ部品のような、更
に高精度で微小な三次元モデルを製作することもでき
る。
径を小さくする（例えば１０〜２０μｍ）ことにより、
粉末からなる薄い膜（平面画像）を均一に作ることがで
き、これにより積層厚を極めて薄くすることができ、段
差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨加工の手間
を軽減もしくは省略することができる。また、積層厚を
極めて薄くできる（例えば１０〜２０μｍ）ことから、
例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ部品のような、更
に高精度で微小な三次元モデルを製作することもでき
る。
【００１４】更に、平面画像を静電写真法により転写・
定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料（例えば、
金属，セラミック，樹脂等）を用いることができ、使用
材料の制約が極めて少ない。従って、金属，セラミッ
ク，樹脂，もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデルを直接製作することができ、かつ複数
の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作する
こともできる。
定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料（例えば、
金属，セラミック，樹脂等）を用いることができ、使用
材料の制約が極めて少ない。従って、金属，セラミッ
ク，樹脂，もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデルを直接製作することができ、かつ複数
の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作する
こともできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図１は、本発明の
方法を実施する粉末積層装置の模式図である。この図に
おいて、１０は、静電写真装置であり、感光ドラム１
１，帯電器１２，光源部１３，現像ユニット１４ａ，１
４ｂ，除電器１５，クリーニングローラ１６等からな
る。感光ドラム１１は、この図で時計回り（右回り）に
回転し、この回転に対応して、帯電器１２により感光ド
ラム１１の表面を一様に帯電（例えば＋）させ、光源部
１３で所望の画像を露光し、露光部の電荷を減少させて
いわゆる静電潜像を形成し、現像ユニット１４ａ（又は
１４ｂ）で帯電した粒子６ａ（又は６ｂ）を静電潜像に
電気的に付着させて可視像を得るようになっている。
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図１は、本発明の
方法を実施する粉末積層装置の模式図である。この図に
おいて、１０は、静電写真装置であり、感光ドラム１
１，帯電器１２，光源部１３，現像ユニット１４ａ，１
４ｂ，除電器１５，クリーニングローラ１６等からな
る。感光ドラム１１は、この図で時計回り（右回り）に
回転し、この回転に対応して、帯電器１２により感光ド
ラム１１の表面を一様に帯電（例えば＋）させ、光源部
１３で所望の画像を露光し、露光部の電荷を減少させて
いわゆる静電潜像を形成し、現像ユニット１４ａ（又は
１４ｂ）で帯電した粒子６ａ（又は６ｂ）を静電潜像に
電気的に付着させて可視像を得るようになっている。
【００１６】感光ドラム１１上の粒子６ａ（又は６ｂ）
は、転写により基板１７上に転写され、除電器１５でド
ラムに残る電荷を完全に除去し、クリーニングローラ１
６で粒子を清掃し、感光ドラム１１は最初の状態に戻
る。
は、転写により基板１７上に転写され、除電器１５でド
ラムに残る電荷を完全に除去し、クリーニングローラ１
６で粒子を清掃し、感光ドラム１１は最初の状態に戻
る。
【００１７】図１の粉末積層装置を用い、本発明の三次
元形状創成方法は、以下のステップで行われる。 （１）先ず、三次元モデルのＣＡＤデータから二次元ス
ライスデータを作成し、作成したスライスデータをもと
に、モデル部１８と空間部１９とで異なる粉末を用いた
２種以上（この図では６ａ，６ｂの２種）の粉末からな
る平面画像２０を静電写真法（すなわち粉末積層装置）
により転写させる。なお、画像の転写は、粉末毎に行
い、全粉末の転写が完了して１枚の平面画像２０が完成
する。定着には、例えばホットプレス２３を用いる。 （２）定着時に粉末の積層厚を測定し、これをもとに二
次元スライスデータを作成する。 （３）粉末平面画像２０を順次基板１７上に積層して２
種以上の粉末からなる粉末立体２１を作成する。この積
層は、基板１７上に既に積層した画像２０の上にそのま
ま重ねて行う。なお、粉末６ａ，６ｂが基板１７上に既
に積層した画像２０上に転写（移動）しやすいように、
基板１７と感光ドラム１１の間に適当な電圧を印加する
のがよい。 （４）次いで粉末立体２１を処理して空間部１９を占め
る粉末６ｂを除去してモデル部１８を占める粉末６ａか
らなる三次元形状２２を創成する。
元形状創成方法は、以下のステップで行われる。 （１）先ず、三次元モデルのＣＡＤデータから二次元ス
ライスデータを作成し、作成したスライスデータをもと
に、モデル部１８と空間部１９とで異なる粉末を用いた
２種以上（この図では６ａ，６ｂの２種）の粉末からな
る平面画像２０を静電写真法（すなわち粉末積層装置）
により転写させる。なお、画像の転写は、粉末毎に行
い、全粉末の転写が完了して１枚の平面画像２０が完成
する。定着には、例えばホットプレス２３を用いる。 （２）定着時に粉末の積層厚を測定し、これをもとに二
次元スライスデータを作成する。 （３）粉末平面画像２０を順次基板１７上に積層して２
種以上の粉末からなる粉末立体２１を作成する。この積
層は、基板１７上に既に積層した画像２０の上にそのま
ま重ねて行う。なお、粉末６ａ，６ｂが基板１７上に既
に積層した画像２０上に転写（移動）しやすいように、
基板１７と感光ドラム１１の間に適当な電圧を印加する
のがよい。 （４）次いで粉末立体２１を処理して空間部１９を占め
る粉末６ｂを除去してモデル部１８を占める粉末６ａか
らなる三次元形状２２を創成する。
【００１８】前記モデル部１８の粉末６ａは、例えば高
融点金属又はセラミックであり、前記空間部１９の粉末
６ｂは、低融点金属，樹脂，ワックス，又はカーボンで
あるのがよい。この構成により、加熱により空間部１９
を占める粉末６ｂを溶解又は焼却により除去することが
できる。また、前記モデル部１８の粉末６ａは、銅又は
銅合金であり、前記空間部１９の粉末６ｂは、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金であってもよい。この構成に
より、アルカリ又は酸により空間部１９を占める粉末６
ｂを溶解除去することができる。
融点金属又はセラミックであり、前記空間部１９の粉末
６ｂは、低融点金属，樹脂，ワックス，又はカーボンで
あるのがよい。この構成により、加熱により空間部１９
を占める粉末６ｂを溶解又は焼却により除去することが
できる。また、前記モデル部１８の粉末６ａは、銅又は
銅合金であり、前記空間部１９の粉末６ｂは、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金であってもよい。この構成に
より、アルカリ又は酸により空間部１９を占める粉末６
ｂを溶解除去することができる。
【００１９】なお、空間部１９を占める粉末６ｂを除去
する手段は、これらのものに限定されず、異なる粉末の
物性差により、その一方を除去できる周知の手段を用い
ることができる。
する手段は、これらのものに限定されず、異なる粉末の
物性差により、その一方を除去できる周知の手段を用い
ることができる。
【００２０】更に、三次元形状２２を創成した後、含油
処理，水蒸気処理，硫化処理，化成処理，溶浸処理，熱
処理，又は研磨処理を行うことが好ましい。これらの後
処理を行うことにより、創成した三次元形状２２の性能
を更に向上させることができる。
処理，水蒸気処理，硫化処理，化成処理，溶浸処理，熱
処理，又は研磨処理を行うことが好ましい。これらの後
処理を行うことにより、創成した三次元形状２２の性能
を更に向上させることができる。
【００２１】図２は、本発明の方法を更に詳しく示すフ
ロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、
全ての工程が全て自動化が可能であり、熟練職人による
手作業等を介在することなく、三次元部品を完成させる
ことができる。
ロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、
全ての工程が全て自動化が可能であり、熟練職人による
手作業等を介在することなく、三次元部品を完成させる
ことができる。
【００２２】図３は、本発明の方法を実施する別の粉末
積層装置の模式図である。この図において、感光プレー
ト１１ａは平面に構成されており、感光プレート１１ａ
が取り付けられた移動板１１ｂが水平に往復動するよう
になっている。また、この移動板１１ｂの下面に、帯電
器１２ａ，光源部１３，現像ユニット１４，除電器１
５，クリーニングローラ１６等が水平に配置されてい
る。また、移動板１１ｂの図で右端には、帯電器１２ａ
よりも強力な別の帯電器１２ｂが設置されている。この
構成により、図１における感光ドラム１１の回転の代わ
りに、感光プレート１１ａ及び移動板１１ｂの往復動に
より、図１と同様に、作成したスライスデータをもと
に、モデル部１８と空間部１９とで異なる粉末を用いた
２種以上（この図では４種）の粉末からなる平面画像２
０を静電写真法（すなわち粉末積層装置）により転写・
定着させることができる。
積層装置の模式図である。この図において、感光プレー
ト１１ａは平面に構成されており、感光プレート１１ａ
が取り付けられた移動板１１ｂが水平に往復動するよう
になっている。また、この移動板１１ｂの下面に、帯電
器１２ａ，光源部１３，現像ユニット１４，除電器１
５，クリーニングローラ１６等が水平に配置されてい
る。また、移動板１１ｂの図で右端には、帯電器１２ａ
よりも強力な別の帯電器１２ｂが設置されている。この
構成により、図１における感光ドラム１１の回転の代わ
りに、感光プレート１１ａ及び移動板１１ｂの往復動に
より、図１と同様に、作成したスライスデータをもと
に、モデル部１８と空間部１９とで異なる粉末を用いた
２種以上（この図では４種）の粉末からなる平面画像２
０を静電写真法（すなわち粉末積層装置）により転写・
定着させることができる。
【００２３】なお、この図における帯電器１２ｂは、移
動板１１ｂの右移動時に粉末立体２１の上面を帯電器１
２ａよりも強力に帯電させ、感光プレート１１ａに付着
した粉末を粉末立体２１の上面に移動させる機能を有す
る。また、２３は、ヒータ２３ａを備えたホットプレス
であり、転写後の粉末立体２１を上昇させてヒータ２３
ａに密着させ、平面画像２０を粉末立体２１の上面に定
着させるようになっている。また、２４は、レーザー等
の測長器であり、粉末立体２１の上面がヒータ２３ａに
密着した際の位置を検出し、創成過程における粉末立体
２１の上面位置を正確に算出し、所望の三次元形状２２
を得るようになっている。その他の構成及び作用は、図
１と同様である。
動板１１ｂの右移動時に粉末立体２１の上面を帯電器１
２ａよりも強力に帯電させ、感光プレート１１ａに付着
した粉末を粉末立体２１の上面に移動させる機能を有す
る。また、２３は、ヒータ２３ａを備えたホットプレス
であり、転写後の粉末立体２１を上昇させてヒータ２３
ａに密着させ、平面画像２０を粉末立体２１の上面に定
着させるようになっている。また、２４は、レーザー等
の測長器であり、粉末立体２１の上面がヒータ２３ａに
密着した際の位置を検出し、創成過程における粉末立体
２１の上面位置を正確に算出し、所望の三次元形状２２
を得るようになっている。その他の構成及び作用は、図
１と同様である。
【００２４】図４は、本発明の方法を実施する更に別の
粉末積層装置の模式図である。この図において、２５，
２６は、それぞれ縮小露光装置であり、図示しない別の
露光装置でモデル部１８と空間部１９の画像マスク２５
ａ，２６ａを作成し、これを感光プレート１１ａ上に縮
小露光するようになっている。その他の構成は、図３と
同様である。この構成により、例えば、全体が１ｍｍ以
下のマイクロ部品のような、更に高精度で微小な三次元
モデルを製作することもできる。
粉末積層装置の模式図である。この図において、２５，
２６は、それぞれ縮小露光装置であり、図示しない別の
露光装置でモデル部１８と空間部１９の画像マスク２５
ａ，２６ａを作成し、これを感光プレート１１ａ上に縮
小露光するようになっている。その他の構成は、図３と
同様である。この構成により、例えば、全体が１ｍｍ以
下のマイクロ部品のような、更に高精度で微小な三次元
モデルを製作することもできる。
【００２５】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】上述した本発明の方法によれば、使用す
る粉末径を小さくする（例えば１０〜２０μｍ）ことに
より、粉末からなる薄い膜（平面画像２０）を均一に作
ることができ、これにより積層厚を極めて薄くすること
ができ、段差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨
加工の手間を軽減もしくは省略することができる。ま
た、積層厚を極めて薄くできる（例えば１０〜２０μ
ｍ）ことから、例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ部
品のような、更に高精度で微小な三次元モデルを製作す
ることもできる。
る粉末径を小さくする（例えば１０〜２０μｍ）ことに
より、粉末からなる薄い膜（平面画像２０）を均一に作
ることができ、これにより積層厚を極めて薄くすること
ができ、段差をほとんどなくし後工程で必要となる研磨
加工の手間を軽減もしくは省略することができる。ま
た、積層厚を極めて薄くできる（例えば１０〜２０μ
ｍ）ことから、例えば、全体が１ｍｍ以下のマイクロ部
品のような、更に高精度で微小な三次元モデルを製作す
ることもできる。
【００２７】更に、平面画像２０を静電写真法により転
写・定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料（例え
ば、金属，セラミック，樹脂等）を用いることができ、
使用材料の制約が極めて少ない。従って、金属，セラミ
ック，樹脂，もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデル２１を直接製作することができ、かつ
複数の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作
することもできる。
写・定着させるので、帯電性のあるあらゆる材料（例え
ば、金属，セラミック，樹脂等）を用いることができ、
使用材料の制約が極めて少ない。従って、金属，セラミ
ック，樹脂，もしくはこれらの混合物を用いることによ
り、三次元モデル２１を直接製作することができ、かつ
複数の材料からなるモデルや、色の付いたモデルを製作
することもできる。
【００２８】従って、本発明の粉末積層法による三次元
形状創成方法は、積層厚さを大幅に低減でき、これによ
り段差を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減すること
ができ、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用
材料の制約が少なく、金属，セラミック，樹脂などから
なる三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料から
なるモデルや，色の付いたモデルを製作できる、等の優
れた効果を有する。
形状創成方法は、積層厚さを大幅に低減でき、これによ
り段差を低減し研磨加工の必要性を大幅に低減すること
ができ、高精度で微小な三次元モデルを製作でき、使用
材料の制約が少なく、金属，セラミック，樹脂などから
なる三次元モデルを直接製作でき、また複数の材料から
なるモデルや，色の付いたモデルを製作できる、等の優
れた効果を有する。
【図１】本発明の方法を実施する粉末積層装置の模式図
である。
である。
【図２】本発明の方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の方法を実施する別の粉末積層装置の模
式図である。
式図である。
【図４】本発明の方法を実施する更に別の粉末積層装置
の模式図である。
の模式図である。
【図５】光固化造形法の原理図である。
１ 三次元モデル
２ 光硬化性樹脂
３ レーザ光
４ 硬化層
５ テーブル
１０ 静電写真装置
１１ 感光ドラム
１１ａ 感光プレート
１１ｂ 移動板
１２，１２ａ，１２ｂ 帯電器
１３ 光源部
１４，１４ａ，１４ｂ 現像ユニット
１５ 除電器
１６ クリーニングローラ
１７ 基板
１８ モデル部
１９ 空間部
２０ 平面画像
２１ 粉末立体
２２ 三次元形状
２３ ホットプレス
２３ａ ヒータ
２４ 測長器
２５，２６ 縮小露光装置
２５ａ，２６ａ 画像マスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 3/02
B29C 67/00
Claims (4)
- 【請求項１】 三次元モデルのＣＡＤデータから二次元
スライスデータを作成し、該スライスデータをもとに、
モデル部と空間部とで異なる粉末を用いた２種以上の粉
末からなる平面画像を静電写真法により転写・定着さ
せ、該粉末平面画像を順次積層して２種以上の粉末から
なる粉末立体を作成し、次いで粉末立体を処理して空間
部を占める粉末を除去し、これによりモデル部を占める
粉末からなる三次元形状を創成する、ことを特徴とする
粉末積層法による三次元形状創成方法。 - 【請求項２】 前記モデル部の粉末は、高融点金属又は
セラミックであり、前記空間部の粉末は、低融点金属，
樹脂，ワックス，又はカーボンであり、加熱により空間
部を占める粉末を除去する、ことを特徴とする請求項１
に記載の三次元形状創成方法。 - 【請求項３】 前記モデル部の粉末は、銅又は銅合金で
あり、前記空間部の粉末は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であり、アルカリ又は酸により空間部を占める
粉末を溶解除去する、ことを特徴とする請求項１に記載
の三次元形状創成方法。 - 【請求項４】 三次元形状を創成した後、更に、含油処
理，水蒸気処理，硫化処理，化成処理，溶浸処理，熱処
理，又は研磨処理を行う、ことを特徴とする請求項１に
記載の三次元形状創成方法。
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|---|---|---|---|
| JP14267596A JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14267596A JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324203A JPH09324203A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3454636B2 true JP3454636B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=15320902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14267596A Expired - Fee Related JP3454636B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 粉末積層法による三次元形状創成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454636B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6606861B2 (ja) | 2014-08-11 | 2019-11-20 | 株式会社リコー | 積層造形用粉末及び積層造形物の製造方法 |
| JP6030186B1 (ja) | 2015-05-13 | 2016-11-24 | 株式会社ダイヘン | 銅合金粉末、積層造形物の製造方法および積層造形物 |
| WO2018079304A1 (ja) | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 株式会社ダイヘン | 銅合金粉末、積層造形物の製造方法および積層造形物 |
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-
1996
- 1996-06-05 JP JP14267596A patent/JP3454636B2/ja not_active Expired - Fee Related
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