JPH0911337A - 立体模型造形方法及び立体模型造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オーバーハング部位の垂れ下がりや反りの心配
がなく模型全体を忠実に再現することができるととも
に、サポートの設置・撤去を不要にして作業効率を向上
させることを目的とする。 【構成】樹脂材を浮遊可能な液体Ｒを貯溜させたタンク
Ｔと、造形作業用の容器１と、容器１内の液体Ｒの液位
を調整する液位調整部２と、樹脂材を下方又は側方に射
出する上面ノズル３ａ及び側面ノズル３ｂと、これらノ
ズルを駆動させるノズル駆動部４ａ，４ｂと、造形位置
として容器１内に配置された模型設置台５と、模型設置
台５を多軸駆動させる設置台駆動部６と、立体模型の立
体造形データに基づいて液位調整部２による液体の液位
調整、ノズル駆動部４ａ，４ｂによる射出位置の移動及
び設置台駆動部６による造形位置の移動をそれぞれ制御
する制御部７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に、液体で樹脂材を
冷却硬化させて立体模型を形成する立体模型造形方法及
び立体模型造形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日の高速３次元成形においては、下方
から上方に向かって樹脂材を薄い層で積層させて立体模
型を造形していく方法があり、その一例として特開平４
−６２０３７号公報がある。

【０００３】上記公報には、水槽内に樹脂材（模型材
料）を注入するための注入ノズルと、模型設置台と、注
入ノズル及び模型設置台の位置を制御する位置制御装置
とを主としたノズル機構をもつ立体模型造形装置が示さ
れており、これによれば、樹脂材を水中に注入させ冷却
硬化によって模型設置台上に一層（断面）を形成しこれ
を順次積層させて模型が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平４−６２０３７号公報のような従来例には、模
型設置台上の造形中間物に対して上方より樹脂材を注入
するノズル機構しかなく、樹脂材を水中に注入させて積
層させる造形手法なので、上方への積層によって模型の
上部や下部に凹凸等の複雑な形状を形成させることは容
易であっても、模型の側部については凹凸程度の形状で
あれば形成できないこともないがオーバーハング形状と
なると樹脂材の沈下や硬化速度等の要因から所定の位置
に樹脂材をうまく停滞させることが困難となりオーバー
ハング形状は造形不可能であるという問題点があった。
特に、造形中間物は水没位置にあってそこで冷却硬化を
進行させていることから、造形中間物の積層箇所は既に
硬化しており、注入された樹脂材も水中にて硬化を開始
させるので、積層部位の接続は不完全なものとなり完成
後の模型に層間の剥がれを起こす恐れがある。

【０００５】また、オーバーハング形状の部分だけを既
存の光造形法によって形成することも考えられるが、こ
の場合にはレーザ光照射装置やサポートが新たに必要と
なり装置の複雑化を招くばがりか、オーバーハング部位
の垂れ下がりや反りが生じて製品である模型の再現性を
低下させてしまうという問題が生じる。特に、サポート
については、模型設置台との間で高さの調整作業や設置
・撤去作業が複雑かつ面倒なものとなり作業効率の低下
を招くという問題が起きる。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、オーバーハング部位の垂れ下が
りや反りの心配がなく模型全体を忠実に再現することが
できるとともに、サポートの設置・撤去を不要にして作
業効率を向上させることができる立体模型造形方法及び
立体模型造形装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、他の発明として、随時、造形中間物
の任意の位置に樹脂材を積層できるようにすることを目
的とする。

【０００８】さらに、他の発明として、造形中間物に側
方から樹脂材を射出して側面の複雑な形状も容易かつ正
確に形成できるようにすることを目的とする。

【０００９】そして、他の発明として、模型の形状に応
じて効率的な射出タイミングを実現できるようにするこ
とを目的とする。

【００１０】また、他の発明として、オーバーハング形
状について薄い形状や細い形状等のように硬化速度の速
いものであっても樹脂材を確実に積層できるようにする
ことを目的とする。

【００１１】さらに、他の発明として、オーバーハング
形状について厚い形状や太い形状等のように硬化速度の
遅い形状を含む模型であっても造形時間を短縮化して作
業効率を向上できるようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る立
体模型造形方法は、容器内の模型設置台上で射出された
樹脂材を該樹脂材を浮遊可能な液体で硬化させながら立
体模型を造形する方法であって、液面上に樹脂材の非硬
化部位を露出させるように上記容器の液位を調整する工
程と、上記非硬化部位に樹脂材を積層させる工程とを有
し、上記積層工程では樹脂材を液体に浮遊させながら積
層してオーバーハング形状を形成することを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項２の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１の発明において、上記調整工程では上記模
型設置台の駆動により液位を調整することを特徴とする
ものである。

【００１４】請求項３の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１の発明において、上記調整工程では上記容
器内の液体の供給・排出により液位を調整することを特
徴とするものである。

【００１５】請求項４の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１の発明において、上記調整工程では、上記
模型設置台の駆動により液位を調整するとともに、上記
容器内の液体の供給・排出により液位を調整することを
特徴とするものである。

【００１６】請求項５の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１から４のいずれかひとつの発明において、
上記オーバーハング形状を形成する場合には樹脂材の非
硬化部位に対して側方から樹脂材を射出することを特徴
とするものである。

【００１７】請求項６の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項５の発明において、上記積層工程では樹脂材
を連続的又は断続的に積層させることを特徴とするもの
である。

【００１８】請求項７の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項６の発明において、上記積層工程では、液体
比重≧樹脂比重の関係をもたせ液面上に樹脂材を全体浮
上させることを特徴とするものである。

【００１９】請求項８の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項６の発明において、上記積層工程では、液体
比重≦樹脂比重の関係をもたせ液面上に樹脂材を一部浮
上させることを特徴とするものである。

【００２０】請求項９の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項６の発明において、上記積層工程では、液体
比重≧樹脂比重の関係をもたせ液面に樹脂材を全体浮上
させる工程と、液体比重≦樹脂比重の関係をもたせ液面
上に樹脂材を一部浮上させる工程とを切り換え可能であ
ることを特徴とするものである。

【００２１】請求項１０の発明に係る立体模型造形装置
は、樹脂材を浮遊可能な液体を貯溜させたタンクと、該
液体で樹脂材を硬化させながら造形作業を行うための容
器と、該容器内の液体の液位を調整する液位調整手段
と、樹脂材を多角的に前記容器内に射出するノズル部
と、該ノズル部の射出位置を多軸駆動させるノズル駆動
手段と、立体模型の造形位置として上記容器内に配置さ
れた模型設置台と、該模型設置台を多軸駆動させる設置
台駆動手段と、立体模型の立体造形データに基づいて上
記液位調整手段による液体の液位調整、上記ノズル駆動
手段による射出位置の移動及び上記設置台駆動手段によ
る造形位置の移動をそれぞれ制御する制御手段とを備え
るものである。

【００２２】請求項１１の発明に係る立体模型造形装置
は、液体比重≧樹脂比重の関係をもつ第１液体を貯溜さ
せた第１タンクと、液体比重≦樹脂比重の関係をもつ第
２液体を貯溜させた第２タンクと、上記第１又は第２液
体で樹脂材を硬化させながら造形作業を行うための容器
と、該容器内の第１又は第２液体の液位を調整する液位
調整手段と、弁の切り換えにより上記第１タンクと上記
第２タンクとのいずれか一方を上記液位調整手段に連通
させる切換弁と、樹脂材を多角的に前記容器内に射出す
るノズル部と、該ノズル部の射出位置を多軸駆動させる
ノズル駆動手段と、立体模型の造形位置として上記容器
内に配置された模型設置台と、該模型設置台を多軸駆動
させる設置台駆動手段と、立体模型の立体造形データに
基づいて上記液位調整手段による第１又は第２液体の液
位調整、上記切換弁による第１又は第２タンクへの切り
換え、上記ノズル駆動手段による射出位置の移動及び上
記設置台駆動手段による造形位置の移動をそれぞれ制御
する制御手段とを備えるものである。

【００２３】請求項１２の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１０又は１１の発明において、上記ノズル部
が、上記容器の上方より下方に向かって樹脂材を射出す
る上面ノズルと、上記容器の側方より樹脂材を射出する
側面ノズルとを有することを特徴とするものである。

【００２４】請求項１３の発明に係る立体模型造形方法
は、請求項１０又は１１の発明において、上記ノズル部
が、射出角度を可変とする多軸駆動型ノズルであること
を特徴とするものである。

【００２５】

【作用】請求項１の発明における立体模型造形方法は、
液体を調整して液面上に樹脂材の非硬化部位を露出さ
せ、液体に浮遊可能な樹脂材の利用により、非硬化部位
より水平方向に向かって樹脂材を浮遊させながら積層さ
せオーバーハング形状を形成するようにしたので、造形
時にオーバーハング形状部位をサポート等によって支え
る必要はなく、また、液位を調整してそのオーバーハン
グ形状の部位を浮遊位置から液中に位置させれば、造形
時のオーバーハング形状を崩さずに硬化させることがで
きる。

【００２６】請求項２乃至４の発明における立体模型造
形方法は、模型設置台の移動や液体の供給・排出で液位
を調整するので、いずれの方向からでも樹脂材の積層を
続行可能となり、模型造形中に同一層の面を同時に積層
させる必要がなくなる。

【００２７】請求項５の発明における立体模型造形方法
は、側方からも樹脂材を射出するようにしたので、造形
中間物の側面において任意の非硬化部位にオーバーハン
グ形状を形成できる。

【００２８】請求項６の発明における立体模型造形方法
は、連続的又は断続的に樹脂材を積層するようにしたの
で、硬化時間の必要性又は造形中間物のサイズによる硬
化速度に応じて適宜連続積層と断続積層とを使い分ける
ことができる。

【００２９】請求項７の発明における立体模型造形方法
は、液体比重≧樹脂比重の関係をもたせたので、樹脂材
を液面上に全面浮上させながらオーバーハング形状を形
成することができる。

【００３０】請求項８の発明における立体模型造形方法
は、液体比重≦樹脂比重の関係をもたせたので、樹脂材
を液面上に一部浮上させながらオーバーハング形状を形
成することができる。

【００３１】請求項９の発明における立体模型造形方法
は、液体比重≧樹脂比重の関係をもつ液体と液体比重≦
樹脂比重の関係をもつ液体とを切り換えて使い分けるよ
うにしたので、樹脂材を液面上に適宜全面浮上又は一部
浮上させながらオーバーハング形状を形成することがで
きる。

【００３２】請求項１０の発明における立体模型造形装
置は、液位調整手段により容器内の液体の液位を調整
し、ノズル駆動手段によりノズル部の射出位置を多軸駆
動させ、設置台駆動手段により模型設置台を多軸駆動さ
せ、制御手段により立体模型の立体造形データに基づい
て液位調整手段による液体の液位調整、ノズル駆動手段
による射出位置の移動及び設置台駆動手段による造形位
置の移動をそれぞれ制御するようにした構成なので、液
位を調整して液面上に樹脂材の非硬化部位を露出させ、
液体に浮遊可能な樹脂材の利用により、非硬化部位より
水平方向に向かって樹脂材を積層させオーバーハング形
状を形成するとともに、液位を調整してそのオーバーハ
ング形状の部位を液中に沈下させれば、造形時のオーバ
ーハング形状を崩さずに硬化させることができる。

【００３３】請求項１１の発明における立体模型造形装
置は、液体比重≧樹脂比重、液体比重≦樹脂比重の関係
をそれぞれもつ第１液体と第２液体とを第１タンク、第
２タンクに貯溜させ切換弁でこれらを切り換えるように
した構成なので、樹脂材を液面上に適宜全面浮上又は一
部浮上させながらオーバーハング形状を形成することが
できる。

【００３４】請求項１２の発明における立体模型造形装
置は、ノズル部に上面ノズルと側面ノズルとを設けたの
で、上面ノズルによって造形中間物に上方より樹脂材を
射出するとともに、側面ノズルによって造形中間物に側
方より樹脂材を射出する。

【００３５】請求項１３の発明における立体模型造形装
置は、多軸駆動型ノズルにより射出角度を可変としたこ
とで、ノズル一台で下方への射出と側方への射出を可能
にする。

【００３６】

【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明におけ
る好適な一実施例を詳細に説明する。 第１実施例．図１は本発明に係る立体模型造形装置の第
１実施例を示す構成図であり、同図において、１は模型
造形用の樹脂材を液体Ｒで冷却硬化させながら造形作業
を行うための容器である。液体Ｒは外部のタンクＴに貯
溜されており、このタンクＴと容器１とは液管Ｐで接続
されこの液管Ｐにポンプ等の液位調整部２が設けられて
いる。上記液体Ｒは樹脂材との間で樹脂材を液面上に全
部又は一部を浮上可能な比重に設定される。

【００３７】容器１上部には、下方に向かって樹脂材を
射出する上面ノズル３ａと側方に向かって樹脂材を射出
する側面ノズル３ｂとが配置され、それぞれノズル駆動
部４ａ，４ｂにより水平垂直（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方向に移
動自在である。また、容器１下部には、模型設置台５が
配置され、これは設置台駆動部６により垂直（Ｚ軸）方
向に移動自在である。この設置台駆動部６はＺ軸回りに
回動自在であって、模型設置台５の角度を任意に設定で
きる。

【００３８】また、液位調整部２、ノズル駆動部４ａ，
４ｂ、設置台駆動部６にはラインを介して制御部７が電
気的に接続される。この制御部７は、予め用意された立
体模型の立体造形データに基づいて液位調整部２による
液体の液位調整、ノズル駆動部４ａ，４ｂによる射出位
置の移動及び設置台駆動部６による造形位置の移動をそ
れぞれ制御するコンピュータ等の機器である。

【００３９】次に動作について説明する。図２〜図５は
本発明に係る立体模型造形方法の基本的な造形手順を説
明する概略側面図であり、図６及び図７は特殊形状を形
成する造形手順を説明する概略側面図である。

【００４０】容器１内の模型設置台５上において樹脂材
を液体Ｒで冷却硬化させながら造形していくが、その工
程において、液面Ｓから樹脂材の非硬化部位を露出させ
ておくこと、及び射出された樹脂材を一旦液中に浸して
も樹脂結合が可能な非硬化状態の段階で液面Ｓ上に浮上
させることが樹脂結合に必要最低限の条件である。これ
は樹脂材を液体Ｒに接触させた段階で冷却硬化を始める
ことを理由とする。

【００４１】まず、造形中間物ｍを単純に上方に向かっ
て積層させる場合には、図２に示した如く、非硬化部位
ｍａを常に液面Ｓ₁ 上に露出させながら容器１内の液位
を上昇させ同時に上面ノズル３ａを上方に移動させ非硬
化部位に樹脂材を積層させる。

【００４２】この図２に示した造形段階からオーバーハ
ング形状を形成する場合には、図３に示した如く、液体
Ｒに対する樹脂材の浮遊特性を利用して上面ノズル３ａ
を水平方向に所定の位置まで移動させその際に樹脂材の
射出を継続させる。この場合には、液体Ｒに樹脂材が一
部浮上可能となる比重関係（液体比重≦樹脂比重）で液
体Ｒと樹脂材との選定をしておけばよい。

【００４３】以上の図２及び図３の工程を繰り返すこと
により既に液面Ｓ下にある部分は硬化部位として形状の
固定を進行させるので、図４に示した如く、オーバーハ
ング形状の部分を含む造形中間物ｍは形状の安定性を増
すことになる。

【００４４】以上の工程において、立体模型Ｍの形状に
かかる位置制御は立体造形データに基づき制御部７の管
理下において実施される。制御部７は、立体造形データ
に基づき、液位調整部２に命令を出力して液体Ｓの液位
を調整させ、かつノズル駆動部４ａに命令を出力して樹
脂材の射出位置を設定させる。なお、液位調整について
は、容器１内の液体Ｓの供給・排出に限定されず、模型
設置台５を予め上方に移動させておきそこを基点として
模型設置台５を下降させるようにしても同様の造形手順
となる。

【００４５】また、オーバーハング形状の部分が薄い形
状や細い形状等のように硬化速度が速い場合には、液体
比重≦樹脂比重の関係をもたせ、図５に示したように上
面ノズル３ａよりも口径の小さい上面ノズル３ａ’に交
換し、造形中間物ｍのオーバーハング形状の部分Ｈを液
面Ｓ₂ ’上に全体浮上させる。これで非硬化部位が増加
して樹脂材の非硬化状態は持続される。このように、造
形中間物ｍ全体の硬化速度が遅延されるので、樹脂材を
確実に積層させることが可能になる。以上の説明の如
く、オーバーハング形状の厚み（太さ）調整について
は、その都度ノズル形状の異なるものに交換させればよ
く、これによって、所望の形状を得るための射出必要量
を制御することができる。

【００４６】また、図３の如く、オーバーハング形状の
部分が厚い形状や太い形状等のように硬化速度が遅い場
合には、既に説明したように液体比重≦樹脂比重の関係
をもたせ、オーバーハング形状の形成時に造形中間物ｍ
を液面Ｓ₂ 上に一部露出させ残りを液中に沈めて硬化部
位を増加させるようにする。このように、液体Ｓへの接
触面積を増やして造形中間物ｍ全体の硬化速度をアップ
させることができるので、造形時間を短縮化して作業効
率を向上させることができる。樹脂比重を液体比重より
大きくする場合には、その比重関係に応じて１／２浮遊
等種々の設定が可能である。

【００４７】また、積層工程では、樹脂材を連続的又は
断続的に積層させてもよく、この場合には硬化時間確保
の必要性又は造形中間物のサイズや形状による硬化速度
に応じて適宜連続積層と断続積層とを使い分ける。これ
によって、模型の形状に応じて効率的な射出タイミング
を実現できる。

【００４８】さらに、オーバーハング形状には横方向に
延びる軸穴やアーチ型のように下方への戻り部分等の特
殊形状があるが、この場合には、図６や図７に示した如
く側面ノズル３ｂのＸ，Ｙ，Ｚの３軸移動を利用すると
ともに液位調整を行い、樹脂材の浮力で変形が生じない
程度に表面硬化が進んだ段階から積層させながら水平方
向に延びる軸穴（図６）やアーチ型（図７）を形成する
ことができる。また、側面ノズル３ｂの使用の際にも射
出必要量に応じて異なるサイズに交換自在とする。例え
ば、図６に示した軸穴の造形手順は、造形中間物ｍの側
面に円形の層を順次積層させながらオーバーハング形状
の部分Ｈを延設していく過程となる。また、図７に示し
たアーチ型の造形手順においては、造形中間物ｍが円弧
状のオーバーハング形状の部分Ｈを形成しながらアンダ
ーカット部分の造形に入ると、水面Ｓの水位を調整して
水面Ｓと部分Ｈの下端面ｈとの間に間隙ｄをつくりその
間隙ｄに側面ノズル３ｂから樹脂材を注入していく過程
となる。

【００４９】さて、上述した第１実施例では一模型につ
いて液体の比重を固定して造形を行うようにしていた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に説
明する第２実施例の如く、複数の異なる比重の液体を利
用して、オーバーハング形状のサイズや形状に応じて液
体を適宜変更可能にしてもよい。

【００５０】そこで、前述の図１の構成と相違する部分
を図８に示すことで、第１実施例との相違部分を中心に
第２実施例を説明する。なお、図８に示されない部分の
構成は図１と同様であり、同様の番号とする。

【００５１】第２実施例による立体模型造形装置は、図
１のタンクＴに代わり、液体比重≧樹脂比重の関係をも
つ第１液体を貯溜させた第１タンクＴ₁ と、液体比重≦
樹脂比重の関係をもつ第２液体を貯溜させた第２タンク
Ｔ₂ とを設け、これら第１タンクＴ₁ 、第２タンクＴ₂
とを切り換え可能となるように液位調整部２の前段に切
換弁１０を設置させる。この切換弁１０は制御部７によ
り命令され駆動するものであり、造形工程上、樹脂材を
液面上に適宜全面浮上又は一部浮上させながらオーバー
ハング形状を形成する際に活用される。

【００５２】従って、全面浮上の操作では、制御部７に
より、液体への接触面積を減らすために第１タンクＴ₁
への切り換えが指示されるが、その前に液位調整部２を
駆動させ一旦第２液体を第２タンクＴ₂ に戻す動作が実
行され、その後に第２タンクＴ₂ から第１タンクＴ₁ へ
の切り換えが行われ、液位調整部２により容器１に第１
液体が供給される。このようにして、造形中間物ｍ全体
の硬化速度を遅延させる造形環境が整うので、薄い形状
や細い形状等のように硬化速度の速いものであっても樹
脂材を確実に積層させることができる。

【００５３】また、一部浮上の操作では、制御部７によ
り、液体への接触面積を増やすために上記と同様に容器
１への逆の入れ替え動作が実行され、液位調整部２によ
り容器１に第２液体が供給される。このようにして、造
形中間物ｍ全体の硬化速度をアップさせる造形環境が整
うので、厚い形状や太い形状等のように硬化速度の遅い
形状を含む模型であっても造形時間を短縮化して作業効
率を向上させることができる。

【００５４】さて、上述した第１、第２実施例において
は、いずれも少なくとも上面ノズルと側面ノズルとの２
方向のノズル機構を構築させていたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、以下に説明する第３実施例の
如く、少なくともひとつの多軸駆動機構を備えたノズル
を設けることで、下方への射出と速報への射出に限定さ
れない多軸方向の射出を可能にしてもよい。

【００５５】そこで、前述の図１の構成と相違する部分
を図９に示すことで、第１実施例との相違部分を中心に
第３実施例を説明する。なお、図９に示されない部分の
構成は図１と同様であり、同様の番号とする。

【００５６】第３実施例による立体模型造形装置は、図
１の上面ノズル３ａ、側面ノズル３ｂに代わり射出方位
を可変とする多軸駆動型ノズル１４を設け、さらにノズ
ル駆動部４ａ，４ｂに代わり多軸駆動型ノズル１４の水
平垂直方向への駆動を司るノズル駆動部１２を設けてい
る。この構成によれば、制御部７からの命令に応じて、
垂直水平方向の移動をノズル駆動部１２によって行わ
せ、射出方位の設定を軸１４ａ回りの多軸駆動型ノズル
１４の可変駆動によって行わせることができる。これに
よって、ノズルと駆動部との組合せが一セットで済み、
部品点数を減少及びコスト削減を可能にするとともに、
射出方位を制御するだけで造形中間物ｍに対して側方か
らの射出が可能となって側面を複雑な形状に仕上げるこ
とが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、液体を調整して液面上に樹脂材の非硬化部位を露
出させ、液体に浮遊可能な樹脂材の利用により、非硬化
部位より水平方向に向かって樹脂材を浮遊させながら積
層させオーバーハング形状を形成するようにしたので、
造形時にオーバーハング形状部位をサポート等によって
支える必要はなく、また、液位を調整してそのオーバー
ハング形状の部位を浮遊位置から液中に位置させれば、
造形時のオーバーハング形状を崩さずに硬化させること
ができる。従って、オーバーハング部位の垂れ下がりや
反りの心配がなく模型全体を忠実に再現することができ
るとともに、サポートの設置・撤去が不要となって作業
効率を向上させることができるという効果を奏する。

【００５８】また、請求項２乃至４の発明によれば、模
型設置台の移動や液体の供給・排出で液位を調整するの
で、いずれの方向からでも樹脂材の積層を続行可能とな
り、模型造形中に同一層の面を同時に積層させる必要が
なくなり、これによって、随時に任意の非硬化部位に樹
脂材を積層することができる。

【００５９】さらに、請求項５の発明によれば、側方か
らも樹脂材を射出するようにしたので、造形中間物の側
面において任意の非硬化部位にオーバーハング形状を形
成でき、これによって、上方からの射出では困難な側面
の複雑な形状も容易かつ正確に形成することができると
いう効果を奏する。

【００６０】そして、請求項６の発明によれば、連続的
又は断続的に樹脂材を積層するようにしたので、硬化時
間の必要性又は造形中間物のサイズによる硬化速度に応
じて適宜連続積層と断続積層とを使い分けることがで
き、これによって、模型の形状に応じて効率的な射出タ
イミングを実現できるという効果を奏する。

【００６１】また、請求項７の発明によれば、液体比重
≧樹脂比重の関係をもたせたので、樹脂材を液面上に全
面浮上させながらオーバーハング形状を形成することが
できる。これによって、液体への接触面積を減らして造
形中間物全体の硬化速度を遅延させるので、薄い形状や
細い形状等のように硬化速度の速いものであっても樹脂
材を確実に積層させることができるという効果を奏す
る。

【００６２】さらに、請求項８の発明によれば、液体比
重≦樹脂比重の関係をもたせたので、樹脂材を液面上に
一部浮上させながらオーバーハング形状を形成すること
ができる。これによって、液体への接触面積を増やして
造形中間物全体の硬化速度をアップさせるので、厚い形
状や太い形状等のように硬化速度の遅い形状を含む模型
であっても造形時間を短縮化して作業効率を向上させる
ことができるという効果を奏する。

【００６３】また、請求項９の発明によれば、液体比重
≧樹脂比重の関係をもつ液体と液体比重≦樹脂比重の関
係をもつ液体とを切り換えて使い分けるようにしたの
で、樹脂材を液面上に適宜全面浮上又は一部浮上させな
がらオーバーハング形状を形成することができる。これ
によって、全面浮上では液体への接触面積を減らして造
形中間物全体の硬化速度を遅延させるので、薄い形状や
細い形状等のように硬化速度の速いものであっても樹脂
材を確実に積層させることができ、また一部浮上では液
体への接触面積を増やして造形中間物全体の硬化速度を
アップさせるので、厚い形状や太い形状等のように硬化
速度の遅い形状を含む模型であっても造形時間を短縮化
して作業効率を向上させることができるという効果を奏
する。

【００６４】そして、請求項１０の発明によれば、液位
調整手段により容器内の液体の液位を調整し、ノズル駆
動手段によりノズル部の射出位置を多軸駆動させ、設置
台駆動手段により模型設置台を多軸駆動させ、制御手段
により立体模型の立体造形データに基づいて液位調整手
段による液体の液位調整、ノズル駆動手段による射出位
置の移動及び設置台駆動手段による造形位置の移動をそ
れぞれ制御するようにした構成なので、液位を調整して
液面上に樹脂材の非硬化部位を露出させ、液体に浮遊可
能な樹脂材の利用により、非硬化部位より水平方向に向
かって樹脂材を積層させオーバーハング形状を形成する
とともに、液位を調整してそのオーバーハング形状の部
位を液中に沈下させれば、造形時のオーバーハング形状
を崩さずに硬化させることができる。従って、オーバー
ハング部位の垂れ下がりや反りの心配がなく模型全体を
忠実に再現することができるとともに、サポートの設置
・撤去が不要となって作業効率を向上させることができ
るという効果を奏する。

【００６５】そして、請求項１１の発明によれば、液体
比重≧樹脂比重、液体比重≦樹脂比重の関係をそれぞれ
もつ第１液体と第２液体とを第１タンク、第２タンクに
貯溜させ切換弁でこれらを切り換えるようにした構成な
ので、樹脂材を液面上に適宜全面浮上又は一部浮上させ
ながらオーバーハング形状を形成することができる。従
って、全面浮上では第１液体への接触面積を減らして造
形中間物全体の硬化速度を遅延させるので、薄い形状や
細い形状等のように硬化速度の速いものであっても樹脂
材を確実に積層させることができ、また一部浮上では第
２液体への接触面積を増やして造形中間物全体の硬化速
度をアップさせるので、厚い形状や太い形状等のように
硬化速度の遅い形状を含む模型であっても造形時間を短
縮化して作業効率を向上させることができるという効果
を奏する。

【００６６】また、請求項１２の発明によれば、ノズル
部に上面ノズルと側面ノズルとを設けたので、上面ノズ
ルによって造形中間物に上方より樹脂材を射出するとと
もに、側面ノズルによって造形中間物に側方より樹脂材
を射出することができ、これによって、造形中間物の側
面を複雑な形状に仕上げることができるとともに、上面
ノズルと側面ノズルとを同時に使用すれば上方への積層
と側方への積層との同時進行によって造形時間を大幅に
短縮化することができるという効果を奏する。

【００６７】さらに、請求項１３の発明によれば、多軸
駆動型ノズルにより射出角度を可変としたことで、ノズ
ル一台で下方への射出と側方への射出が可能であり、こ
れによって、ノズルと駆動部との組合せが一セットで済
み、部品点数を減少及びコスト削減を可能にするととも
に、射出方位を制御するだけで造形中間物ｍに対して側
方からの射出が可能となって側面を複雑な形状に仕上げ
ることが可能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体模型造形装置の第１実施例を
示す構成図である。

【図２】本発明に係る立体模型造形方法の基本的な造形
手順を説明する概略側面図である。

【図３】本発明に係る立体模型造形方法の基本的な造形
手順を説明する概略側面図である。

【図４】本発明に係る立体模型造形方法の基本的な造形
手順を説明する概略側面図である。

【図５】本発明に係る立体模型造形方法の基本的な造形
手順を説明する概略側面図である。

【図６】特殊形状を形成する造形手順の一例を説明する
概略側面図である。

【図７】特殊形状を形成する造形手順の他の例を説明す
る概略側面図である。

【図８】本発明に係る立体模型造形装置の第２実施例を
示す構成図である。

【図９】本発明に係る立体模型造形装置の第３実施例を
示す構成図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 液体調整部 ３ａ，３ａ’ 上面ノズル ３ｂ 側面ノズル ４ａ，４ｂ，１２ ノズル駆動部 ５ 模型設置台 ６ 設置台駆動部 ７ 制御部 １０ 切換弁 １４ 多軸駆動型ノズル Ｈ オーバーハング形状の部分 ｍ 造形中間物 Ｍ 模型 Ｐ 液管 Ｒ 液体 Ｓ，Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₂ ’，Ｓ₃ 液面 Ｔ，Ｔ₁ ，Ｔ₂ タンク

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】さて、上述した第１、第２実施例において
は、いずれも少なくとも上面ノズルと側面ノズルとの２
方向のノズル機構を構築させていたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、以下に説明する第３実施例の
如く、少なくともひとつの多軸駆動機構を備えたノズル
を設けることで、下方への射出と側方への射出に限定さ
れない多軸方向の射出を可能にしてもよい。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の模型設置台上で射出された樹脂
   材を該樹脂材を浮遊可能な液体で硬化させながら立体模
   型を造形する方法であって、 液面上に樹脂材の非硬化部位を露出させるように上記容
   器の液位を調整する工程と、 上記非硬化部位に樹脂材を積層させる工程とを有し、 上記積層工程では樹脂材を液体に浮遊させながら積層し
   てオーバーハング形状を形成することを特徴とする立体
   模型造形方法。
2. 【請求項２】 上記調整工程では上記模型設置台の駆動
   により液位を調整することを特徴とする請求項１記載の
   立体模型造形方法。
3. 【請求項３】 上記調整工程では上記容器内の液体の供
   給・排出により液位を調整することを特徴とする請求項
   １記載の立体模型造形方法。
4. 【請求項４】 上記調整工程では、上記模型設置台の駆
   動により液位を調整するとともに、上記容器内の液体の
   供給・排出により液位を調整することを特徴とする請求
   項１記載の立体模型造形方法。
5. 【請求項５】 上記オーバーハング形状を形成する場合
   には樹脂材の非硬化部位に対して側方から樹脂材を射出
   することを特徴とする請求項１から４のいずれかひとつ
   に記載の立体模型造形方法。
6. 【請求項６】 上記積層工程では樹脂材を連続的又は断
   続的に積層させることを特徴とする請求項５記載の立体
   模型造形方法。
7. 【請求項７】 上記積層工程では、液体比重≧樹脂比重
   の関係をもたせ液面に樹脂材を全体浮上させることを特
   徴とする請求項６記載の立体模型造形方法。
8. 【請求項８】 上記積層工程では、液体比重≦樹脂比重
   の関係をもたせ液面上に樹脂材を一部浮上させることを
   特徴とする請求項６記載の立体模型造形方法。
9. 【請求項９】 上記積層工程では、液体比重≧樹脂比重
   の関係をもたせ液面に樹脂材を全体浮上させる工程と、
   液体比重≦樹脂比重の関係をもたせ液面上に樹脂材を一
   部浮上させる工程とを切り換え可能であることを特徴と
   する請求項６記載の立体模型造形方法。
10. 【請求項１０】 樹脂材を浮遊可能な液体を貯溜させた
    タンクと、該液体で樹脂材を硬化させながら造形作業を
    行うための容器と、該容器内の液体の液位を調整する液
    位調整手段と、樹脂材を多角的に前記容器内に射出する
    ノズル部と、該ノズル部の射出位置を多軸駆動させるノ
    ズル駆動手段と、立体模型の造形位置として上記容器内
    に配置された模型設置台と、該模型設置台を多軸駆動さ
    せる設置台駆動手段と、立体模型の立体造形データに基
    づいて上記液位調整手段による液体の液位調整、上記ノ
    ズル駆動手段による射出位置の移動及び上記設置台駆動
    手段による造形位置の移動をそれぞれ制御する制御手段
    とを備える立体模型造形装置。
11. 【請求項１１】 液体比重≧樹脂比重の関係をもつ第１
    液体を貯溜させた第１タンクと、液体比重≦樹脂比重の
    関係をもつ第２液体を貯溜させた第２タンクと、上記第
    １又は第２液体で樹脂材を硬化させながら造形作業を行
    うための容器と、該容器内の第１又は第２液体の液位を
    調整する液位調整手段と、弁の切り換えにより上記第１
    タンクと上記第２タンクとのいずれか一方を上記液位調
    整手段に連通させる切換弁と、樹脂材を多角的に前記容
    器内に射出するノズル部と、該ノズル部の射出位置を多
    軸駆動させるノズル駆動手段と、立体模型の造形位置と
    して上記容器内に配置された模型設置台と、該模型設置
    台を多軸駆動させる設置台駆動手段と、立体模型の立体
    造形データに基づいて上記液位調整手段による第１又は
    第２液体の液位調整、上記切換弁による第１又は第２タ
    ンクへの切り換え、上記ノズル駆動手段による射出位置
    の移動及び上記設置台駆動手段による造形位置の移動を
    それぞれ制御する制御手段とを備える立体模型造形装
    置。
12. 【請求項１２】 上記ノズル部は、上記容器の上方より
    下方に向かって樹脂材を射出する上面ノズルと、上記容
    器の側方より樹脂材を射出する側面ノズルとを有するこ
    とを特徴とする請求項１０又は１１記載の立体模型造形
    装置。
13. 【請求項１３】 上記ノズル部は、射出角度を可変とす
    る多軸駆動型ノズルであることを特徴とする請求項１０
    又は１１記載の立体模型造形装置。