JPH0966565A - 三次元造形方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 不要部分の除去が簡単に行え、かつ、安価に
つく、複数の層を積層して造形される三次元造形物の造
形方法およびそれに用いる装置を提供することである。 【構成】 この発明は、局部加熱が可能な加熱具を用い
てシートの造形物を構成する部分の全面と不要部分の必
要最低限の部分だけを接着するようにしている。そし
て、切断手段としてはカッターを用いている。したがっ
て、造形物を構成する部分と不要部分が接着して不要部
分の除去が困難になるといったことが防止できるように
なるとともに、装置が安価になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のシートを所定
部分に切断線を入れながら接着積層し、得られた積層体
から不要部分を除去して三次元造形物を得る三次元造形
方法およびそれに用いる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、材料を複数の層状に積層して
造形を行う方法および装置として種々の三次元造形方法
および三次元造形装置が開発されており、このような中
に、ＬＯＭ法（ラミネート・オブジェクト作製法）と呼
ばれる方法がある。これは、図７に示すようなＬＯＭ装
置３０を使用して、裏面に感熱接着剤が塗布された薄い
シート状の材料３１に切断線を入れながら１層ずつ重ね
て加熱接着していく方法をとっている。

【０００３】すなわち、図において、３２は、上下に移
動可能になった台部であり、この上部に供給ロール３３
からガイドロール３４を介して、順次、材料３１が送ら
れるようになっている。３５は、台部３２上を前後（図
示では左右）に移動する加熱ローラであり、台部３２上
に送られた材料３１を台部３２側に押圧しながら加熱す
ることにより、材料３１を台部３２に接着またはすでに
台部３２に送られた材料３１にその上に送られた新たな
材料３１を接着させる。

【０００４】３６は台部３２の上側に設けられ、台部３
２上を前後左右に移動可能な可動光ヘッドであり、ミラ
ー３７を介してレーザー光源３８から送られてくるレー
ザー光を台部３２上に送り、台部３２上の材料３１を切
断するようになっている。３９はガイドロール３４とで
台部３２を挟むようにして設けられたガイドロールであ
り、４０はガイドロール３９を介して材料３１の使用後
の不要部分を巻き取る巻き取りロールである。

【０００５】そして、造形物を造形する際には、まず、
供給ロール３３から繰り出した材料３１の先端部を巻き
取りロール４０に巻回し、加熱ローラー３５を台部３２
上で移動させて材料３１を台部３２に接着させる。つぎ
に、レーザー光源３８を作動させ可動光ヘッド３６を移
動させながらレーザー光を発生させ、材料３１に所定形
状の輪郭部４１を切断するとともに、造形に使用する部
分の外周縁部に切断線４２を、不要部分に格子状の切断
線４３をそれぞれ入れる。

【０００６】そして、形成された層の厚み分だけ台部３
２を下降させたのち、巻き取りロール４０を回転させ
て、新たな材料３１を上記切断した材料３１の上に配置
させ、上記の操作を繰り返すことにより多層からなる積
層体４４を形成し、その積層体４４から不要部分を除去
することにより造形物を得ることが行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＬＯＭ装置３０によって形成される造形物では、台部３
２と材料３１の接着および材料３１同士の接着を、加熱
ローラー３５による材料３１上面の押圧加熱によって行
うため、加熱ローラー３５が当接する材料３１の部分全
面が接着してしまう。このため、得られた造形物に、例
えば、図８に示すような部分がある場合、太線４５で示
す造形物４６側の表面部分と不要部分４７側の表面部分
との接触部分がしっかりと接着されて不要部分４７の除
去が困難になるという問題がある。

【０００８】また、接着のための大形の上記加熱ローラ
ー３５に加えて、材料３１の切断に高価なレーザー発生
装置等を用いるため、ＬＯＭ装置３０全体が高価になる
という問題も有している。

【０００９】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、得られた積層体の不要部分を容易に除去でき
る三次元造形方法およびそれに用いる安価につく三次元
造形装置の提供をその目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明にかかる三次元造形方法は、上下移動する
台部の上面に、裏面に感熱接着剤が塗布されたシートを
順次供給しこの供給されたシートの上面を押圧しながら
加熱して上記台部またはすでに供給されたシートに接着
するとともに、これらのシートに所定形状の切断線を設
けて複数の層からなる積層体を形成しこの積層体から不
要部分を除去することにより三次元造形物を得る方法で
あって、シートを押圧加熱する手段として局部加熱可能
な加熱具を用い、重なり合うシート間のうち三次元造形
物を構成する部分は全面を押圧加熱して接着し、不要部
分は所定箇所を部分的に押圧加熱して接着するととも
に、切断手段としてはカッターを用い、上記三次元造形
物を構成する部分はその輪郭部だけを切断し、不要部分
は所定間隔を保って格子状に切断し得られた積層体から
不要部分を除去しやすくすることを要旨とする。

【００１１】そして、この発明にかかる三次元造形装置
は、上面が平面状に形成され上下に移動する台部と、裏
面に感熱接着剤が塗布されたシート材を上記台部上面に
供給する供給部と、上記台部上面に対して相対的にＸ，
Ｙ，Ｚ方向に移動し台部上に供給されるシートを押圧加
熱し上記台部またはすでに台部上に供給されたシートに
接着させる局部加熱可能な加熱具と、上記台部上面に対
して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動し台部上に供給され
るシートを切断するカッターとを備えたことを要旨とす
る。

【００１２】

【作用】すなわち、この発明は、従来例のように、台部
の幅と略等しい幅の加熱ローラーを使用して、使用する
材料の不要部分を含めた使用部分全体を台部またはすで
に台部に供給された材料に接着するというようなもので
はなく、局部加熱可能な加熱具を用いて造形物を構成す
る部分全体を接着するとともに、不要部分は切断の際に
シートのずれ等の不都合が生じない程度の最小限の部分
のみを接着するようにしている。したがって、従来例の
ような造形物を構成する部分の表面と不要部分の表面が
接着して得られた積層体からの不要部分の除去が困難に
なるといったことを防止することができるようになる。

【００１３】また、材料の切断は高価なレーザー発生装
置等でなく、カッターを用いて行うため、装置自体も安
価になる。つぎに、実施例にもとづいて、この発明によ
る三次元造形方法およびそれに用いる装置を詳しく説明
する。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例による三次元造
形装置１を示している。図において、２は上下に移動可
能な台部であり、３はその台部２の一端側下方に軸を中
心として回転自在に配設された供給ロールである。この
供給ロール３には、ＰＥＴからなる厚み５０〜７５μｍ
のプラスチックフィルムの裏面に感熱接着剤を１０〜３
０μｍの厚みでコーティングして構成されたシート４が
巻回されている。

【００１５】５は供給ロール３の上方における台部２の
一端側に配設されたガイドロールであり、６は台部２の
他端側に配設されたガイドロールである。このガイドロ
ール５，６は供給ロール３から繰り出されて台部２上に
供給されるシート４を平面状に維持した状態で支受する
ようになっている。７はガイドロール６の下方に軸を中
心に回転自在に配設された巻き取りロールであり、使用
済みのシート４を巻き取るとともに、その回転によっ
て、供給ロール３から新たなシート４を繰り出させ台部
２上に供給する。

【００１６】８は、台部２の上方位置に配設され、台部
２上をＸ（左右），Ｙ（前後）方向に移動できるキャリ
ッジ（上部の駆動機構等は省略している）であり、その
下部側に棒状の加熱具９および切削用のカッター１０が
それぞれＺ（上下）方向に移動可能な状態で取り付けら
れている。上記キャリッジ８は、公知のＸＹプロッター
に使用されるペンキャリッジと同様の機構によりＸ，Ｙ
方向に移動可能になっており、シート４の接着を行う際
には、加熱具９を保持する加熱具ホルダー１１を下方に
移動させ、シート４の切断を行う際には、カッター１０
を保持するカッターホルダー１２を下方に移動させるよ
うになっている。

【００１７】この構成において、造形を行う際には、ま
ず、供給ロール３からシート４を繰り出し、ガイドロー
ル５，台部２，ガイドロール６に順次掛け渡したのち、
巻き取りロール７にその先端部を巻回させる。ついで、
加熱具ホルダー１１を上下に移動させながらキャリッジ
８を移動させることにより加熱具９をシート４にスポッ
ト状に接触させ、図２に示すような点接着部１３を設け
て、スポット状にシート４を台部２に接着させる。

【００１８】つぎに、加熱具ホルダー１１を上方に上げ
た状態で、カッターホルダー１２を下方に下げキャリッ
ジ８を移動させることによりシート４における造形物部
分１４の輪郭部１５を切断するとともに、不要部分１６
に格子状の切断線１７を入れ、さらに、不要部分１６を
含めた外周部に切断線１８を入れる。そして、巻き取り
ロール７を回転させて、図３に示すように、新たなシー
ト４を上記接着および切断したシート４ａの上方に移動
させる。１９はシート４ａがくり貫かれた切欠部を示し
ている。

【００１９】つぎに、カッターホルダー１２を上昇さ
せ、台部２をシート４ａの厚み分下方に下げたのち、加
熱具ホルダー１１を下方に下げて、キャリッジ８をＸ，
Ｙ方向に移動させ、図４における、造形物部分１４ａの
全面に加熱具９を接触させるとともに、加熱具ホルダー
１１を上下移動させながらキャリッジ８を移動させて不
要部分１６ａに点接着部１３ａを設ける。

【００２０】ついで、加熱具ホルダー１１を上方に上
げ、カッターホルダー１２を下方に下げた状態で、キャ
リッジ８を移動させ、造形物部分１４ａの輪郭部１５ａ
を切断するとともに、不要部分１６ａに格子状の切断線
１７ａを入れ、さらに、不要部分１６ａを含めた外周部
分に切断線１８ａを入れ、図４の状態にする。

【００２１】そして、再度、台部２を下げたのち巻き取
りロール７を回転させて、上記２層のシート４ａ，４ｂ
の上側に新たなシート４を移動させ、上記のような、接
着，切断そして台部２の下降の操作を繰り返し、図５に
示すような状態の積層体２０を得ることができる。

【００２２】この積層体２０を得るまでの一連の工程
は、予め準備されたプログラムに沿ったコンピューター
制御により行われる。つぎに、上記積層体２０が形成さ
れたのち、この積層体２０を台部２から取り外し、格子
状に切断された不要部分１６をばらばらにしながら積層
体２０から除去し、造形物部分１４のみからなる造形物
を得ることができる。

【００２３】なお、上記工程において、不要部分１６の
接着は、切断の際に、重なり合うシート４同士がずれた
り離れたりしない程度にしておくことが好ましく、それ
以上に強固に接着する必要はない。また、この接着は点
接着に限らず、線状や他の形状にしてもよい。さらに、
切断線１７の格子状は、切断途中で、不要部分１６がば
らばらになったりすることのないように適当な間隔で設
けるとともに、点接着部１３を避けて設けることが好ま
しい。

【００２４】また、造形物部分１４の接着においては、
必ず、重なり合う２層のシート４のうち、造形物部分１
４の外周部が不要部分１６側に突出していない方のシー
ト４における造形物部分１４の輪郭に合わせて接着を行
い、図６に示すように、造形部分１４の表面と不要部分
１６の表面とが接着しないようにしておく。図におい
て、太線２１の部分は接着した部分を示している。

【００２５】さらに、加熱具９としては、上記実施例の
ような単に先端部が加熱可能になった棒状のものの外、
一般的にプリンターやプロッターで使用されるサーマル
ヘッドを使用することもできる。

【００２６】このように、この発明にかかる実施例で
は、スポット状の局部加熱が可能な棒状の加熱具９やサ
ーマルヘッドを用いてシート４の接着を行うようになっ
ている。したがって、シート４の接着部分を必要最小限
にすることができ、従来例のように造形物部分の表面と
不要部分の表面とが接着してしまい、不要部分の除去が
困難になるというようなことが生じなくなる。

【００２７】また、シート４の切断はカッター１０を用
いて行うため安価であるとともに、このカッター１０は
加熱具９とともに一つのキャリッジ８に取り付けられＸ
Ｙ方向に移動するようになっているため構造が簡単にな
り装置自体も安価になる。さらに、台部２とシート４ａ
の接着もスポット状に行われるため、積層体２０の台部
２からの取り外しも容易になる。

【００２８】

【発明の効果】この発明にかかる三次元造形方法は、以
上のように、裏面に感熱接着剤を塗布したシートで積層
体を構成するようにしているとともに、そのシート間の
接着を棒状の加熱具で行うようにしている。したがっ
て、シートの全面でなく必要な部分のみを接着させるこ
とができるようになる。この結果、造形物を構成する部
分と不要部分とが接着して積層体からの不要部分の除去
が困難になるといった問題を回避できるようになり、不
要部分の除去が極めて容易になる。また、この発明にか
かる三次元造形装置では、シートの切断にカッターを用
いているため構造が簡単になり装置全体が安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による三次元造形装置を示
す構成図である。

【図２】シートを台部に接着し切断線を入れた状態を示
す部分平面図である。

【図３】台部に接着したシートの上に新たなシートを乗
せた状態を示す部分平面図である。

【図４】新たなシートを台部に接着したシートに接着し
切断線を入れた状態を示す部分平面図である。

【図５】三次元造形装置で積層体を形成した状態を示す
構成図である。

【図６】積層体の接着状態を示す断面図である。

【図７】従来例によるＬＯＭ装置を示す構成図である。

【図８】従来例によるＬＯＭ装置で形成した積層体の接
着状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 三次元造形装置 ２ 台部 ３ 供給ロール ４ シート ５，６ ガイドロール ７ 巻き取りロール ９ 加熱具 １０ カッター １３ 点接着部 １４ 造形物部分 １５ 輪郭部 １６ 不要部分 １７，１８ 切断線 ２０ 積層体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下移動する台部の上面に、裏面に感熱
   接着剤が塗布されたシートを順次供給しこの供給された
   シートの上面を押圧しながら加熱して上記台部またはす
   でに供給されたシートに接着するとともに、これらのシ
   ートに所定形状の切断線を設けて複数の層からなる積層
   体を形成しこの積層体から不要部分を除去することによ
   り三次元造形物を得る方法であって、シートを押圧加熱
   する手段として局部加熱可能な加熱具を用い、重なり合
   うシート間のうち三次元造形物を構成する部分は全面を
   押圧加熱して接着し、不要部分は所定箇所を部分的に押
   圧加熱して接着するとともに、切断手段としてはカッタ
   ーを用い、上記三次元造形物を構成する部分はその輪郭
   部だけを切断し、不要部分は所定間隔を保って格子状に
   切断し得られた積層体から不要部分を除去しやすくする
   ことを特徴とする三次元造形方法。
2. 【請求項２】 上面が平面状に形成され上下に移動する
   台部と、裏面に感熱接着剤が塗布されたシート材を上記
   台部上面に供給する供給部と、上記台部上面に対して相
   対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動し台部上に供給されるシー
   トを押圧加熱し上記台部またはすでに台部上に供給され
   たシートに接着させる局部加熱可能な加熱具と、上記台
   部上面に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動し台部上
   に供給されるシートを切断するカッターとを備えたこと
   を特徴とする三次元造形装置。