(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】歯科用補綴物の着色装置、加工装置及び着色方法
(51)【国際特許分類】
A61C 5/77 20170101AFI20221129BHJP
A61C 13/08 20060101ALI20221129BHJP
【ＦＩ】
A61C5/77
A61C13/08 A
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021507409
(86)(22)【出願日】2020-03-19
(86)【国際出願番号】 JP2020012176
(87)【国際公開番号】W WO2020189745
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2021-08-25
(31)【優先権主張番号】P 2019053329
(32)【優先日】2019-03-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】301069384
【氏名又は名称】クラレノリタケデンタル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 承央
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 祥
【審査官】小林 睦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１４３３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３４０８１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２２０８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５８５６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２６８７８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｃ ５／７７
Ａ６１Ｃ １３／０８
Ｂ４１Ｊ ２／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
歯科用補綴物に対してインクジェット方式で着色を行う着色装置であって、インク滴を吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、
前記補綴物を保持する保持部と、
前記インクジェットヘッド又は前記保持部を、ＸＹＺ直交座標系において所定方向へ移動させる駆動部と、
前記インクジェットヘッド及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記駆動部は、前記保持部又は前記インクジェットヘッドを、互いに交差する少なくとも２軸を中心に回転させる回転駆動部を備え、
前記制御部は、前記補綴物の三次元データ及び所定の着色データに基づいて、前記インクジェットヘッド及び前記駆動部を制御するように構成されたことを特徴とする歯科用補綴物の着色装置。
【請求項2】
前記回転駆動部は、互いに交差する第１軸、第２軸及び第３軸を中心に前記保持部を回転可能に構成され、前記第３軸周りに回転自在に設けられた第１のアーム部と、この第１のアーム部に、前記第３軸と交差する前記第１軸周りに回転自在に設けられた第２のアーム部と、この第２のアーム部に前記第１軸周りに回転自在に設けられた第３のアーム部と、この第３のアーム部に、前記第１軸と交差する前記第２軸周りに回転自在に設けられた第４のアーム部と、を有し、前記第４のアーム部の先端に、前記保持部が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の歯科用補綴物の着色装置。
【請求項3】
前記インクが、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ，Ｂｉ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＳｉ、並びにこれらの酸化物の中から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯科用補綴物の着色装置。
【請求項4】
形状の異なる複数の前記補綴物の三次元の基準データ及び各基準データに対応付けられた着色パターンが予め記憶されている記憶部を有し、前記制御部は、前記補綴物の前記三次元データと、前記記憶部の前記基準データとを比較して、対応する前記着色データを選択することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の歯科用補綴物の着色装置。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の歯科用補綴物の着色装置で実行される着色方法であって、前記三次元データ及び前記着色データに基づいて、前記インクジェットヘッド又は前記補綴物を保持する前記保持部を、ＸＹＺ直交座標系において所定方向へ移動させる工程と、
互いに交差する少なくとも２軸を中心に前記保持部又は前記インクジェットヘッドを回転させる工程と、
前記三次元データ及び前記着色データに基づいて、前記インクジェットヘッドのノズルから前記補綴物に向けて前記インク滴を吐出する工程と、
を有することを特徴とする歯科用補綴物の着色方法。
【請求項6】
前記補綴物が、セラミックス系多孔体からなることを特徴とする請求項５に記載の歯科用補綴物の着色方法。
【請求項7】
請求項１～４の何れか一項に記載の歯科用補綴物の着色装置を備えたことを特徴とする歯科用補綴物の加工装置。
【請求項8】
請求項１～４の何れか一項に記載の歯科用補綴物の着色装置を備えたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項9】
請求項１～４の何れか一項に記載の歯科用補綴物の着色装置を備えたことを特徴とする焼成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、歯科用補綴物の着色装置、この着色装置を備えた加工装置及び着色方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、歯冠治療やインプラント治療等、歯の欠損部分を人工材料（補綴物）で修復する補綴治療では、生体親和性及び強度の高いセラミックス系材料が多く使用されている。このような材料を用いて補綴物を作製する技術として、患者の歯型の三次元データを取得し、この三次元データに基づいてセラミックス系のブロック材料を、レーザ加工等によって所望形状の補綴物に加工する加工装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
ところで、加工後の補綴物の色はセラミックス材料そのものの色であるため、患者の天然歯の色合いとは異なっている。そこで、焼成によって発色する着色料を補綴物の表面に塗布し、その後補綴物を焼成して焼結体とすることで、補綴物の色合いを、患者の天然歯に近く、より自然の色合いに調整し、審美性を高めようとしている。
【0004】
しかしながら、補綴物への着色作業は、歯科技工士等が筆等の塗布具を用いて、部位によって色分けしながら行っているため、熟練した技術が必要であり、手間や時間もかかっていた。また、歯科技工士等の技量によっては色調のばらつきが発生し、安定的な色調が得られないことがあった。
【0005】
一方、特許文献２には、インクジェット方式によって着色インクを印刷することで、補綴物の表面に、自動的に着色を施す補綴物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１７－６４４５号公報
【文献】特開２０１０－２２０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献２に記載の発明では、主成分として顔料を含む油性インクを使用しているため、セラミックス等の多孔性材料からなる補綴物では、インクが浸透しにくく、良好な仕上がりが得にくかった。
【0008】
本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、歯科用補綴物を、より簡便かつより短時間で効率的に、しかも仕上がりよく着色することを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するため、本開示に係る歯科用補綴物の着色装置は歯科用補綴物に対してインクジェット方式で着色を行う着色装置であって、インク滴を吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、前記補綴物を保持する保持部と、前記インクジェットヘッド又は前記保持部を、ＸＹＺ直交座標系において所定方向へ移動させる駆動部と、前記インクジェットヘッド及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記補綴物の三次元データ及び所定の着色データに基づいて、前記インクジェットヘッド及び前記駆動部を制御するように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、歯科用補綴物を、より簡便かつより短時間で効率的に、しかも仕上がりよく着色することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置を備えた歯科用補綴物の加工装置の概略構成を示す図である。
【図3A】被加工物及び補綴物を説明するための図であり、被加工物及び被加工物を切削加工して得られる補綴物の例を示す。
【図3B】被加工物及び補綴物を説明するための図であり、補綴物の着色イメージを示す。
【図5】第２実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置の主要部の概略構成を示す図である。
【図7】第１実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置を備えた歯科用補綴物の加工装置の変形例であり、加工装置が、さらに乾燥装置を備える場合の概略構成を示す図である。
【図8】第１実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置を備えた歯科用補綴物の加工装置の他の変形例であり、加工装置が、さらに焼成装置を備える場合の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置（以下、単に「着色装置」という。）及びこの着色装置を備えた歯科用補綴物の加工装置について、図面を参照しながら説明する。図１は第１実施形態に係る着色装置２０を備えた加工装置１００の概略構成を示す図であり、図２は、加工装置１００の概略構成を示すブロック図である。
以下、第１実施形態に係る歯科用補綴物の着色装置（以下、単に「着色装置」という。）及びこの着色装置を備えた歯科用補綴物の加工装置について、図面を参照しながら説明する。図１は第１実施形態に係る着色装置２０を備えた加工装置１００の概略構成を示す図であり、図２は、加工装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【0013】
図１に示すように、第１実施形態に係る加工装置１００は、加工装置本体１０と、着色装置２０と、制御装置３０とを備えている。この他にも、加工装置１００は、歯、陰型又は陽型等の画像を取得するためのデジタルカメラやデジタルビデオカメラ、３Ｄスキャナ等の計測装置や、補綴物Ｐを焼成するための焼成装置等を備えていてもよい。
【0014】
制御装置３０は、加工装置１００の動作全体を制御するが、加工装置本体１０及び着色装置２０の各々の制御装置としても機能する。また、制御装置３０は、被加工物Ｂを加工、着色に用いる三次元データ及び着色データを設計する設計装置として機能させることもできる。制御装置３０の詳細については後述する。
【0015】
本明細書では、図１に示すように、ＸＹＺ直交座標のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を設定する。図１における左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向として明細書中の説明を行う。Ｘ軸方向は着色装置２０の主走査方向に対応し、Ｙ軸方向は着色装置２０の副走査方向に対応する。
【0016】
加工装置本体１０と着色装置２０とは、カバー部材１ａによって被覆された筐体１内に並列に設けられている。筐体１内には、加工装置本体１０によって被加工物Ｂを切削加工する加工室２と、この加工によって得られた補綴物Ｐを着色装置２０によって着色する着色室３とが設けられている。各々には被加工物Ｂや補綴物Ｐを出し入れするための扉体４，５が開閉自在に設けられている。
【0017】
加工装置本体１０は、被加工物Ｂを切削加工して歯冠、ブリッジ、インプラント等の歯科用補綴物Ｐを作製する装置である（図３Ａ参照）。加工装置本体１０は、切削部１１と、被加工物保持部１２と、切削部駆動部１３及び保持部駆動部１４を有する駆動部１５と、制御装置３０と、を備えて構成される。また、加工装置本体１０は、加工空間２ａ内の粉塵を集めて除去するための集塵管や集塵装置等を備えている。本実施形態では、加工装置本体１０として、これらの構成を備えた公知の適宜のＣＡＤ／ＣＡＭ加工装置を適用できる。
【0018】
切削部１１は、加工室２の加工空間２ａ内に設けられ、歯科用補綴物Ｐの原材料である被加工物Ｂを切削加工して補綴物Ｐを作製する。切削部１１は、切削部駆動部１３によって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削部１１はスピンドル１１ａと、このスピンドル１１ａに着脱自在に設けられボールエンドミル等からなる工具１１ｂとから構成される。スピンドル１１ａは、切削部駆動部１３によって、Ｚ軸を回転軸として回転される。以下、Ｚ軸等を回転軸として回転することを、「Ｚ軸周りに回転」等という。
【0019】
被加工物保持部１２は、加工室２の加工空間２ａ内に設けられ、被加工物Ｂを着脱自在に保持する。被加工物Ｂの三次元加工を可能とするため、被加工物保持部１２は、保持部駆動部１４によって、Ｙ軸方向に移動可能で、Ｘ軸周りに回転可能となっている。
【0020】
切削部１１の各部と被加工物保持部１２とが、上述のような方向に移動が可能となっている。このことから、切削部１１の工具１１ｂと、被加工物保持部１２に保持された被加工物Ｂとの相対的な位置関係は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の任意の方向で変化可能となる。よって、加工装置本体１０は、被加工物Ｂの三次元加工が可能となる。
【0021】
切削部駆動部１３は、制御装置３０の制御部３１の制御により、切削部１１をＸ軸方向及びＺ軸方向へ移動させるとともに、Ｚ軸周りに回転させる。このため、切削部駆動部１３は、より詳細にはＸ軸方向駆動機構、Ｚ軸方向駆動機構、Ｚ軸回転駆動機構等を備えて構成される。
【0022】
保持部駆動部１４は、制御装置３０の制御部３１の制御により、被加工物保持部１２をＹ軸方向に移動させるとともに、Ｘ軸周りに回転させる。このため、保持部駆動部１４は、より詳細にはＹ軸方向駆動機構、Ｘ軸回転駆動機構等を備えて構成される。
【0023】
切削部駆動部１３及び保持部駆動部１４は、ボールねじ機構、ラック・アンド・ピニオン機構、クランク・スライダ機構、空圧や水圧や油圧によって直動する流体シリンダ、スピンドルモーター、電動モータ等から構成できる。
【0024】
図３Ａは、被加工物Ｂと、この被加工物Ｂが加工されてなる補綴物Ｐの一例を図示したものである。被加工物Ｂとして、例えば、略立方体形状のブロック体が用いられるが、これに限定されるものではなく、公知の何れのものを用いてもよい。被加工物Ｂの一面には、被加工物保持部１２に被加工物Ｂを取り付けるための金属製の取付部材６が接着固定されている。この取付部材６は、台座６ａと、この台座６ａから突出するピン６ｂとが設けられている。
【0025】
被加工物Ｂ及び補綴物Ｐの材料（素材）は、歯冠、ブリッジ、インプラント等の歯科材料として用いられるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、焼結後、補綴物として完成した際に生体親和性及び強度に優れる、セラミックス系多孔体が好適に用いられ、この中でも、生体親和性及び強度がより高く審美性にも優れていることから、ジルコニア多孔体が最も好適に用いられる。
【0026】
着色装置２０は、加工装置本体１０で加工された補綴物Ｐに、インクジェット方式により着色を施す装置である。着色装置２０は、ノズル２１を有するインクジェットヘッド２２と、補綴物保持部２３と、ヘッド駆動部２４及び保持部駆動部２５を有する駆動部２６と、制御装置３０と、を主に備えて構成される。
【0027】
インクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）２２は、着色室３の着色空間３ａ内に設けられ、着色インクのインク滴を吐出する少なくとも１つのノズル２１を有している。ヘッド２２には、インクタンク等のインク供給源から着色インクが供給される。ノズル２１は、着色インクを１色のみ用いる場合は、１つ設ければよいが、ノズル２１を複数設け、複数の色の着色インクを吐出できるようにすれば、色分けやグラデーションをつけて着色でき、補綴物Ｐの色合いを天然歯により近いものにできる。
【0028】
ヘッド２２には、ノズル２１からインク滴を吐出させるための吐出機構が設けられている。この吐出機構での吐出方式は、特に限定されるものではなく、ピエゾ方式、サーマル方式等、インクジェットプリンタに一般的に用いられる方式を適用できる。
【0029】
ヘッド２２は、主走査方向（本明細書ではＸ軸方向）に沿って配置されたガイドレール１６に取り付けられ、ヘッド駆動部２４によって少なくともとも主走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能である。また、ヘッド２２は、主走査方向に交差する副走査方向（本明細書ではＹ軸方向）に移動可能であってもよいし、さらに、これらの方向に交差する方向（本明細書でＺ軸方向）に移動可能であってもよい。
【0030】
本実施形態では、ヘッド２２は、ヘッド駆動部２４によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であり、Ｘ軸方向に往復移動しながらＹ軸方向にも移動する構成であるが、Ｙ軸方向に往復移動しながらＸ軸方向に移動する構成であってもよい。
【0031】
なお、移動する部材がヘッド２２に限定されるものではなく、補綴物保持部２３をこれらの方向に移動可能としてもよい。ヘッド２２と補綴物保持部２３とが相対的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の少なくとも何れかの方向、より好ましくはＸ軸、Ｙ軸の二方向、さらに好ましくはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の三方向に移動可能であればよい。
【0032】
着色インクは、歯科用補綴物Ｐの着色に用いられる着色インクであって、インクジェットプリンタで使用できるものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、補綴物Ｐの材料として、ジルコニア等のセラミックス系多孔体を用いる場合は、これらの仮焼体（半焼結体）に塗布し、焼成によって発色するような着色インクを用いることが好ましい。着色インクは、補綴物Ｐの材料や性質に応じて、適切なものを用いることができる。
【0033】
セラミックス系多孔体の着色に好適なものとするため、着色インクは、具体的には、例えばＴｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、又はこれらの酸化物の少なくとも何れかを含むことが望ましい。若しくは、着色インクは、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｓｉ（ケイ素）、又はこれらの酸化物の少なくとも何れかを含むことが望ましい。これらの成分を含むことで、焼成後の補綴物Ｐは、天然歯の色合いにより近い色で発色するものとなる。着色インクは、着色インクの色、塗布する補綴物Ｐの材料、性質、発色方法等に応じて、これらの成分の中から選択された１つの成分を含んでいてもよいし、２以上の成分を含んでいてもよい。また、着色インクは、これらの成分を含むものに限定されるものでもなく、他の成分を含んでいてもよい。また、着色インクは、この他にも溶媒、添加剤等、インクジェット式の着色装置２０の着色インクとして必要な成分を含んでいる。
【0034】
また、従来のように歯科技工士等の作業者が手作業によって着色インクを塗布する場合には、作業者が視認によって塗布状態を把握できるように、着色インクは、焼成によって消失する色材を含んでいた。これに対して、本実施形態では、着色装置２０によって補綴物Ｐを自動で着色するため、このような色材を含有させる必要はない。しかし、このような色材を含んでいてもよく、例えば、補綴物Ｐが着色前のものであるか着色後のものであるかを、作業者が容易に確認できる。図３Ｂに、補綴物Ｐの種類や形状に応じた塗分けパターンの例を示す。
【0035】
また、着色インクの種類は、上述のような成分を含むものであれば、特に限定されるものではなく、水性インクであってもよいし、油性インクであってもよいし、溶剤系インクであってもよい。この中でも、セラミック系多孔体への浸透性や焼成炉への負担の観点から水性インクが最適である。
【0036】
補綴物保持部２３は、着色室３の着色空間３ａ内に設けられ、補綴物Ｐを着脱自在に保持する。補綴物Ｐには、加工装置本体１０の被加工物保持部１２への取付部材６が接続されているため、この取付部材６を利用すべく、補綴物保持部２３には、台座６ａ及びピン６ｂを挿入して固定する孔部２３ａが設けられている。この孔部２３ａへの台座６ａ及びピン６ｂの挿入により、補綴物保持部２３によって補綴物Ｐが固定され、不測の脱落やガタツキ等が抑制される。
【0037】
ところで、補綴物Ｐには、口腔内に装着したときに外部から視認される面、例えば、咬合面や頬側面（表面）に着色が施されればよく、審美性が担保される。より好ましくは補綴物Ｐの外縁や裏面等、より広い範囲に着色を施すことができれば、審美性をより向上できる。そこで、本実施形態では、補綴物Ｐのより広い範囲に着色を施すべく、保持部駆動部２５が、補綴物保持部２３をＸ軸周りに回転可能な構成としたものである。
【0038】
ヘッド駆動部２４は、図２に示すように、ヘッド２２をＸ軸方向へ移動させるＸ軸方向駆動部２４ａと、ヘッド２２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸方向駆動部２４ｂと、を備えている。保持部駆動部２５は、補綴物保持部２３をＸ軸周りに回転させるＸ軸回転駆動部２５ａを備えている。ヘッド駆動部２４は、この他にも、ヘッド２２又は補綴物保持部２３をＺ軸方向へ移動するＺ軸方向駆動部等を備えていてもよく、立体的な補綴物Ｐへの着色を、より精巧に行える。
【0039】
制御装置３０は、加工装置本体１０及び着色装置２０の制御を含む、加工装置１００全体の動作を制御する。制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク装置やフラッシュメモリ等からなる不揮発性ストレージ、通信インタフェース、外部記録媒体インタフェース等を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、マイコン等を主体として構成される。
【0040】
また、制御装置３０は、表示部３３や入力部３４等を備えている。表示部３３は、液晶ディスプレイ等からなり、加工装置本体１０、着色装置２０の操作画面等が表示される。入力部３４は、液晶ディスプレイ上に搭載されたタッチパネル、キーボード、マウス、操作ボタン等からなり、制御装置３０に対して各種操作指示等を入力できる。
【0041】
制御装置３０は、機能的には制御部３１と記憶部３２とを有している。制御部３１は、ＣＰＵ等から構成され、記憶部３２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性ストレージから構成される。記憶部３２には、外部記録媒体インタフェースを介してアクセス可能な外部記録媒体も含まれる。外部記録媒体としては、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等が挙げられる。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして、ＲＯＭ等の記憶部３２に記憶されたオペレーティングシステムやその他のプログラムを読み出し、実行することにより加工装置１００全体の動作を制御する。
【0042】
記憶部３２には、上記各種プログラムやプログラムが用いるパラメータ等が記憶される。さらに記憶部３２には、加工装置本体１０での被加工物Ｂの加工や着色装置２０での補綴物Ｐの着色のための三次元データ、着色データ等が記憶されている。
【0043】
この三次元データに基づいて、制御部３１が加工装置本体１０を制御し、駆動部１５を駆動して切削部１１及び被加工物保持部１２を移動又は回転させ、切削部１１を駆動して被加工物Ｂを切削加工させる。さらに、この三次元データ及び着色データに基づいて、制御部３１が着色装置２０を制御し、駆動部２６を駆動してヘッド２２や補綴物保持部２３を移動又は回転させ、ノズル２１からインク滴を吐出させて補綴物Ｐを着色させる。
【0044】
三次元データは、加工や着色対象の補綴物Ｐの三次元形状を表す三次元座標アドレスである。三次元データは、外部の設計装置等で生成され、ＳＤカード等の外部記録媒体を用いて、記憶部３２に格納される。また、加工装置１００は、有線又は無線の通信手段を介して接続された設計装置から、三次元データを取得し、記憶部３２に格納してもよい。
【0045】
また、他の既存の加工装置で加工済みの補綴物Ｐに対して、着色装置２０での着色のみを行う場合には、この既存の加工装置の三次元データを利用することもできる。この場合も、外部記録媒体や通信手段を用いて既存の加工装置から三次元データを取得し、記憶部３２に格納できる。
【0046】
また、制御装置３０に設計装置としての機能を持たせ、制御装置３０が三次元データを生成してもよい。この場合、例えば、３Ｄスキャナ等の測定装置で患者の歯、陰型又は陽型をスキャンし、スキャンデータに基づいて、作業者が補綴物Ｐの三次元形状を設計する。制御部３１は、この設計に基づいて三次元データを生成して記憶部３２に記憶する。三次元データの生成は、汎用ソフト等を用いて公知の手法を用いて実行できる。
【0047】
着色データは、色情報と、歯の形状や部位（例えば、上下の中切歯、側切歯、犬歯、小臼歯、大臼歯、等）ごとの塗分けパターン（グラデーションパターン）等が対応づけられて記憶されている。色情報は、ＲＧＢ、ＣＭＹＫ値に代表される原色数値、及びこの数値に対応する色データであってもよいし、シェード番号及びシェード番号に対応する色データであってもよい。また、色情報は、色データごとに付された符号の組み合わせであってもよい。
【0048】
また、形状の異なる複数の補綴物の三次元の基準データ及び各基準データに対応付けられた着色パターンを記憶部３２に記憶しておき、制御部３１が補綴物Ｐの三次元データと基準データとを比較して、対応する着色データを自動的に選択してもよい。また、作業者が入力部３４から色番号を入力し、この色番号に基づいて、制御部３１が記憶部３２から着色データを選択してもよい。さらには、設計装置としての制御装置３０を用いて、作業者が補綴物Ｐの三次元形状を設計する際に、色や塗分けパターンも設計し、これに基づいて制御部３１が着色データを生成してもよい。また、カメラ等で撮影した患者の歯の画像を制御部３１が解析して着色データを選択してもよい。
【0049】
以下、上述のような構成の加工装置１００で実行される加工処理の動作の一例を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。加工処理は、加工装置本体１０で実行される切削加工処理（切削加工方法）と、着色装置２０で実行される着色処理（着色方法）とを含む。切削加工処理と着色処理とは、連続して行ってもよいし、何れか一方のみを単独で行ってもよい。以下では、加工装置１００が、切削加工処理と着色処理とを連続して行う場合について説明する。
【0050】
作業者が、加工装置１００の電源を入れ、加工装置本体１０の被加工物保持部１２に被加工物Ｂを装着し、扉体４を閉じ、入力部３４から切削加工開始指示を行う。この切削加工開始指示を、加工装置本体１０が取得することで、切削加工処理が開始される。
【0051】
まず、ステップＳ１で、制御部３１が加工のための三次元データを記憶部３２から取得する。次いで、ステップＳ２で、制御部３１は三次元データに基づいて、切削部駆動部１３を駆動し、切削部１１を移動しつつスピンドル１１ａを回転させる。また、ステップＳ３で、制御部３１が必要に応じて保持部駆動部１４を駆動し、被加工物保持部１２を移動及び回転させる。すると、三次元データに従って切削部１１が移動しつつ、被加工物Ｂを切削加工する（ステップＳ４）。以上により、所望の形状の補綴物Ｐが作製される。
【0052】
そして、作業者は、ステップＳ４で得られた補綴物Ｐを、加工装置本体１０から取り出し、着色装置２０の補綴物保持部２３に装着し、入力部３４から着色開始指示を入力する。着色装置２０は、この着色開始指示を受けて着色処理を開始する。まずステップＳ５で、制御部３１が、三次元データと着色データとを記憶部３２等から取得する。着色データは、予め決められていてもよいし、作業者が入力部３４から入力した色番号等に基づいて記憶部３２から選択して取得してもよい。
【0053】
次に、ステップＳ６で、制御部３１は三次元データに基づいて、ヘッド駆動部２４を駆動し、ヘッド２２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる。また、ステップＳ７で、制御部３１は、必要に応じて保持部駆動部２５を駆動し、補綴物保持部２３を移動及び回転させる。そして、ステップＳ８で、制御部３１は、ヘッド駆動部２４でヘッド２２の位置を調整しつつ（さらに必要に応じて保持部駆動部２５により補綴物保持部２３を回転しつつ）、着色データに基づいてヘッド２２を制御し、ノズル２１からインク滴を吐出させて、補綴物Ｐを着色する。以上の動作により、補綴物Ｐは、所望の色及び塗分けパターンで着色される。
【0054】
その後、焼成装置が補綴物Ｐを焼成して焼結体とすることで、天然色により近い色合いの補綴物Ｐを取得できる。
【0055】
以上説明したように、第１実施形態に係る着色装置２０及びこの着色装置２０を備えた加工装置１００は、制御部３１の制御によって駆動部２６を駆動し、インクジェットヘッド２２又は補綴物保持部２３を、ＸＹＺ直交座標系において所定方向（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の少なくとも何れかの方向）へ移動させつつ、インクジェットヘッド２２を制御してノズル２１からインク滴を吐出させる。これにより、加工装置１００は、立体的な補綴物Ｐに対して、所望の色及び塗分けパターンで着色する。また、人手による着色に比べて、塗布ムラや色調のばらつきを抑制して、より均一で、安定した色調での着色が可能となる。したがって、歯科用補綴物Ｐを、より簡便かつより短時間で効率的に、しかも仕上がりよく着色できる着色装置２０及び加工装置１００及び着色方法を提供できる。
【0056】
また、第１実施形態では、加工装置本体１０や他の既存の加工装置は、加工に用いる三次元データを、着色装置２０の着色用の三次元データとして援用している。これにより、補綴物Ｐの加工時と同一の座標系によって着色が可能となり、加工形状に応じた適切でより正確な着色が可能となるとともに、着色作業をより効率的に行うことが可能となる。
【0057】
なお、上記第１実施形態では、加工装置本体１０と着色装置２０とは、並列に設けられ、加工空間２ａと着色空間３ａとを別空間としているが、この構成に限定されるものではない。例えば、被加工物Ｂの加工と補綴物Ｐの着色が、一つの空間で行われる構成としてもよい。すなわち、この空間内に切削部１１とヘッド２２とを各々、又は付け替え可能に配置し、被加工物保持部１２を、補綴物保持部２３としても使用する。これにより、保持部及び保持部駆動部を１つにできる。この保持部で保持した被加工物Ｂを切削部１１で切削加工して補綴物Ｐを作製し、粉塵の処理等を行った後に、保持部で補綴物Ｐを保持した状態で、続けてヘッド２２を用いて着色を行うことができ、着脱の手間を省ける。また、切削部１１とヘッド２２の駆動部も、一部又は全部を兼用する構成とすることも可能である。このような構成により、着色装置を備えた加工装置の部品点数や容積を削減して、コンパクト化や低コスト化、さらには作業の効率化を図ることができる。
【0058】
または、第１実施形態の加工装置１００において、保持部が加工室２と着色室３とを自在に出入りできる構成としてもよい。この構成により、被加工物Ｂは、加工室２の加工空間２ａで切削加工され、その後、得られた補綴物Ｐは、保持部によって加工室２から着色室３へ移動され、その着色空間３ａ内で補綴物Ｐは着色される。これにより、作業者による補綴物Ｐの出し入れの手間を省いて、作業時間の短縮化や作業の簡易化が図られる。
【0059】
また、第１実施形態では、着色装置２０が加工装置１００に組み込まれているが、この構成に限定されるものではない。例えば、第１実施形態のような構成の着色装置２０を単体で製造し、提供してもよい。これにより、この着色装置２０は、既存の加工装置で加工した補綴物Ｐを着色できる。よって、ユーザは加工装置として導入済のものを継続して使用し、着色装置２０のみを新たに導入すればよく、導入コストの削減等が図られる。
【0060】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態の着色装置２０Ａについて、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る着色装置２０Ａの主要部の概略構成を示す図であり、図６は着色装置２０Ａの概略構成を示すブロック図である。
以下、第２実施形態の着色装置２０Ａについて、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る着色装置２０Ａの主要部の概略構成を示す図であり、図６は着色装置２０Ａの概略構成を示すブロック図である。
【0061】
第２実施形態に係る着色装置２０Ａは、所定の加工装置１０’で加工された補綴物Ｐに、インクジェット方式により着色を施す装置である。図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る着色装置２０Ａは、ノズル２１を有するインクジェットヘッド（ヘッド）２２と、補綴物保持部２３と、ヘッド駆動部２４及び保持部駆動部２５を有する駆動部２６と、制御装置３０と、を主に備えて構成される。制御装置３０は、制御部３１と記憶部３２とを有して構成され、さらに表示部３３と入力部３４とが設けられている。
【0062】
ノズル２１を有するヘッド２２は、着色装置２０Ａの着色空間３ａ内に設けられている。着色インク及びノズル２１からのインク滴の吐出機構は、第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【0063】
ヘッド駆動部２４は、ヘッド２２をＺ軸方向に移動させるＺ軸方向駆動部２４ｃを備えている。このＺ軸方向駆動部２４ｃは、図５に示すように、ガイドレール４０、このガイドレール４０上を移動自在に設けられたスライダ４１及びスライダ４１を移動させる駆動モータ等を備えている。スライダ４１に、ヘッド２２が固定されている。この構成では、Ｚ軸方向駆動部２４ｃが、ヘッド２２をＺ軸方向に移動させることで、ヘッド２２の高さを自在に調整できる。
【0064】
保持部駆動部２５は、補綴物保持部２３を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるＸＹ軸方向駆動部２５ｂと、補綴物保持部２３をＸ軸周り、Ｙ軸周り及びＺ軸周りに回転させるＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃと、を備えている。
【0065】
ＸＹ軸方向駆動部２５ｂは、Ｘ軸方向に延びる第１のガイドレール５０、Ｙ軸方向に延びる第２のガイドレール５１、これら第１、第２のガイドレール５０，５１上を移動自在に設けられたスライダ５２及びスライダ５２を移動させる駆動モータ等を備えている。ＸＹ軸方向駆動部２５ｂがＸ軸方向及びＹ軸方向に各々延びる第１、第２のガイドレール５０，５１を有していることにより、補綴物保持部２３をＸＹの二次元方向に移動できる。
【0066】
このスライダ５２上に、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃが固定されている。このＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃは、スライダ５２に固定された固定部６０と、この固定部６０にＺ軸（第３軸Ａ３）周りに回転自在に設けられた第１のアーム部６１と、この第１のアーム部６１に、Ｚ軸と交差する第１軸Ａ１周りに回転自在に設けられた第２のアーム部６２と、この第２のアーム部６２に第１軸Ａ１周りに回転自在に設けられた第３のアーム部６３と、この第３のアーム部６３に、第１軸Ａ１と交差する第２軸Ａ２周りに回転自在に設けられた第４のアーム部６４と、を有している。この第４のアーム部６４の先端に、補綴物保持部２３が固定され、第４のアーム部６４とともに第２軸Ａ２周りに回転自在となっている。
【0067】
なお、図５に示すようなＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃの基本姿勢においては、第１軸Ａ１はＸ軸と略一致し、第２軸Ａ２はＹ軸と略一致する。これに対して、第１のアーム部６１のＺ軸周りの回転や第３のアーム部６３の第１軸Ａ１周りの回転により、第１軸Ａ１及び第２軸Ａ２はＸ軸又はＹ軸と不一致となる。すると、Ｚ軸周りでの回転位置によっては、第１軸Ａ１がＹ軸と略一致し、第２軸Ａ２がＸ軸と略一致することがある。さらには、第１軸Ａ１、第２軸Ａ２がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と交差することもある。何れの場合でも、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃにより、補綴物保持部２３を、Ｚ軸と、このＺ軸とは異なる第１軸Ａ１及び第２軸Ａ２との、３つの軸周りに回転可能である。よって、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃは、補綴物保持部２３で保持する補綴物Ｐをノズル２１に対して所望の位置及び姿勢で配置できる。
【0068】
上述のような構成の第２実施形態に係る着色装置２０Ａでも、上記第１実施形態の着色装置２０と同様に、基本的には図４に示すステップＳ５～Ｓ８の処理を実行することで、補綴物Ｐへの着色が行える。
【0069】
まず、作業者は、補綴物保持部２３に着色対象の補綴物Ｐを装着して、入力部３４から着色開始指示を入力する。この着色開始指示を受けて、着色装置２０Ａが着色処理を開始し、ステップＳ５で、制御部３１が記憶部３２と、外部記録媒体、外部のＰＣ（設計装置）又は既存の加工装置１０’とから、三次元データ及び着色データを取得する。次のステップＳ６で、制御部３１は、三次元データに基づいて、必要に応じてヘッド駆動部２４のＺ軸方向駆動部２４ｃを駆動してヘッド２２の高さ調整をする。
【0070】
次のステップＳ７で、制御部３１が保持部駆動部２５のＸＹ軸方向駆動部２５ｂを駆動して、第１、第２のガイドレール５０，５１上でスライダ５２を移動させ、スライダ５２上のＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃ及び補綴物保持部２３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置決めをする。また、制御部３１は、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃを駆動して、第１のアーム部６１のＺ軸周りの回転、第２、第３のアーム部６２，６３の第１軸Ａ１周りの回転、第４のアーム部６４の第２軸Ａ２周りの回転を適宜行う。これにより、ノズル２１に臨ませて、補綴物保持部２３で保持した補綴物Ｐが、ＸＹＺ空間の所望の位置及び所望の姿勢（角度）で配置される。
【0071】
そして、ステップＳ８で、制御部３１は、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃで、ノズル２１に対する補綴物Ｐの位置及び姿勢を適宜変更しつつ、着色データに基づいてヘッド２２を制御して、ノズル２１からインク滴を吐出させて、補綴物Ｐを着色する。
【0072】
以上説明したように、第２実施形態の着色装置２０Ａは、第１実施形態と同様に、三次元データ及び着色データに基づいて、インクジェットヘッド２２によって、補綴物Ｐを所望の色及び塗分けパターンで、より均一かつ安定した色調で着色できる。よって、着色装置２０Ａは、補綴物Ｐを、より簡便かつより短時間で効率的に、しかも仕上がりよく着色することが可能となる。
【0073】
また、第２実施形態では、ＸＹＺ軸回転駆動部２５ｃが、Ｚ軸（第３軸Ａ３）周り、第１軸Ａ１周り及び第２軸Ａ２周りに回転自在とし、補綴物Ｐを、ＸＹＺ空間の所望の位置に所望の姿勢で配置可能としている。そのため、補綴物Ｐの咬合面や頬側面だけでなく、より広い範囲に立体的に着色することが可能となり、着色精度や仕上がりをより向上でき、より審美性の高い補綴物Ｐが得られる。
【0074】
また、第２実施形態の着色装置２０Ａは、加工装置と別個の単体の装置として提供されているが、この着色装置２０Ａを組み込んで加工装置を構成してもよい。例えば、第１実施形態の加工装置１００は、着色装置２０に代えて第２実施形態に係る着色装置２０Ａが組み込まれていてもよい。このような加工装置によっても、加工及び着色を効率的に行って、仕上がりのよい補綴物Ｐが得られる。
【0075】
以上、本開示の実施形態を図面により詳述してきたが、上記各実施形態は本開示の例示にしか過ぎないものであり、本開示は上記各実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本開示に含まれることは勿論である。
【0076】
例えば、着色装置２０，２０Ａは、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、比色計等の測色装置を備えていてもよい。この測色装置によって患者の天然歯の色を取得し、取得した色に基づいて、着色インクの色、着色パターンを制御部３１が決定し、補綴物Ｐの着色を行うようにする。このようにすれば、設計の手間を省くとともに、天然歯に近い色合いでの補綴物Ｐの着色が可能となり、審美性が向上する。
【0077】
また、制御装置３０は、人工知能（ＡＩ；Artificial Intelligence）を搭載していてもよい。例えば、ＡＩによって三次元データ及び着色データの設計を行うようにすれば、より迅速かつより高精細なデータが得られ、天然歯の形状や色合いにより近く、より審美性の高い補綴物Ｐが得られる。
【0078】
さらに、着色装置２０，２０Ａが別の機能を有する装置に備わっていてもよい。例えば、本開示は、前述の歯科用補綴物の着色装置を備えた乾燥装置を含む。該乾燥装置は、着色装置と別個の単体の装置として提供されていても、着色装置を組み込んで構成してもよい。また、このような着色装置と乾燥装置との組み合わせを他の装置（例えば、加工装置）に組み込んでもよい。歯科用補綴物を着色装置で着色した後、作業者が使用したインクの使用量に対して、インクの溶媒量を算出したうえで、該乾燥装置を用いることにより、最適な乾燥時間による効率的な乾燥作業が可能となる。該乾燥装置が制御部をさらに備える場合には、制御部がインクの使用量や着色に要した作業時間に応じて、自動的に最適な乾燥時間を算出することで、最適な乾燥時間による効率的な乾燥作業が可能となる。該乾燥装置の機構は特に限定されるものではなく、電熱ヒーター式であっても、温風式であっても、ＩＨ式であっても、マイクロウェーブ式であってもよい。
【0079】
該乾燥装置を設けた加工装置の実施形態の一例を、図７に示す。図７に示す加工装置１００Ａは、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態の着色装置２０を備えた加工装置１００に、さらに乾燥装置７０が備わる構成としたものである。このため、第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。該乾燥装置７０は、扉体７ｂを有する乾燥室７の乾燥空間７ａにおいて、補綴物Ｐを着脱自在に保持する補綴物保持部７１と、補綴物Ｐを乾燥するための熱源７２とを備える。前述したように、補綴物Ｐには取付部材６が接続されているため、この取付部材６を利用すべく、補綴物保持部７１には、台座６ａ及びピン６ｂを挿入して固定する孔部７１ａが設けられている。この孔部７１ａへの台座６ａ及びピン６ｂの挿入により、補綴物保持部７１によって補綴物Ｐが固定され、乾燥中の不測の脱落が抑制される。なお、加工装置１００Ａは、着色装置２０に代えて、第２実施形態の着色装置２０Ａを備えるものでもよい。
【0080】
また、本開示は、前述の歯科用補綴物の着色装置を備えた焼成装置を含む。該焼成装置は、着色装置と別個の単体の装置として提供されていても、着色装置を組み込んで構成してもよい。また、このような着色装置と焼成装置との組み合わせを他の装置（例えば、加工装置）に組み込んでもよい。着色装置で歯科用補綴物を着色した後、作業者が補綴物のサイズやインクの使用量に対して、最適な焼成スケジュールを算出したうえで、該焼成装置を用いることにより、効率的な焼成作業が可能となる。該焼成装置が制御部をさらに備える場合には、制御部がインクの使用量や着色に要した作業時間に応じて、自動的に最適な焼成スケジュールを算出することで、最適な焼成スケジュールによる効率的な焼成作業が可能となる。該焼成装置の機構は特に限定されるものではなく、電熱ヒーター式であっても、ＩＨ式であっても、マイクロウェーブ式であってもよい。
【0081】
該焼成装置を設けた加工装置の実施形態の一例を、図８に示す。図８に示す加工装置１００Ｂは、第１実施形態の他の変形例であり、第１実施形態の着色装置２０を備えた加工装置１００に、さらに焼成装置８０が備わる構成としたものである。該焼成装置８０は、扉体８ｂを有する焼成室８の焼成空間８ａにおいて、補綴物Ｐを着脱自在に保持する補綴物保持部８１と、補綴物Ｐを焼成するための熱源８２とを備える。前述したように、補綴物Ｐには取付部材６が接続されているため、この取付部材６を利用すべく、補綴物保持部８１には、台座６ａ及びピン６ｂを挿入して固定する孔部８１ａが設けられている。この孔部８１ａへの台座６ａ及びピン６ｂの挿入により、補綴物保持部８１によって補綴物Ｐが固定され、焼成中の不測の脱落が抑制される。なお、加工装置１００Ｂは、着色装置２０に代えて、第２実施形態の着色装置２０Ａを備えるものでもよい。
【関連出願への相互参照】
【0082】
本出願は、２０１９年３月２０日に日本国特許庁に出願された特願２０１９－０５３３２９に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】