特許 7741009 三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法

(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】2025-09-08

(45)【発行日】2025-09-17

(54)【発明の名称】三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20250909BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20250909BHJP

   B29C 64/379 20170101ALI20250909BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20250909BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20250909BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20250909BHJP

   B22F 12/90 20210101ALI20250909BHJP

   B29C 64/129 20170101ALI20250909BHJP

   B22F 10/12 20210101ALI20250909BHJP

【ＦＩ】

B29C64/393

B29C64/165

B29C64/379

B33Y30/00

B33Y10/00

B33Y50/02

B22F12/90

B29C64/129

B22F10/12

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022027655

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023124079

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2025-01-06

(73)【特許権者】

【識別番号】324012246

【氏名又は名称】ローランドディー．ジー．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087000

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 淳一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 拓

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５６５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４２４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７２９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４４８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００７２６３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５０６０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０３０８３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／３９３

Ｂ２９Ｃ ６４／１６５

Ｂ２９Ｃ ６４／３７９

Ｂ３３Ｙ ３０／００

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ５０／０２

Ｂ２２Ｆ １２／９０

Ｂ２９Ｃ ６４／１２９

Ｂ２２Ｆ １０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する三次元造形装置であって、
硬化層の形成に寄与しない光からなる画像を投影するプロジェクタを備え、
前記プロジェクタは、造形物の三次元データを前記硬化層の積層方向に射影した画像を造形槽の上方から前記造形槽に投影する
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項2】

造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する三次元造形装置であって、
硬化層の形成に寄与しない光からなる画像を投影するプロジェクタを備え、
前記プロジェクタは、造形物の三次元データに基づいて積層する硬化層を形成するための各硬化層の二次元データを重ね合わせた画像を造形槽の上方から前記造形槽に投影する
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項3】

請求項１または２のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記プロジェクタは、前記造形槽において造形物が造形された造形位置に画像を投影する
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項4】

請求項１または２のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記プロジェクタは、前記造形槽において造形物が造形される予定の造形位置に画像を投影する
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項5】

請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
粉末材料を硬化させる硬化液を吐出するヘッドを有するキャリッジを備え、
前記プロジェクタは、前記キャリッジに搭載されている
ことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項6】

造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する造形工程と、
前記造形物の三次元データを前記硬化層の積層方向に射影した画像を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された画像を、プロジェクタによって前記硬化層の形成に寄与しない光により造形槽の上方から前記造形槽に投影する投影工程と
を有することを特徴とする造形物の造形位置の表示方法。

【請求項7】

造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する造形工程と、
造形物の三次元データに基づいて積層する硬化層を形成するための各硬化層の二次元データを重ね合わせた画像を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された画像を、プロジェクタによって前記硬化層の形成に寄与しない光により造形槽の上方から前記造形槽に投影する投影工程と
を有することを特徴とする造形物の造形位置の表示方法。

【請求項8】

請求項６または７のいずれか１項に記載の造形物の造形位置の表示方法において、
前記投影工程は、前記造形工程の後に実行される
ことを特徴とする造形物の造形位置の表示方法。

【請求項9】

請求項６または７のいずれか１項に記載の造形物の造形位置の表示方法において、
前記投影工程は、前記造形工程の前に実行される
ことを特徴とする造形物の造形位置の表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法に関する。さらに詳細には、本発明は、粉末材料を原料として三次元形状の造形物を造形する三次元造形装置および粉末材料を原料として造形された三次元形状の造形物の造形位置や粉末材料を原料として三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置を表示する造形物の造形位置の表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、粉末材料を原料として三次元形状の造形物を造形する手法として、硬化液（バインダー）により粉末材料を結合して硬化させて形成した層である硬化層を積層することにより造形物を造形する粉末固着積層方式が広く知られている。

【0003】

従来、こうした粉末固着積層方式による三次元造形装置は、上部が開放した粉末材料を貯留する供給槽と、供給槽から粉末材料を供給されて三次元形状の造形物を造形する上部が開放した造形槽と、供給槽から造形槽に供給された粉末材料のうちで造形槽に充填しきれなかった粉末材料や造形槽において造形に用いられなかった粉末材料を回収する上部が開放した排出槽と、造形槽に供給された粉末材料に対して当該粉末材料を硬化する硬化液を吐出する単数または複数のヘッドとを有して構成されている。

【0004】

こうした粉末固着積層方式による三次元造形装置において所望の三次元形状の造形物を造形する際には、まず、供給槽から造形槽に粉末材料を供給して敷き詰め、造形槽に所定の厚さの粉末材料よりなる粉末材料層を形成する。

【0005】

次に、この造形槽に形成された粉末材料層に対して、造形予定の三次元形状の造形物を積層方向と直交する平面方向に沿って切断した際の断面形状を示す断面画像データたる二次元データ（スライスデータ）に基づいて、単数または複数のヘッドから粉末材料を硬化する硬化液を吐出して、当該二次元データに基づく断面形状を硬化させた粉末材料層たる硬化層を形成する。

【0006】

その後、断面形状を硬化させた硬化層上に所定の厚さの新たな粉末材料層を形成し、この粉末材料層に対して、上記により硬化させた断面形状の次の断面形状を表す二次元データに基づいてヘッドから硬化液を吐出し、当該二次元データに基づく断面形状を硬化させた粉末材料層たる硬化層を形成する。

【0007】

そして、上記した処理を繰り返し行い、全ての二次元データに基づく断面形状を順次硬化させた硬化層を形成して積層することにより、所望の三次元形状の造形物を造形する。

【0008】

なお、上記した二次元データ（スライスデータ）は、造形予定の三次元形状の造形物をあらわす三次元データから公知の技術により生成することができる。

【0009】

ところで、上記したような従来の三次元造形装置によれば、造形槽において造形された三次元形状の造形物は当該造形槽に供給された粉末材料の中に埋もれてしまっており、作業者は造形槽における造形位置に造形した造形物を視認することができないため、作業者にとって造形された造形物を造形槽内から取り出すことは容易ではないということが指摘されていた。

【0010】

こうした指摘に鑑みて、例えば、特許文献１として提示する特開２０１９－７２９６７号公報には、造形槽内から造形後の造形物を取り出しやすくするために、造形槽内において造形物が造形される造形プレートに貫通穴を設け、当該造形プレートよりも下方にある造形テーブルを下降させることにより、造形槽内に貯留されている硬化していない粉末材料を当該造形テーブルに落下させて、作業者が造形物を造形槽内から取り出し易くするようにした三次元造形装置が提案されている。

【0011】

しかしながら、上記した特開２０１９－７２９６７号公報に開示された三次元造形装置によれば、造形槽の構成が煩雑化するため、より簡素な構成により作業者が造形槽内から容易に三次元形状の造形物を取り出すことのできる新たな手法の提案が要望されていた。

【0012】

また、上記したような従来の三次元造形装置において、例えば、大型の三次元形状の造形物を作製する際には、当該造形物を支えるための部材であるサポート材を予め造形槽内において当該造形物が造形される予定の位置である造形位置に配置しておき、当該サポート材を利用して当該造形物の造形を行うようにしていた。

【0013】

従来、こうしたサポート材を造形槽内に設置する際には、三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置を作業者が目測して、この作業者の目測による造形位置にサポート材を配置するようにしていた。

【0014】

このため、作業者の目測によりサポート材を配置した位置と実際に三次元形状の造形物が造形される造形位置との間で位置ずれが生じてしまう場合があり、この場合にはサポート材により当該造形物を十分に支えることができないということが指摘されていた。

【0015】

こうした指摘に鑑みて、例えば、特許文献２として特許第６７６３９９３号公報には、３Ｄプリンタにおいて、３Ｄオブジェクトデータから３Ｄオブジェクトの境界を検出し、印刷ステージに３Ｄオブジェクトが収まるか否かを判定する方法が提案されている。

【0016】

しかしながら、上記した特許第６７６３９９３号公報に開示された方法によれば、煩雑な処理手順より３Ｄオブジェクトデータから３Ｄオブジェクトの境界を検出しているため、より簡素な手法により作業者が三次元形状の造形物が造形される予定の位置の造形位置を取得することのできる新たな手法の提案が要望されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【文献】特開２０１９－７２９６７号公報

【文献】特許第６７６３９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の技術と比較するとより簡素な手法を用いることにより、作業者が造形槽内から容易に三次元形状の造形物を取り出すことを可能にした三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法、ならびに、作業者が三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置を取得することを可能にした三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記した目的を達成するために、本発明による三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法は、プロジェクタを用いて三次元形状の造形物にかかる画像を造形槽に投影するようにしたものである。

【0020】

従って、本発明による三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法によれば、プロジェクタにより画像を投影するという簡素な手法により、作業者は、造形槽における造形された三次元形状の造形物の造形位置や、造形槽において三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置を視認することができるようになる。

【0021】

このため、作業者は、造形槽内から造形された三次元形状の造形物を容易に取り出すことができるようになり、また、三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置にサポート材を適切に設置することができるようになる。

【0022】

即ち、本発明は、造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する三次元造形装置であって、硬化層の形成に寄与しない光からなる画像を投影するプロジェクタを備え、上記プロジェクタは、造形物の三次元データを上記硬化層の積層方向に射影した画像を造形槽の上方から上記造形槽に投影するようにしたものである。

【0023】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置または造形される予定の位置を視認することができるようになる。

【0024】

また、本発明は、造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する三次元造形装置であって、硬化層の形成に寄与しない光からなる画像を投影するプロジェクタを備え、上記プロジェクタは、造形物の三次元データに基づいて積層する硬化層を形成するための各硬化層の二次元データを重ね合わせた画像を造形槽の上方から上記造形槽に投影するようにしたものである。

【0025】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置を視認することができるようになる。また、上記した本発明によれば、三次元造形装置で投影する画像を生成することができるようになる。

【0026】

また、本発明は、上記した本発明において、上記プロジェクタは、上記造形槽において造形物が造形された造形位置に画像を投影するようにしたものである。

【0027】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置を確実に視認することができるようになる。

【0028】

また、本発明は、上記した本発明において、上記プロジェクタは、上記造形槽において造形物が造形される予定の造形位置に画像を投影するようにしたものである。

【0029】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形される予定の位置を造形前に視認することができるようになる。

【0030】

また、本発明は、上記した本発明において、粉末材料を硬化させる硬化液を吐出するヘッドを有するキャリッジを備え、上記プロジェクタは、上記キャリッジに搭載されているようにしたものである。

【0031】

従って、上記した本発明によれば、造形槽の上方から画像を造形槽に投影することができるようになる。

【0032】

また、本発明は、造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する造形工程と、上記造形物の三次元データを上記硬化層の積層方向に射影した画像を生成する生成工程と、上記生成工程で生成された画像を、プロジェクタによって上記硬化層の形成に寄与しない光により造形槽の上方から上記造形槽に投影する投影工程とを有するようにしたものである。

【0033】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置または造形される予定の位置を視認することができるようになる。

【0034】

また、本発明は、造形槽において粉末材料の硬化層を積層させて三次元形状の造形物を造形する造形工程と、造形物の三次元データに基づいて積層する硬化層を形成するための各硬化層の二次元データを重ね合わせた画像を生成する生成工程と、上記生成工程で生成された画像を、プロジェクタによって上記硬化層の形成に寄与しない光により造形槽の上方から上記造形槽に投影する投影工程とを有するようにしたものである。

【0035】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置を視認することができるようになる。また、上記した本発明によれば、三次元造形装置で投影する画像を生成することができるようになる。

【0036】

また、本発明は、上記した本発明において、上記投影工程は、上記造形工程の後に実行されるようにしたものである。

【0037】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形された位置を確実に視認することができるようになる。

【0038】

また、本発明は、上記した本発明において、上記投影工程は、上記造形工程の前に実行されるようにしたものである。

【0039】

従って、上記した本発明によれば、造形物が造形される予定の位置を造形前に視認することができるようになる。

【発明の効果】

【0040】

本発明は、以上説明したように構成されているので、従来の技術と比較するとより簡素な手法によって、作業者は造形槽内から三次元形状の造形物を容易に取り出すことができるようになり、また、作業者は三次元形状の造形物が造形される予定の造形位置を取得することができるようになるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の構成を模式的に示す概略構成斜視説明図である。

【図2】図２は、図１に示す三次元造形装置のＡ矢視における内部構造を模式的に示す説明図である。

【図3】図３は、造形物をあらわす三次元データを硬化層の積層方向に射影した画像である射影画像を模式的に示す説明図である。

【図4】図４は、各硬化層を形成するための二次元データを当該硬化層の積層方向に重ね合わせた画像である重ね合わせ画像を模式的に示す説明図である。

【図5】図５は、図１に示す三次元造形装置における制御装置の本発明の実施に関連する機能的構成を示すブロック構成説明図である。

【図6】図６は、三次元造形装置における造形物の造形後にプロジェクタにより画像を投影した状態を模式的に示す説明図である。

【図7】図７は、三次元造形装置における造形物の造形前にプロジェクタにより画像を投影した状態を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置および造形物の造形位置の表示方法の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。

【0043】

（Ｉ） 本発明による三次元造形装置の全体の構成の説明

【0044】

図１には、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の構成を模式的に示す概略構成斜視説明図があらわされている。

【0045】

また、図２には、図１に示す三次元造形装置のＡ矢視における内部構造を模式的に示す説明図があらわされている。

【0046】

さらに、図３には、造形物をあらわす三次元データを硬化層の積層方向に射影した画像である射影画像を模式的に示す説明図があらわされている。

【0047】

さらにまた、図４には、各硬化層を形成するための二次元データを当該硬化層の積層方向に重ね合わせた画像である重ね合わせ画像を模式的に示す説明図があらわされている。

【0048】

三次元造形装置１０は、その全体の動作を、例えば、マイクロコンピューターなどにより構築されるコンピューターシステムにより構成された制御装置２００により制御されるものであり、制御装置２００を内蔵した筐体１２の内部に、上方端部に位置する開口部１４ａから内部に粉末材料を供給されて貯留する供給槽１４と、供給槽１４から供給される粉末材料を充填されて三次元形状の造形物が作製される上部が開放した造形槽１６と、供給槽１４から造形槽１６に供給された粉末材料のうちで造形槽１６に充填しきれなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料を回収する上部が開放した排出槽１８とがそれぞれ形成されている。

【0049】

より詳細には、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とは、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って並設されており、前方側から後方側に向かって、供給槽１４、造形槽１６、排出槽１８の順で並んで配設されている。

【0050】

供給槽１４は、内部に昇降板２０が配設されており、この昇降板２０は、モーター（図示せず。）により供給槽１４内部を昇降可能な構成となっている。

【0051】

そして、供給槽１４では、内部に粉末材料が貯留された状態で、昇降板２０が上昇することにより、貯留された粉末材料を上昇させ、これにより、上方の開口部１４ａから所定量の粉末材料を上昇させることとなる。なお、こうして開口部１４ａから上昇した所定量の粉末材料は、キャリッジ２２がＹ軸方向を前方側から後方側に移動することにより、キャリッジ２２の後方側に設けられたローラー２４によって前方側から後方側に押し進められ、供給槽１４の後方側に位置する造形槽１６に供給されることとなる。

【0052】

即ち、供給槽１４においては、制御装置２００により、粉末材料を供給槽１４内に貯留する際には昇降板２０が下降するように制御され、粉末材料を造形槽１６に供給するときには昇降板２０が上昇するように制御される。

【0053】

造形槽１６は、内部に昇降板２６が配設されており、この昇降板２６は、モーター（図示せず。）により造形槽１６内部を昇降可能な構成となっている。

【0054】

そして、造形槽１６においては、上方の開口部１６ａと同じ高さ位置たる初期位置に位置する昇降板２６を下降することにより、造形槽１６内に所定量の粉末材料を充填可能な空間が形成される。

【0055】

こうして形成された空間には、ローラー２４により前方側から後方側に押し進められた所定量の粉末材料が充填されることとなり、これにより、造形槽１６に供給槽１４から粉末材料が供給されて粉末材料層が形成されることになる。

【0056】

排出槽１８は、内部に昇降板３２が配設されており、この昇降板３２は、モーター（図示せず。）により排出槽１８内部を昇降可能な構成となっている。

【0057】

そして、排出槽１８においては、上方の開口部１８ａと同じ高さ位置たる初期位置に位置する昇降板３２を徐々に下降することにより、排出槽１８内に粉末材料を収容可能な空間が徐々に拡大するように構成されている。

【0058】

こうして形成された空間には、供給槽１４から造形槽１６に供給された粉末材料のうちで造形槽１６に充填しきれなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料が排出されて回収されることとなる。

【0059】

即ち、ローラー２４により前方側から後方側に押し進められた所定量の粉末材料のうち、造形槽１６に充填できなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料が、開口部１８ａから排出槽１８に落下して収容されることとなる。

【0060】

ここで、粉末材料が開口部１８ａから排出槽１８に落下して収容される際に、粉末材料による大量の粉塵が発生する。三次元造形装置１０においては、こうした大量の粉塵の発生を抑制するため、排出槽１８に収容されている粉末材料の排出量に応じて昇降板３２を徐々に下降するようにして、粉末材料が開口部１８ａから落下する落下距離が短くなるように調整している。

【0061】

また、三次元造形装置１０は、筐体１２の上面部１２ａにおいて、Ｙ軸方向に沿って延長して配設されたガイド部材２８を備えている。

【0062】

このガイド部材２８上に、当該ガイド部材２８に沿ってＹ軸方向にモーター（図示せず。）により移動自在にキャリッジ２２が配設されている。

【0063】

そして、キャリッジ２２には、造形槽１６に形成された粉末材料層に対して硬化液を吐出して硬化層を形成するためのヘッドとして、単数または複数のヘッド１０２が固定的に配設されている。このヘッド１０２には、硬化液を貯留したカートリッジ３０から硬化液が供給される。

【0064】

なお、本実施の形態においては、３個のヘッド１０２が配設された場合について図示している。

【0065】

より詳細には、キャリッジ２２はヘッドマウントプレート１０４を備えており、ヘッド１０２はヘッドマウントプレート１０４に固定されて装着されている。

【0066】

なお、ヘッド１０２とヘッドマウントプレート１０４とは、なるべく緊密に密着させるように精度よく配置される。

【0067】

符号１０６は、ヘッド１０２とヘッドマウントプレート１０４とを被覆する箱状のカバーである。

【0068】

カバー１０６の前方側の側面１０６ａ、即ち、排出槽１８の側とは反対側の側面１０６ａには、Ｘ軸方向に軸方向が延長して配置された半円筒形状の粉末材料回収部３４が設けられている。

【0069】

なお、ローラー２４は、キャリッジ２２におけるヘッド１０２の後方側の位置に配設されている。

【0070】

さらに、三次元造形装置１０は、キャリッジ２２の上部２２ａに配置されたプロジェクタ１００を備えている。

【0071】

このプロジェクタ１００は、上記した粉末材料の硬化に寄与しない光を照射するものであって、上記した粉末材料の硬化に寄与しない光からなる画像を造形槽１６の上方から造形槽１６に向けて投影し、当該画像を造形槽１６に投影することによって、作業者が当該画像を視認することができるようにする。

【0072】

ここで、プロジェクタ１００により造形槽１６に投影される画像は、造形物の三次元データを硬化層の積層方向に射影した画像や、各硬化層を形成するための二次元データを当該硬化層の積層方向に重ね合わせた画像である。

【0073】

なお、本明細書ならびに特許請求の範囲においては、「造形物の三次元データを硬化層の積層方向に射影した画像」を「射影画像」と適宜に称することとし、また、「各硬化層を形成するための二次元データを当該硬化層の積層方向に重ね合わせた画像」を「重ね合わせ画像」と適宜に称することとする。

【0074】

より詳細には、射影画像とは、図３に示すように、三次元形状の造形物４００を示す三次元データを積層方向（Ｚ軸方向）と直交する平面（ＸＹ平面）、即ち、粉末材料層ならびに硬化層の上面と平行な平面に射影した画像（射影画像）４０２である。

【0075】

また、重ね合わせ画像は、図４に示すように、三次元造形装置１０により三次元形状の造形物５００を造形するために、造形物５００を示す三次元データから二次元データ（スライスデータ）５０２を生成するが、その二次元データ５０２を積層方向に重ね合わせた画像（重ね合わせ画像）５０４である。

【0076】

即ち、三次元造形装置１０においては、造形物の三次元データに基づいて積層する硬化層を形成するための各硬化層の二次元データを生成し、ヘッド１０２から硬化液を吐出して硬化層を形成するために使用するが、この二次元データを順次記憶しておき、これにより重ね合わせて重ね合わせ画像を形成する。

【0077】

また、三次元造形装置１０には、上記したように制御装置２００が搭載されており、作業者は操作パネル３００に設けられた各種の操作子を操作することによって、当該制御装置２００により三次元造形装置１０の動作を制御することができる。

【0078】

即ち、操作パネル３００には、詳細な図示は省略するが、プロジェクタ１００により造形槽１６に投影する画像を選択する操作子を含む各種の操作を行うための操作子や当該操作子の操作状況などを表示する表示部などが設けられている。

【0079】

（ＩＩ） 本発明による三次元造形装置における制御装置の機能的構成の説明

【0080】

図５には、図１に示す三次元造形装置における制御装置の本発明の実施に関連する機能的構成を示すブロック構成説明図があらわされている。

【0081】

制御装置２００は、本発明の実施に関連する機能的構成として、上記した粉末材料の硬化に寄与しない光からなる画像を記憶する画像記憶部２０２と、プロジェクタ２００を制御するプロジェクタ制御部２０４とを有して構成されている。

【0082】

より詳細には、画像記憶部２０２は、少なくとも、射影画像を記憶する射影画像記憶部２０２ａと、重ね合わせ画像を記憶する重ね合わせ画像記憶部２０２ｂとを有して構成されている。

【0083】

ここで、射影画像記憶部２０２ａは、三次元造形装置１０で造形した造形物あるいは三次元造形装置１０で造形予定の造形物毎に、公知の技術により生成した射影画像を記憶している。

【0084】

また、重ね合わせ画像記憶部２０２ｂは、三次元造形装置１０で造形した造形物あるいは三次元造形装置１０で造形予定の造形物毎に、公知の技術により生成した重ね合わせ画像を記憶している。

【0085】

プロジェクタ制御部２０４は、作業者が操作パネル３００の操作子を操作して、射影画像記憶部２０２ａに記憶された射影画像を選択した場合には、造形槽１６において造形された造形物の造形位置、あるいは、造形槽１６において造形物を造形する予定の造形位置に、当該選択した射影画像を投影するようにプロジェクタ１００を制御する。

【0086】

また、プロジェクタ制御部２０４は、作業者が操作パネル３００の操作子を操作して、重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに記憶された重ね合わせ画像を選択した場合には、造形槽において造形された造形物の造形位置、あるいは、造形槽において造形物を造形する予定の造形位置に、当該選択した重ね合わせ画像を投影するようにプロジェクタ１００を制御する。

【0087】

（ＩＩＩ） 本発明による三次元造形装置における動作およびその制御方法の説明

【0088】

以上の構成において、三次元造形装置１０は、その全体的な動作を制御装置２００により制御されるものであるが、三次元造形物を造形する際の動作については上記において引用した特許文献などに開示された従来の技術を用いればよいので、その詳細な説明は省略するものとして、以下においては、図６ならびに図７を参照しながら本発明の実施に関連する事項についてのみ説明する。

【0089】

なお、図６には、三次元造形装置における造形物の造形後にプロジェクタにより画像を投影した状態を模式的に示す説明図があらわされている。

【0090】

また、図７には、三次元造形装置における造形物の造形前にプロジェクタにより画像を投影した状態を模式的に示す説明図があらわされている。

【0091】

三次元造形装置１０においては、公知の技術により造形物の造形を終了した後においては、造形槽１６において造形された造形物は造形槽１６に供給された粉末材料の中に埋もれていて、作業者は造形槽１６内において造形された造形物の造形位置を視認するができない。

【0092】

このため、三次元造形装置１０においては、作業者が操作パネル３００の操作子の操作により、記憶部２０２の射影画像記憶部２０２ａに記憶されている造形された造形物にかかる射影画像を選択すると、プロジェクタ制御部２０４が当該選択された射影画像を読み出すとともに当該読み出した射影画像を投影するようにプロジェクタ１００を制御して、図６に示すように、プロジェクタ１００から当該読み出した射影画像を造形槽１６における造形物の造形位置に投影する。

【0093】

これにより、作業者は造形物が造形された造形位置を視認しながら造形物を取り出すことが可能となり、造形物を破損することなく容易に取り出すことができる。

【0094】

なお、作業者が操作子の操作により、記憶部２０２の重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに記憶されている造形された造形物にかかる重ね合わせ画像を選択した場合にも、上記した射影画像を選択した場合と同様にして、プロジェクタ１００から重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに記憶された重ね合わせ画像が造形槽１６における造形物の造形位置に投影されるので、作業者は造形物が造形された造形位置を視認しながら造形物を取り出すことが可能となり、造形物を破損することなく容易に取り出すことができる。

【0095】

また、三次元造形装置１０による造形物の造形前においては、作業者が操作パネル３００の操作子の操作により、記憶部２０２の重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに記憶されている造形する予定の造形物にかかる重ね合わせ画像を選択すると、プロジェクタ制御部２０４が当該選択された重ね合わせ画像を読み出すとともに当該読み出した重ね合わせ画像を投影するようにプロジェクタ１００を制御して、図７に示すように、プロジェクタ１００から当該読み出した重ね合わせ画像を、例えば、初期位置まで上昇している造形槽１６の昇降板２６における造形物が造形される予定の造形位置に投影する。

【0096】

これにより、作業者は、造形槽１６の昇降板２６に投影された重ね合わせ画像を目安にしてサポート材を適切な位置に配置することができる。

【0097】

その後に、配置したサポート材の厚さ分だけ造形槽１６の昇降板２６を下方に移動して粉末材料を敷き詰め、こうした粉末材料の敷き詰め後に公知の技術により造形物の造形を行う。

【0098】

なお、作業者が操作子の操作により、記憶部２０２の射影画像記憶部２０２ａに記憶されている造形する予定の造形物にかかる射影画像を選択した場合にも、上記した重ね合わせ画像を選択した場合と同様にして、プロジェクタ１００から射影画像記憶部２０２ａに記憶されている射影画像が造形槽１６の昇降板２６における造形物が造形される予定の造形位置に投影されるので、作業者は造形槽１６の昇降板２６に投影された射影画像を目安にしてサポート材を適切な位置に配置することができる。

【0099】

（ＶＩ） 本発明による三次元造形装置の作用効果

【0100】

以上において説明したように、三次元造形装置１０によれば、プロジェクタ１００により射影画像や重ね合わせ画像を投影するという簡素な手法により、作業者は、造形槽１６における造形物が造形された造形位置や、造形槽１６において造形物が造形される予定の造形位置を視認することができるようになる。

【0101】

このため、作業者は、造形槽１６内から造形された造形物を容易に取り出すことができるようになり、また、三次元造形物が造形される予定の造形位置にサポート材を適切に設置することができるようになる。

【0102】

（Ｖ） 他の実施の形態および変形例の説明

【0103】

上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した実施の形態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の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0104】

例えば、上記した実施の形態は、以下の（Ｖ－１）乃至（Ｖ－９）に示すように変形するようにしてもよい。

【0105】

（Ｖ－１） 上記した実施の形態においては、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を参照しながら説明したが、これは説明の便宜上に過ぎないものであって、三次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではないことは勿論であって、また、本発明を何ら限定するものでもないことも勿論である。

【0106】

（Ｖ－２） 上記した実施の形態においては、三次元造形の手法として硬化液で粉末材料を結合して硬化させる方式について説明したが、粉末材料を硬化させる方式はこれに限られるものではないことは勿論である。例えば、粉末材料にレーザー光を照射することにより当該粉末材料を焼結して硬化させるようにしてもよい。あるいは、粉末材料として光硬化性を有するものを用い、当該粉末材料に紫外線を照射して当該粉末材料を硬化（結合）させるようにしてもよい。

【0107】

（Ｖ－３） 上記した実施の形態においては、作業者が操作パネル３００の操作子を操作することにより、プロジェクタ１００により投影する画像として射影画像か重ね合わせ画像かを選択するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。例えば、射影画像か重ね合わせ画像かのいずれか一方のみ記憶するようにしておき、当該記憶しておいた画像を自動的に投影するようにしてもよい。

【0108】

（Ｖ－４） 上記した実施の形態においては、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とをＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って並設し、前方側から後方側に向かって供給槽１４、造形槽１６、排出槽１８の順で並んで配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

【0109】

（Ｖ－５） 上記した実施の形態においては、重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに重ね合わせ画像を記憶するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。例えば、造形物の三次元データに基づいて生成した各層の二次元データを記憶部２０２に記憶しておき、プロジェクタ１００により重ね合わせ画像を投影するタイミングで、記憶部２０２に記憶された二次元データを重ね合わせて重ね合わせ画像を生成して、この生成した重ね合わせ画像をプロジェクタ１００により投影するようにしてもよい。

【0110】

（Ｖ－６） 上記した実施の形態においては、射影画像記憶部２０２ａに記憶しておいた射影画像を読み出したり、あるいは、重ね合わせ画像記憶部２０２ｂに記憶しておいた重ね合わせ画像を読み出すことにより、プロジェクタ１００により画像を投影するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。例えば、射影画像や重ね合わせ画像を記憶する記憶部を持たずに、プロジェクタ１００に画像を投影するタイミングで射影画像や重ね合わせ画像を生成し、この生成した射影画像や重ね合わせ画像をプロジェクタ１００により投影するようにしてもよい。

【0111】

（Ｖ－７） 上記した実施の形態においては、三次元造形装置１０により射影画像や重ね合わせ画像を生成して記憶する場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。例えば、三次元造形装置１０とは異なる他の装置により射影画像や重ね合わせ画像を生成して、当該生成した射影画像や重ね合わせ画像を三次元造形装置１０に記憶しておくようにしてもよい。あるいは、三次元造形装置１０とは異なる他の装置により射影画像や重ね合わせ画像を生成したり記憶したりしておき、三次元造形装置１０は他の装置により生成した射影画像や重ね合わせ画像を読み出すようにしてもよいし、三次元造形装置１０は他の装置に記憶した画像を読み出すようにしてもよい。

【0112】

（Ｖ－８） 上記した実施の形態においては、プロジェクタ１００は三次元造形装置１０のキャリッジ２２の上部２２ａに配置されていたが、プロジェクタ１００の配置位置はこれに限定されるものではないことは勿論である。プロジェクタ１００の配置位置は、造形槽１６に上方から画像を投影できる位置であればよい。また、プロジェクタ１００は、三次元造形装置１０と別体であってもよい。例えば、プロジェクタ１００は、三次元造形装置１０の付近に設置された三脚等に固定されていてもよい。

【0113】

（Ｖ－９） 上記した実施の形態ならびに上記した（Ｖ－１）乃至（Ｖ－８）に示す各種の他の実施の形態や変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0114】

本発明は、粉末材料の硬化層を積層させて造形物を造形する粉末固着積層方式の三次元造形装置に用いて好適である。

【符号の説明】

【0115】

１０ 三次元造形装置
１２ 筐体
１２ａ 上面部
１４ 供給槽
１４ａ 開口部
１６ 造形槽
１６ａ 開口部
１８ 排出槽
１８ａ 開口部
２０ 昇降板
２２ キャリッジ
２２ａ 上部
２４ ローラー
２６ 昇降板
２８ ガイド部材
３０ カートリッジ
３２ 昇降板
３４ 粉末材料回収部
１００ プロジェクタ
１０２ ヘッド
１０４ ヘッドマウントプレート
１０６ カバー
１０６ａ 側面
２００ 制御装置
２０２ 画像記憶部
２０２ａ 射影画像記憶部
２０２ｂ 重ね合わせ画像記憶部
２０４ プロジェクタ制御部
３００ 操作パネル
４００ 造形物
４０２ 射影画像
５００ 造形物
５０２ 二次元データ（スライスデータ）
５０４ 重ね合わせ画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】