JP2000272017A - 積層造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作対象物の作成に要する時間が短い、しか
も、構成を簡易、小型にし得る積層造形装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明では、粉末焼結法に従う積層造形
装置にマスクを利用する面露光方式を適用する。そし
て、透明シートと被転写層とを有する被転写層塗布リボ
ンを用いた印刷処理によって被転写層塗布リボンから部
分的に被転写層を除去して、被転写層塗布リボンから部
分的に被転写層が除去された部分をマスクとして作成す
るマスク作成手段と、作成されたマスクを露光位置に搬
送制御するマスク搬送制御手段とを有することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層造形装置に関
し、例えば、粉末を利用する粉末焼結法やインクジェッ
ト法などによって立体構造物を製作する装置に適用し得
るものである。

【０００２】

【従来の技術】立体構造物を製作する方法として、製作
対象物の形状データを３次元座標軸上のある座標軸に直
交する平面でスライスした各層毎の２次元スライスデー
タを得、その２次元スライスデータに基づいて、下位層
又は上位層の形状から各層の形状を徐々に形成（積層形
成）することを通じて、所望する立体構造物を製作する
積層造形法がある。そして、積層造形法の中には、粉末
を利用する粉末焼結法やインクジェット法などもある。

【０００３】粉末焼結法は、積層原料として粉末を使用
し、光線加熱によって粉末粒子を相互に結合させて積層
造形を行う方法である。例えば、粉末の流動性を利用し
て、水平に移動するローラやブレード刃などによって薄
い層を形成し、その層の２次元スライスデータに応じて
加熱用の光線をその層に選択的に照射し、その層の形状
を形成する。

【０００４】インクジェット法にはバインダ法及び堆積
法があるが、インクジェットバインダ法でも、積層原料
として粉末を使用する。インクジェットバインダ法は、
結合用の液材の滴下によって粉末粒子を相互に結合させ
て積層造形を行う方法である。例えば、粉末の流動性を
利用して、水平に移動するローラやブレード刃などによ
って薄い層を形成し、その層の２次元スライスデータに
応じて結合用の液材をその層に選択的に滴下し、その層
の形状を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末焼
結法においては、２次元スライスデータに応じた加熱用
の光線の選択的な照射は、光ビームの走査（スキャン）
によっているので、１層分の形状の作成にも長時間を要
し、当然に、所望する立体構造物の全体形状の作成にも
長時間を要する。また、ランダムスキャンやラスタスキ
ャンやベクトルスキャンのいずれを採用している場合で
あっても、スキャン中における光ビームの断続を要する
こともあり、その断続制御が複雑になり易い。さらに、
スキャンニング構成は、２次元座標上のいずれの位置に
対しても応じられる構成であるため、構成が複雑である
共に、その位置精度に対する要求が高いために高価なも
のとなり易い。

【０００６】また、インクジェットバインダ法において
は、２次元スライスデータに応じた液材の選択的な滴下
は、滴下用のノズルの走査（スキャン）によっているの
で、１層分の形状の作成にも長時間を要し、当然に、所
望する立体構造物の全体形状の作成にも長時間を要す
る。また、ノズルのスキャン中において適宜滴下を断続
することを要し、その断続制御が複雑になり易い。さら
に、スキャンニング構成は、２次元座標上のいずれの位
置に対しても応じられる構成であるため、構成が複雑で
ある共に、その位置精度に対する要求が高く、高価なも
のとなり易い。

【０００７】上述した粉末焼結法は、光硬化樹脂を積層
材料としている光造形法と、光線を積層材料に選択的に
照射するという点では同様である。そのため、現状の粉
末焼結法では光強度の面から採用されていないが、光造
形法で提案されているマスクを利用する面露光方式を、
粉末焼結法にも適用することが考えられる。面露光方式
を適用した場合には、作成時間の短縮化が期待される。

【０００８】従来の光造形法の場合、２次元スライスデ
ータに応じた透過パターンを有するマスクは、従来は、
ガラスなどの剛性を有する透光性板状部材の一面に透過
パターンを形成したものとなっている。立体構造物を光
造形法で形成するためには、多くのマスクが必要とな
る。

【０００９】しかし、その時点で対象となっている層に
応じたマスクを、剛性を有する複数のマスクの中から選
択して、光硬化樹脂層に対向させる構成は、複雑、大型
化し、光造形装置全体をも複雑、大型化する。また、剛
性を有する透光性板状部材でなるマスクを作成する構成
自体も、複雑、大型化し易い。そのため、光造形を行う
構成と、マスクを作成する構成とを別個のユニットとす
るようなことも多く、この点からも、光造形装置の全体
構成を複雑、大型化し易く、また、マスク作成ユニット
から、光造形ユニットへのマスク転送構成なども必要と
なる。

【００１０】このような課題は、面露光方式を粉末焼結
法に仮に適用したとしても同様に生じるであろう。

【００１１】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、製作対象物の作成に要する時間が短い、しか
も、構成を簡易、小型にし得る、積層材料として粉末を
適用している積層造形装置を提供しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第１の本発明は、光に感応して相互に焼結結合する
焼結用粉末材料に対してマスクを介して露光光を照射し
て製作対象物の１層分の形状を形成し、この１層分の形
状形成処理を繰り返し行うことで所望する製作対象物を
造形する積層造形装置であって、（１）透明シートと被
転写層とを有する被転写層塗布リボンを用いた印刷処理
によって上記被転写層塗布リボンから部分的に被転写層
を除去して、上記被転写層塗布リボンから部分的に被転
写層が除去された部分を上記マスクとして作成するマス
ク作成手段と、（２）作成されたマスクを露光位置に搬
送制御するマスク搬送制御手段とを有することを特徴と
する。

【００１３】また、第２の本発明は、結合用液材の供給
によって相互に結合する被結合用粉末材料に対してマス
クを介して上記結合用液材を供給して製作対象物の１層
分の形状を形成し、この１層分の形状形成処理を繰り返
し行うことで所望する製作対象物を造形する積層造形装
置であって、（１）上記結合用液材を通過し得るベース
シートと上記結合用液材を通過し得ない被覆層とを有す
るリボンを用いた印刷処理によって上記リボンから部分
的に被覆層を除去して、上記リボンから部分的に被覆層
が除去された部分を上記マスクとして作成するマスク作
成手段と、（２）作成されたマスクを上記結合用液材の
供給位置に搬送制御するマスク搬送制御手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施形態 以下、本発明による積層造形装置の第１の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第１の実施形態の積層
造形装置は、焼結造形法の範疇に属するものである。

【００１５】ここで、図１が、第１の実施形態の積層造
形装置（粉末焼結造形装置）の全体構成を示す概略構成
図である。

【００１６】図１において、この粉末焼結造形装置１
は、大きくは、マスクを作成すると共に所定位置にマス
クを搬送するマスク作成搬送部１０、面露光に必要な平
行光（平行光束）を形成する平行光照射部２０、各層の
露光材料層の形成や位置制御を行う被露光物形成部３
０、及び、当該積層造形装置１の全体制御などを行う制
御部４０から構成されている。

【００１７】マスク作成搬送部１０は、被転写層塗布リ
ボン１１、被転写層塗布リボン供給部（以下、単にリボ
ン供給部と呼ぶ）１２、被転写層塗布リボン巻取部（以
下、単にリボン巻取部と呼ぶ）１３、印刷部１４、並び
に、被転写層塗布リボン進行方向変換ローラ（以下、単
にリボン進行方向変換ローラと呼ぶ）１５及び１６を有
している。

【００１８】被転写層塗布リボン１１は、透明シート１
１ａ上に被転写層１１ｂが例えば熱転写可能（加熱によ
って剥離可能）に塗布されているものである。この実施
形態の場合、被転写層塗布リボン１１の一方の構成要素
である透明シート１１ａは、焼結用の光束（露光光）を
透過し得るものであり、これに対して、被転写層塗布リ
ボン１１の他方の構成要素である被転写層１１ｂは、露
光光の透過を阻止するものである。

【００１９】なお、第１の実施形態の場合、積層材料と
しては、焼結結合される粉末を適用している。被転写層
１１ｂは、光線を吸収して露光光の透過を阻止するもの
であっても良く、また、光線を反射して露光光の透過を
阻止するものであっても良い。前者の場合には、被転写
層１１ｂとして例えばインク層を適用でき、後者の場合
には、被転写層１１ｂとして例えば金属薄膜層を適用で
きる。粉末焼結法では、露光光は粉末を焼結できる程度
のパワーを必要とするので、被転写層１１ｂは、光線を
反射して露光光の透過を阻止するものの方が好ましいで
あろう。

【００２０】リボン供給部１２は、以上のような被転写
層塗布リボン１１を引き出し可能に巻回しているもので
ある。リボン巻取部１３は、制御部４０の制御下で一方
向にのみ回転可能な、しかも、回転量を微細に制御でき
るモータ（例えばパルスモータ）を備え、被転写層塗布
リボン１１の巻き取りを実行することを通じて、リボン
供給部１２からの被転写層塗布リボン１１の引き出しを
実行するものである。

【００２１】なお、リボン巻取部１３による被転写層塗
布リボン１１の巻き取りは、後述するように、マスクの
搬送を意味する。

【００２２】一対のリボン進行方向変換ローラ１５（進
行方向の上流側）及び１６（進行方向の下流側）は、リ
ボン供給部１２からリボン巻取部１３への被転写層塗布
リボン１１の進行経路上に、離間して設けられているも
のである。例えば、リボン進行方向変換ローラ１５及び
１６はそれぞれ、被転写層塗布リボン１１の進行方向を
反時計回り方向に９０度変換するものである。一対のリ
ボン進行方向変換ローラ１５及び１６間の被転写層塗布
リボン１１の部分は、露光対象の後述する焼結用粉末層
に対向する。

【００２３】印刷部１４は、リボン供給部１２からリボ
ン進行方向変換ローラ１５への進行経路上の中間部に設
けられている。印刷部１４は、例えば、熱転写印刷ヘッ
ドを備え、制御部４０の制御下で印刷動作するものであ
る。この印刷動作を通じて、被転写層塗布リボン１１か
ら被転写層が部分的に除去され、この部分的な除去パタ
ーンが後述するように、面露光でのマスク（マスクパタ
ーン）として用いられる。なお、印刷部１４は、詳述を
避けるが、被転写層塗布リボン１１から除去された被転
写層が付着する用紙や用紙リボンなどの印刷媒体や、そ
の印刷媒体の搬送機構なども備えている。

【００２４】平行光照射部２０は、光源２１、集光レン
ズ２２、光シャッタ２３、ピンホール２４、コリメータ
レンズ２５及びプリズム２６を備えている。なお、光源
２１、集光レンズ２２、光シャッタ２３、ピンホール２
４、コリメータレンズ２５、及び、プリズム２６の入射
面の光軸は一致している。また、集光レンズ２２、コリ
メータレンズ２５、及び、プリズム２６は、後述する焼
結用粉末が焼結結合するのに必要な波長成分をほぼ減衰
させることなく透過させるものである。

【００２５】光源２１は、露光光となる均一パワーを有
する面光を射出するものである。光源２１としては、例
えば、光パワーが相対的に大きい複数のＣＯ2レーザ光
源を２次元マトリクス状に配列すると共に、それらの２
次元マトリクス状の複数のＣＯ2レーザ光源からの射出
光を平滑化して均一パワーを有する面光にするものを適
用できる。また、光源２１としては、平行光を照射でき
るものが好ましく、以下では、平行光と呼ぶ。

【００２６】集光レンズ２２は、光源２１からの平行光
を集光（集束）させるものであり、例えば、温度による
バックフォーカス変動などがプラスチックレンズより少
ないガラスレンズを適用することが好ましい。

【００２７】光シャッタ２３は、制御部４０の制御下で
開閉動作し、集光レンズ２２を介した光束（集束光）の
通過、非通過を制御するものであり、例えば、電磁シャ
ッタを適用できる。この光シャッタ２３の１回の開放時
間は、１層分の形状の形成に必要な露光時間と同一な時
間に選定されている。

【００２８】ピンホール２４は、集光レンズ２２の出射
側焦平面、かつ、コリメータレンズ２５の入射側焦平面
に設けられているものである。ピンホール２４は、絞り
機能を担っている。

【００２９】コリメータレンズ２５は、ピンホール２４
からの光束（発散光）を平行光に変換するものである。
光源２１からの平行光の有効な光束面積が、露光に必要
な平行光の有効な光束面積と異なっている場合であって
も、集光レンズ２２、ピンホール２４及びコリメータレ
ンズ２５の機能により、露光に必要な平行光の有効な光
束面積を得ることができるようになる。なお、コリメー
タレンズ２５としても、例えば、温度によるバックフォ
ーカス変動などがプラスチックレンズより少ないガラス
レンズを適用することが好ましい。また、光源２１から
射出された光束が平行光でなくても、集光レンズ２２、
ピンホール２４及びコリメータレンズ２５の機能によ
り、露光に必要な平行光を得ることができる。

【００３０】プリズム２６は、この実施形態の場合、平
行光の進行方向を偏向する偏向手段として設けられてい
る。この実施形態の場合、偏向角は時計回り方向に９０
度である。なお、プリズム２６に、平行光を、その直交
面における一方向の有効幅を他方向の有効幅と異なるよ
うにさせる機能を担うようにさせても良い。このプリズ
ム２６からの出射光（平行光）が面露光に必要な光束と
して、マスク（被転写層塗布リボン１１の部分）を介し
て焼結用粉末層に照射される。

【００３１】被露光物形成部３０は、構造物取付基板３
１、枠体３２、焼結用粉末３３、基板上下動部３４及び
粉末供給部３５などからなる。

【００３２】構造物取付基板３１は、この基板３１上に
粉末焼結法による立体構造物（図１でのハッチ部分）が
形成されるものである。

【００３３】枠体３２は、構造物取付基板３１の周囲を
間隙なく囲むように設けられているものである。この枠
体３２と構造物取付基板３１とによって、焼結用粉末３
３が収容される空間が形成される。

【００３４】焼結用粉末３３は、露光光の受光によっ
て、その粉末粒子が相互に結合するものである。焼結用
粉末３３としては、ワックス粉末、樹脂粉末、金属粉
末、セラミックス粉末などのいずれであっても良いが、
面露光方式であるため、焼結温度などが低いワックス粉
末や樹脂粉末が好ましい。

【００３５】基板上下動部３４は、制御部４０の制御下
で、構造物取付基板３１を上下動させるものである。基
板上下動部３４による構造物取付基板３１の上下動の最
小単位は、１層分の焼結用粉末層の厚さ分の移動を実現
できるものとなっている。

【００３６】粉末供給部３５は、水平に移動するローラ
やブレード刃などを備えている。粉末供給部３５は、制
御部４０の制御下で、構造物取付基板３１と枠体３２と
で形成されている空間に焼結用粉末３３を追加供給し、
これをローラやブレード刃でならすことにより、その時
点での露光対象の１層分の焼結用粉末層を形成させるも
のである。

【００３７】制御部４０は、上述したように、当該粉末
焼結造形装置１の全体制御を行うものであり、例えば、
いわゆるパソコン程度のコンピュータを適用できる。制
御部４０は、機能的には、製作対象物の３次元形状デー
タを２次元スライスデータに変換する層データ形成機能
部（例えばプログラムでなる）４１や、その２次元スラ
イスデータに基づいて立体構造物を粉末焼結造形する際
の造形制御機能部（例えばプログラムでなる）４２を有
している。なお、３次元形状データを形成するＣＡＤ機
能自体を制御部４０が有していても良く、また、他の装
置（例えばＣＡＤ装置）で形成された３次元形状データ
を記録媒体を介したり転送されたりして取り込めるもの
であっても良い。さらに、制御部４０は、他の装置（例
えばＣＡＤ装置）から２次元スライスデータの段階のデ
ータが与えられるものであっても良い。

【００３８】なお、図１では示していないが、この粉末
焼結造形装置１においては、外乱光による悪影響を防止
するように光学系要素は、適宜、円筒状や筐形状の枠体
で囲繞されている。また、被転写層塗布リボン１１の被
転写層１１ｂとして、光線を反射して露光光の透過を阻
止するものを適用した場合には、反射戻り光を吸収させ
るような構成も必要となる。例えば、露光光が偏光光で
あれば、プリズム２６に代えて、偏光ビームスプリッタ
を適用すると共に、その出射側に１／４波長板を設け、
偏光ビームスプリッタで露光光と戻り光との光路を分離
し、分離された戻り光の吸収体を偏光ビームスプリッタ
の戻り光の出射側に設ければ良い。

【００３９】また、図１では示していないが、構造物取
付基板３１と枠体３２とで形成されている空間に焼結用
粉末３３を追加供給してならした際に、その空間からこ
ぼれ落ちた焼結用粉末３３を収容する収容部などが設け
られていても良い。

【００４０】以下、第１の実施形態の粉末焼結造形装置
１の動作について説明する。ここで、制御部４０が実行
する製作対象物の３次元形状データを２次元スライスデ
ータに変換する動作は、従来と同様であるので、その説
明は省略する。

【００４１】そこで、図２のフローチャートを参照しな
がら、粉末焼結造形を実際に行う際の装置動作を説明す
る。

【００４２】制御部４０は、粉末焼結造形を実際に行う
際の装置動作の制御を開始すると（造形制御機能部４２
での処理を開始すると）、まず、層パラメータＮを初期
値１に設定する（ステップＳ１）。なお、初期状態にお
いては、光シャッタ２３は閉成されている。

【００４３】その後、制御部４０は、基板上下動部３４
や粉末供給部３５を制御して、Ｎ層目の焼結用粉末層を
形成すると共に、そのＮ層目の焼結用粉末層とこの層に
対向する被転写層塗布リボン１１との距離を所定距離に
する（ステップＳ２）。

【００４４】次に、制御部４０は、Ｎ層マスクパターン
と、（Ｎ−１）層マスクパターンとが同一であるか否か
を確認する（ステップＳ３）。同一でない場合には、Ｎ
層に係る２次元スライスデータを取り出し、リボン巻取
部１３及び印刷部１４を制御して、印刷処理を通じて、
被転写層塗布リボン１１上にＮ層マスクを作成すると共
に、そのＮ層マスクをＮ層目の焼結用粉末層に対向する
位置に位置させる（ステップＳ４）。

【００４５】Ｎ層マスクの作成、搬送が終了すると、又
は、Ｎ層マスクパターンと（Ｎ−１）層マスクパターン
とが同一であってステップＳ３で肯定結果が得られる
と、制御部４０は、光シャッタ２３を１層分の露光に必
要な時間だけ開放させ、Ｎ層目の焼結用粉末層に対する
Ｎ層マスクを介した露光を実行させる（ステップＳ
５）。この露光によって、Ｎ層目の焼結用粉末層では、
Ｎ層マスクを介して受光した部分の粉末が相互に結合さ
れる。

【００４６】その後、制御部４０は、最終層（Ｎｍａｘ
層）の露光が終了したか否かを確認し（ステップＳ
６）、最終層の露光が終了していなければ層パラメータ
Ｎを１インクリメントした後（ステップＳ７）、上述し
たステップＳ２の処理に戻り、最終層に対する露光も終
了すると、一連の制御動作を終了する。なお、制御部４
０は、一連の制御動作を終了すると、音や、表示装置に
対するメッセージ表示などで処理終了を利用者に報知す
る。

【００４７】これにより、利用者は、構造物取付基板３
１と枠体３２とで形成されている空間内に造形された立
体構造物を取り出すことになる。なお、この取り出しな
どをも自動化するようにしても良い。

【００４８】この第１の実施形態の積層造形装置（粉末
焼結造形装置）１によれば、以下の効果を奏することが
できる。

【００４９】第１の実施形態の積層造形装置（粉末焼結
造形装置）１では、粉末焼結法でありながら、面露光方
法を採用しているので、１回の露光で１層分の形状形成
を行うことができ、その結果、所望の立体構造物を迅速
に造形することができる。

【００５０】従来の粉末焼結造形装置では、光ビームの
スキャンニング構成や、光ビームの断続構成が必要であ
ったが、第１の実施形態の粉末焼結造形装置１ではこの
ような構成は不要である。光ビームの断続制御は複雑で
あるが、第１の実施形態の粉末焼結造形装置１のような
露光時間だけの開放制御は簡単である。

【００５１】また、第１の実施形態の粉末焼結造形装置
１によれば、マスクとして印刷処理後の被転写層塗布リ
ボンを適用しているので、マスク作成構成やマスク搬送
構成を簡単、小型のものにし得、その結果、装置全体の
構成をも簡単、小型のものにし得る。

【００５２】さらに、第１の実施形態の粉末焼結造形装
置１によれば、印刷部として印刷ヘッドの可動型のもの
を適用した場合には、Ｎ層の焼結用粉末層の露光と並行
して、（Ｎ＋１）層のマスクの作成を行うことも可能で
ある。

【００５３】さらにまた、第１の実施形態の粉末焼結造
形装置１によれば、印刷処理を通じてマスクを作成する
ので、マスクパターンが印刷された印刷媒体が得られ、
制御部内でデータとしてマスクパターンを管理できるだ
けでなく、利用者は印刷媒体によってもマスクパターン
を管理することができる。

【００５４】（Ｂ）第２の実施形態 次に、本発明による積層造形装置の第２の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第２の実施形態の積層
造形装置も、焼結造形法の範疇に属するものである。こ
の第２の実施形態の積層造形装置（粉末焼結造形装置）
も、１層分の形状を、マスクを介した面露光で形成する
ものである。

【００５５】上述した第１の実施形態に係る図１は、第
２の実施形態の粉末焼結造形装置の全体構成を示す概略
構成図と見ることができる。しかし、第２の実施形態の
粉末焼結造形装置は第１の実施形態のものと以下の点で
異なっている。

【００５６】第１の実施形態の場合、被転写層塗布リボ
ン１１は一方向にのみ走行し得るものであったが、第２
の実施形態では、被転写層塗布リボン１１は両方向に走
行し得るものである。すなわち、この第２の実施形態の
場合、リボン巻取部１３は巻き取り方向の被転写層塗布
リボンの走行（順方向の走行と呼ぶ）にはそのための駆
動力を与えると共に、その逆方向の走行には軸部が空回
りして逆方向の走行を許容するものであり、一方、リボ
ン供給部１２は、被転写層塗布リボンの順方向の走行に
は軸部が空回りして順方向の走行を許容すると共に、そ
の逆方向の走行には走行のための駆動力を与えるもので
ある。

【００５７】第２の実施形態の粉末焼結造形装置では、
被転写層塗布リボン１１が両方向に走行し得るので、制
御部４０の処理も異なっている。

【００５８】図３（Ａ）は、この第２の実施形態の制御
部４０における層データ形成機能部（例えばプログラム
でなる）４１による処理を示すフローチャートである。

【００５９】制御部４０は、製作対象物の３次元形状デ
ータを２次元スライスデータに変換する（ステップＳ１
１）。この方法は、従来と同様である。その後、各層の
２次元スライスデータを比較して同一形状に係る２次元
スライスデータの層をグループ化してグループデータを
形成し（ステップＳ１２）、層データ形成処理を終了す
る。

【００６０】ここで、グループデータは、図３（Ｂ）に
示すように、グループ識別番号と、グループに属する層
番号と、２次元スライスデータとであり、後述するマス
ク位置データもグループデータに追加される。グループ
識別番号は、例えば、そのグループに属する層番号の最
小値が小さいものほど若い番号が付与される。

【００６１】図４は、この第２の実施形態の制御部４０
における造形制御機能部（例えばプログラムでなる）４
２による処理を示すフローチャートである。

【００６２】制御部４０は、粉末焼結造形を実際に行う
際の装置動作の制御を開始すると、まず、グループパラ
メータ（グループ識別番号となる）Ｍを初期値１に設定
する（ステップＳ２１）。

【００６３】その後、Ｍ番目グループの２次元スライス
データを取り出し、リボン巻取部１３及び印刷部１４を
制御して、印刷処理を通じて、被転写層塗布リボン１１
上にＭ番目グループの各層用マスクを作成すると共に、
そのマスクの被転写層塗布リボン１１上の位置データを
グループデータに追加する（ステップＳ２２）。その
後、最終番目グループ（識別番号Ｍｍａｘ）のマスクを
作成したかを確認し（ステップＳ２３）、作成していな
ければグループパラメータＭを１インクリメントして上
述したステップＳ２２に戻る（ステップＳ２４）。

【００６４】なお、マスク作成時には、リボン巻取部１
３だけが被転写層塗布リボン１１の走行を実行させるの
で、各グループに係るマスクは、重なり合うことなく作
成される。

【００６５】全てのグループに係るマスクの作成が終了
すると（ステップＳ２３で肯定結果）、制御部４０は、
層パラメータＮを初期値１に設定する（ステップＳ２
５）。

【００６６】その後、制御部４０は、基板上下動部３４
や粉末供給部３５を制御して、Ｎ層目の焼結用粉末層を
形成させると共に、そのＮ層目の焼結用粉末層とこの層
に対向する被転写層塗布リボン１１との距離を所定距離
にする（ステップＳ２６）。

【００６７】次に、制御部４０は、Ｎ層が属するグルー
プを認識し、さらに、そのグループのマスクの被転写層
塗布リボン１１上の位置を認識し、その後、リボン供給
部１２又はリボン巻取部１３を駆動させて、そのグルー
プのマスクをＮ層目の焼結用粉末層に対向する位置に位
置させる（ステップＳ２７、Ｓ２８）。

【００６８】そして、制御部４０は、光シャッタ２３を
１層分の露光に必要な時間だけ開放させ、Ｎ層目の焼結
用粉末層に対するマスクを介した露光を実行させる（ス
テップＳ２９）。

【００６９】その後、制御部４０は、最終層（Ｎｍａｘ
層）の露光が終了したか否かを確認し（ステップＳ３
０）、最終層の露光が終了していなければ層パラメータ
Ｎを１インクリメントした後（ステップＳ３１）、上述
したステップＳ２６の処理に戻り、最終層に対する露光
も終了すると、一連の制御動作を終了する。

【００７０】この第２の実施形態の積層造形装置（粉末
焼結造形装置）によっても、面露光方法を採用し、か
つ、マスクとして印刷処理後の被転写層塗布リボンを適
用しているので、第１の実施形態と同様な効果を得るこ
とができる。

【００７１】これに加えて、同一の２次元スライスデー
タに係る層のマスクは１個だけ作成するようにしたの
で、マスク作成効率が良く、造形全体の処理時間を第１
の実施形態以上に短縮することが期待でき、また、被転
写層塗布リボンの効率的な使用を達成できる。

【００７２】（Ｃ）第３の実施形態 次に、本発明による積層造形装置の第３の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第３の実施形態の積層
造形装置も、焼結造形法の範疇に属するものである。こ
の第３の実施形態の積層造形装置（粉末焼結造形装置）
も、１層分の形状を、マスクを介した面露光で形成する
ものである。

【００７３】図５は、この第３の実施形態の粉末焼結造
形装置の全体構成を示す概略構成図であり、上述した図
１との同一、対応部分には同一符号を付して示してい
る。

【００７４】図５及び図１との比較から明らかなよう
に、この第３の実施形態の粉末焼結造形装置では、制御
部４０の制御下で、マスク像の大きさを変換するズーム
レンズ２７が、露光対象の焼結用粉末層及びそれに対向
する被転写層塗布リボン１１の部分（マスク）との間に
設けられている。

【００７５】なお、この第３の実施形態でも、第２の実
施形態と同様に、リボン供給部１２又はリボン巻取部１
３の駆動力によって被転写層塗布リボン１１は両方向に
走行し得るものである。

【００７６】被転写層塗布リボン１１の両方向の走行性
や、ズームレンズ２７の追加によって、この第３の実施
形態の制御部４０の処理は、第１や第２の実施形態の制
御部４０の処理とは異なっている。

【００７７】図６（Ａ）は、この第３の実施形態の制御
部４０における層データ形成機能部（例えばプログラム
でなる）４１による処理を示すフローチャートである。

【００７８】制御部４０は、製作対象物の３次元形状デ
ータを２次元スライスデータに変換する（ステップＳ４
１）。この方法は、従来と同様である。その後、各層の
２次元スライスデータを比較して同一又は相似形状に係
る２次元スライスデータの層をグループ化してグループ
データを形成し（ステップＳ４２）、層データ形成処理
を終了する。

【００７９】ここで、グループデータは、図６（Ｂ）に
示すように、グループ識別番号と、グループに属する全
ての層の２次元スライスデータの中で最大形状の２次元
スライスデータと、グループに属する層番号と、その層
番号に対応付けられた縮小率であり、後述するマスク位
置データもグループデータに追加される。グループ識別
番号は、例えば、そのグループに属する層番号の最小値
が小さいものほど若い番号が付与される。また、縮小率
は、最大形状の２次元スライスデータに対するその層の
２次元スライスデータの比率である。

【００８０】なお、最小形状の２次元スライスデータ
と、それを基準とした拡大率を格納するようにしても良
く、また、中間の大きさの２次元スライスデータと、そ
れを基準とした縮小率又は拡大率を格納するようにして
も良い。以下の説明は、最大形状の２次元スライスデー
タを基準とした場合で説明を行う。

【００８１】図７は、この第３の実施形態の制御部４０
における造形制御機能部（例えばプログラムでなる）４
２による処理を示すフローチャートである。

【００８２】制御部４０は、粉末焼結造形を実際に行う
際の装置動作の制御を開始すると、まず、グループパラ
メータ（グループ識別番号となる）Ｍを初期値１に設定
する（ステップＳ５１）。

【００８３】その後、Ｍ番目グループの最大形状の２次
元スライスデータを取り出し、リボン巻取部１３及び印
刷部１４を制御して、印刷処理を通じて、被転写層塗布
リボン１１上にＭ番目グループ用のマスクを作成すると
共に、そのマスクの被転写層塗布リボン１１上の位置デ
ータをグループデータに追加する（ステップＳ５２）。
その後、最終番目グループ（識別番号Ｍｍａｘ）のマス
クを作成したかを確認し（ステップＳ５３）、作成して
いなければグループパラメータＭを１インクリメントし
て上述したステップＳ５２に戻る（ステップＳ５４）。

【００８４】全てのグループに係るマスクの作成が終了
すると（ステップＳ５３で肯定結果）、制御部４０は、
層パラメータＮを初期値１に設定する（ステップＳ５
５）。

【００８５】その後、制御部４０は、基板上下動部３４
や粉末供給部３５を制御して、Ｎ層目の焼結用粉末層を
形成させると共に、そのＮ層目の焼結用粉末層とこの層
に対向する被転写層塗布リボン１１との距離を所定距離
にする（ステップＳ５６）。

【００８６】次に、制御部４０は、Ｎ層が属するグルー
プを認識し、さらに、そのグループのマスクの被転写層
塗布リボン１１上の位置を認識し、その後、リボン供給
部１２又はリボン巻取部１３を駆動させて、そのグルー
プのマスクをＮ層目の焼結用粉末層に対向する位置に位
置させ、また、Ｎ層に係る縮小率を認識してズームレン
ズ２７による変倍率をその縮小率に合わせ込む（ステッ
プＳ５７〜Ｓ５９）。

【００８７】そして、制御部４０は、光シャッタ２３を
１層分の露光に必要な時間だけ開放させ、Ｎ層目の焼結
用粉末層に対するマスク及びズームレンズ２７を介した
露光を実行させる（ステップＳ６０）。

【００８８】その後、制御部４０は、最終層（Ｎｍａｘ
層）の露光が終了したか否かを確認し（ステップＳ６
１）、最終層の露光が終了していなければ層パラメータ
Ｎを１インクリメントした後（ステップＳ６２）、上述
したステップＳ５６の処理に戻り、最終層に対する露光
も終了すると、一連の制御動作を終了する。

【００８９】この第３の実施形態の積層造形装置（粉末
焼結造形装置）によっても、面露光方法を採用し、か
つ、マスクとして印刷処理後の被転写層塗布リボンを適
用しているので、第１の実施形態と同様な効果を得るこ
とができる。

【００９０】これに加えて、同一又は相似の２次元スラ
イスデータに係る層のマスクは１個だけ作成するように
したので、マスク作成効率が良く、粉末焼結造形全体の
処理時間を第１や第２の実施形態以上に短縮することが
期待でき、また、被転写層塗布リボンの効率的な使用を
達成できる。

【００９１】なお、この第３の実施形態の変形として、
１回の露光時間の中でも、ズームレンズ２７の変倍率を
僅かに変更させることを通じて、各層のエッジの曲面を
も所望する形状にし得ることが期待できる。この場合に
は、２次元スライスデータにはエッジ形状データを含め
ることを要する。

【００９２】（Ｄ）第４の実施形態 次に、本発明による積層造形装置の第４の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第４の実施形態の積層
造形装置も、焼結造形法の範疇に属するものである。こ
の第４の実施形態の積層造形装置（粉末焼結造形装置）
も、１層分の形状を、マスクを介した面露光で形成する
ものである。

【００９３】図８は、この第４の実施形態の粉末焼結造
形装置の一部構成を示す概略構成図であり、上述した図
１との同一、対応部分には同一符号を付して示してい
る。

【００９４】図８及び図１との比較から明らかなよう
に、この第４の実施形態の粉末焼結造形装置では、マス
ク像の大きさを固定的に縮小変換する集光レンズ２８
が、露光対象の焼結用粉末層及びそれに対向する被転写
層塗布リボン１１の部分（マスク）との間に設けられて
いる。すなわち、集光レンズ２８は、マスクを介した露
光光の有効断面積を縮小して焼結用粉末層に照射するよ
うに機能するものである。

【００９５】さらに言い換えると、集光レンズ２８は、
マスクに到達した露光光の単位面積当りの光強度より、
焼結用粉末層に照射された際の露光光の単位面積当りの
光強度を大きくするように機能するものである。

【００９６】この第４の実施形態における制御部４０の
制御動作は、上述した第１又は第２の実施形態と同様で
あって良い。

【００９７】この第４の実施形態の積層造形装置（粉末
焼結造形装置）によっても、面露光方法を採用し、か
つ、マスクとして印刷処理後の被転写層塗布リボンを適
用しているので、第１又は第２の実施形態と同様な効果
を得ることができる。

【００９８】これに加えて、集光レンズ２８を設けて焼
結用粉末層での単位面積当たりの受光光量を増大させる
ようにしているので、光源２１からの露光光の単位面積
当たりの光量を小さくできて光源２１として簡易、低コ
ストのものを適用できたり、また、マスクに照射される
露光光の単位面積当たりの光量を小さくできてマスクの
露光光照射による劣化や破損を防止できたりするという
効果をも得ることができる。また、光量増大によって露
光時間の短縮化も期待できる。

【００９９】（Ｅ）第５の実施形態 次に、本発明による積層造形装置の第５の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第５の実施形態の積層
造形装置も、焼結造形法の範疇に属するものである。こ
の第５の実施形態の積層造形装置（粉末焼結造形装置）
も、１層分の形状を、マスクを介した面露光で形成する
ものである。

【０１００】図９は、この第５の実施形態の粉末焼結造
形装置の一部構成を示す概略構成図であり、上述した図
１との同一、対応部分には同一符号を付して示してい
る。

【０１０１】上述した第１の実施形態は、光源２１か
ら、焼結用粉末層の面全体に対する露光光（面光）を照
射するものであったが、この第５の実施形態は、焼結用
粉末層の面の一方の座標軸（この方向をＸ方向とする：
図９の紙面の法線方向）に沿った線状の露光光を照射す
る光源２１を適用している。そのため、集光レンズ２
２、光シャッタ２３、ピンホール２４、コリメータレン
ズ２５及びプリズム２６もＸ方向に対する光学的な操作
は実行しないものである。この第５の実施形態の場合、
プリズム２６はプリズム移動機構２９によって、Ｘ方向
と直交するＹ方向に移動可能なものであり、これによ
り、Ｘ方向に沿う線状の露光光を、焼結用粉末層のＹ方
向に走査できるようになされている。

【０１０２】この第５の実施形態における制御部４０の
制御動作は、上述した第１（又は第２）の実施形態とほ
ぼ同様である。異なる点は、上述した図２のステップＳ
５の露光が、線状の露光光のＹ方向への走査を伴う点で
ある。

【０１０３】この第５の実施形態の積層造形装置（粉末
焼結造形装置）によっても、マスクとして印刷処理後の
被転写層塗布リボンを適用しているので、このことに伴
う効果は第１及び第２の実施形態と同様である。

【０１０４】これに加えて、露光光として線状のものを
適用し、線状の露光光をその直交方向に走査して焼結用
粉末層に対する露光を行うようにしたので、光源２１を
はじめとした光学構成を第１の実施形態より小型なもの
とし得る。

【０１０５】（Ｆ）第６の実施形態 次に、本発明による積層造形装置の第６の実施形態を図
面を参照しながら詳述する。この第６の実施形態の積層
造形装置は、インクジェットバインダ法の範疇に属する
ものである。

【０１０６】ここで、図１０が、第６の実施形態の積層
造形装置（インクジェットバインダ造形装置）の全体構
成を示す概略構成図である。

【０１０７】図１０において、このインクジェットバイ
ンダ造形装置２は、大きくは、マスクを作成すると共に
所定位置にマスクを搬送するマスク作成搬送部５０、バ
インド用液材を供給する液材供給部６０、各層の被結合
材料層の形成や位置制御を行う被結合材料層形成部７
０、及び、当該積層造形装置２の全体制御などを行う制
御部８０から構成されている。

【０１０８】マスク作成搬送部５０は、被転写層塗布リ
ボン５１、被転写層塗布リボン供給部（以下、単にリボ
ン供給部と呼ぶ）５２、被転写層塗布リボン巻取部（以
下、単にリボン巻取部と呼ぶ）５３、印刷部５４、並び
に、被転写層塗布リボン進行方向変換ローラ（以下、単
にリボン進行方向変換ローラと呼ぶ）５５及び５６を有
している。

【０１０９】被転写層塗布リボン５１は、液材通過シー
ト５１ａ上に被転写層５１ｂが例えば熱転写可能（加熱
によって剥離可能）に塗布されているものである。この
実施形態の場合、被転写層塗布リボン５１の一方の構成
要素である液材通過シート５１ａは、バインド用の液材
を通過し得るものであり、これに対して、被転写層塗布
リボン５１の他方の構成要素である被転写層５１ｂは、
バインド用の液材を通過し得ないものである。なお、第
６の実施形態の場合、積層材料としては、バインド用の
液材によって結合される粉末を適用している。液材通過
シート５１ａとしては、例えば多孔質シートを適用でき
る。また、液材通過シート５１ａとしては、シート上面
にバインド用液材が載った程度ではバインド用液材を通
過させず、通過のためのある程度の力を必要とするもの
であることが好ましい。

【０１１０】リボン供給部５２は、以上のような被転写
層塗布リボン５１を引き出し可能に巻回しているもので
ある。リボン巻取部５３は、制御部８０の制御下で一方
向にのみ回転可能な、しかも、回転量を微細に制御でき
るモータ（例えばパルスモータ）を備え、被転写層塗布
リボン５１の巻き取りを実行することを通じて、リボン
供給部５２からの被転写層塗布リボン５１の引き出しを
実行するものである。

【０１１１】なお、リボン巻取部５３による被転写層塗
布リボン５１の巻き取りは、後述するように、マスクの
搬送を意味する。

【０１１２】一対のリボン進行方向変換ローラ５５（進
行方向の上流側）及び５６（進行方向の下流側）は、リ
ボン供給部５２からリボン巻取部５３への被転写層塗布
リボン５１の進行経路上に、離間して設けられているも
のである。例えば、リボン進行方向変換ローラ５５は、
被転写層塗布リボン５１の進行方向を反時計回り方向に
９０度変換するものであり、リボン進行方向変換ローラ
５６は、被転写層塗布リボン５１の進行方向を時計回り
方向に９０度変換するものである。一対のリボン進行方
向変換ローラ５５及び５６間の被転写層塗布リボン５１
の部分は、バインド処理対象の後述する被結合粉末層に
対向する。

【０１１３】印刷部５４は、リボン供給部５２からリボ
ン進行方向変換ローラ５５への進行経路上の中間部に設
けられている。印刷部５４は、例えば、熱転写印刷ヘッ
ドを備え、制御部８０の制御下で印刷動作するものであ
る。この印刷動作を通じて、被転写層塗布リボン５１か
ら被転写層が部分的に除去され、この部分的な除去パタ
ーンが後述するように、バインド処理時でのマスク（マ
スクパターン）として用いられる。マスクにおける被転
写層が部分的に除去された所は、多孔質シート５１ａだ
けでなっているので、バインド用液材を通過し得る。

【０１１４】液材供給部６０は、液材保持出力部６１と
液材供給駆動部６２とを有する。液材保持出力部６１と
液材供給駆動部６２とは、制御部８０の制御下で、マス
ク部分の全面に対して、バインド用液材を供給するもの
である。

【０１１５】例えば、液材保持出力部６１がバインド用
液材を表面張力などで保持しているスポンジ部材でな
り、液材供給駆動部６２がこのスポンジ部材をマスクに
押圧することでバインド用液材をマスクを通過させる押
圧部材であっても良い。また、液材保持出力部６１がバ
インド用液材を表面に付着している転動ローラでなり、
液材供給駆動部６２がこの転動ローラをマスク上を転動
させることでバインド用液材をマスクを通過させるロー
ラ転動部材であっても良い。さらに例えば、液材保持出
力部６１が複数のノズルを２次元状に配列したものであ
り、液材供給駆動部６２がこれらノズルからバインド用
液材を噴射させることでバインド用液材をマスクを通過
させる噴射駆動部材であっても良い。

【０１１６】被結合材料層形成部７０は、構造物取付基
板７１、枠体７２、被結合用粉末７３、基板上下動部７
４、粉末供給部７５及びマスク接触非接触駆動部７６な
どからなる。

【０１１７】構造物取付基板７１は、この基板７１上に
インクジェットバインダ法による立体構造物が形成され
るものである。

【０１１８】枠体７２は、構造物取付基板７１の周囲を
間隙なく囲むように設けられているものである。この枠
体７２と構造物取付基板７１とによって、被結合用粉末
７３が収容される空間が形成される。

【０１１９】被結合用粉末７３は、バインド用液材によ
って、その粉末粒子が相互に結合するものである。被結
合用粉末７３としては、例えばセラミックス粉末を適用
できる。

【０１２０】基板上下動部７４は、制御部８０の制御下
で、構造物取付基板７１を上下動させるものである。基
板上下動部７４による構造物取付基板７１の上下動の最
小単位は、１層分の被結合用粉末層の厚さ分の移動を実
現できるものとなっている。

【０１２１】粉末供給部７５は、水平に移動するローラ
やブレード刃などを備えている。粉末供給部７５は、制
御部８０の制御下で、構造物取付基板７１と枠体７２と
で形成されている空間に被結合用粉末７３を追加供給
し、これをローラやブレード刃でならすことにより、そ
の時点での結合対象の１層分の被結合用粉末層を形成さ
せるものである。

【０１２２】マスク接触非接触駆動部７６は、構造物取
付基板７１、枠体７２、被結合用粉末７３、基板上下動
部７４などの全体を上下動させて、その時点での結合対
象の１層分の被結合用粉末層とマスクとを接触させたり
離間させたりするものである。

【０１２３】制御部８０は、上述したように、当該イン
クジェットバインダ造形装置２の全体制御を行うもので
あり、例えば、いわゆるパソコン程度のコンピュータを
適用できる。制御部８０は、機能的には、製作対象物の
３次元形状データを２次元スライスデータに変換する層
データ形成機能部（例えばプログラムでなる）８１や、
その２次元スライスデータに基づいて立体構造物をイン
クジェットバインダ造形する際の造形制御機能部（例え
ばプログラムでなる）８２を有している。

【０１２４】以下、第１の実施形態のインクジェットバ
インダ造形装置２の動作について説明する。

【０１２５】ここで、制御部８０が実行する製作対象物
の３次元形状データを２次元スライスデータに変換する
動作は、従来と同様であるので、その説明は省略する。

【０１２６】そこで、図１１のフローチャートを参照し
ながら、インクジェットバインダ造形を実際に行う際の
装置動作を説明する。

【０１２７】制御部８０は、装置動作の制御を開始する
と（造形制御機能部８２での処理を開始すると）、ま
ず、層パラメータＮを初期値１に設定する（ステップＳ
７１）。なお、初期状態においては、マスク接触非接触
駆動部７６によって、その時点での結合対象の１層分の
被結合用粉末層とマスクとは非接触になっている。

【０１２８】その後、制御部８０は、基板上下動部７４
や粉末供給部７５などを制御して、Ｎ層目の被結合用粉
末層を形成すると共に、そのＮ層目の被結合用粉末層と
この層に対向する被転写層塗布リボン５１との距離を所
定距離にする（ステップＳ７２）。

【０１２９】次に、制御部８０は、Ｎ層マスクパターン
と、（Ｎ−１）層マスクパターンとが同一であるか否か
を確認する（ステップＳ７３）。同一でない場合には、
Ｎ層に係る２次元スライスデータを取り出し、リボン巻
取部５３及び印刷部５４を制御して、印刷処理を通じ
て、被転写層塗布リボン５１上にＮ層マスクを作成する
と共に、そのＮ層マスクをＮ層目の被結合用粉末層に対
向する位置に位置させる（ステップＳ７４）。

【０１３０】Ｎ層マスクの作成、搬送が終了すると、又
は、Ｎ層マスクパターンと（Ｎ−１）層マスクパターン
とが同一であってステップＳ７３で肯定結果が得られる
と、制御部８０は、マスク接触非接触駆動部７６を制御
して、その時点での結合対象の１層分の被結合用粉末層
とマスクとを接触させた後、液材供給駆動部６２を制御
して、液材保持出力部６１からバインド用液材をマスク
に向けて出力させ、Ｎ層目の被結合用粉末層に対するＮ
層マスクを介したバインド用液材の供給を実行させる
（ステップＳ７５）。この液材の供給によって、Ｎ層目
の被結合用粉末層では、Ｎ層マスクを介して液材が供給
された部分の粉末が相互に結合される。なお、液材の供
給終了後には、マスク接触非接触駆動部７６によって、
被結合用粉末層とマスクとが離間される。

【０１３１】その後、制御部８０は、最終層（Ｎｍａｘ
層）に対する液材の供給が終了したか否かを確認し（ス
テップＳ７６）、最終層に対する液材の供給が終了して
いなければ層パラメータＮを１インクリメントした後
（ステップＳ７７）、上述したステップＳ７２の処理に
戻り、最終層に対する液材の供給も終了すると、一連の
制御動作を終了する。

【０１３２】利用者は、最終層に対する液材の供給も終
了したときには、構造物取付基板７１と枠体７２とで形
成されている空間内に造形された立体構造物を取り出す
ことになる。なお、この取り出しなどをも自動化するよ
うにしても良い。

【０１３３】この第６の実施形態の積層造形装置（イン
クジェットバインダ造形装置）２によれば、以下の効果
を奏することができる。

【０１３４】第６の実施形態の積層造形装置（インクジ
ェットバインダ造形装置）２では、インクジェットバイ
ンダ法でありながら、マスクを利用して、１回の液材供
給動作で１層分の形状形成を行うことができ、その結
果、所望の立体構造物を迅速に造形することができる。

【０１３５】また、第６の実施形態のインクジェットバ
インダ造形装置２によれば、マスクとして印刷処理後の
被転写層塗布リボンを適用しているので、マスク作成構
成やマスク搬送構成を簡単、小型のものにし得、その結
果、装置全体の構成をも簡単、小型のものにし得る。

【０１３６】さらに、第６の実施形態のインクジェット
バインダ造形装置２によれば、印刷部として印刷ヘッド
の可動型のものを適用した場合には、Ｎ層の被結合用粉
末層に対する液材供給光と並行して、（Ｎ＋１）層のマ
スクの作成を行うことも可能である。

【０１３７】さらにまた、第６の実施形態のインクジェ
ットバインダ造形装置２によれば、印刷処理を通じてマ
スクを作成するので、マスクパターンが印刷された印刷
媒体が得られ、制御部内でデータとしてマスクパターン
を管理できるだけでなく、利用者は印刷媒体によっても
マスクパターンを管理することができる。

【０１３８】（Ｇ）他の実施形態 上記各実施形態の説明においても、種々変形の余地を示
したが、さらに、以下のような変形例をも挙げることが
できる。すなわち、被転写層塗布リボンを用いた印刷処
理を通じて、被転写層塗布リボン上に、各層に係るマス
クを形成するという点が最も大きな特徴であり、この点
を除けば各種の変形が可能である。

【０１３９】上記各実施形態においては、印刷ヘッドと
して熱転写型のものを適用することを想定しているが、
被転写層塗布リボンから被転写層を部分的に印刷媒体に
転写できるものであれば他の形式のものであっても良
い。例えば、加圧式の印刷ヘッドであっても良い。

【０１４０】また、第１〜第５の実施形態においては、
焼結用粉末に対して上方より露光光を照射するものを示
したが、下方や側方から露光光を照射するものであって
も良い。

【０１４１】さらに、第１〜第５の実施形態において
は、同一マスクが複数の焼結用粉末層に対しする露光で
用いられるものを示したが、マスクパターンが同一の層
であっても、各層毎に別個のマスクを作成するようにし
ても良い。粉末焼結法の場合には、光造形法より一般に
露光光のパワーが大きいため、マスクの損傷などを考慮
して、上記のようにすることも好ましい。

【０１４２】さらにまた、第２及び第３の実施形態にお
ける２次元スライスデータの同一又は相似は、露光光の
光軸を中心とした形状での同一又は相似を想定している
が、このような位置関係を満足しない同一又は相似を含
めるようにしても良い。この場合には、露光対象の焼結
用粉末層のＸＹ平面での位置をも適宜制御するようにす
れば良い。

【０１４３】また、第３の実施形態ではズームレンズ２
７を備えて露光光の有効断面積を任意に可変できるもの
を示し、第４の実施形態では集光レンズ２８を備えて露
光光の有効断面積を固定的に変化させるものを示した
が、ズームレンズ及び集光レンズの双方を有するように
しても良い。

【０１４４】さらに、第６の実施形態においては、制御
部８０の処理が第１の実施形態と類似したものであった
が、第２の実施形態と類似した制御を実行するようにし
ても良い。

【０１４５】さらにまた、第６の実施形態においては、
マスクを転写式の印刷方法で作成するものを示したが、
他の印刷方式でマスクを作成するようにしても良い。

【０１４６】

【発明の効果】以上のように、第１の本発明によれば、
粉末焼結法に従う積層造形装置にマスクを利用する面露
光方式を適用すると共に、透明シートと被転写層とを有
する被転写層塗布リボンを用いた印刷処理によって被転
写層塗布リボンから部分的に被転写層を除去して、上記
被転写層塗布リボンから部分的に被転写層が除去された
部分をマスクとして作成するマスク作成手段と、作成さ
れたマスクを露光位置に搬送制御するマスク搬送制御手
段とを有するので、製作対象物の作成に要する時間が短
い、しかも、構成を簡易、小型にし得る積層造形装置を
実現できる。

【０１４７】また、第２の本発明によれば、インクジェ
ットバインダ方式に準拠した積層造形装置に、結合用液
材の供給をマスクを介して行う方法を適用すると共に、
結合用液材を通過し得るベースシートと結合用液材を通
過し得ない被覆層とを有するリボンを用いた印刷処理に
よってリボンから部分的に被覆層を除去して、リボンか
ら部分的に被覆層が除去された部分をマスクとして作成
するマスク作成手段と、作成されたマスクを結合用液材
の供給位置に搬送制御するマスク搬送制御手段とを有す
るので、製作対象物の作成に要する時間が短い、しか
も、構成を簡易、小型にし得る積層造形装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の概略全体構成を示す図面であ
る。

【図２】第１の実施形態の造形制御機能部の処理を示す
フローチャートである。

【図３】第２の実施形態の層データ形成機能部の処理を
示すフローチャートである。

【図４】第２の実施形態の造形制御機能部の処理を示す
フローチャートである。

【図５】第３の実施形態の概略全体構成を示す図面であ
る。

【図６】第３の実施形態の層データ形成機能部の処理を
示すフローチャートである。

【図７】第３の実施形態の造形制御機能部の処理を示す
フローチャートである。

【図８】第４の実施形態の概略全体構成を示す図面であ
る。

【図９】第５の実施形態の概略全体構成を示す図面であ
る。

【図１０】第６の実施形態の概略全体構成を示す図面で
ある。

【図１１】第６の実施形態の造形制御機能部の処理を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１…積層造形装置（粉末焼結造形装置）、２…積層造形
装置（インクジェットバインダ造形装置）、１０、５０
…マスク作成搬送部、１１、５１…被転写層塗布リボ
ン、１２、５２…被転写層塗布リボン供給部、１３、５
３…被転写層塗布リボン巻取部、１４、５４…印刷部、
１５、１６、５５、５６…被転写層塗布リボン進行方向
変換ローラ、２０…平行光照射部、２１…光源、２２、
２８…集光レンズ、２３…光シャッタ、２４…ピンホー
ル、２５…コリメータレンズ、２６…プリズム、２７…
ズームレンズ、２９…プリズム移動機構、３０…被露光
物形成位置制御部、３１、７１…構造物取付基板、３
２、７２…枠体、３３…焼結用粉末、３４、７４…基板
上下動部、３５、７５…粉末供給部、４０、８０…制御
部、４１、８１…層データ形成機能部、４２、８２…造
形制御機能部、６０…液材供給部、６１…液材保持出力
部、６２…液材供給駆動部、７０…被結合材料層形成
部、７３…被結合用粉末、７６…マスク接触非接触駆動
部。

フロントページの続き (72)発明者 田所 諭 兵庫県神戸市垂水区清水が丘２−１−１− 153 Ｆターム(参考） 4F213 WA25 WA58 WA86 WA97 WB01 WL02 WL10 WL22 WL43 4K018 CA45 CA50 KA70

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光に感応して相互に焼結結合する焼結用
   粉末材料に対してマスクを介して露光光を照射して製作
   対象物の１層分の形状を形成し、この１層分の形状形成
   処理を繰り返し行うことで所望する製作対象物を造形す
   る積層造形装置であって、 透明シートと被転写層とを有する被転写層塗布リボンを
   用いた印刷処理によって上記被転写層塗布リボンから部
   分的に被転写層を除去して、上記被転写層塗布リボンか
   ら部分的に被転写層が除去された部分を上記マスクとし
   て作成するマスク作成手段と、 作成されたマスクを露光位置に搬送制御するマスク搬送
   制御手段とを有することを特徴とする積層造形装置。
2. 【請求項２】 上記マスク作成手段は、同一のマスクパ
   ターンに係る１又は複数層のマスクとして１個のマスク
   を作成するものであり、 上記マスク搬送制御手段は、その時点での露光対象の焼
   結用粉末材料層に応じ、上記被転写層塗布リボンの搬送
   を制御してその層のマスクパターンに係るマスクを露光
   対象の焼結用粉末材料層に対向させるものであることを
   特徴とする請求項１に記載の積層造形装置。
3. 【請求項３】 上記マスク作成手段が、同一及び相似の
   マスクパターンに係る１又は複数層のマスクとして１個
   のマスクを作成するものであり、 上記マスク搬送制御手段は、その時点での露光対象の焼
   結用粉末材料層に応じ、上記被転写層塗布リボンの搬送
   を制御してその層のマスクパターンに係るマスクを露光
   対象の焼結用粉末材料層に対向させるものであると共
   に、 上記マスクでのマスクパターンの大きさと、上記露光対
   象の焼結用粉末材料層に係るマスクパターンの大きさと
   の比率に応じて、露光光の有効断面積を変化させる露光
   光断面積可変手段を上記露光対象の焼結用粉末材料層と
   それに対向する上記マスクとの間に設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の積層造形装置。
4. 【請求項４】 上記マスクから露光対象の焼結用粉末材
   料層に至るまでの露光光の光路上に、露光光の有効断面
   積を固定的に縮小させる露光光断面積縮小手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層
   造形装置。
5. 【請求項５】 結合用液材の供給によって相互に結合す
   る被結合用粉末材料に対してマスクを介して上記結合用
   液材を供給して製作対象物の１層分の形状を形成し、こ
   の１層分の形状形成処理を繰り返し行うことで所望する
   製作対象物を造形する積層造形装置であって、 上記結合用液材を通過し得るベースシートと上記結合用
   液材を通過し得ない被覆層とを有するリボンを用いた印
   刷処理によって上記リボンから部分的に被覆層を除去し
   て、上記リボンから部分的に被覆層が除去された部分を
   上記マスクとして作成するマスク作成手段と、 作成されたマスクを上記結合用液材の供給位置に搬送制
   御するマスク搬送制御手段とを有することを特徴とする
   積層造形装置。
6. 【請求項６】 上記マスク作成手段は、同一のマスクパ
   ターンに係る１又は複数層のマスクとして１個のマスク
   を作成するものであり、 上記マスク搬送制御手段は、その時点での液材供給対象
   の被結合用粉末材料層に応じ、上記リボンの搬送を制御
   してその層のマスクパターンに係るマスクを液材供給対
   象の被結合用粉末材料層に対向させるものであることを
   特徴とする請求項５に記載の積層造形装置。