(57)【要約】 【課題】  積層体の３次元物体以外の不要部分を、造型された３次元物体から容易に取り除くことができるシート積層式３次元造型方法および装置を提供する。【解決手段】  素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って該カット平面カットされることを繰り返して、積層体内に３次元物体が造型される。積層体の３次元物体以外の不要部分が、素材シートの積層方向においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、各素材シートの３次元物体の断面部分以外の余白部分が、各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらされた互いに交差する複数の分割線に沿ってカットされる。【選択図】  図１
2006167945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って該カット平面内でカットされることを繰り返して、積層体内に前記３次元物体を造型し、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿ってカットすることにより、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するシート積層式３次元造型方法において、
前記複数のブロックが前記素材シートの積層方向においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、前記各素材シートの分割線の位置を各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらすことを特徴とするシート積層式３次元造型方法。
【請求項２】
請求項１において、前記小立体のブロックが８面体および４面体であることを特徴とするシート積層式３次元造型方法。
【請求項３】
素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って該カット平面内でカットされることを繰り返して、積層体内に前記３次元物体を造型し、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿ってカットすることにより、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するシート積層式３次元造型方法において、
前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って各素材シートをカットすることを特徴とするシート積層式３次元造型方法。
【請求項４】
請求項１または２において、前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って各素材シートをカットすることを特徴とするシート積層式３次元造型方法。
【請求項５】
素材シートを中間積層体上に積層して接着剤により接着する積層装置と、
該積層された素材シートをカットするために、カット平面内で２次元方向に移動可能なカット装置と、
前記積層装置により前記素材シートを中間積層体上に積層して接着させ、該素材シートをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って前記カット装置により該カット平面内でカットさせることを繰り返して積層体内に前記３次元物体を造型する手段と、
前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿って前記カット装置にカットさせる分割手段と、
を備えたシート積層式３次元造型装置において、
前記分割手段は、前記積層体の不要部分が前記素材シートの積層方向においても複数に分割して小立体のブロックとなるように、前記各素材シートの余白部分をカットする分割線の位置を各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらして設定する手段を備えたことを特徴とするシート積層式３次元造型装置。
【請求項６】
素材シートを中間積層体上に積層して接着剤により接着する積層装置と、
該積層された素材シートをカットするために、カット平面内で２次元方向に移動可能なカット装置と、
前記積層装置により前記素材シートを中間積層体上に積層して接着させ、該素材シートをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って前記カット装置によりカットさせることを繰り返して積層体内に前記３次元物体を造型する手段と、
前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿って前記カット装置にカットさせる分割手段と、
を備えたシート積層式３次元造型装置において、
前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って前記素材シートを前記カット装置にカットさせる手段を設けたことを特徴とするシート積層式３次元造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシートを順次積層し接着材により接着するとともに、３次元物体の各断面形状の輪郭線に沿ってカットして３次元物体を造型する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許第３５８２３３９号公報に記載されたシート積層式３次元造型装置においては、素材シート供給手段２０が素材シートＰを中間積層体W上に積層し、加熱押圧手段３０が素材シートＰを中間積層体W上に押圧して接着剤により接着し、カット平面内で２次元方向に移動可能な切断手段４０がこの素材シートＰをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってカットすることを繰り返して積層体内に前記３次元物体を造型している。
【０００３】
そして、積層体内に造型された３次元物体から積層体の不要部分を取り除きやすくするために、切断手段４０が素材シートＰの３次元物体の断面部分以外の余白部分を格子状の分割線Ｍ４に沿ってカットして、積層体の３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割している。
【特許文献１】特許第３５８２３３９号公報（第３〜５頁、図１，３，１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のシート積層式３次元造型装置では、積層体の不要部分を複数のブロックに分割するために、切断手段４０が素材シートＰの３次元物体の断面部分以外の余白部分を格子状の分割線Ｍ４に沿ってカットしているが、分割された各ブロックが柱状になるので、特に、下端が３次元物体に面で接着されているブロックを３次元物体に損傷をあたえることなく取り除くためには、長時間をかけて慎重に作業を進める必要があった。また、３次元物体の壁部に囲まれた不要部分では、周囲のブロックを取り除いてからでないとブロックを取り除くことができないので、不要部分のブロックを取り除くために、多大の労力と時間を要していた。
【０００５】
本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、積層体の３次元物体以外の不要部分を、造型された３次元物体から容易に取り除くことができるシート積層式３次元造型方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って該カット平面内でカットされることを繰り返して、積層体内に前記３次元物体を造型し、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿ってカットすることにより、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するシート積層式３次元造型方法において、前記複数のブロックが前記素材シートの積層方向においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、前記各素材シートの分割線の位置を各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらすことである。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記小立体のブロックが８面体および４面体であることである。
【０００８】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って該カット平面内でカットされることを繰り返して、積層体内に前記３次元物体を造型し、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿ってカットすることにより、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するシート積層式３次元造型方法において、前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って各素材シートをカットすることである。
【０００９】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って各素材シートをカットすることである。
【００１０】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、素材シートを中間積層体上に積層して接着剤により接着する積層装置と、該積層された素材シートをカットするために、カット平面内で２次元方向に移動可能なカット装置と、前記積層装置により前記素材シートを中間積層体上に積層して接着させ、該素材シートをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って前記カット装置により該カット平面内でカットさせることを繰り返して積層体内に前記３次元物体を造型する手段と、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿って前記カット装置にカットさせる分割手段と、を備えたシート積層式３次元造型装置において、前記分割手段は、前記積層体の不要部分が前記素材シートの積層方向においても複数に分割して小立体のブロックとなるように、前記各素材シートの余白部分をカットする分割線の位置を各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらして設定する手段を備えたことである。
【００１１】
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、素材シートを中間積層体上に積層して接着剤により接着する積層装置と、該積層された素材シートをカットするために、カット平面内で２次元方向に移動可能なカット装置と、前記積層装置により前記素材シートを中間積層体上に積層して接着させ、該素材シートをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿って前記カット装置により該カット平面内でカットさせることを繰り返して積層体内に前記３次元物体を造型する手段と、前記積層体の前記３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、前記素材シートの前記３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線に沿って前記カット装置にカットさせる分割手段と、を備えたシート積層式３次元造型装置において、前記３次元物体の前記カット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って前記素材シートを前記カット装置にカットさせる手段を設けたことである。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってカットされることを繰り返して、積層体内に３次元物体が造型される。積層体の３次元物体以外の不要部分が、素材シートの積層方向においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、各素材シートの３次元物体の断面部分以外の余白部分が、各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらされた互いに交差する複数の分割線に沿ってカットされる。これにより、小立体の複数ブロックに分割された積層体の不要部分を容易に取り除くことができ、複数ブロックを取り除いた後に残った３次元物体と接する不要部分のみを慎重に取り除くことにより、造型された３次元物体を破損することなく、不要部分を短時間で効率的に取り除くことができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、積層体の３次元物体以外の不要部分を８面体および４面体の小立体に分割するので、各素材シートの３次元物体の断面部分以外の余白部分をカットするために設定される互いに交差する複数の分割線の位置を各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらして容易に演算して設定することができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、素材シートが中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってカットされることを繰り返して、積層体内に３次元物体が造型される。そして、各素材シートが３次元物体のカット平面への投影像の最外周輪郭線に沿ってカットされる。これにより、３次元物体と接続することがない３次元物体の最外周輪郭線より外側の積層体の不要部分を３次元物体を損傷することなく容易に迅速に取り除くことができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、小立体の複数ブロックに分割された積層体の不要部分を容易に取り除くことができるとともに、３次元物体の最外周輪郭線より外側の積層体の不要部分を３次元物体を損傷することなく容易に迅速に取り除くことができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、素材シートが積層装置により中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット装置によりカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってカットされることを繰り返して、積層体内に３次元物体が造型される。積層体の３次元物体以外の不要部分が、素材シートの積層方向においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、各素材シートの３次元物体の断面部分以外の余白部分が、各素材シートの積層方向位置に応じて順次ずらされた互いに交差する複数の分割線に沿ってカットされる。これにより、小立体の複数ブロックに分割された積層体の不要部分を容易に取り除くことができ、複数ブロックを取り除いた後に残った３次元物体と接する不要部分のみを慎重に取り除くことにより、造型された３次元物体を破損することなく、不要部分を短時間で効率的に取り除くことができるシート積層式３次元造型装置を提供することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、素材シートが積層装置により中間積層体上に積層されて接着剤により接着され、該素材シートがカット装置によりカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってカットされることを繰り返して、積層体内に３次元物体が造型される。さらに、３次元物体のカット平面への投影像の最外周輪郭線に沿って各素材シートがカットされる。これにより、３次元物体と接続しない３次元物体の最外周輪郭線より外側の積層体の不要部分を３次元物体を損傷することなく容易に迅速に取り除くことができるシート積層式３次元造型装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明に係るシート積層式３次元造型方法および装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１乃至３に示すようにシート積層式３次元造形装置１０は、素材シートＰを中間積層体Ｗ上に積層して接着剤により接着する積層装置１２と、積層された素材シートＰをカット平面１１内でカットするために、カット平面１１と平行なＸＹ平面内で２次元方向に移動可能なカット装置１３と、積層装置１２およびカット装置１３を制御する制御装置１４を備えている。素材シートが積層装置１２により中間積層体Ｗ上に積層されて接着剤により接着され、この素材シートＰがカット装置１３によりカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線に沿ってこのカット平面内でカットされることを繰り返すことにより、３次元物体が内部に造型された積層体が完成される。
【００１９】
中間積層体Ｗ延いては積層体の各層となる素材シートＰは良質のロール紙であり、その裏面にはエチレン−酢酸ビニル共重合体のようなホットメルト接着剤が塗布されている。この接着剤は加熱することにより溶融して接着力を生じるものであり、常温では接着力を有していない。この素材シートＰは紙に限らず、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂シートでもよい。
【００２０】
積層装置１２を構成する昇降テーブル１５は、フレーム２０に鉛直軸線回りに回転自在に軸承された昇降送りねじ１６にねじ係合され、昇降送りねじ１６がプーリ１７及びベルト１８を介してサーボモータ１９により回転されることにより、積層中の中間積層体Ｗを支持してＺ方向に昇降される。フレーム２０には、昇降送りねじ１６より上流側および下流側に一対の案内ローラ２１ａ，２１ｂが、昇降送りねじ１６の上端部分でＸ方向と直角なＹ方向と平行な軸線回りに回転可能に支承されている。フレーム２０には、下流側の案内ローラ２１ｂと接触するローラ２２が軸承され、ローラ２２はモータ２３により回転量を制御しながら駆動される。上流側の昇降送りねじ１６の外側では、所定幅のロール紙Ｐを筒状に巻いた紙ロールＰａがフレーム２０に回転可能に支承され、モータ２４により紙ロールＰａを巻き取る方向に回転トルクがかけられる。この紙ロールＰａから上方に引き出されたロール紙Ｐは案内ローラ２１ａにより水平な左右方向（Ｘ方向）に方向転換され、各昇降送りねじ１６の間を通り、案内ローラ２１ｂと送りローラ２２とに挟持されて引き出され、この引き出されたロール紙Ｐは、モータ２５により巻き取り回転トルクがかけられた回収ロールＰｂに巻き取られる。
【００２１】
次に、積層装置１２を構成する加熱押圧装置２５について説明する。フレーム２０には、Ｘ方向に延在する一対の第１ガイドレール３１がＸ方向と直角な水平なＹ方向に離間して昇降送りねじ１６の上端より僅か上方に装架され、この一対の第１ガイドレール３１の下面に加熱押圧装置２５の移動台２６の両側が案内支持されている。移動台２６は、サーボモータ２７により回転駆動される送りねじ２８によりＸ方向に往復移動される。移動台２６には、ロール紙Ｐの幅よりも長い円筒状のホットローラ２９が、回転可能かつ僅かに上下動可能に支持され、ホットローラ２９はヒータにより所定温度（２８０〜３００℃）に加熱される。加熱されたホットローラ２９は、移動台２６の移動に伴い積層中の中間積層体Ｗの上側に位置するロール紙Ｐの上を転動し、ロール紙Ｐを加熱して接着剤を溶融し、ホットローラ２９の自重でロール紙Ｐを中間積層体Ｗの上面に押圧して接着する。移動台２６のＹ方向中央部の前側には検出スイッチ３０が設けられ、この検出スイッチ３０は、昇降テーブル１５と共に上昇する中間積層体Ｗにロール紙Ｐが当接しロール紙Ｐの上面がカット平面１１に位置されたことを検出すると検出信号を制御装置１４に送出し、この検出信号に基づいて制御装置１４は昇降テーブル１５の上昇を停止させる。
【００２２】
カット装置１３は、一対の第１ガイドレール３１の上面にＹ方向に延在する第２ガイドレール３２が両端で案内支持され、サーボモータ３３により回転駆動される送りねじ３４によりＸ方向に往復移動される。第２ガイドレール３２には、レーザトーチ３５とミラーボックス３６ｂを設けた移動ヘッド３７がＹ方向に沿って往復移動可能に案内支持され、図略のサーボモータにより回転駆動される送りねじによってＹ方向に移動される。これによりレーザトーチ３５は移動ヘッド３７と共に、中間積層体Ｗを支持する昇降テーブル１５に対しＸおよびＹ方向に移動され、その移動軌跡は制御装置１４によりＣＮＣ制御される。フレーム２０にはレーザ発振器３８が固定され、レーザ発振器３８からのレーザビームＬは、第２ガイドレール３２の一端に取付けられたミラーボックス３６ａおよび移動ヘッドに取付けられたミラーボックス３６ｂに内蔵されたミラーに反射されてレーザトーチ３５から下向きに照射されて、中間積層体Ｗの上面に接着されたロール紙Ｐをカット平面１１内でカットする。レーザトーチ３５にはレンズが設けられ、このレンズによりレーザがカット平面１１上の高さで細くなるよう絞り込まれ、絞り込まれたレーザでロール紙をカットする。カット装置１３は、１枚分の厚さより僅かに大きい深さまでロール紙Ｐをカットするように、レーザビームＬの出力とカット速度が調整されている。なお、カット装置１３は、上述のようにレーザを用いたものに限らず、例えば超音波カッタのような他のカット手段を用いたものでもよい。
【００２３】
制御装置１４には、積層装置１２、カット装置１３等の作動を制御する制御プログラムが記憶されている。制御プログラム４０には、積層装置１２によりロール紙Ｐを中間積層体Ｗ上に積層して接着させ、カット装置１３によりこのロール紙Ｐをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線Ｃに沿ってカットさせることを繰り返して積層体内に３次元物体を造型するステップ、および積層体の３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、ロール紙Ｐの３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線Ｓに沿ってカット装置１３にカットさせる分割ステップが設けられている。
【００２４】
分割ステップは、積層体の不要部分がロール紙Ｐの積層方向（Ｚ方向）においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、積層された各ロール紙Ｐの余白部分をカットする複数の分割線Ｓの位置を、各ロール紙Ｐの積層方向位置に応じて順次ずらす演算を行って各分割線Ｓを設定するステップを備えている。制御プログラム４０には、造型される３次元物体のカット平面１１への投影像の最外周輪郭線Ｈを演算するステップ、および積層されたロール紙Ｐをこの最外周輪郭線Ｈに沿ってカット装置１３によりにカットさせるステップが設けられている。
【００２５】
次に、本実施の形態の作動を図４の制御プログラム４０に基づいて説明する。案内ローラ２１ｂと送りローラ２２とに挟持されてＸ方向に送られるカット前のロール紙Ｐが、昇降テーブル１５上に載置された中間積層体Ｗの上方で、案内ローラ２１ａ，２１ｂ間に張り渡される（ステップＳ１）。送りねじ２８がサーボモータ２７により回転されて移動台２６が前進され、検出スイッチ３０が昇降テーブル１５上に積層された中間積層体Ｗの後端部と対向する（ステップＳ２）。昇降送りねじ１６がサーボモータ１９により回転されて昇降テーブル１５が上昇され、中間積層体Ｗがロール紙Ｐに当接してロール紙Ｐを上面がカット平面１１に位置するまで持ち上げると、検出スイッチ３０が検出信号を制御装置１４に送出し、この検出信号に基づいて制御装置１４は昇降テーブル１５の上昇を停止させる（ステップＳ３）。
【００２６】
次いで移動台２６がＸ方向に前進端まで前進され、後退位置まで後退される間に、所定温度に加熱されているホットローラ２９が、移動台２６の移動に伴い中間積層体Ｗの上側に位置するロール紙Ｐ上を転動し、ロール紙Ｐを加熱してこれの裏面につけられた接着剤を溶融し、ホットローラ２９の自重でロール紙Ｐを中間積層体Ｗの上面に押圧して接着する（ステップＳ４）。
【００２７】
カット装置１３のレーザトーチ３５から射出されるレーザビームＬにより、中間積層体Ｗの上面に積層して接着されたロール紙Ｐをカット平面での３次元物体の断面形状の輪郭線Ｃに沿ってカットするために、移動ヘッド３７は、制御装置１４からの指令により、輪郭線Ｃに沿ってＸおよびＹ方向に移動される。この移動の際、レーザ発振器３８からのレーザビームＬは、ミラーボックス３６ａ，３６ｂにより反射され、レーザトーチ３５に導かれてロール紙Ｐに向かって下方に射出される（ステップＳ５）。
【００２８】
積層体の３次元物体以外の不要部分を複数のブロックに分割するために、ロール紙Ｐの３次元物体の断面部分以外の余白部分を互いに交差する複数の分割線Ｓに沿ってカット装置１３にカットさせるステップＳ６，Ｓ７がステップＳ５に続いて設けられている。ステップＳ６は、積層体の不要部分がロール紙Ｐの積層方向（Ｚ方向）においても複数に分割されて小立体のブロックとなるように、各ロール紙Ｐの余白部分をカットする複数の分割線Ｓの位置を、各ロール紙Ｐの積層方向位置に応じて順次ずらす演算を行って各分割線Ｓを設定する。ロール紙Ｐの余白部分がカット装置１３のレーザトーチ３５から射出されるレーザビームＬによって各分割線Ｓに沿ってカット平面１１内でカットされるように、移動ヘッド３７がＸＹ平面内で移動される（ステップＳ７）。
【００２９】
ステップＳ６の一例として、ＸＺ平面およびＹＺ平面に対して±４５度傾斜した４種類の傾斜平面により積層体の不要部分を各傾斜方向において所定距離ｄ離間した複数位置で切断したときに、夫々複数枚並列する４種類の傾斜平面と各ロール紙Ｐとの交線であって各ロール紙Ｐの余白部分に現れる交線を、各ロール紙Ｐにおける互いに交差する分割線Ｓとして演算することができる（図５参照）。不要部分をこれら４種類の傾斜平面で等間隔に切断すると、積層体の不要部分は、図６，７に示すように８面体および４面体の小立体のブロックＢに分割される。所定距離ｄを入力装置により制御装置１４に入力することにより、小立体のブロックの大きさを任意に変更することができる。
【００３０】
図１６に示すように、ロール紙Ｐの余白部分をカットするＹ方向にのびる分割線Ｓ１の位置を、積層方向の位置に応じて順次ずらし、Ｘ方向にのびる分割線Ｓ２の位置を積層方向に位置にかかわらず同じにしても良い。あるいは、Ｙ方向にのびる分割線の位置を固定にし、Ｘ方向にのびる分割線に位置を順次ずらしても良い。いずれにしても、不要部分を積層方向において複数に分割でき、取り除きやすくなる。
【００３１】
また、積層体の不要部分を、断面が多角形または円形の柱状ブロックに分割し、この柱状のブロックを、ＸＹ平面に対して傾斜した平面で所定距離ｄ離間した複数位置で切断するようにしてもよい。この場合は、ＸＹ平面に対して傾斜した複数の平面と各ロール紙Ｐとの交線であって各ロール紙Ｐの余白部分に現れる交線、および柱状ブロックの断面をなす多角形または円形の輪郭線を、各ロール紙Ｐにおける互いに交差する分割線Ｓとして演算することができる。
【００３２】
３次元物体のカット平面１１への投影像の最外周輪郭線Ｈに沿ってロール紙Ｐをカットする最外周輪郭線Ｈは、３次元物体の３次元形状を表すＳＴＬデータを読み込んだ時に作られ、制御装置１４のハードディスク等の記憶装置に記憶されている。カット時に、最外周輪郭線Ｈが記憶装置から読み出され（ステップＳ８）、この最外周輪郭線Ｈに沿ってロール紙ＰをカットするステップＳ９が実行される。上述のステップＳ１〜Ｓ９が実行されることにより、各ロール紙Ｐは、図８に示すように３次元物体の断面形状の輪郭線Ｃ、分割線Ｓ、および最外周輪郭線Ｈに沿ってカットされる。
【００３３】
３次元物体に対するカット平面１１のＺ方向位置が３次元物体の上端より高くなり、カット平面１１での３次元物体の断面形状が無くなるまで（ステップＳ１０）、ステップＳ１〜９が繰り返されると、積層体内に３次元物体の造型が完了し、積層体の不要部分が複数の小立体のブロックに分割されるとともに、積層体が、３次元物体のカット平面１１への投影像の最外周輪郭線Ｈに沿ってカットされる。
【００３４】
最外周輪郭線Ｈの形成の一例を図９に示す。３次元物体の３次元形状を表すSTLデータ（一例を図１０に示す）を構成する三角形状の平面であるファセットについて、隣接するファセットと夫々の法線ベクトルを比較し、Ｚ成分の符号が異なれば、その境界となる線分をカット平面（ＸＹ平面）に投影し（図１１参照）、最外周候補線分として記憶する（ステップＳ８１）。図１２に示す全最外周候補線分の各始点および終点の中、Ｘ座標が最小（Ｘ座標が同じ場合はＹ座標が小さい方）の点を抽出し（ステップＳ８２）、最外周輪郭線Ｈの開始点として記憶する（ステップＳ８３）。開始点を現在点として現在点メモリにセットし、＋Ｙ方向を現在の方向ベクトルとして現在の方向ベクトルメモリにセットする（ステップＳ８４）。現在点を始点または終点とする候補線分を次の最外周輪郭線分の候補として選択する。現在点がこの候補線分の終点である場合は始点と入れ替える（ステップＳ８５）。図１３に示すように現在の方向ベクトルを基準にし、反時計回りを正として、各線分の方向ベクトル（始点から終点に向かうベクトル）が現在の方向ベクトルとなす角度を算出し、最大のものを次の最外周輪郭線分として選択する（ステップＳ８６）。
【００３５】
ステップＳ８６で求めた次の最外周輪郭線分と交差する候補線分があるか否か判断する（ステップＳ８７）。交差する候補線分が複数の場合は、交点が現在点に最も近い線分を次の次の最外周輪郭線分として選択する（ステップＳ８８）。図１４に示すように次の最外周輪郭線分の終点を交点に変更し、交差する候補線分、即ち次の次の最外周輪郭線分の始点を交点に変更する。交差する候補線分を次の次の最外周輪郭線分とし、その終点を現在点として現在点メモリにセットし、方向ベクトルを現在の方向ベクトルとして現在の方向ベクトルメモリにセットする（ステップＳ８９）。交差する候補線分がない場合は、ステップ８６で求めた次の最外周輪郭線分の終点を現在点として現在点メモリにセットし、方向ベクトルを現在の方向ベクトルとして現在の方向ベクトルメモリにセットする（ステップＳ９０）。ステップＳ８９または９０に続いて、現在点メモリの内容が開始点と一致するか否か判断する（ステップＳ９１）。一致しない場合は、一致するまでステップＳ８５〜９１を繰り返す。一致した場合は、最外周輪郭線分として選択した候補線分をつないだ輪郭線を３次元物体のカット平面１１への投影像の最外周輪郭線Ｈとして設定し（ステップＳ９２、図１５参照）演算を終了する。
【００３６】
上記実施の形態では、積層体の不要部分を複数の小立体のブロックに分割するとともに、３次元物体のカット平面１１への投影像の最外周輪郭線Ｈに沿ってカットしているが、いずれか一方のみを行うようにしてもよく、また、最外周輪郭線Ｈと３次元物体との間の不要部分のみを複数の小立体のブロックに分割し、最外周輪郭線Ｈより外側の不要部分は、格子状の分割線に沿って柱状のブロックに分割するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態に係るシート積層式３次元造形装置の概略を示す斜視図。
【図２】シート積層式３次元造形装置の概略構成を示す側面図。
【図３】シート積層式３次元造形装置の概略構成を示す平面図。
【図４】制御プログラムを示すフロー図。
【図５】４種類の傾斜平面により積層体の不要部分を切断した状態を示す図。
【図６】８面体の小立体ブロックを示す斜視図。
【図７】４面体の小立体ブロックを示す斜視図。
【図８】各ロール紙Ｐカットされた状態を示す図。
【図９】最外周輪郭線Ｈを演算するプログラムを示すフロー図。
【図１０】STLデータの例を示す図。
【図１１】Ｚ成分の符号が異なる隣接ファセットの境界線分をカット平面に投影する状態を示す図。
【図１２】全最外周候補線分を示す図。
【図１３】現在の方向ベクトルを基準にして候補線分から最外周輪郭線分を選択する状態を示す図。
【図１４】最外周輪郭線分の終点を交点に変更し、交差する候補線分の始点を交点に変更する状態を示す図。
【図１５】最外周輪郭線を示す図。
【図１６】２種類の傾斜平面により積層体の不要部分を切断した状態を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…シート積層式３次元造形装置、１１…カット平面、１２…積層装置、１３…カット装置、１４…制御装置、１５…昇降テーブル、２５…加熱押圧装置、２９…ホットローラ、３０…検出スイッチ、３５…レーザトーチ、３７…移動ヘッド、３８…レーザ発振器、４０…制御プログラム、Ｌ…レーザビーム、Ｃ…輪郭線、Ｓ…分割線、Ｈ…最外周輪郭線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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