(57)【要約】【課題】作製対象である印刷対象物のサイズに制限のない三次元印刷装置、三次元印刷システムおよび三次元印刷方法を提供する。【解決手段】本発明の三次元印刷装置は、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置であって、本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、移動手段は、印刷部によって印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させ、印刷部は、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を印刷することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置であって、
前記本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、
前記移動手段は、前記印刷部によって印刷された足場部を足場として、前記印刷場所上で前記三次元印刷装置を移動させ、
前記印刷部は、前記三次元印刷装置が移動された位置において、前記印刷対象物の少なくとも一部を印刷する三次元印刷装置。
【請求項２】
前記足場部は、レールであり、
前記移動手段は、前記レール上を走行可能な支持脚部を有することを特徴とする請求項１に記載の三次元印刷装置。
【請求項３】
前記支持脚部は、前記レール上で回転する車輪または前記レール上を摺動する摺動体であることを特徴とする請求項２に記載の三次元印刷装置。
【請求項４】
前記印刷部は、前記レールを、積層面と平行方向でかつ前記レールの延在方向に拡張することを特徴とする請求項２または３に記載の三次元印刷装置。
【請求項５】
前記印刷部は、前記レールを、積層面と垂直方向に拡張することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項６】
前記レールは、一対のレールであり、該レール間の間隔が連続的に変化するよう印刷されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項７】
前記移動手段は、歯車であるピニオン部を有し、
前記レールは、前記ピニオン部と噛み合うラックレールであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項８】
前記足場部は、島状に配置された複数の支柱であり、
前記移動手段は、前記支柱上を移動可能な支持脚部を有することを特徴とする請求項１に記載の三次元印刷装置。
【請求項９】
前記印刷部は、前記支柱を、積層面と平行方向に増設することを特徴とする請求項８に記載の三次元印刷装置。
【請求項１０】
前記印刷部は、前記支柱を、積層面と垂直方向に拡張することを特徴とする請求項８または９に記載の三次元印刷装置。
【請求項１１】
前記本体部は、前記印刷部によって印刷可能な範囲を拡張するための印刷範囲拡張部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項１２】
前記印刷部は、前記本体部内に設けられたロッド部を軸として移動可能に設けられ、
前記印刷範囲拡張部は、前記ロッド部を拡張することを特徴とする請求項１１に記載の三次元印刷装置。
【請求項１３】
前記印刷部は、１以上の関節部を有するアームによって前記本体部と接続され、
前記印刷部の積層面の角度が変更可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項１４】
前記本体部は、前記印刷部によって印刷された前記印刷対象物または前記足場部に対し、切削加工を施すための切削部を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項１５】
前記三次元印刷装置は、前記印刷場所上における前記三次元印刷装置の位置を認識するための位置認識部を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の三次元印刷装置。
【請求項１６】
前記位置認識部は、前記三次元印刷装置の一部、前記印刷場所、前記印刷対象物および前記足場部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有し、
前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記三次元印刷装置の位置を認識することを特徴とする請求項１５に記載の三次元印刷装置。
【請求項１７】
前記印刷部は、前記位置認識部が前記三次元印刷装置の位置を認識するための指標となる指標部を印刷することを特徴とする請求項１５に記載の三次元印刷装置。
【請求項１８】
前記位置認識部は、前記三次元印刷装置の一部、前記印刷場所、前記印刷対象物、前記足場部および前記指標部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有し、
前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記三次元印刷装置の位置を認識することを特徴とする請求項１７に記載の三次元印刷装置。
【請求項１９】
本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える第１の三次元印刷装置であって、
前記本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、
前記移動手段は、前記印刷部によって印刷された足場部を足場として、前記印刷場所上で前記三次元印刷装置を移動させ、
前記印刷部は、前記三次元印刷装置が移動された位置において、前記印刷対象物の少なくとも一部を印刷する第１の三次元印刷装置と、
本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える第２の三次元印刷装置であって
前記本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、
前記移動手段は、前記印刷部によって印刷された足場部を足場として、前記印刷場所上で前記三次元印刷装置を移動させ、
前記印刷部は、前記三次元印刷装置が移動された位置において、前記印刷対象物の少なくとも一部を印刷する第２の三次元印刷装置と
を備え、前記第１の三次元印刷装置と前記第２の三次元印刷装置とは、同一の印刷対象物を協働して印刷する三次元印刷システム。
【請求項２０】
本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置を用いて三次元印刷を行う方法であって、
足場部を積層して印刷する足場部印刷ステップと、
前記足場部印刷ステップにおいて印刷された前記足場部を足場として、印刷場所上で前記三次元印刷装置を移動させる移動ステップと、
前記三次元印刷装置が移動された位置において、前記印刷対象物の少なくとも一部を積層して印刷する印刷対象物印刷ステップと
を備える三次元印刷を行う方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元印刷装置、三次元印刷システムおよび三次元印刷方法に関し、特に、印刷場所上で移動可能な三次元印刷装置、この三次元印刷装置を複数備える三次元印刷システム、および、この三次元印刷装置を用いて印刷対象物を作製する三次元印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の印刷対象物を作製する技術の一つとして、三次元印刷装置を用いた技術が挙げられる。この三次元印刷装置は、通常３Ｄプリンタと呼ばれ、複数の二次元の層を積層することにより、三次元の印刷対象物を印刷することができるものである。
【０００３】
特許文献１には、このような３Ｄプリンタとして、インクジェット法により、三次元物体の模型を作製する装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたような従来のタイプの装置では、装置のサイズを超える印刷対象物を作製することはできず、作製対象となる印刷対象物のサイズに制限が生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０２７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決し、作製対象である印刷対象物のサイズに制限のない三次元印刷装置、三次元印刷システムおよび三次元印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の三次元印刷装置は、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置であって、本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、移動手段は、印刷部によって印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させ、印刷部は、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を印刷する。
【０００８】
足場部は、レールであり、移動手段は、レール上を走行可能な支持脚部を有することができる。
【０００９】
支持脚部は、レール上で回転する車輪またはレール上を摺動する摺動体とすることができる。
【００１０】
印刷部は、レールを、積層面と平行方向でかつ前記レールの延在方向に拡張することができる。
【００１１】
印刷部は、レールを、積層面と垂直方向に拡張することができる。
【００１２】
レールは、一対のレールであり、これらレール間の間隔が連続的に変化するよう印刷されることができる。
【００１３】
移動手段は、歯車であるピニオン部を有し、レールは、ピニオン部と噛み合うラックレールとすることができる。
【００１４】
足場部は、島状に配置された複数の支柱であり、移動手段は、支柱上を移動可能な支持脚部を有することができる。
【００１５】
印刷部は、支柱を、積層面と平行方向に増設することができる。
【００１６】
印刷部は、支柱を、積層面と垂直方向に拡張することができる。
【００１７】
本体部は、印刷部によって印刷可能な範囲を拡張するための印刷範囲拡張部を有することができる。
【００１８】
印刷部は、本体部内に設けられたロッド部を軸として移動可能に設けられ、印刷範囲拡張部は、ロッド部を拡張することができる。
【００１９】
印刷部は、１以上の関節部を有するアームによって本体部と接続され、印刷部の積層面の角度は変更可能とすることができる。
【００２０】
本体部は、印刷部によって印刷された印刷対象物または足場部に対し、切削加工を施すための切削部を有することができる。
【００２１】
三次元印刷装置は、印刷場所上における三次元印刷装置の位置を認識するための位置認識部を備えることができる。
【００２２】
位置認識部は、三次元印刷装置の一部、印刷場所、印刷対象物および足場部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有し、撮像部によって撮像された画像に基づいて、三次元印刷装置の位置を認識することができる。
【００２３】
印刷部は、位置認識部が三次元印刷装置の位置を認識するための指標となる指標部を印刷することができる。
【００２４】
位置認識部は、三次元印刷装置の一部、印刷場所、印刷対象物、足場部および指標部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有し、撮像部によって撮像された画像に基づいて、三次元印刷装置の位置を認識することができる。
【００２５】
本発明の三次元印刷システムは、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える第１の三次元印刷装置であって、本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、移動手段は、印刷部によって印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させ、印刷部は、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を印刷する第１の三次元印刷装置と、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える第２の三次元印刷装置であって、本体部は、印刷場所に印刷対象物および足場部を積層して印刷するための印刷部を有し、移動手段は、印刷部によって印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させ、印刷部は、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を印刷する第２の三次元印刷装置とを備え、第１の三次元印刷装置と第２の三次元印刷装置とは、同一の印刷対象物を協働して印刷する。
【００２６】
本発明の三次元印刷方法は、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置を用いて三次元印刷を行う方法であって、足場部を積層して印刷する足場部印刷ステップと、足場部印刷ステップにおいて印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させる移動ステップと、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を積層して印刷する印刷対象物印刷ステップとを備える。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の三次元印刷装置および三次元印刷システムによれば、移動手段が、印刷部によって印刷された足場部を足場として三次元印刷装置を移動させることにより、三次元印刷装置の印刷可能範囲を拡大することができる。
【００２８】
本発明の三次元印刷方法によれば、足場部印刷ステップにおいて印刷された足場部を足場として三次元印刷装置を移動させることにより、三次元印刷装置の印刷可能範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図、（ｂ）本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す正面図、（ｃ）本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す側面図
【図２】本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図
【図３】本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図
【図４】（ａ）本発明の第二の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図、（ｂ）本発明の第二の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す側面図
【図５】（ａ）〜（ｃ）本発明の第二の実施形態に従う三次元印刷装置の滑車機構部を説明するための模式的図
【図６】（ａ）本発明の第三の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図、（ｂ）本発明の第三の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す側面図
【図７】（ａ）本発明の第四の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図、（ｂ）本発明の第四の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す側面図、（ｃ）本発明の第四の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す正面図
【図８】本発明の第四の実施形態に従う三次元印刷装置の本体部が回転する様子を模式的に示す平面図
【図９】本発明の第五の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す正面図
【図１０】（ａ）〜（ｅ）本発明の第五の実施形態に従う三次元印刷装置の動作ステップを模式的に示す正面図
【図１１】本発明の第五の実施形態に従う三次元印刷装置と、足場部および印刷対象物との配置関係を説明するための模式的な平面図
【図１２】本発明の第一〜第五の実施形態に従う三次元印刷装置の印刷部の例を説明するための模式的な正面図
【図１３】（ａ），（ｂ）本発明の三次元印刷装置の印刷方式を説明するための模式図
【図１４】本発明の他の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す平面図
【図１５】（ａ）〜（ｃ）本発明の他の実施形態に従う三次元印刷装置の印刷部の動きを説明するための模式的な平面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の三次元印刷装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置を模式的に示す図であり、図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は正面図を、図１（ｃ）は側面図を示したものである。
【００３１】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、三次元印刷装置１００は、本体部１１０および移動手段１３０を備え、この本体部１１０は、印刷部１２０を有し、移動手段１３０が接続される。なお、図１（ａ）では、本体部１１０が、フロントバー１１０ａおよびサイドバー１１０ｂで構成される例が示されているが、図１（ｃ）では、手前のサイドバー１１０ｂが省略されている。
【００３２】
印刷部１２０は、印刷場所１０に印刷対象物２０および足場部３０を積層して印刷するものである。印刷方法としては、紫外線を照射することで硬化する液体樹脂を用いる光造形法、素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービームなどで直接焼結するか、インクジェット方式でバインダを添加して固める粉末法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる熱溶解積層法、液化した材料を噴射して積層させ、形状を作るインクジェット法等が挙げられるが、本実施形態では、特に、熱溶解積層を用いて印刷対象物２０を作製する場合の例について説明する。
【００３３】
移動手段１３０は、印刷部１２０によって印刷された足場部３０を足場として、印刷場所１０上で三次元印刷装置１００を移動させる。
【００３４】
そして、印刷部１２０は、三次元印刷装置１００が移動された位置において、印刷対象物２０の少なくとも一部を印刷する。
【００３５】
すなわち、三次元印刷装置１００は、自分で足場部３０を作製して移動しながら断続的に印刷対象物２０を印刷する。具体的には、三次元印刷装置１００は、印刷対象物２０および足場部３０の印刷と、移動とを繰り返し、印刷対象物２０を完成させるものである。これにより、三次元印刷装置１００は、予め配置された位置における印刷可能範囲を超える範囲まで、印刷可能範囲を拡大することができる。
【００３６】
足場部３０は、レール、または、島状に配置された複数の支柱とするのが好ましい。なお、三次元印刷装置１００が最初に配置される最小限の足場は、予め設けられているのが好ましい。
【００３７】
図１に示すように、上記足場部３０がレールである場合、移動手段１３０は、レール上を走行可能な支持脚部１３１を有するのが好ましい。図１では、印刷対象物２０が、上記レール間に印刷される例を示すが、これに限られるものではない。
【００３８】
上記支持脚部１３１は、レール上で回転する車輪またはレール上を摺動する摺動体とすることができる。図中、上記支持脚部１３１は、複数の車輪で構成されている。
【００３９】
図２は、本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す平面図であり、印刷部１２０が、上記レールを、積層面と平行方向でかつレールの延在方向に拡張する例を示したものである。この例では、印刷部１２０は、三次元印刷装置１００を、図中の矢印４０で示される方向へ移動させるため、レールの端部に新たなレールを印刷する。
【００４０】
図３は、本発明の第一の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す平面図であり、印刷部１２０が、上記レールを、積層面と垂直方向に拡張する例を示したものである。この例では、印刷部１２０は、三次元印刷装置１００を、図中の記号５０で示される、紙面に垂直手前方向に移動させるため、レールの上部に新たなレールを印刷する。
【００４１】
図１〜図３では、上記レールが、一対のレールであり、互いに平行に直線的に印刷される例を示したが、曲線的に印刷されることもできる。
【００４２】
また、図４（ａ）に示すように、上記レールは、レール間の間隔が連続的に変化するよう印刷されることもできる。図４は、本発明の第二の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す図であり、図４（ａ）は平面図を、図４（ｂ）は側面図を示したものである。
【００４３】
図４に示す例において、本体部１１０は、印刷部１２０によって印刷可能な範囲を拡張するための印刷範囲拡張部１４０を有することができる。
【００４４】
印刷部１２０が、本体部１１０内に設けられたロッド部１５０を軸として移動可能に設けられる場合、印刷範囲拡張部１４０は、ロッド部１５０を拡張するものとすることができる。
【００４５】
具体的には、ロッド部１５０の端部に対して新たなロッド部を印刷することができる印刷部とするのが好ましい。また、本体部１１０が、ロッド部１５０に対して移動可能な機構（例えばラッチ機構等）とすることにより、移動手段１３０が足場部３０上を移動するに従い、印刷部１２０の移動可能範囲が拡張され、大きな印刷対象物２１を印刷することが可能になる。このとき、本体部１１０と移動手段１３０とは、回転体１６０を介して回転可能に連結されるのが好ましい。
【００４６】
また、ロッド部１５０の端部に対して別途作成した新たなロッド部を取り付けることにより印刷可能な範囲を拡張することもできる。図５（ａ）〜（ｃ）は、印刷部１２０が、本体部１１０内に設けられたロッド部１５０を軸として、滑車機構部１８０により移動可能に設けられる例を示したものである。具体的には、図５（ａ）に示すように、滑車機構部１８０は、２個の滑車１８１，１８２とベルト１８３によって構成され、このベルト１８３と、印刷部１２０とは、互いに噛み合うように形成される。そして、印刷部１２０の印刷範囲を拡張する場合には、図５（ｂ）に示すように、よりベルトの長い新しい滑車機構部１９０および追加するロッド部１５１を別途用意し、図５（ｃ）に示すように、滑車機構部１８０を、ロボットアーム等で取り外し、新しい滑車機構部１９０および追加するロッド部１５１を取り付ける。これにより、印刷部１２０によって印刷可能な範囲を拡張することができる。なお、上記新しい滑車機構部１９０等は、本発明の三次元印刷装置によって別途形成されることができる。
【００４７】
また、図６に示すように、移動手段１３０は、歯車であるピニオン部１３２を有し、上記レールは、ピニオン部１３２と噛み合うラックレールとすることもできる。図６（ａ）は、本発明の第三の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す図であり、図６（ａ）は平面図を、図６（ｂ）は側面図を示したものである。上記ラックレールは、印刷された足場部３０に対して、例えば後述する切削処理を施すことにより作製することができる。
【００４８】
図７および図８は、本発明の第四の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す図であり、図７（ａ）は平面図を、図７（ｂ）は側面図を、図７（ｃ）は正面図を示したものであり、図８は、図７に示した本体部１１０が回転する様子を示した平面図である。
【００４９】
図７および図８に示す例において、本体部１１０と、移動手段１３０とは、回転体１７０を介して回転可能に連結されるのが好ましい。そして、図８に示すように、本体部１１０は、上記回転体１７０を中心として回転することにより、印刷部１２０の印刷可能範囲を変更することができる。これは、例えば足場部３０の拡張方向を変える場合等に有効である。この構成によれば、上述した第一の実施形態に従う三次元印刷装置１００等と比較して、本体部１１０をよりコンパクトに構成することができる。
【００５０】
図９は、本発明の第五の実施形態に従う三次元印刷装置１００を模式的に示す図であり、上記足場部３０が、島状に配置された複数の支柱である例を示したものである。このとき、移動手段１３０は、上記支柱上を移動可能な支持脚部１３４を有するのが好ましい。図９では、上記支持脚部１３４が、１以上の関節部１３３を有する例を示したが、例えば、伸縮するアクチュエータとスライド機構との組み合わせを有することにより、上記支柱上を移動できるよう構成することもできる。また、図９では、印刷対象物２０が、上記支柱間に印刷される例を示すが、これに限られるものではない。
【００５１】
なお、支持脚部１３４の本数は、本体部１１０を支えられる本数であれば特に限定されないが、４本以上とするのが好ましい。支持脚部１３４の本数が４本未満だと、後述するように、支持脚部を一本浮かせた場合に倒れてしまうおそれがあるためである。さらに、重心の移動なしに支持脚部を浮かせることを可能にするため、５本以上とするのが好ましく、制御を容易にするため、６本とするのがより好ましい。
【００５２】
また、印刷部１２０は、上記支柱を、積層面と垂直方向に拡張することができる。図１０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第五の実施形態に従う三次元印刷装置１００の動作ステップを説明するための図である。初めに、図１０（ａ）に示すように、印刷部１２０は、印刷対象物２０を積層する。続いて、図１０（ｂ）に示すように、支持脚部１３４ａを支柱から外し、図１０（ｃ）に示すように、その下の支柱を積層する。続いて、図１０（ｄ）に示すように、支持脚部１３４ａを支柱に戻し、他の支持脚部１３４ｂを支柱から外して、図１０（ｅ）に示すように、その下の支柱を積層する。
【００５３】
さらに、印刷部１２０は、上記支柱を、積層面と平行方向に増設することができる。図１１は、支柱を増設することにより、大きな印刷対象物２２を作製する場合の例を示したものである。
【００５４】
また、図９および図１０に示したように、印刷部１２０は、１以上の関節部を有するアームによって本体部１１０と接続されるのが好ましい。そして、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、印刷部１２０の積層面の角度を変更可能とすることにより、種々の角度で印刷対象物２０を印刷することができる。
【００５５】
また、図には示されないが、本体部１１０は、印刷部１２０によって印刷された印刷対象物２０または足場部３０に対し、切削加工を施すための切削部を有するのが好ましい。
【００５６】
上記切削部は、印刷対象物２０または足場部３０に対して、平滑化処理、位置決め部形成処理または除去処理を施すことができる。平滑化処理とは、例えば、回転する歯を移動させることで、印刷対象物２０または足場部３０の上面や側面の表面を滑らかに削る処理のことをいう。位置決め部形成処理とは、例えば、移動手段１３０が停止する位置の位置決めをするために、足場部３０に凹部や凸部等を形成する処理のことをいう。除去処理とは、例えば、不要になった足場部を除去する処理のことをいう。
【００５７】
また、図には示されないが、本発明の他の実施形態に従う三次元印刷装置は、印刷場所上における自身の位置を認識するための位置認識部を備えるのが好ましい。
【００５８】
上記位置認識部は、三次元印刷装置の一部、印刷場所、印刷対象物および足場部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有するのが好ましく、この撮像部によって撮像された画像に基づいて、三次元印刷装置の位置を認識することができる。
【００５９】
また、印刷部は、上記位置認識部が三次元印刷装置の位置を認識するための指標となる指標部を印刷するのが好ましい。指標部の形状の例としては、十字形や四角形等が挙げられる。
【００６０】
このとき、上記位置認識部は、三次元印刷装置の一部、印刷場所、印刷対象物、足場部および指標部の少なくとも一つを撮像する撮像部を有するのが好ましく、撮像部によって撮像された画像に基づいて、三次元印刷装置の位置を認識することができる。
【００６１】
また、本発明の三次元印刷装置は、上記位置認識部によって認識された位置に基づいて、自身の位置を調整する機能を備えるのが好ましい。
【００６２】
あるいは、本発明の三次元印刷装置は、上記位置認識部によって認識された位置に基づいて、自身の位置において印刷すべき印刷データを修正する機能を備えるのが好ましい。この機能によれば、位置の制御に関し、高い正確性は要求されず、本発明の三次元印刷装置の構成をより簡易化することができる。
【００６３】
また、上記印刷場所は、例えばテーブル等の上に配置された台座などとすることができるが、これに限られるものではなく、テーブルや棚、壁、天井等を印刷場所とし、足場部および印刷対象物を直接壁等に印刷することもできる。この場合には、テーブルや棚の天板を拡張したり、壁にフックを形成したり、ドアノブを大きくしたりすることができる。さらには、初めに印刷場所を３Ｄスキャンし、印刷対象物の印刷位置等を制御するよう構成することもできる。このとき、足場部と印刷場所とが同じ面にある必要はなく、例えば足場部がテーブル上にあり、壁に印刷をするよう構成することも可能である。
【００６４】
また、足場部を壁や天井等に作製する場合、支持脚部に鍵爪状の部分を設け、この部分を足場部に食い込ませるように構成して、三次元印刷装置が落下しないようにすることもできる。さらに、足場部を、磁性を有する材料を用いて印刷し、支持脚部に永久磁石や電磁石を配置して、これらの間に働く磁力を利用したり、足場部と支持脚部との間に働く分子間力や粘着力を利用したりすることで、三次元印刷装置が落下しないようにすることもできる。
【００６５】
また、本発明の三次元印刷装置の各層における停止位置は、各層で異なるよう設定するのが好ましい。これは、印刷対象物を印刷する際、三次元印刷装置の停止位置が、印刷対象物の各層で常に同じ位置とすると、継ぎ目部分が目立ってしまったり、印刷対象物の強度が低くなってしまったりする場合があるためである。
【００６６】
また、印刷形式としては、ラスタ形式またはベクタ形式等とすることができるが、より滑らかな側面を形成するため、ベクタ形式とするのが好ましい。図１３（ａ），（ｂ）は、それぞれラスタ形式およびベクタ形式による印刷の様子を示す模式図であり、いずれも平面図である。図１３（ａ）に示すように、ラスタ形式による印刷は、図中に矢印で示される平行線を印刷することで印刷対象物を形成するため、完成した印刷対象物の側面が粗くなる傾向がある。一方で、図１３（ｂ）に示すように、ベクタ形式による印刷は、図中に矢印で示すように、印刷対象物の外面形状に沿って印刷を行うため、印刷対象物の側面を滑らかに形成することができる。
【００６７】
また、上述した足場部３０を、図１４に示すように、サーキット状のレールとすることもできる。このレールは、印刷対象物２０，２１の外観形状に合わせて、大きさや形状を高さ方向に徐々に変化させるよう積層されることができる。具体的には、レールを、正面視において壺状等になるように積層すること等ができる。なお、図中、サーキットの形状が円形である場合を示したが、閉曲線であればこれに限られるものではない。
【００６８】
さらに、車輪である支持脚部１３１ａ〜ｄは、それぞれが回転体１８０ａ〜ｄによって回転可能に構成するのが好ましい。これにより、支持脚部１３１ａ〜ｄがレールから脱線することを防止することができる。
【００６９】
加えて、印刷部１２０は、本体部１１０内に設けられたロッド部１５０を軸として移動可能に設けられ、本体部１１０は、上述した第二の実施形態の例と同様に、印刷部１２０によって印刷可能な範囲を拡張するための印刷範囲拡張部１４０を有することができる。この場合、印刷範囲拡張部１４０は、ロッド部１５０を拡張するものとする。
【００７０】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、ロッド部１５０の動きを説明するための模式図である。図１５（ａ）は、支持脚部１３１ａ，ｂと支持脚部１３１ｃ，ｄとを、いずれも同じ方向（図中の時計周り）に移動させた場合の例である。このとき、ロッド部１５０は、サーキットの中心を回転中心として、図中の矢印の方向（時計回り）に回転する。図１５（ｂ）は、支持脚部１３１ａ，ｂのみを、時計回りに移動させた場合の例である。このとき、ロッド部１５０は、支持脚部１３１ｃ，ｄ側を固定して支持脚部１３１ａ，ｂ側が回転する。図１５（ｃ）は、支持脚部１３１ａ，ｂと支持脚部１３１ｃ，ｄとを、互いに逆方向（支持脚部１３１ａ，ｂを時計回りに、支持脚部１３１ｃ，ｄを反時計回り）に移動させた場合の例である。このとき、ロッド部１５０は、図中の右側に平行に移動する。このような構成とすることにより、印刷部１２０の印刷方向や印刷パターンを柔軟に変更することができるようになる。
【００７１】
続いて、本発明の三次元印刷システムの実施形態について説明する。
本発明の三次元印刷システムは、上述した本発明の三次元印刷装置を２つ以上備える。そして、本発明の三次元印刷システムは、これらの三次元印刷装置を協働させて、同一の印刷対象物を印刷する。このように、複数の三次元印刷装置による並列処理により、例えば大きな印刷対象物を印刷する場合等に、短時間で印刷対象物を完成させることができる。三次元印刷装置の詳細については上述した通りである。
【００７２】
続いて、本発明の三次元印刷方法の実施形態について説明する。
本発明の三次元印刷方法は、本体部と、該本体部に接続された移動手段とを備える三次元印刷装置を用いて三次元印刷を行う方法であって、足場部印刷ステップと、移動ステップと、印刷対象物印刷ステップとを備える。
【００７３】
上記足場部印刷ステップでは、足場部を積層して印刷する。この印刷は、例えば上述した印刷部によって行われることができる。印刷部の詳細については上述した通りである。
【００７４】
上記移動ステップは、足場部印刷ステップにおいて印刷された足場部を足場として、印刷場所上で三次元印刷装置を移動させる。この移動は、例えば上述した移動手段によって行われることができる。移動手段の詳細については上述した通りである。
【００７５】
上記印刷対象物印刷ステップは、三次元印刷装置が移動された位置において、印刷対象物の少なくとも一部を積層して印刷する。この印刷は、例えば上述した印刷部によって行われることができる。印刷部の詳細については上述した通りである。
【００７６】
上述したところは、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１００  三次元印刷装置
１１０  本体部
１２０  印刷部
１３０  移動手段
１３１  支持脚部
１３２  ピニオン部
１３３  関節部
１３４  支持脚部
１４０  印刷範囲拡張部
１５０  ロッド部
１６０  回転体
１７０  回転体
１０  印刷場所
２０  印刷対象物
３０  足場部
【図１】
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【図２】
2015009564.tif 000004
【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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