(57)【要約】【課題】高速な積層造形が可能であり、かつ、人体および環境への影響が少なく、層間剥離の少ない安定した高強度積層造形装置および積層造形方法を提供する。【解決手段】３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、制御装置の指示により、ワークテーブルに、熱可塑性シートを順次積層載置する載置手段と、熱可塑性シートを順次切断する切断手段と、ワークテーブルに載置された熱可塑性シートに順次エネルギを照射し熱可塑性シート同士を溶着するエネルギ照射手段とを備え、シートの積層体としての３次元物体を造形することを特徴とする。【選択図】　　　図３
2004001500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、制御装置の指示により、ワークテーブルに、熱可塑性シートを順次積層載置する載置手段と、熱可塑性シートを順次切断する切断手段と、ワークテーブルに載置された熱可塑性シートに順次エネルギを照射し熱可塑性シート同士を溶着するエネルギ照射手段とを備え、シートの積層体としての３次元物体を造形することを特徴とする積層造形装置。
【請求項２】
３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、制御装置の指示により、ワークテーブルに、熱可塑性シートを順次積層載置する載置工程と、熱可塑性シートを順次切断する切断工程と、ワークテーブルに載置された熱可塑性シートに順次エネルギを照射し熱可塑性シート同士を溶着するエネルギ照射工程とを備え、シートの積層体としての３次元物体を造形することを特徴とする積層造形方法。
【請求項３】
３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、少なくとも複数の層を積層して物体を造形する装置において、前記層が熱可塑性シートであって、該シートにエネルギを照射するエネルギ照射手段と、前記データを処理して前記各層の所望の輪郭データを含む層データおよび前記エネルギ照射手段の所望の照射経路データを創成するコンピュータ手段と、該輪郭データに基づいて熱可塑性シートを所望の輪郭に切断する切断手段と前記コンピュータで処理された層データに基づいて第１の熱可塑性シート層に第２の熱可塑性シート層を位置決めし載置する載置手段と、前記経路データに基づいて第２の熱可塑性シート層に前記エネルギを照射し、第１と第２の熱可塑性シート層の接触面で互いに溶着するよう前記エネルギ照射手段を走査させる走査手段と、を備えたことを特徴とする積層造形装置。
【請求項４】
３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、少なくとも複数の層を積層して物体を造形する方法において、前記層が熱可塑性シートであって、該シートにエネルギを照射するエネルギ照射工程と、前記データを処理して前記各層の所望の輪郭データを含む層データおよび前記エネルギ照射工程の所望の照射経路データを創成するデータ創成工程と、該輪郭データに基づいて熱可塑性シートを所望の輪郭に切断する切断工程と、前記データ創成工程で創成された層データに基づいて第１の熱可塑性シート層に第２の熱可塑性シート層を位置決めし載置する載置工程とを備え、前記経路データに基づいて第２熱可塑性シート層に前記エネルギを照射し、第１と第２の熱可塑性シート層の接触面で互いに溶着するよう前記エネルギを照射させることを特徴とする積層造形方法。
【請求項５】
３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、少なくとも複数の層を積層して物体を造形する装置において、前記層が熱可塑性シートであって、前記データを処理して前記各層の所望の輪郭データを含む層データを創成するコンピュータ手段と、該輪郭データに基づいて熱可塑性シートを所望の輪郭に切断する切断手段と、前記コンピュータで処理された層データに基づいて第１の熱可塑性シート層に第２の熱可塑性シート層を位置決めし載置する載置手段と、前記載置手段により重なり合わされた少なくとも２層の熱可塑性シートを加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする積層造形装置。
【請求項６】
前記加熱手段が加熱炉または加熱ローラであることを特徴とする請求項５記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記載置された熱可塑性シートの上側表面または表面部の赤外線透過率が低下するよう、当該表面または表面部を順次改質する改質工程を含むことを特徴とする請求項２または４に記載の積層造形方法。
【請求項８】
前記改質をエネルギ照射手段により行うことを特徴とする請求項２または４に記載の積層造形方法。
【請求項９】
前記熱可塑性シートの下側面に赤外線吸収剤が塗布、蒸着、接着、密着、あるいは赤外線吸収層が貼付されていることを特徴とする請求項１、３、または５に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
前記熱可塑性シートに複数個の空気抜き穴が設けられていることを特徴とする請求項１、３、または５に記載の積層造形装置。
【請求項１１】
前記層データに基づいて、前記エネルギ照射手段と前記熱可塑性シート層との相対位置を一定あるいは所望の距離に調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の積層造形装置。
【請求項１２】
前記経路が第１および第２の経路データを含み、第１の経路データは第１および第２のシートを複数箇所で仮止めするためのデータであり、第２の経路データは少なくとも連続した溶着領域のためのデータであることを特徴とする請求項３記載の積層造形装置。
【請求項１３】
前記溶着を、熱可塑性シート面の一部で行うものであって、溶着部と非溶着部が隣接するよう、照射経路を形成することを特徴とする請求項３記載の積層造形装置。
【請求項１４】
前記層が異なる厚みの層を含むことを特徴とする請求項１、３、または５に記載の積層造形装置。
【請求項１５】
前記層が熱可塑性シート層群と、熱可塑性シートとは異なる材質のシート層とを含むことを特徴とする請求項１、３または５に記載の積層造形装置。
【請求項１６】
前記熱可塑性シート層群と熱可塑性シートとは異なる材質のシート層とが、溶着、接着あるいは機械的に結合されていることを特徴とする請求項１５記載の積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層造形装置および積層造形方法に関し、熱可塑性シートを用いて３次元物体を形成する積層造形装置および積層造形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来３次元物体を形成する積層造形装置としては、例えば特許文献１に記載されたいわゆる光造形装置がある。この装置は光硬化性の液体樹脂をレーザ光で硬化積層させ３次元物体を作る装置である。
また、特許文献２では、粉末状樹脂をレーザで溶融し、結合させて積層する積層造形装置が知られている。
一方、シートを用いる積層造形装置としては、例えば特許文献３に記載されたものがある。この装置は、シートを積層して３次元物体を形成するもので、３次元物体を構成する有効領域と３次元物体を構成しない不要領域とに切断された第１のプラスチックフィルムを準備し、この上方に第２のプラスチックフィルムを供給する。この際、第２のプラスチックフィルムにホットメルト接着剤が塗布してあり、加熱ローラにより接着させる。以上の工程を繰り返すことによりプラスチックフィルムを順次積層して３次元物体を造形する。
また上記接着剤方式の他に溶着方式も考えられ、従来、ＹＡＧレーザ等による溶着は、特許文献４等で知られているが、本技術は赤外線吸収率の異なる２つの部材を密着し、赤外線透過率の高い部材側からＹＡＧレーザ等を照射し、赤外線吸収率の低い部材表面で発熱溶着させるものである。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−６１８４７号公報
【特許文献２】特開平１−２３２０２７号公報
【特許文献３】特開平１１−２２７０５３号公報
【特許文献４】特開２０００−２１８６９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の積層造形装置には次のような問題点があった。
まず光硬化性の液体樹脂をレーザ光で硬化積層させ３次元物体を作る方法は、感光性の液体樹脂を使用するため装置設置環境に様々な制限があった。例えば、反応する光のある環境では使用できなかったり、液体樹脂自体が刺激性のあるものが多く、人体の皮膚を保護する保護具を使用して樹脂を扱ったり、３次元物体造形後、物体表面に付着している未硬化の樹脂を有機溶剤等で洗浄するためマスクの着用を必要としたり、有機溶剤の管理等が必要であるなど多くの問題があった。この為、従来の装置は特別な作業環境が必要で作業者も熟練した者が行う必要があった。
【０００５】
また粉末状樹脂から積層造形していく方法も、粉末が飛散しないよう専用の空間が必要であり、上記液体樹脂のように人体の皮膚への影響は少ないが、人体に吸引されると循環器系に影響がでるという懸念がある。
【０００６】
また、シートとホットメルト接着剤を用いる積層造形装置は、接着剤による接合のため、層間での剥離、シート本来の物性が損なわれる問題があった。また、液体や粉末状の樹脂を使用することに比べて設置場所の制限も少ないと考えられるが、接着剤に含有される化学成分の人体への影響や、オフィスなどクリーンな環境での使用には不適である。さらに、接着剤を塗布しているため、使用後に不要となった造形物あるいは造形時に発生した補助部材などをリサイクルするには不適である。
【０００７】
また、ＹＡＧレーザ等による従来の溶着による積層造形方式は、２以上の層の溶着は不可能で、多層積層することはできなかった。
【０００８】
【発明の目的】
このような従来技術の問題点に鑑みて、本発明は、高速な積層造形が可能であり、かつ、人体および環境への影響の少ない、積層造形装置および積層造形方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、制御装置の指示により、ワークテーブルに、熱可塑性シートを順次積層載置する載置手段と、熱可塑性シートを順次切断する切断手段と、ワークテーブルに載置された熱可塑性シートに順次エネルギを照射し熱可塑性シート同士を溶着するエネルギ照射手段とを備え、シートの積層体としての３次元物体を造形することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明は３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいて、少なくとも複数の層を積層して物体を造形する装置において、前記層が熱可塑性シートであって、前記データを処理して前記各層の所望の輪郭データを含む層データを創成するコンピュータ手段と、該輪郭データに基づいて熱可塑性シートを所望の輪郭に切断する切断手段と、前記コンピュータで処理された層データに基づいて第１の熱可塑性シート層に第２熱可塑性シート層を位置決めし載置する載置手段と、前記載置手段により重なり合わされた少なくとも２層の熱可塑性シートを加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記加熱手段を加熱炉とすることにより多層をまとめて積層造形可能であり、また上記加熱手段を加熱ローラとすることにより上記データ作成が簡単で高速接着、溶着が可能である。
【００１２】
また、熱可塑性シートの上側表面または表面部の赤外線領域の一部もしくは全ての光に対する透過率が低下するよう、当該表面または表面部を改質することにより、透明性シートを多層積層することが可能である。
【００１３】
また、熱可塑性シートに複数個の空気抜き穴を設けた材料を使うことにより、層間の密着性を高めることが可能である。
【００１４】
また、熱可塑性シート層との相対位置を一定あるいは所望の距離に調整する調整手段により、エネルギ照射のＺ軸方向に対し安定性の高い溶着が可能であり層間剥離が少ない積層が行える。
【００１５】
また、熱可塑性シート同士を複数箇所で仮止し、その後連続した溶着を行うことにより、正確な積層造形が可能である。
【００１６】
また、溶着を、熱可塑性シート面の一部で行うものであって、溶着部と非溶着部が隣接するよう、エネルギ照射経路を形成することにより、短時間造形が可能である。
【００１７】
更に、層が異なる厚みの層を含むこととすることにより、層が熱可塑性シート層群と、熱可塑性シートとは異なる材質のシート層を含むこととすることにより、あるいはシート同士またはシート層群同士を溶着、接着または機械的結合することにより、より自由度の高い積層造形が可能である。
【００１８】
【実施例の１】
以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。図１は本発明に係る積層造形装置の概略構成を示す図である。
図１において、３は水平に設けられたワークテーブルであり、ワークテーブル３はアーム（図示せず）を介して昇降駆動手段（図示せず）に昇降可能に支持されている。なお、本実施例ではワークテーブルを水平に設置しているが、必ずしも水平に設置しなくてもよい。この図示していない昇降駆動手段は、例えばサーボモータやボールネジ機構等を有し、ワークテーブル３を所定に位置させ、所定ピッチ（後述する積層の厚さに対応するピッチ）で移動させ、更に初期位置まで復帰させることができる。
【００１９】
素材シート１はロール状に巻き取られた熱可塑性シートであり、このシートは下側層部（ワークテーブル３側）と上側層部を有し、下側層部は近赤外線領域の一部もしくは全ての光を吸収する素材で構成され、あるいは近赤外線領域の一部もしくは全ての光を吸収する処理が施されており、上側層部は近赤外線領域の一部もしくは全ての光を透過する素材で構成されている。
【００２０】
ここで、上記素材シートの積層造形工程を図１４−１から図１４−６に示す。各図において１１１はワークテーブル３（図示せず）の上に切断、載置された第１の熱可塑性シートであり、１１２は上記第１のシート１１１の上に積層載置される第２の熱可塑性シートである。まず第１のシートはテーブル３上で断面データに基づいてＣＯ２レーザもしくはカッターにより所望の輪郭に切断される（図１４−２）。次に切断された上記上記第１のシート１１１上に第２のシート１１２を載置する（図１４−３）。次に第２のシート上に透明のガラス板１１３を載置しシートを密着させる（図１４−４）。
次に描画パターンデータに基づきあるいは所定の走査経路にしたがってＹＡＧレーザをガラス板の上から第２のシートに照射し第１と第２のシート１１１、１１２を溶着する。この時第２のシートの下側層部は近赤外線を吸収するので、第１と第２のシートの接触境界面でのみ有効に発熱し、第１と第２のシート１１１、１１２の溶着が行われる（図１４−５）。次にガラス板を第２のシート上から移動させ、第２のシートに対応した断面データに基づいてＣＯ２レーザもしくはカッターにより第２のシートを所望の輪郭に切断する（図１４−６）。このような一連の工程を繰り返すことにより所望の積層造形物が得られる。
【００２１】
なおこの積層造形物以外の不要シート部分１１４は、シートの上記所望の輪郭切断時（図１４−２及び図１４−６）に、予め切れ目やミシン目を施すことにより積層工程完了後に容易に除去することができる。
また、上記不要部の切断は、上記載置の前に行ってもよく、載置の後に行ってもよい。
【００２２】
４−１、４−２、５−１および５−２はワークテーブル３の上方に設けられたレーザ走査装置であり、ＣＯ２レーザ部とＹＡＧ又は半導体レーザ部で構成されている。レーザ源４または５から出射されたレーザを光学系８または９を介してワークテーブル３上のシートに集光させ、そのレーザビーム６および７を走査することによって高精度スキャニングを行うようになっている。
【００２３】
図示しない制御装置は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭおよびＲＯＭ等）、入出力インターフェイス回路を含んでなる制御手段であり、制御装置には公知の３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）システムが接続されている。この制御装置は３次元ＣＡＤシステムから送信されてきた形状データを断面データに変換し、その断面形状データに基づいて昇降駆動手段、レーザ走査装置４−１、４−２、５−１および５−２、およびレーザ源４、５を制御し、さらにシート供給装置２を制御する。また、前記制御装置は、前記ＲＡＭおよびＲＯＭ等に予め格納された所定の制御プログラムに基づいて、描画パターンデータに対応するレーザ走査装置４−１、４−２、５−１および５−２の走査駆動信号および層厚データに対応する昇降駆動手段の駆動信号を生成し、さらにシート供給装置２の駆動信号を生成し、これらの信号を所定タイミングで出力するようになっている。
【００２４】
次に、本実施例における造形作業手順と共にその作用を説明する。まず、予め３次元ＣＡＤシステムによって３次元物体の設計がされると、コンピュータにより、その物体について微小間隔を隔てた複数の断面の形状データ等が作成され、そのデータが複数のシート層の輪郭パターンおよび層厚のデータとして制御装置に送信される。
制御装置では、その輪郭パターンデータからレーザ走査装置４−１、４−２、５−１および５−２の走査方向の走査量等を計算し、昇降駆動手段、レーザ走査装置４−１、４−２、５−１および５−２、レーザ源４および５の駆動タイミングを設定し、さらにシート供給装置２の各駆動手段の駆動タイミングを設定する。これらのデータは適当な記憶手段に記憶させておくことができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、高密度スキャニングが可能なレーザ走査装置を使用しているが、本発明においては、シートにマスキングによる所定パターンの面状エネルギを与えることによって溶着、切断させることもできる。また、シートは、必ずしもロール状に巻き取られたものである必要はなく、所定サイズにカットされたシートを用いるものでもよい。本実施例において、シートをロール状にしたのは、シートのワークテーブルへの移載手段を簡素にできるからである。
【００２６】
また、熱可塑性シートは、該シートの上側表面または表面部の赤外線領域の一部もしくは全ての光に対する透過率が低下するよう、当該表面または表面部を順次改質するようにしてもよい。
【００２７】
その時の工程例を図１３−１から図１３−８に示す。各図において１０１はワークテーブル３（図示せず）の上に切断、載置された第１の熱可塑性シートであり、１０２は上記第１のシート１０１の上に積層載置される第２の熱可塑性シートである。まず第１のシートはテーブル３上で断面データに基づいてＣＯ２レーザもしくはカッターにより所望の輪郭に切断される（図１３−２）。次に切断された上記パターン部の表面にＣＯ２レーザを照射し該表面に改質（白濁化）を施すことにより赤外線領域の一部もしくは全ての光に対する透過率を低下させる（図１３−３）。次に改質を施した第１のシート上に第２のシート１０２を載置する（図１３−４）。次に第２のシート上に透明のガラス板１０３を載置する（図１３−５）。次に描画パターンデータに基づきあるいは所定の走査経路にしたがってＹＡＧレーザをガラス板の上から第２のシートに照射し第１と第２のシート１０１、１０２を溶着する。この時第１のシートの上側表面部は赤外線領域の一部もしくは全ての光に対する透過率が低下しているので、第１と第２のシートの接触境界面でのみ有効に発熱し、第１と第２のシート１０１、１０２の溶着が行われる（図１６−６）。次にガラス板を第２のシート上から移動させ、第２のシートに対応した断面データに基づいてＣＯ２レーザもしくはカッターにより第２のシートを所望の輪郭に切断する（図１３−７）。
次にその切断されたパターン部の表面にＣＯ２レーザを照射し該表面に改質（白濁化）を施すことにより赤外線領域の一部もしくは全ての光に対する透過率を低下させる（図１３−８）。このような一連の工程を繰り返すことにより所望の積層造形物が得られる。
なおこの積層造形物以外の不要シート部分１０４は、シートの上記所望の輪郭切断時（図１３−２及び図１３−７）に、予め切れ目やミシン目を施すことにより積層工程完了後に容易に除去することができる。
【００２８】
また、上述した改質に代え、熱可塑性シートの下側面に赤外線吸収剤を塗布、蒸着、接着、密着、あるいは赤外線吸収層を貼付するようにしてもよく、またそのような処理のされた熱可塑性シート材あるいは非熱可塑性シート材を用いてもよい。
また、熱可塑性シートに複数個の空気抜き穴が設け、層間の密着性を高めるようにしてもよい。これは、層間に空気層が存在すると、溶着不良を起こしやすいため、空気抜けを良くするためである。
【００２９】
以上説明した様に上記実施例によれば、高速な積層造形が可能であり、かつ、人体および環境への影響が少なく、層間剥離の少ない安定した高強度積層造形装置および積層造形方法が提供できる。具体的には、シートを接合する方法として、ＹＡＧまたは半導体レーザによる溶着と不要部分をＣＯ２レーザまたは刃物による切断を行い、有効部分を多層積層し、３次元物体を形成し、接合強度が高く、層間剥離が少ない積層が行える。
【００３０】
また、シート同士の接合の手段としてのレーザに代えて、環境上実害のない接着材を用いてシート同士を圧着接合することにより、安価な装置とすることができる。
【００３１】
なお、上記の説明では、近赤外線で溶着するシートを用いる場合について説明したが、紫外線に反応して溶着するシートを用いてもよい。
【００３２】
【実施例の２】
次に本発明の第２の実施例について図２〜図１２に基づき説明する。
図３において、１０は積層造形装置であり、１１は立体形状データを生成し記憶するＣＡＤシステムである（図２）。ＣＡＤシステム１１で作成され記憶された立体形状データ（ＣＡＤデータ）は第１コンピュータ１２に送信される。
該第１コンピュータ１２は、工作機械や光造形装置等で周知の手法により、受信したＣＡＤデータ２４を、図７に示すような層データ２５に変換処理する。該層データ２５には、各層毎の輪郭データ、層厚みデータなどが含まれる。
第１コンピュータで生成された上記層データは第２コンピュータ手段１３に送られる。このコンピュータ手段１３は、上記輪郭データに基づき、後述する切断用レーザ１７−１あるいは切断装置の経路データと、溶着用レーザ１７−２の走査経路データを生成する。上述した第１及び第２コンピュータ１２、１３は全体としてコンピュータ手段を構成する。
【００３３】
１４は水平に設けられたワークテーブルであり、このテーブル１４は上述した第１実施例のワークテーブル３と同様に構成されている。またこのテーブル１４は、後述する２つのレーザとシート材とのＺ方向相対位置が一定あるいは所望の距離になるよう第２コンピュータで制御される。第２コンピュータとテーブルの駆動装置とが特許請求範囲で言う調整手段を構成する。この調整手段は、後述する第１の層の少なくともＺ軸方向位置を検出する位置センサー（図示せず）を用い、その位置信号によりフィードバック制御を行うのが好ましい。
【００３４】
１７−１はワークテーブル１４の上方に設けられた切断用レーザ装置であり、上述した第１実施例のレーザ走査装置４−１、４−２と同様の構成を有している。この切断用レーザ装置１７−１は、第２のコンピュータの経路データに基づいて、後述する熱可塑性シート材の切断を行う。一方、１７−２はワークテーブル１４の上方に設けられた溶着用レーザ装置であり、上述した第１実施例のレーザ走査装置５−１、５−２と同様の構成を有している。この溶着用レーザ装置１７−２は、第２のコンピュータの走査経路データに基づいて、後述する熱可塑性シート材の溶着を行う。これらのレーザ装置１７−１、１７−２は、ＸＹＺの直行座標を有した駆動装置でもよい。またシート材料の切断は、機械式カッター装置を使用してもよい。１８はシート供給装置であり、１９はシート巻き取り装置である。これらは上述した第１実施例のシート供給装置、シート巻き取り装置と同様に構成されている。
【００３５】
シート１５はロール状に巻き取られたシートであり、これを順次シート供給装置１８により引き出し、ワークテーブル１４に精密位置決めし、第１実施例のシート改質工程の説明図１３−１から図１３−８について説明したのと同様に、順次、上部よりガラス押さえ装置１６によりシートを押え、溶着用レーザ装置１７−２により輪郭をレーザ溶着し、必要部分をスキャニング溶着し、切断用レーザ装置１７−１により不要部を切断し、残材シートをシート巻き取り装置１９により回収する。この一連の工程の中で第１実施例と同様に改質を施してもよく、あるいは赤外線吸収剤を塗布等してもよい。図１４
【００３６】
この一連の動作を繰り返し、シートの積層造形を行うよう、シート供給装置１８、ガラス押さえ装置１６、ワークテーブル１４、レーザ装置１７−１、１７−２およびシート巻き取り装置１９は、第２コンピュータによって、制御されるようになっている。
【００３７】
次に、積層造形のためのデータ生成について説明する。ＣＡＤシステムで生成記憶された図７−（１）に示すような立体造形データを第１コンピュータ転送し、その転送されたデータを該第１コンピュータで図７−（２）に示すようにスライスした層毎の形状データに変換処理する。
次に、上記形状データを第２コンピュータに転送し、その転送されたデータを該第２コンピュータで図４に示すように、シート材１５の枠部領域２１、レーザによる切断及び溶着軌跡２０を含む層データに変換処理する。その時のレーザ走査軌跡について図６を用いて詳しく説明する。図６においてＡは目的とする造形物の断面形状を表す輪郭すなわち切断軌跡、Ｂは中実領域でレーザを走査させる溶着軌跡、Ｃは造形の後工程でシート材の不要部分として取り除き易くするための切れ目軌跡、Ｄは層と層を仮止め溶着する仮止め軌跡（点）である。
【００３８】
次に積層造形について説明する。図５に示すように、造形前、ワークテーブル１４上に、例えば両面接着テープ２３によりベースシート（最下層）２２を固定させる。次に、シートの巻き取り装置１９と供給装置１８を作動させて第１層シートをベースシート２２の上に位置決め載置し、該第１層シート上にガラス板１６（図３）を載せ、押さえる。次に仮止めデータＤに基づいてレーザを第１層シートに照射し、第１層をベースシートに仮止め溶着した後、必要な場合はデータＡに基づいて溶着を行う。その後、ガラス板をワークテーブル上の第１層シートから外し、第１層目の上記軌跡データＡ、及び切断切れ目データＣ、に基づいて、レーザビームにより第１層シートをカットする。
【００３９】
次に、テーブルを一層分下げ、シートの巻き取り装置と供給装置を作動させて第２層シートを第１層シートの上に位置決め載置し、第２層シート上にガラス板を載せ、押さえる。そして仮止めデータＤに基づいてレーザを第２層シートに照射し、第２層を第１層シートに仮止め溶着した後、必要な場合はデータＡに基づいて溶着を行う。その後、ガラス板をワークテーブル上の第２層シートから外し、第２層目の上記軌跡データＡ、及び切断切れ目データＣ、に基づいて、レーザビームにより第２層シートをカットする。このような積層工程を繰り返すことにより所望の造形物を作成することができる。
【００４０】
また、上記造形が、図８に示すように、積層内に異なる厚みの層を含んだものである場合は、異なる厚みの層を別の供給装置から供給し、これをすでに積層している前の層に溶着、接着または機械的結合する。
また、事前に積層造形されたもの同士、あるいは他部品との結合には、図９に示すようにボルトとナット２６等で機械的に結合するか、接着により結合する。
【００４１】
また、本発明においては、図１０に示すように異なる材質のものを積層造形することもできる。その場合、異なる材質の層を別の供給装置から供給し、これをすでに積層している前の層に溶着、接着または機械的結合する。
【００４２】
また、本発明においては、溶着熱源としてレーザ以外の熱源、例えば加熱炉や加熱ローラを用いることができる。加熱炉を用いる場合は、各層をレーザあるいは接着剤などにより仮止め積層造形した後、図１１に示すように、当該仮止め積層造形物を加熱炉２７内で加熱し、積層造形物の各境界層面を溶着させる。この場合、レーザあるいは接着剤などによる接着作業が仮止め作業のみであるので、造形時間を短縮することができる。
また、加熱ローラを用いる場合は、図１２に示すように、溶着のための加熱手段を加熱ローラ２８とし、それ以外の構成は上記第２の実施例と同様の構成を用いる。この場合、所望の加圧力と加熱温度で確実な溶着と、より高速な積層造形が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速な積層造形が可能であり、かつ、人体および環境への影響の少ない積層造形装置および積層造形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層造形装置の一実施例を示す。
【図２】図１の積層造形装置における、積層データの流れを示す。
【図３】本発明に係る積層造形装置の別の実施例を示す。
【図４】レーザ照射による、供給シート材の切断を示す。
【図５】積層開始時を説明した図である。
【図６】造形物の断面形状の各領域を表したものである。
【図７】一般的な積層造形物の一例を示す。
【図８】異なる厚みの層を積層した造形物を示す。
【図９】機械的結合により積層した造形物を示す。
【図１０】異なる材質の層を積層した造形物を示す。
【図１１】加熱炉による積層造形後の完全溶着処理を示す。
【図１２】加熱ローラによる加熱溶着を示す。
【図１３】熱可塑性樹脂シートの改質工程および積層造形工程を示す。
【図１４】熱可塑性樹脂シートの積層造形工程を示す。
【符号の説明】
１　　　　素材シート
２　　　　シート供給装置
３　　　　ワークテーブル
４、５　　レーザ源
４−１、４−２　　レーザ走査装置
５−１、５−２　　レーザ走査装置
６、７　　レーザビーム
８、９　　光学系
１０　　　積層造形装置
１１　　　ＣＡＤシステム
１２　　　第１コンピュータ
１３　　　第２コンピュータ
１４　　　ワークテーブル
１５　　　シート材料
１６　　　ガラス押さえ装置
１７−１　切断用レーザ装置
１７−２　溶着用レーザ装置
１８　　　シート供給装置
１９　　　シート巻き取り装置
【図１】
2004001500.tif 000003
【図２】
2004001500.tif 000004
【図３】
2004001500.tif 000005
【図４】
2004001500.tif 000006
【図５】
2004001500.tif 000007
【図６】
2004001500.tif 000008
【図７】
2004001500.tif 000009
【図８】
2004001500.tif 000010
【図９】
2004001500.tif 000011
【図１０】
2004001500.tif 000012
【図１１】
2004001500.tif 000013
【図１２】
2004001500.tif 000014
【図１３】
2004001500.tif 000015
【図１４】
2004001500.tif 000016