(57)【要約】【課題】本発明は、従来にない作用効果を発揮する画期的なサポート材除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】三次元造形装置で造形された立体物１の表面１ａに存するサポート材２を除去するサポート材除去方法であって、液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５をスラリ噴射体６から噴射して前記サポート材２を除去するサポート材除去方法である。【選択図】図１
2012192679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形装置で造形された立体物の表面に存するサポート材を除去するサポート材除去方法であって、液体と砥粒との混合物であるスラリをスラリ噴射体から噴射して前記サポート材を除去することを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項２】
請求項１記載のサポート材除去方法において、前記スラリ噴射体は、圧縮空気供給部から供給される圧縮空気と、スラリ供給部から供給され前記圧縮空気によりスラリ通過路を通過して導引される前記スラリとを混合する噴射スラリ作出部を具備した構成であることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項３】
請求項２記載のサポート材除去方法において、前記スラリ通過路には前記スラリの一部を排出するスラリ導出部が設けられていることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項４】
請求項３記載のサポート材除去方法において、前記スラリ導出部は前記噴射スラリ作出部の上流側近傍位置に設けられていることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記スラリ噴射体は、前記圧縮空気が通過する圧縮空気通過路及び前記スラリ通過路が設けられたスラリ噴射基体に、前記噴射スラリ作出部で作出されたスラリを噴射する噴射ノズルが着脱自在に設けられた構成であることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項６】
請求項２〜５いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記スラリ通過路にはクランク形状部が設けられていることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記砥粒として円柱形状の砥粒を採用したことを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項８】
請求項７記載のサポート材除去方法において、前記砥粒は直径約０．１〜０．５ｍｍ，高さ約０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とするサポート材除去方法。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記砥粒として樹脂製の砥粒を採用したことを特徴とするサポート材除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置で造形された立体物の表面に存するサポート材を除去するサポート材除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インクジェット法により立体物を造形する三次元造形装置（通称３Ｄプリンタ）が提案されており、この三次元造形装置で造形された立体物の表面に存するサポート材を除去する方法として、例えば、水の噴射圧で除去するウォータージェット方法が一般的とされてきたが、サポート材を十分に除去しきれず（立体物の表面にヌメリが残る）、しかも、高出力のポンプや排水処理を行う為の配管など、大掛かりな設備が必要となりコストがかかるなどの問題点があった。
【０００３】
そこで、例えば特開２０１１−５６６７号に開示されるように、立体物を薬液に浸けてサポート材を除去する方法（以下、従来法）が提案されており、前述したウォータージェット方法に比してサポート材を良好に除去できるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来法は、サポート材を除去するまでに時間がかかってしまい、しかも、サポート材の量やサポート材が存する箇所（隙間やコーナー部分などの化学反応だけでは落ちにくい箇所）によって十分に除去できない場合もあり、更に、サポート材を除去処理する際は勿論、使用済み薬液を廃棄処理する際など、薬液の取扱いが厄介である。
【０００６】
本発明者等は、前述した従来法の問題点に着目し、種々の実験研究を繰り返し行い、その結果、従来にない作用効果を発揮する画期的なサポート材除去方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００８】
三次元造形装置で造形された立体物１の表面１ａに存するサポート材２を除去するサポート材除去方法であって、液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５をスラリ噴射体６から噴射して前記サポート材２を除去することを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【０００９】
また、請求項１記載のサポート材除去方法において、前記スラリ噴射体６は、圧縮空気供給部11から供給される圧縮空気と、スラリ供給部12から供給され前記圧縮空気によりスラリ通過路８を通過して導引される前記スラリ５とを混合する噴射スラリ作出部７を具備した構成であることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１０】
また、請求項２記載のサポート材除去方法において、前記スラリ通過路８には前記スラリ５の一部を排出するスラリ導出部９が設けられていることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１１】
また、請求項３記載のサポート材除去方法において、前記スラリ導出部９は前記噴射スラリ作出部７の上流側近傍位置に設けられていることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１２】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記スラリ噴射体６は、前記圧縮空気が通過する圧縮空気通過路13及び前記スラリ通過路８が設けられたスラリ噴射基体10に、前記噴射スラリ作出部７で作出されたスラリ５を噴射する噴射ノズル14が着脱自在に設けられた構成であることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１３】
また、請求項２〜５いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記スラリ通過路８にはクランク形状部８ａが設けられていることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項１〜６いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記砥粒４として円柱形状の砥粒４を採用したことを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１５】
また、請求項７記載のサポート材除去方法において、前記砥粒４は直径約０．１〜０．５ｍｍ，高さ約０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜８いずれか１項に記載のサポート材除去方法において、前記砥粒４として樹脂製の砥粒４を採用したことを特徴とするサポート材除去方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のようにしたから、前述した従来法に比し、サポート材を迅速且つ確実に除去することができ、しかも、薬液処理も不要であるから、サポート材の除去処理が簡易に行えるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的なサポート材除去方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例で使用されるサポート材除去装置の説明図である。
【図２】本実施例に係るサポート材除去方法を示す拡大説明図である。
【図３】本実施例で使用されるサポート材除去装置に係る要部の分解斜視図である。
【図４】本実施例で使用されるサポート材除去装置に係る要部の説明断面図である。
【図５】本実施例で使用されるサポート材除去装置に係る要部の説明断面図である。
【図６】本実施例で使用されるサポート材除去装置に係る要部の説明断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２０】
三次元造形装置で造形されサポート材２が表面１ａに存する立体物１に、スラリ噴射体６から液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射する。
【００２１】
この際、スラリ５を構成する砥粒４は液体３により運ばれて立体物１の表面１ａに存するサポート材２に衝突し、この砥粒４の衝突によりサポート材２は良好に除去される。
【００２２】
具体的には、このスラリ５中の砥粒４による削り作用により、例えば立体物１の表面１ａに存する塊状のサポート材２が除去されるのは勿論、立体物１の表面１ａに残り易いヌメリ（薄皮のように残るサポート材２）も確実に除去することができ、しかも、従来法では落としにくい箇所（隙間やコーナー部分）にも積極的に削り作用が奏されることで確実にサポート材２は除去されることになる（この点は実験により確認済み。）。
【００２３】
従って、本発明によれば、立体物１の表面１ａに存するサポート材２を迅速且つ確実に、しかも、簡易に除去できることになる。
【００２４】
また、本発明は、液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して立体物１の表面処理をする為、噴射された砥粒４や削り屑（サポート材２）は液体３に保持されて周囲への飛散が可及的に抑制されることになり、しかも、例えば微細な砥粒４であっても、質量の大きい液体３により運ばれて立体物１の表面１ａに存するサポート材２に勢いよく衝突するから、この砥粒４の削り作用によりサポート材２の除去が確実に行われることになる。
【実施例】
【００２５】
本発明の具体的な一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２６】
本実施例は、立体物１の表面１ａに存するサポート材２を除去する方法であり、後述する液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射する表面処理装置Ｍを使用して行われる。尚、本実施例で処理される被処理体としての立体物１は、三次元造形装置（通称３Ｄプリンタ）で造形された合成樹脂製（紫外線硬化性樹脂製）の立体物１であり、この立体物１の表面１ａにはアルカリ水溶性のサポート材２が積層状態に形成されている。
【００２７】
具体的には、この表面処理装置Ｍは、図１に図示したようにケース体16内に配設されるスラリ噴射体６と、このスラリ噴射体６の下方位置に配設されるスラリ溜部15と、このスラリ溜部15からスラリ搬送部12ａを介してスラリ噴射体６へスラリ５を供給するスラリ供給部12と、スラリ噴射体６へ圧縮空気搬送部11ａを介して圧縮空気を供給する圧縮空気供給部11を有し、スラリ噴射体６から噴射されたスラリ５はスラリ溜部15へ送られて再利用される構成である。
【００２８】
スラリ溜部15は、所定量のスラリ５を溜めることができ、この内部のスラリ５を常時撹拌するスラリ撹拌機能（図示省略）が設けられている。
【００２９】
スラリ噴射体６は、図１に図示したようにスラリ噴射基体10と、このスラリ噴射基体10に着脱自在（分割自在）に設けられる噴射ノズル14とで構成されている。
【００３０】
スラリ噴射基体10は、第一部材10Ａと、この第一部材10Ａの基端部に着脱自在（分割自在）に設けられる第二部材10Ｂとで構成されている。つまり、スラリ噴射体６は３つのパーツに分割される。
【００３１】
第一部材10Ａは、図３，４に図示したように適宜な合成樹脂製の部材（ウレタン樹脂）で形成した軸状体であり、この第一部材10Ａの中央位置周面には第二部材10Ｂの螺子部10ｂと螺合する螺子部10ａが設けられ、また、先端部には噴射ノズル14に被嵌連結する先端空間部10ｇが設けられている。
【００３２】
また、第一部材10Ａの内部には、一対の断面円形状の貫通孔10ｃ，10ｄが長さ方向（軸方向）に並列状態に形成されており、一の貫通孔10ｃは基端が後述する第二部材10Ｂの貫通孔10ｅと連設して該貫通孔10ｅとともに圧縮空気通過路13を構成し、他の貫通孔10ｄは基端が後述する第二部材10Ｂの貫通孔10ｆと連設し、先端が先端空間部10ｇと連設して該貫通孔10ｆ及び先端空間部10ｇとともにスラリ通過路８を構成している。
【００３３】
圧縮空気通過路13の先端部には、先端空間部10ｇに突出する先細りノズル部13ａが設けられており、この先細りノズル部13ａに設けられる孔13ａ’は、テーパー孔部13ｂを介して径小に絞り状態に設けられている。
【００３４】
また、この圧縮空気通過路13を通過した圧縮空気は、先細りノズル部13ａから後述する噴射スラリ作出部７に向けて噴射されるように設けられ、この圧縮空気によりスラリ通過路８を通過するスラリ５が導引されて、噴射スラリ作出部７で混合される。
【００３５】
スラリ通過路８の所定位置には、外部に連通するバイパス孔が形成されており、このバイパス孔は、噴射スラリ作出部７へのスラリ５の供給量を増すために該スラリ５の一部を排出するスラリ導出部９として構成されている。
【００３６】
即ち、噴射ノズル14に係るノズル孔14ｂの径が小さくなるほど、圧縮空気通過路13から噴射される圧縮空気で加速して噴射しようとする際、噴射スラリ作出部７からノズル孔14ｂにかけて狭くなるために噴射スラリ作出部７にて対流が生じ、スラリ５の流速が落ちて重量のある砥粒４が導引されにくい場合が生じるが、この点、スラリ通過路８にスラリ導出部９を設けることで、前述した問題点は解消される。
【００３７】
また、このスラリ導出部９は、噴射スラリ作出部７と可及的に近い近傍位置に設けられており、本実施例の場合では噴射スラリ作出部７から約１４ｍｍの位置に設けている。
【００３８】
符号９ａはスラリ溜部15へスラリ５を戻すスラリ戻り管である。
【００３９】
尚、後述する噴射ノズル14のノズル孔14ｂの径が大きいタイプの第一部材10Ａにはスラリ導出部９は設けられていない。
【００４０】
また、本実施例では複数（２つ）の第一部材10Ａを設けており、これは後述する複数（２つ）の噴射ノズル14に対応する為であり、噴射ノズル14のノズル孔14ｂの径及び噴射スラリ作出部７のテーパー角度に応じた寸法に設定されている。
【００４１】
具体的には、一方の第一部材10Ａは、図５に図示したように先細りノズル部13ａの周面における後述する噴射ノズル14の基端垂直面14ｃに対するテーパー角ａは７０度に設定され、圧縮空気通過路13のテーパー孔部13ｂのテーパー角ｂは４０度に設定され、孔13ａ’の径ｃは１．０ｍｍに設定されており、この孔13ａ’の径ｃは、噴射ノズル14のノズル孔14ｂの径ｈの１／２に設定されている。
【００４２】
他方の第一部材10Ａは、図６に図示したように先細りノズル部13ａの周面における噴射ノズル14の基端垂直面14ｃに対するテーパー角ｄは７０度に設定され、圧縮空気通過路13のテーパー孔部13ｂのテーパー角ｅは４０度に設定され、孔13ａ’の径ｆは１．７ｍｍに設定されており、この孔13ａの径ｆは、噴射ノズル14のノズル孔14ｂの径ｊの１／２に設定されている。
【００４３】
第二部材10Ｂは、図３，４に図示したように適宜な合成樹脂製の部材（ウレタン樹脂）で形成したものであり、先端部には第一部材10Ａの基端部に被嵌する先端空間部10ｇが設けられ、この先端空間部10ｇには第一部材10Ａに設けた螺子部10ａに螺着する螺子部10ｂが設けられている。
【００４４】
また、第二部材10Ｂは、内部に一対の貫通孔10ｅ，10ｆが形成されており、一の貫通孔10ｅには圧縮空気搬送部11ａが接続され、他の貫通孔10ｆにはスラリ搬送部12ａが接続される。
【００４５】
貫通孔10ｆは、前述したように第一部材10Ａの貫通孔10ｄと連設してスラリ通過路８を構成するが、このスラリ通過路８には、クランク形状部８ａが設けられている。
【００４６】
このクランク形状部８ａは、貫通孔10ｆをストレート状とせず、直角に曲がるコーナー部を設けて構成されている。
【００４７】
この貫通孔10ｆを実際に設ける場合には、合成樹脂の成形品である第二部材10Ｂに二本の直交する孔を形成し、一方の孔を捨て穴として閉塞することで設けている。
【００４８】
このスラリ通過路８にクランク形状部８ａを設けることで、スラリ噴射体６全体の長さを短くして可及的にコンパクト化を達成することができる。
【００４９】
噴射ノズル14は、図３，４に図示したように適宜な合成樹脂製の部材（ウレタン樹脂）で形成した軸状体であり、この噴射ノズル14の基端側周面には第一部材10Ａに螺着する螺子部14ａが形成されている。
【００５０】
また、噴射ノズル14は、貫通孔が形成されており、噴射スラリ作出部７で作出された噴射スラリを噴射するノズル孔14ｂとして構成されている。
【００５１】
噴射スラリ作出部７は、図４に図示したように先端がノズル孔14ｂの基端に連設し、基端が噴射ノズル14の基端垂直面14ｃに開口するテーパー孔を設けて構成されている。
【００５２】
本実施例は、複数（２つ）の噴射ノズル14を設けており、これは前述した複数（２つ）の第一部材10Ａに対応する為であり、各第一部材10Ａに係る先細りノズル部13ａのテーパー角ａ・ｄ，圧縮空気通過路13のテーパー孔部13ｂのテーパー角ｂ・ｅ及び孔13ａ’の径ｃ・ｆに応じた寸法に設定されている。
【００５３】
具体的には、一方の噴射ノズル14は、図５に図示したように噴射スラリ作出部７を構成するテーパー孔における噴射ノズル14の基端垂直面14ｃに対するテーパー角ｇは７０度に設定され、ノズル孔14ｂの径ｈは２．０ｍｍに設定されている。
【００５４】
また、図５に図示した第一部材10Ａと噴射ノズル14の組み合わせから成るスラリ噴射体６の場合、先細りノズル部13ａの先端面13ａ”と噴射ノズル14の基端垂直面14ｃとの間隔ｋは０．５ｍｍに設定され、噴射スラリ作出部７の最大径ｌは１０ｍｍに設定されている。
【００５５】
他方の噴射ノズル14は、図６に図示したように噴射スラリ作出部７を構成するテーパー孔における噴射ノズル14の基端垂直面14ｃに対するテーパー角ｉは４５度に設定され、ノズル孔14ｂの径ｊは３．４ｍｍに設定されている。
【００５６】
また、図６に図示した第一部材10Ａと噴射ノズル14の組み合わせから成るスラリ噴射体６の場合、先細りノズル部13ａの先端面13ａ”と噴射ノズル14の基端垂直面14ｃとの間隔ｍは０．５ｍｍに設定され、噴射スラリ作出部７の最大径ｎは６ｍｍに設定されている。
【００５７】
前述した第一部材10Ａ及び噴射ノズル14における各種角度や寸法の設定により、スラリ５に乱流が生じにくく良好な噴射が実現される。この点は実験により確認済み。
【００５８】
また、本実施例で使用するスラリ供給部12としては、１００Ｖ電源のポンプ装置が採用されている。
【００５９】
このポンプ装置は各所（例えばケーシング部分）にウレタン樹脂製としており、耐摩耗性を向上している。
【００６０】
また、本実施例で使用する圧縮空気供給部11としては、１００Ｖ電源のコンプレッサーが採用されている。
【００６１】
また、本実施例で使用するスラリ５は、液体３と微粒子砥粒４との混合物である。
【００６２】
この砥粒４として樹脂製の砥粒４が採用され、直径約０．３ｍｍ，高さ約０．３ｍｍの円柱形状に形成されている。実験により砥粒４の大きさは、直径約０．１〜０．５ｍｍ，高さ約０．１〜０．５ｍｍが望ましいことを確認している。
【００６３】
この砥粒４を円柱形状とするのは、砥粒４の周面に角が多く存在すると母材（立体物１の表面１ａ）まで削ってしまい、一方、砥粒４の周面に角が無いと十分な削り作用が得られない。そこで、本実施例では円柱形状とすることで良好にサポート材２を削り作用により除去し得ることを確認した。
【００６４】
符号17は、立体物１を載置する載置部である。
【００６５】
以上の構成からなる表面処理装置Ｍを使用し、立体物１におけるサポート材２の除去方法について説明する。
【００６６】
三次元造形装置で造形された立体物１に、スラリ噴射体６から液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射する。
【００６７】
この際、スラリ５を構成する砥粒４は液体３により運ばれて立体物１の表面１ａに存するサポート材２に衝突せしめられ、この砥粒４の衝突によりサポート材２は良好に除去される（図２参照）。
【００６８】
このスラリ５中の砥粒４による削り作用により、例えば立体物１の表面１ａに存する塊状のポート材２が除去されるのは勿論、立体物１の表面１ａに残り易いヌメリ（薄皮のように残るサポート材２）も確実に除去することができ、しかも、従来法では落としにくい箇所（隙間やコーナー部分）にも積極的に削り作用することで確実に除去することができる。
【００６９】
本実施例は上述のようにしたから、立体物１の表面１ａに存するサポート材２を迅速且つ確実に、しかも、簡易に除去できることになる。
【００７０】
また、本実施例は、液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して立体物１の表面処理をする為、噴射された砥粒４や削り屑（サポート材２）は液体３に保持されて周囲への飛散が可及的に抑制されることになり、しかも、例えば微細な砥粒４であっても、質量の大きい液体３により運ばれて立体物１の表面１ａに存するサポート材２に勢いよく衝突するから、この砥粒４の削り作用によりサポート材２の除去が確実に行われることになる。
【００７１】
また、本実施例は、スラリ噴射体６は、圧縮空気が通過する圧縮空気通過路13及びスラリ通過路８が設けられたスラリ噴射基体10に、噴射スラリ作出部７で作出されたスラリ５を噴射する噴射ノズル14が着脱自在に設けられているから、例えば種々の寸法の噴射ノズル14を用意しておくことで、広い箇所に噴射する場合や狭い箇所に噴射する場合などの用途に応じたサポート材２の除去が行えることになる。
【００７２】
また、本実施例は、スラリ通過路８にはクランク形状部８ａが設けられているから、スラリ噴射体６全体のコンパクト化を達成することができる。
【００７３】
また、本実施例は、スラリ通過路８には前記スラリ５の一部を排出するスラリ導出部９が設けられているから、噴射スラリ作出部７へ確実にスラリ５を導引して混合して噴射スラリを作出することができる。
【００７４】
また、本実施例は、砥粒４として円柱形状の砥粒４を採用したから、立体物１の表面１ａを傷付けずに確実且つ良好にサポート材５を除去することができる。
【００７５】
また、本実施例は、砥粒４は直径約０．１〜０．５ｍｍ，高さ約０．１〜０．５ｍｍであるから、具体的な数値を設定してサポート材２を確実且つ良好に除去することができる。
【００７６】
また、本実施例は、砥粒４として比較的軟らかい樹脂製の砥粒４を採用したから、この点においても立体物１の表面１ａを傷付けずに確実且つ良好にサポート材５を除去することができる。
【００７７】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００７８】
１  立体物
１ａ  表面
２  サポート材
３  液体
４  砥粒
５  スラリ
６  スラリ噴射体
７  噴射スラリ作出部
８  スラリ通過路
８ａ  クランク形状部
９  スラリ導出部
10  スラリ噴射基体
11  圧縮空気供給部
12  スラリ供給部
13  圧縮空気通過路
14  噴射ノズル
【図１】
2012192679.tif 000003
【図２】
2012192679.tif 000004
【図３】
2012192679.tif 000005
【図４】
2012192679.tif 000006
【図５】
2012192679.tif 000007
【図６】
2012192679.tif 000008