JP2002018967A

JP2002018967A - 目的物生成装置

Info

Publication number: JP2002018967A
Application number: JP2000209494A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nonaka; 義史野中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】造形の自由度を向上させる。【解決手段】目的物５を構成する光硬化性樹脂等の材
料を噴射する材料噴射ヘッド部１、材料噴射ヘッド部１
により噴射された流動体状の材料を硬化させるためのレ
ーザ光等の硬化促進因子を出力する相変態促進ヘッド部
２を、それぞれパラレルリンク機構３，４により支持す
ることにより、自由な方向に造形できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所望の形状の目的
物を生成する目的物生成技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、３次元の立体形状物をコンピュー
タ制御により造形する技術として、各種の積層造形法が
開発されている。これら積層造形法は、従前の切削加工
などの除去加工による造形（鋳造、塑性加工、射出成型
のための型の造形を含む）と比べて次のような利点を有
している。すなわち、切削刃物が入っていけない複雑な内部構造を持った
立体形状物でも１回の造形プロセスで自動的に作成する
ことができる。

【０００３】非接触の加工なので工具交換、工具摩
耗対策などの工具管理が不要であり、夜間無人運転も行
える。

【０００４】切り屑が発生せず、騒音・振動も無い
ので、事務作業の環境の下でも稼働することができる。

【０００５】機械加工に関する専門知識を必要とせ
ず、誰でも操作することができる。

【０００６】このような特徴を有する積層造形法の代表
的な方法として、光造形法、粉末焼結法、押し出し法、
シート切断法、インクジェット法等が知られている。こ
れら積層造形法の原理を図１３に示す。

【０００７】光造形法は、図１３（ａ）に示したよう
に、液状の光硬化性樹脂に紫外レーザ光等の光を照射
し、その光照射部分を重合反応により硬化させて固化層
を形成し、この固化層を光硬化性樹脂液の液面より微小
量だけ沈めて、光照射により次の固化層を形成するとい
った工程を繰返すことにより、固化層を順次積み重ねて
所望の形状の立体物を生成する方法である。この光造形
法としては、例えば、特開平４−５９３２１号公報等が
開示されている。

【０００８】また、粉末焼結法は、光造形法に類似した
方法であり、図１３（ｂ）に示したように、材料として
粉末を使用し、ビーム加熱（ＣＯ₂レーザ光等）により
粉末粒子を相互に結合させて、焼結された粉末層を順次
積層していく方法である。

【０００９】押し出し法は、図１３（ｃ）に示したよう
に、熱可塑性、光硬化性のワックスや樹脂を細いノズル
から押し出し、この細線状樹脂を硬化させながら面状に
走査させることにより、積層造形を行う方法である。こ
の押し出し法としては、例えば、特開平２−１３０１３
２号公報、特開平８−１５６１０６号公報等が開示され
ている。

【００１０】シート切断法は、図１３（ｄ）に示したよ
うに、紙や樹脂などのシート材料を切断し、それら切断
されたシート材料を加熱圧着等により積層していく方法
である。

【００１１】インクジェット法は、プリンタ技術分野で
確立されたインクジェットヘッドにより、図１３（ｅ）
に示したように、加熱溶融したワックスのような液滴を
連続的に滴下して堆積固化させたり、或いは光硬化性樹
脂等を噴射し、噴射された光硬化性樹脂等に光を照射し
て固化させていく方法である。このインクジェット法と
しては、例えば、特開平２−３０７７２８号公報、特公
平７−５５５３８号公報等が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の積層造
形法は、次のような問題があった。

【００１３】すなわち、従前の切削加工などの除去加工
による造形の造形精度は、０．０１ｍｍオーダーである
のに対し、光造形法の造形精度は、０．１ｍｍオーダー
であり、劣っていた。また、光造形法では、光硬化性樹
脂液を収容するタンクが必要であり、装置が大型化する
と共に、タンク内の造形に使用されなかった光硬化性樹
脂液は、造形時の光照射の影響を受けて性能が劣化する
ため廃棄せざるを得ず、資源の無駄使いを招いていた。
さらに、光造形法では、オーバーハング部を造形するた
ためのサポートが必要となり、造形時間が長くなってい
た。また、使用可能な材料の種類も少なかった。

【００１４】粉末焼結法は、波長の長いＣＯ₂レーザ光
を用いるため、ビーム径を絞って造形の最小単位を小さ
くするのに限界があり、造形精度は光造形法よりも更に
劣っていた。また、高出力のＣＯ₂レーザ光が必要とな
り、雰囲気温度も高くするための付帯設備も必要となる
など、装置価格が高価になっていた。さらに、粉末焼結
法は、オーバーハング部を造形するたためのサポートは
不要であるが、造形後に未焼結の粉体に埋没した造形物
を取出したり、造形物の内部に残留する未焼結の粉体を
除去する工程が必要となり、造形時間が長くなってい
た。また、使用可能な材料の種類も粉体に限定され、少
なかった。

【００１５】押し出し法は、「押出し膨張」現象により
押出し後の樹脂が膨張するため、造形の最小単位が樹脂
供給ノズルの径よりも大きくなり、また、樹脂供給ノズ
ル径も現状では０.１ｍｍ以下にすることが困難であ
り、造形精度が低くなるいという問題点があった。ま
た、オーバーハング部を造形するたためのサポートが必
要となり、造形時間が長くなっていた。

【００１６】シート切断法では、造形単位が積層するシ
ートの厚さによって制限されるため、造形精度が低くな
るという問題点があった。また、オーバーハング部を造
形するたためのサポートは不要であるが、造形後には、
造形物以外のシート部分を主としてマニュアルで除去す
る必要があり、造形時間が長くなり、造形物を損傷する
危険性もあった。

【００１７】一方、インクジェット法は、プリンタ分野
で技術が確立されており、インクジェットヘッドの解像
度は７２０ｄｐｉ程度まで高められているので、他の積
層造形法よりも高い造形精度を実現すると共に、低価格
化が可能である。また、比較的多くの種類の材料を使用
し、材料の無駄遣いを無くすことも可能である。また、
光造形法におけるタンクも不要なので、小型化すること
もできる。

【００１８】しかし、従来のインクジェット法では、造
形の自由度が低く、造形方向が一方向に限定されていた
ため、オーバーハング形状の造形には、バインダを噴射
する場合を除いては、サポートが必要となり、造形時間
が長くなっていた。

【００１９】本発明は、このような背景の下になされた
もので、その課題は、造形の自由度を向上させることに
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、材料を供給する材料供給手段と、前記材
料供給手段により供給された材料の相変態を促進するた
めの因子を供給する因子供給手段と、前記目的物を載置
する載置手段とを有する目的物生成装置において、前記
材料供給手段、因子供給手段、載置手段のうちの少なく
とも１つの手段をパラレルリンク機構により駆動するよ
うに構成されている。

【００２１】また、本発明は、材料を供給する材料供給
手段と、前記材料供給手段により供給された材料の相変
態を促進するための因子を供給する因子供給手段と、前
記目的物を載置する載置手段と、目的物の生成状態を観
察する観察手段を有する目的物生成装置において、前記
材料供給手段、因子供給手段、載置手段、観察手段のう
ちの少なくとも１つの手段をパラレルリンク機構により
駆動するように構成されている。

【００２２】また、本発明では、前記材料供給手段、因
子供給手段を複数組有している。

【００２３】また、本発明では、前記材料供給手段、因
子供給手段、観察手段を複数組有している。

【００２４】また、本発明では、前記材料供給手段は、
吐出又は噴射により材料を供給している。

【００２５】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構は、複数のパラレルリンク機構が直列に接続されて構
成されている。

【００２６】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構は、回転機構により支持されている。

【００２７】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構は、直動機構により支持されている。

【００２８】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構の回り対偶、または自在継ぎ手は、非接触軸受により
構成されている。

【００２９】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構の伸縮可能な可動部は、非接触軸受で支持されてい
る。

【００３０】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構のアクチュエータは、リニアモータにより構成されて
いる。

【００３１】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構のアクチュエータは、伸縮可能な可動部を摩擦駆動に
より駆動するように構成されている。

【００３２】また、本発明では、前記パラレルリンク機
構の伸縮可能な可動部の位置を検出するリニアエンコー
ダ、またはレーザ測長器を備えている。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３４】［第１の実施形態］図１は、本発明の第１
の実施形態に係る目的物生成装置の概略構成を示す外観
図である。

【００３５】図１に示したように、材料噴射ヘッド部
１、相変態促進ヘッド部２は、それぞれパラレルリンク
機構部３，４により支持されている。また、目的物５
は、載置ステージ６に載置されている。

【００３６】材料噴射ヘッド部１は、目的物５を構成す
る材料を噴射（吐出）するものであり、例えばインクジ
ェットヘッド、噴射ノズル、加圧ガン等、材料を単に流
出させることなく勢いよく吹き付ける噴射型のヘッドに
より構成され、噴射する材料としては例えば光硬化樹
脂、熱可塑性樹脂、高融点・高粘性の材料等の各種の材
料を用いることができる。相変態促進ヘッド部２は、材
料噴射ヘッド部１により噴射された流動体状の材料の硬
化を促進させるものであり、噴射される材料に応じたレ
ーザ光、冷媒等の硬化促進因子を出力する。

【００３７】なお、材料噴射ヘッド部１としてインクジ
ェットヘッドを用いた場合は、７２０ｄｐｉ相当の精度
で目的物５を造形することが可能となる。また、インク
ジェットヘッドの材料の噴射方式としては、プリンタ分
野で公知のピエゾ方式、サーマル式等の各種方式を用い
ることが可能である。すなわち、プリンタ用に量産され
たインクジェットヘッドを用いることができれば、装置
の価格を低減することが可能となる。

【００３８】材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッド部
２をそれぞれ支持するパラレルリンク機構部３，４は、
ベース部７とエンドエフェクタ部８を有し、材料噴射ヘ
ッド部１、相変態促進ヘッド部２は、エンドエフェクタ
部８に取付けられている。また、ベース部７とエンドエ
フェクタ部８とは、複数の可動部９及びアクチュエータ
１０を介して連結されており、各可動部９は、アクチュ
エータ１０により伸縮されるように構成されている。さ
らに、可動部９、アクチュエータ１０は、それぞれ回転
可能にエンドエフェクタ部８、ベース部７に連結されて
いる。

【００３９】このような構成により、パラレルリンク機
構部３，４は、可動部９の伸縮によりエンドエフェクタ
部８（すなわち、材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッ
ド部２）を直交するＸＹＺの３軸方向に移動させたり、
上記３軸の軸回りに９０°回転させることができ、多方
向から材料を噴射したり硬化促進媒体を出力することが
できる。換言すれば、目的物の生成が進行する箇所に対
して、材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッド部２が任
意の姿勢を取ることができ、一方向のみの造形にとどま
らず、自由な方向に造形が可能であり、造形の自由度が
高くなっている。

【００４０】このため、材料噴射の方向と硬化促進媒体
の出力方向との干渉を招くことなく造形を継続すること
が可能となり、オーバーハング部を容易に造形したり、
修正造形や付加造形を容易に行うことができる。また、
常に、材料が噴射された直後に硬化促進因子を出力して
迅速に材料を硬化させることがきるので、造形精度が向
上し、また、サポート部材を用いることなくオーバーハ
ング部を造形することが可能となる。

【００４１】さらに、噴射により材料を供給するため、
造形を行う箇所において必要量だけの材料消費で済み、
光造形のように樹脂を余分にプールする必要もなく、か
つ材料の無駄もない。

【００４２】なお、パラレルリンク機構部３，４の駆動
制御、材料噴射ヘッド部１、及び相変態促進ヘッド部２
の駆動制御は、図示省略したコンピュータにより行われ
る。

【００４３】［第２の実施形態］図２は、本発明の第２
の実施形態に係る目的物生成装置の概略構成を示す外観
図である。第２の実施形態では、図２に示したように、
目的物５が造形されていく状況を観察するための固定的
に配置された観察部１００を有している。観察部１００
は、例えばＣＣＤ等の撮像素子により構成され、その撮
像に係る画像データは、コンピュータに入力される。

【００４４】コンピュータは、観察部１００から入力さ
れた画像データに基づいて、造形プロセスの進行状態を
評価し、その評価結果を造形プロセスの制御に反映させ
るフィードバック制御を行っている。具体的には、例え
ば、材料噴射ヘッド部１による材料の噴射状況を撮像し
て、材料噴射ヘッド部１と目的物５との距離を修正する
ことにより、１回の走査当たりの材料の積層厚を均一に
する、相変態促進ヘッド部２によるレーザ光のビーム形
状等を撮像して、ビーム強度を制御することにより、１
回の走査当たりの材料の硬化速度を均一にする或いは制
御する等の処理を行う。

【００４５】このように、目的物５の造形の進行状況を
観察・評価し、その評価結果を造形プロセスの制御にフ
ィードバックをかけることにより、造形精度を一層向上
させることが可能となる。また、再造形や修正造形の不
要な確定的な造形を行うことができ、所望の目的物５を
迅速に造形することが可能となる。

【００４６】［第３の実施形態］図３は、本発明の第３
の実施形態に係る目的物生成装置の概略構成を示す外観
図である。第３の実施形態では、図３に示したように、
観察部１００をパラレルリンク機構１１により支持して
いる。

【００４７】このように、観察部１００をパラレルリン
ク機構１１により支持することにより、材料噴射ヘッド
部１や相変態促進ヘッド部２との干渉を回避しつつ造形
箇所を的確に観察・評価することが可能となる。

【００４８】［第４の実施形態］図４は、本発明の第４
の実施形態に係る目的物生成装置の概略構成を示す外観
図である。第４の実施形態では、図４に示したように、
図２に示した材料噴射ヘッド部、相変態促進ヘッド部、
観察部を２組備えている。すなわち、パラレルリンク機
構３ａ，３ｂによりそれぞれ支持された材料噴射ヘッド
部１ａ，１ｂと、パラレルリンク機構４ａ，４ｂにより
それぞれ支持された相変態促進ヘッド部２ａ，２ｂと、
固定的に配置された観察部１００ａ，１００ｂを有して
いる。

【００４９】このように材料噴射ヘッド部、相変態促進
ヘッド部、観察部を複数ずつ備えることにより、造形速
度および造形精度を向上させることが可能となる。例え
ば、１組の材料噴射ヘッド部１ａ、相変態促進ヘッド部
２ａ、観察部１００ａにより一次造形を行い、他の組の
材料噴射ヘッド部１ｂ、相変態促進ヘッド部２ｂ、観察
部１００ｂにより一次造形の細部を補完して最終的な精
度に高めるような造形を行う場合、これらの造形プロセ
スをほぼ同時に進行させることにより、単一の材料噴射
ヘッド部、相変態促進ヘッド部、観察部しか存在しない
場合に比べて、造形速度の高速化と造形精度の向上を共
に図ることが可能となる。

【００５０】また、材料噴射ヘッド部１ａ，１ｂによ
り、互いに異なる種類の材料を供給させることにより、
異なる造形プロセスを一度に実行することができ、例え
ば材料噴射ヘッド部１ａ、相変態促進ヘッド部２ａ、観
察部１００ａにより目的物（構造体）を生成した後、直
ちにその生成された目的物（構造体）上に、材料噴射ヘ
ッド部１ｂ、相変態促進ヘッド部２ｂ、観察部１００ｂ
により回路を形成するといったように、複数の工程群を
同時進行すると共に、工程群を連続して行なうことが可
能となる。

【００５１】また、パラレルリンク機構３ａ，４ａによ
りそれぞれ材料噴射ヘッド部１ａ、相変態促進ヘッド部
２ａを支持し、パラレルリンク機構３ｂ，４ｂの双方、
又は一方により例えばインクジッェトヘッド等の噴射ヘ
ッド部（図示省略）を支持し、材料噴射ヘッド部１ａ、
相変態促進ヘッド部２ａにより目的物を生成した後、直
ちにその生成された目的物に、上記噴射ヘッド部によ
り、ペンキ等を吹き付けて着色することも可能である。

【００５２】なお、観察部１００ａ，１００ｂもパラレ
ルリンク機構で支持することにより、造形の自由度を一
層向上させるようにしてもよい。また、材料噴射ヘッド
部１ａ，１ｂ、相変態促進ヘッド部２ａ，２ｂ、観察部
１００ａ，１００ｂを支持するパラレルリンク機構は、
回転型及び直動型であってもよい。

【００５３】［第５の実施形態］図５は、本発明の第５
の実施形態に係るパラレルリンク機構の概略構成を示す
外観図である。第５の実施形態では、図５に示したよう
に、複数のパラレルリンク機構を直列に接続した機構１
２を用いている。すなわち、この機構１２は、第１のパ
ラレルリンク機構１２ａのエンドエフェクタ部８と第２
のパラレルリンク機構１２ｂのベース部７とを一体化
し、第２のパラレルリンク機構１２ｂのエンドエフェク
タ部に、材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッド部２、
或いは観察部１００を取付けるように構成している。

【００５４】このように、複数のパラレルリンク機構を
直列に接続した機構１２を用いることにより、ストロー
クや回転角等の可動範囲が更に広がって造形の自由度が
より一層向上し、材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッ
ド部２、或いは観察部１００を造形箇所の近傍に接近さ
せることができるようになるので、造形精度を向上させ
ることが可能となる。また、単一のパラレルリンク機構
に比較して、各アクチュエータの駆動速度が同じでも、
直列接続により全体の駆動速度が速くなり、造形速度が
向上する。

【００５５】［第６の実施形態］図６は、本発明の第６
の実施形態に係るパラレルリンク機構の取付状態を示す
外観図である。第６の実施形態では、図６に示したよう
に、材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッド部２、或い
は観察部１００を支持するパラレルリンク機構１３のベ
ース部７を、回転機構１４に取り付けている。

【００５６】なお、直動機構、或いは回転機構と直動機
構とを組合わせた駆動機構にパラレルリンク機構１３の
ベース部７を取付けてもよい。

【００５７】このように、パラレルリンク機構１３を回
転機構、直動機構に取付けることにより、造形の自由度
がより一層高くなって、目的物の形状自由度に対してよ
り柔軟に対応することが可能となる。また、複数のパラ
レルリンク機構を同時に駆動するような場合でも各パラ
レルリンク機構間の干渉を回避し得る可能性が高くな
り、固定的に取付けられパラレルリンク機構では造形プ
ロセスを中断せざるを得ないような目的物に対しても、
造形プロセスを中断することなく、より迅速に造形を完
了することが可能となる。

【００５８】［第７，８の実施形態］図７は、本発明の
第７の実施形態に係るパラレルリンク機構の自在継ぎ手
の概略構成を示す側面図である。第７の実施形態では、
図７に示したように、パラレルリンク機構の固定部（ベ
ース部）と可動部（エンドエフェクタ部）の間に介在す
る自在継ぎ手は、非接触軸受１５により構成されてい
る。なお、図７に示した１６は軸受け隙間、１７は十字
部材、１８はベース側部材、１９はリンク側部材であ
る。

【００５９】図８は、本発明の第８の実施形態に係るパ
ラレルリンク機構の回り対偶の概略構成を示す側面図で
ある。第８の実施形態では、図８に示したように、パラ
レルリンク機構の固定部（ベース部）と可動部（エンド
エフェクタ部）の間に介在する回り対偶（球面軸受）
は、非接触軸受２０により構成されている。なお、図８
に示した２１は軸受け隙間、２２はベース側部材（固定
側部材）、２３はリンク側部材（従動側部材）である。

【００６０】これら非接触軸受１５，２０の軸受形式と
しては、ここでは多孔質材を用いた空気静圧軸受を想定
しているが、静圧軸受としては、自成絞り等の各種絞り
用いたものや、流体として空気以外の気体、油、水等を
用いたもの、静圧軸受を構成する材料も金属やセラミッ
クスなどを用いたもの等、各種の軸受を用いることがで
きる。また、非接触軸受として、磁気軸受を用いること
も可能である。非接触軸受の構成は、パラレルリンク機
構に必要とされる剛性、使用環境等に応じて適切に選択
されるものである。

【００６１】パラレルリンク機構における最終的な位置
決め精度は、パラレルリンク機構中の自在継ぎ手、又は
回り対偶の回転精度により決定されるが、この自在継ぎ
手、又は回り対偶を第７，８の実施形態のように非接触
軸受により構成することにより、パラレルリンク機構に
よる材料噴射ヘッド部１、相変態促進ヘッド部２、或い
は観察部１００の位置決め精度を高めて、造形精度を向
上させることが可能となる。

【００６２】また、非接触軸受は接触部を持たないた
め、摩擦熱に起因するパラレルリンク機構の変形による
位置決め精度の劣化を防止することができ、長期間にわ
たって高い位置決め精度を維持することが可能となる。

【００６３】［第９の実施形態］図９は、本発明の第９
の実施形態に係るパラレルリンク機構の可動部のガイド
状態を示す側面図である。第９の実施形態では、図９に
示したように、パラレルリンク機構の可動部材９ａは、
非接触軸受２４を介してアクチュエータ（図示省略）に
接続されている。なお、図９において、２５は自在継ぎ
手、２６はベース側部材、２７は軸受け隙間、２８はア
クチュエータに連接された外筒である。非接触軸受２４
の軸受形式は、第７，８の実施形態と同様に、各種の非
接触軸受形式を採用することができる。このようにパラ
レルリンク機構の伸縮可能な可動部材９ａを、接触部を
持たない非接触軸受によりガイドすることにより、第
７，８の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００６４】［第１０の実施形態］図１０は、本発明の
第１０の実施形態に係るパラレルリンク機構の駆動部の
概略構成を示す側面図である。第１０の実施形態では、
図１０に示したように、パラレルリンク機構の可動部材
９ａを非接触軸受２４により支持・案内すると共に、ア
クチュエータをリニアモータ２９により構成している。
なお、図１０において、２９は永久磁石、３０はコイル
である。

【００６５】リニアモータ２９は、駆動軸（この場合は
可動部材９ａ）が非接触状態で駆動され、高速かつ正確
に位置決めすることが可能である。

【００６６】このように、パラレルリンク機構のアクチ
ュエータを高速かつ正確に位置決めすることが可能なリ
ニアモータにより構成することにより、造形精度、及び
造形速度を向上させることが可能となる。

【００６７】なお、非接触軸受２４の代わりに転がり軸
受を用いて可動部材９ａをガイドするようにしてもよ
い。

【００６８】［第１１の実施形態］図１１は、本発明の
第１１の実施形態に係るパラレルリンク機構の駆動部の
概略構成を示す側面図である。第１１の実施形態では、
図１１に示したように、パラレルリンク機構の可動部材
９ａを非接触軸受２４、非接触継ぎ手３１を介してアク
チュエータに接続すると共に、このアクチュエータを摩
擦駆動機構３２により構成している。

【００６９】この摩擦駆動機構３２は、キャプスタン３
３、バックアップローラ３４と、キャプスタン３３と、
バックアップローラ３４に挟持されて非接触継ぎ手３１
に連結された送り棒３５を有し、キャプスタン３３を回
転させることにより送り棒３５を直線運動させて、可動
部材９ａを駆動し、パラレルリンク機構をなし、リンク
を伸縮させるようにしている。

【００７０】このような摩擦駆動機構は、位置決め精度
をより一層向上させる場合に適している。すなわち、摩
擦駆動機構は、バックラッシュがなく、送り棒３５に接
触して回転するキャプスタン３３の回転角度を検出する
ロータリーエンコーダの検出分解能を向上させることに
より、ナノメータオーダで位置決めすることができる。
従って、摩擦駆動機構は、パラレルリンク機構の高い自
由度を維持しつつ位置決め精度をより一層向上させるこ
とができ、例えばマイクロマシン等の微細な目的物を造
形するような場合に好適である。

【００７１】なお、静圧軸受２４の精度を損なわないよ
うに、非接触継ぎ手３１を介して可動部材９ａと送り棒
３５を接続しているが、これら軸受や継ぎ手の形式は、
任意である。また、摩擦駆動機構も予圧付加を静圧軸受
を介して行う形式、ツイストローラにより駆動力を伝え
る形式など様々な形式を採用することが可能である。

【００７２】［第１２の実施形態］図１２は、本発明の
第１２の実施形態に係るパラレルリンク機構の駆動部の
概略構成を示す側面図である。第１２の実施形態では、
図１２に示したように、パラレルリンク機構の可動部材
９ａの位置をレーザ測長器３６により検出している。

【００７３】レーザ測長器３６は、レーザ照射部３７、
半透明ミラー３８、固定ミラー３９、キューブ・コーナ
ー４０、ディテクタ４１を有している。レーザ照射部３
７から照射されたレーザ光は、半透明ミラー３８により
分岐され、一方のレーザ光は、は固定ミラー３９により
反射されて半透明ミラー３８を介してディテクタ４１に
入射される。他方の直進するレーザ光は、可動部材９ａ
に取付けられたキューブ・コーナー４０により反射され
て戻り、半透明ミラー３８を介してディテクタ４１に入
射される。ディテクタ４１は、入射された２つのレーザ
光の干渉状態に基づいて可動部材９ａの位置を検出す
る。

【００７４】このレーザ測長器３６は、従来のようなボ
ールネジとナットの組合わせによる駆動機構部におい
て、モータの回転角度から位置検出する場合と比較し
て、非接触で位置検出を行うことが可能であり、接触部
の熱により位置検出精度が低下することがない。また、
可動部材９ａの位置を検出できるため、位置決め精度も
高く、造形精度を向上させることが可能となる。

【００７５】なお、レーザ測長器３６の代わりにリニア
エンコーダを用いて可動部材９ａの位置を検出するよう
にしてもよい。

【００７６】本発明は、上記の実施形態に限定されるこ
となく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な応用変
形を行うことが可能である。例えば、材料を噴射（吐
出）するインクジェット法以外の材料押出し法に適用す
ることも可能である。

【００７７】このように、材料押出し法に適用した場合
は、例えば、造形物の外周面を造形する際に、材料供給
部や相変態促進部の姿勢をパラレルリンク機構により任
意に制御することにより、造形物の外周面の段差を低減
して滑らかにすることで、造形精度を向上させることが
可能となる。

【００７８】また、必要に応じて、目的物を載置するス
テージをパラレルリンク機構により駆動可能に支持する
ようにしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パラレルリンク機構を採用することにより、造形の自由
度を向上させることにより、造形精度を向上させ、造形
速度を高速化することが可能となる。

【００８０】また、材料を噴射により供給することによ
り、材料の無駄使いを回避し、また各種の材料を用いる
ことにより、所望の目的物を直接に得ることも可能とな
る。

【００８１】また、パラレルリンク機構を材料供給部以
外に相変態促進部、観察部にも採用して、これら材料供
給部、相変態促進部、観察部を造形箇所の近傍により接
近させることにより、造形プロセス制御を容易化して造
形精度を向上させることが可能となる。

【００８２】また、観察部を用いて造形の進行状態を評
価し、その評価に基づくフィードバック造形制御を行う
ことにより、より高い造形精度を実現でき、再造形・修
正造形などを行うことなく確定的な造形を実現でき、製
造プロセスの時間を短縮することが可能となる。複数組
の材料供給部、相変態促進部、観察評価部をそれぞれパ
ラレルリンク機構により駆動することにより、造形の自
由度と造形精度を高めることができ、造形速度も高速化
することができる。

【００８３】非接触軸受、及びリニアモータによる非接
触駆動をパラレルリンク機構に採用することにより、運
動精度の向上、移動速度の高速化が可能となり、高い造
形精度を維持しつつ、より高速な造形を行うことが可能
となる。また、摩擦駆動をパラレルリンク機構に採用す
ることで、微小可動範囲での移動精度、位置決め精度が
高くなり、マイクロマシンなどの微細な造形物も高精度
で造形することが可能となる。

【００８４】リニアエンコーダ、レーザ側長器により絶
対位置検出を行うことにより、パラレルリンク機構の位
置決め精度、すなわち造形精度を向上させることが可能
となる。複数のパラレルリンク機構を直列に接続するこ
とにより、材料供給手段の移動の自由度及び速度を一層
向上させ、造形時間を短縮することが可能となる。

【００８５】パラレルリンク機構を回転機構、直動機構
と組合わせることにより、移動自由度を向上させると共
に可動範囲を増大させ、複数のパラレルリンク機構が同
時に稼働する場合に、干渉を回避して造形プロセスの中
断を避けることができるといったような様々な効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る目的物生成装置
の概略構成を示す外観図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る目的物生成装置
の概略構成を示す外観図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係る目的物生成装置
の概略構成を示す外観図である。

【図４】本発明の第４の実施形態に係る目的物生成装置
の概略構成を示す外観図である。

【図５】本発明の第５の実施形態に係るパラレルリンク
機構の概略構成を示す外観図である。

【図６】本発明の第６の実施形態に係るパラレルリンク
機構の取付け状態を示す外観図である。

【図７】本発明の第７の実施形態に係るパラレルリンク
機構の自在継ぎ手の概略構成を示す側面図である。

【図８】本発明の第８の実施形態に係るパラレルリンク
機構の回り対偶の概略構成を示す側面図である。

【図９】本発明の第９の実施形態に係るパラレルリンク
機構の可動部のガイド状態を示す側面図である。

【図１０】本発明の第１０の実施形態に係るパラレルリ
ンク機構の駆動部の概略構成を示す側面図である。

【図１１】本発明の第１１の実施形態に係るパラレルリ
ンク機構の駆動部の概略構成を示す側面図である。

【図１２】本発明の第１２の実施形態に係るパラレルリ
ンク機構の駆動部の概略構成を示す側面図である。

【図１３】各種の積層造形法の造形原理を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ：材料噴射ヘッド部、２，２ａ，２ｂ：相変態促進ヘッド部３，３ａ，３ｂ，４，４ａ，４ｂ，１１，１２，１３：
パラレルリンク機構５：目的物６：載置ステージ９：可動部９ａ：可動部材１０：アクチュエータ１５，２０，２４：非接触軸受２５：自在継ぎ手２９：リニアモータ３２：摩擦駆動機構３６：レーザ測長器１００：観察部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料を供給する材料供給手段と、前記材
料供給手段により供給された材料の相変態を促進するた
めの因子を供給する因子供給手段と、前記目的物を載置
する載置手段とを有する目的物生成装置において、前記材料供給手段、因子供給手段、載置手段のうちの少
なくとも１つの手段をパラレルリンク機構により駆動す
ることを特徴とする目的物生成装置。
【請求項２】材料を供給する材料供給手段と、前記材
料供給手段により供給された材料の相変態を促進するた
めの因子を供給する因子供給手段と、前記目的物を載置
する載置手段と、目的物の生成状態を観察する観察手段
を有する目的物生成装置において、前記材料供給手段、因子供給手段、載置手段、観察手段
のうちの少なくとも１つの手段をパラレルリンク機構に
より駆動することを特徴とする目的物生成装置。
【請求項３】前記材料供給手段、因子供給手段を複数
組有することを特徴とする請求項１記載の目的物生成装
置。
【請求項４】前記材料供給手段、因子供給手段、観察
手段を複数組有することを特徴とする請求項２記載の目
的物生成装置。
【請求項５】前記材料供給手段は、吐出又は噴射によ
り材料を供給することを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の目的物生成装置。
【請求項６】前記パラレルリンク機構は、複数のパラ
レルリンク機構が直列に接続されて構成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の目的物生
成装置。
【請求項７】前記パラレルリンク機構は、回転機構に
より支持されていることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載の目的物生成装置。
【請求項８】前記パラレルリンク機構は、直動機構に
より支持されていることを特徴とする請求項１〜７のい
ずれかに記載の目的物生成装置。
【請求項９】前記パラレルリンク機構の回り対偶、ま
たは自在継ぎ手は、非接触軸受により構成されているこ
とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の目的物
生成装置。
【請求項１０】前記パラレルリンク機構の伸縮可能な
可動部は、非接触軸受で支持されていることを特徴とす
る請求項１〜９のいずれかに記載の目的物生成装置。
【請求項１１】前記パラレルリンク機構のアクチュエ
ータは、リニアモータにより構成されていることを特徴
とする請求項１〜１０のいずれかに記載の目的物生成装
置。
【請求項１２】前記パラレルリンク機構のアクチュエ
ータは、伸縮可能な可動部を摩擦駆動により駆動するこ
とを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の目的
物生成装置。
【請求項１３】前記パラレルリンク機構の伸縮可能な
可動部の位置を検出するリニアエンコーダ、またはレー
ザ測長器を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のい
ずれかに記載の目的物生成装置。