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技術 立体物造形装置

出願人 株式会社ミマキエンジニアリング
発明者 八角邦夫
出願日 2018年2月8日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-021234
公開日 2019年8月22日 (10ヶ月経過) 公開番号 2019-136917
状態 未査定
技術分野 プラスチック等のその他の成形、複合成形(変更なし)
主要キーワード 周回機構 造形材 ローラ回転機構 各単位層 繰出し長 位置変更機構 サポート層 吸引駆動
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

余剰造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供する。

解決手段

造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物造形する立体物造形装置において、単位層の表面側に接触して、余剰となる造形材を掻き取り、単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラ52と、平坦化ローラ52に接触させて、平坦化ローラ52に付着した造形材を吸い取る除去部材としての吸取りローラ61と、平坦化ローラ52に対する吸取りローラ61の接触位置を変更するローラ回転機構62と、を備えた。

概要

背景

近年、3次元形状の立体物造形する3Dプリンタが様々な用途に用いられつつあり、3Dプリンタとしては、例えば、立体物の材料である造形材インクジェットヘッドから吐出することで立体物を造形する方法が知られている。このような、造形材をインクジェットヘッドから吐出する3Dプリンタでは、硬化前となる液体の造形材を吐出し、液体の造形材に対して紫外線照射することによって造形材を硬化させて単位層を形成し、単位層を積層して積層体を形成することにより、所望の立体物を得ることが可能になっている。

その際に、積層体を構成する各単位層の高さの精度を向上させるために、従来の3Dプリンタの中には、インクジェットヘッドから吐出した造形材に対して、造形材が未硬化の状態で高さの調整を行っているものがある。例えば、特許文献1に記載された三次元造形装置では、インクジェットヘッドから吐出した液体の造形材を、回転するローラと接触させると共に、余剰分の造形材をローラに付着させることによって掻き取っている。また、この三次元造形装置では、ローラに付着した造形材を掻き取るブレードの先端をローラに接触させた状態で配設し、ローラに付着した造形材がローラの回転によってブレードまで運ばれた時点で、ブレードによって除去されている。さらに、ブレードで掻き取られた造形材は、当該造形材を溜めるバスに案内され、吸引チューブによって吸引して排出される。

概要

余剰の造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供する。造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、単位層の表面側に接触して、余剰となる造形材を掻き取り、単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラ52と、平坦化ローラ52に接触させて、平坦化ローラ52に付着した造形材を吸い取る除去部材としての吸取りローラ61と、平坦化ローラ52に対する吸取りローラ61の接触位置を変更するローラ回転機構62と、を備えた。

目的

本発明は、余剰の造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

造形材を供給する供給部から、造形台上に前記造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、前記単位層の表面側に接触して、余剰となる前記造形材を掻き取り、前記単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラと、前記平坦化ローラに接触させて、前記平坦化ローラに付着した前記造形材を除去する除去部材と、を備えることを特徴とする立体物造形装置。

請求項2

前記除去部材は、前記造形材を除去する除去領域を有し、前記除去領域の一部に前記平坦化ローラを接触させており、前記平坦化ローラに接触する前記除去部材の接触位置を、前記除去領域の一部から前記除去領域の他の一部に変更する接触位置変更機構を、さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。

請求項3

前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力分岐させた動力により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、または、前記平坦化ローラに接触し前記平坦化ローラの回転に従動することにより前記除去部材の前記接触位置を変更することを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。

請求項4

前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を用いる場合、または、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力を用いる場合、前記平坦化ローラの回転方向に対して対向する方向に、前記除去部材を移動させることで、前記除去部材の前記接触位置を変更しており、前記除去部材の移動速度は、前記平坦化ローラの周速よりも遅いことを特徴とする請求項2または3に記載の立体物造形装置。

請求項5

前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する吸取りローラであり、前記接触位置変更機構は、前記吸取りローラを回転させるローラ回転機構であることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の立体物造形装置。

請求項6

前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する無端ベルトであり、前記接触位置変更機構は、前記無端ベルトを周回させるベルト周回機構であることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の立体物造形装置。

請求項7

前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触し、繰出ロールから繰り出されると共に、巻取ロールに巻き取られるウェブであり、前記接触位置変更機構は、前記巻取ロールを回転させる巻取ロール回転機構であることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の立体物造形装置。

請求項8

前記造形材を除去する洗浄液を、前記除去部材に噴射する洗浄ノズルを、さらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の立体物造形装置。

技術分野

0001

本発明は、立体物造形装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、3次元形状の立体物造形する3Dプリンタが様々な用途に用いられつつあり、3Dプリンタとしては、例えば、立体物の材料である造形材インクジェットヘッドから吐出することで立体物を造形する方法が知られている。このような、造形材をインクジェットヘッドから吐出する3Dプリンタでは、硬化前となる液体の造形材を吐出し、液体の造形材に対して紫外線照射することによって造形材を硬化させて単位層を形成し、単位層を積層して積層体を形成することにより、所望の立体物を得ることが可能になっている。

0003

その際に、積層体を構成する各単位層の高さの精度を向上させるために、従来の3Dプリンタの中には、インクジェットヘッドから吐出した造形材に対して、造形材が未硬化の状態で高さの調整を行っているものがある。例えば、特許文献1に記載された三次元造形装置では、インクジェットヘッドから吐出した液体の造形材を、回転するローラと接触させると共に、余剰分の造形材をローラに付着させることによって掻き取っている。また、この三次元造形装置では、ローラに付着した造形材を掻き取るブレードの先端をローラに接触させた状態で配設し、ローラに付着した造形材がローラの回転によってブレードまで運ばれた時点で、ブレードによって除去されている。さらに、ブレードで掻き取られた造形材は、当該造形材を溜めるバスに案内され、吸引チューブによって吸引して排出される。

先行技術

0004

特開2013−67116号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、ローラに付着した造形材をブレードによって掻き取る場合において、掻き取った余剰の造形材は、バスに案内される際に硬化してしまい、かすが発生してしまう。そして、このかすが吸引チューブに詰まってしまうことで、バスに溜まった造形材の排出を阻害してしまい、バスからの造形材のオーバーフローを招き、造形不良や装置故障となる可能性がある。また、かすがブレード上に付着することで、ブレードで掻き取った造形材が、バスの方向のみでなく、ブレードの両端にも流れてしまい、造形中にブレードから造形材が垂れてしまう虞がある。

0006

そこで、本発明は、余剰の造形材を適切に回収することができる立体物造形装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の立体物造形装置は、造形材を供給する供給部から、造形台上に前記造形材を吐出して形成される単位層を複数積層して、立体物を造形する立体物造形装置において、前記単位層の表面側に接触して、余剰となる前記造形材を掻き取り、前記単位層の表面を平坦化させる平坦化ローラと、前記平坦化ローラに接触させて、前記平坦化ローラに付着した前記造形材を除去する除去部材と、を備えることを特徴とする。

0008

この構成によれば、平坦化ローラに付着した造形材を除去部材により除去することができる。このため、造形材を貯留するバス等の貯留タンク吸引駆動系のポンプ及び吸引チューブの他、ブレードを省いた構成にできることから、吸引チューブへのかすの詰まりによる、貯留タンクからの造形材のオーバーフローの発生を抑制できる。また、ブレードへのかすの付着による、ブレードからの造形材の垂れの発生を抑制できる。このため、平坦化ローラに付着した余剰の造形材を除去部材により適切に除去することができる。

0009

また、前記除去部材は、前記造形材を除去する除去領域を有し、前記除去領域の一部に前記平坦化ローラを接触させており、前記平坦化ローラに接触する前記除去部材の接触位置を、前記除去領域の一部から前記除去領域の他の一部に変更する接触位置変更機構を、さらに備えることが好ましい。

0010

この構成によれば、除去部材の接触位置を変更することで、造形材を除去する除去部材の除去領域を変更できる。このため、除去部材の未使用の除去領域を順次供給できることから、除去部材を長期的に使用することができ、除去部材の交換頻度を少なくすることができる。

0011

また、前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力分岐させた動力により前記除去部材の前記接触位置を変更するか、または、前記平坦化ローラに接触し前記平坦化ローラの回転に従動することにより前記除去部材の前記接触位置を変更することが好ましい。

0012

この構成によれば、平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を利用したり、平坦化ローラの駆動源を利用したり、または、平坦化ローラの回転を利用したりして、除去部材の接触位置を変更することができる。

0013

また、前記接触位置変更機構は、前記平坦化ローラを駆動する駆動源とは別の駆動源を用いる場合、または、前記平坦化ローラを駆動する駆動源から前記平坦化ローラへ伝達される動力を分岐させた動力を用いる場合、前記平坦化ローラの回転方向に対して対向する方向に、前記除去部材を移動させることで、前記除去部材の前記接触位置を変更しており、前記除去部材の移動速度は、前記平坦化ローラの周速よりも遅いことが好ましい。

0014

この構成によれば、除去部材を平坦化ローラの回転方向に対向する方向に移動させることで、平坦化ローラに付着した造形材を好適に除去することができる。また、除去部材の移動速度を平坦化ローラの周速よりも遅くすることで、除去部材をより長期的に使用することができ、除去部材の交換頻度を少なくすることができる。

0015

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する吸取りローラであり、前記接触位置変更機構は、前記吸取りローラを回転させるローラ回転機構であることが好ましい。

0016

この構成によれば、平坦化ローラに吸取りローラを転接させることで、吸取りローラにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

0017

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触する無端ベルトであり、前記接触位置変更機構は、前記無端ベルトを周回させるベルト周回機構であることが好ましい。

0018

この構成によれば、平坦化ローラに無端ベルトを接触させて周回させることで、無端ベルトにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

0019

また、前記除去部材は、前記平坦化ローラに接触し、繰出ロールから繰り出されると共に、巻取ロールに巻き取られるウェブであり、前記接触位置変更機構は、前記巻取ロールを回転させる巻取ロール回転機構であることが好ましい。

0020

この構成によれば、平坦化ローラにウェブを接触させて巻取ロールにより巻き取ることで、ウェブにより余剰の造形材を吸い取ることができる。

0021

また、前記造形材を除去する洗浄液を、前記除去部材に噴射する洗浄ノズルを、さらに備えることが好ましい。

0022

この構成によれば、除去部材に洗浄液を含ませることができることから、洗浄液による造形材の除去を促進させることができるため、除去部材による造形材の除去を好適に行うことができる。

発明の効果

0023

本発明に係る立体物造形装置は、余剰の造形材を適切に回収することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0024

図1は、実施形態1に係る立体物造形装置の模式図である。
図2は、図1に示す平坦化ローラユニットの詳細図である。
図3は、実施形態1に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。
図4は、実施形態2に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。
図5は、実施形態3に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。
図6は、実施形態4に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

実施例

0025

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

0026

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る立体物造形装置の模式図である。図1に示す立体物造形装置10は、積層造形法により立体の造形物5を造形する装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の単位層を重ねて造形物5を造形する方法である。また、造形物5とは、例えば、三次元構造物のことである。この立体物造形装置10は、造形材として、例えば、紫外線硬化型インクUVインク)を用いている。

0027

本実施形態1に係る立体物造形装置10は、吐出ユニット(供給部)12と、主走査駆動部14と、造形物5を載置する載置台である造形台16と、制御部18と、を備えている。吐出ユニット12は、造形物5の材料となる造形材を液滴として吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂の液滴等を吐出し、硬化させることにより、造形物5を構成する各単位層を形成する。より具体的には、吐出ユニット12は、例えば、制御部18の指示に応じて液滴を吐出することにより、硬化性樹脂の単位層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の単位層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。吐出ユニット12は、これらの動作を繰り返し行うことにより、硬化した硬化性樹脂の単位層を複数層重ねて形成する。

0028

この吐出ユニット12から吐出する硬化性樹脂としては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、吐出ユニット12は、造形物5の材料となる液滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、硬化動作では、紫外線光源により紫外線を照射することにより、硬化性樹脂の単位層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の単位層とは、紫外線硬化型インクにより形成された層のことである。

0029

また、実施形態1に係る立体物造形装置10において、吐出ユニット12は、有色の紫外線硬化型インクを含むインク滴を吐出することにより、造形物5の表面または内部に対して着色を行い、着色された造形物5を造形する。また、吐出ユニット12は、造形物5の造形時において、造形物5の周囲にサポート6を形成する。サポート6は、造形中の造形物5を支え、またオーバーハング形状の造形を可能にするための積層構造物サポート層)であり、造形物5の造形完了後に、水等により溶解除去される。

0030

主走査駆動部14は、吐出ユニット12に主走査動作を行わせる駆動部である。なお、実施形態1における、吐出ユニット12に主走査動作を行わせるとは、例えば、吐出ユニット12が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向(図中のY方向)へ移動しつつ、インク滴を吐出する動作である。

0031

この主走査駆動部14は、キャリッジ22及びガイドレール24を有している。このうち、キャリッジ22は、造形台16と対向させて吐出ユニット12を保持する保持部である。即ち、キャリッジ22は、吐出ユニット12から吐出するインク滴の吐出方向が造形台16へ向かう方向になるように、吐出ユニット12を保持している、主走査動作時において、キャリッジ22は、吐出ユニット12を保持した状態で、ガイドレール24に沿って移動する。ガイドレール24は、キャリッジ22の移動をガイドするレール部材であり、主走査動作時において、制御部18の指示に応じて、キャリッジ22を移動させる。

0032

なお、主走査動作時における吐出ユニット12の移動は、造形物5に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置10の構成の変形例においては、例えば、吐出ユニット12の位置を固定して、造形台16を移動させることにより、造形物5側を移動させてもよい。

0033

造形台16は、造形中の造形物5を上面に載置する載置台である。この造形台16は、その上面を上下方向(図中のZ方向)へ移動させる機能を有しており、制御部18の指示に応じて、造形物5の造形の進行に合わせて、単位層が形成される毎に単位層の厚さ単位で順次上面を移動させる。なお、吐出ユニット12に対して造形台16を上下動させるZ方向への走査は、吐出ユニット12側をZ方向へ移動させることで行ってもよい。

0034

制御部18は、立体物造形装置10の各部を制御する装置になっており、各種処理を実行するコントローラとして機能するCPU(Central Processing Unit)や、各種情報を記憶するメモリとして機能するRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を有している。制御部18は、造形すべき造形物5の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置10の各部を制御することにより、造形物5を造形するための動作の制御を行う。

0035

なお、立体物造形装置10は、造形物5の造形や着色等に必要な各種構成をさらに備えてよい。例えば、立体物造形装置10は、吐出ユニット12に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の造形物5に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向(図中のX方向)へ、吐出ユニット12におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット12におけるインクジェットヘッドの造形幅(図中のX方向の長さ)よりも長い造形物5を造形する場合等に、必要に応じて吐出ユニット12に副走査動作を行わせる。より具体的には、副走査駆動部は、造形台16を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよく、または、吐出ユニット12を保持するキャリッジ22と共にガイドレール24を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよい。

0036

吐出ユニット12は、立体造形物1の造形に用いられる紫外線硬化型インクの種類に応じて、複数のインクジェットヘッド42が設けられている。また、吐出ユニット12は、複数の紫外線光源44、及び平坦化ローラユニット50を有している。

0037

インクジェットヘッド42は、イエロー(Y)のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、マゼンダ(M)のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、シアン(C)のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、ブラック(K)のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、を有している。また、インクジェットヘッド42は、白色(W)のカラーインクを吐出するインクジェットヘッドと、透明インク(T)を吐出するインクジェットヘッドと、サポート用インク(S)を吐出するインクジェットヘッドと、造形用インク(MO)を吐出するインクジェットヘッドと、を有している。これらのインクジェットヘッド42は、制御部18と電気的に接続され、制御部18によってその駆動が制御される。

0038

複数の紫外線光源44は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源であり、紫外LED(Light Emitting Diode)、メタルハライドランプ水銀ランプ等が用いられる。複数の紫外線光源44のそれぞれは、吐出ユニット12における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。実施形態1に係る立体物造形装置10では、紫外線光源44としてUV1とUV2とが設けられており、UV1は、主走査方向(Y方向)における吐出ユニット12の一端側に配設されており、UV2は、主走査方向(Y方向)における吐出ユニット12の他端側に配設されている。

0039

平坦化ローラユニット50は、造形物5の造形中に形成される紫外線硬化型インクの単位層を平坦化するためのユニットである。この平坦化ローラユニット50は、複数のインクジェットヘッド42とUV1との間に配設される。つまり、平坦化ローラユニット50は、複数のインクジェットヘッド42の並びに対して、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。この平坦化ローラユニット50は、吐出ユニット12に対して上下方向に移動可能に吐出ユニット12に設けられている。

0040

図2は、図1に示す平坦化ローラユニットの詳細図であり、図3は、実施形態1に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。平坦化ローラユニット50は、流動可能な状態、つまり硬化前の造形材(造形用インク)100における余剰造形材102を掻き取るための回転自在に設けられた平坦化ローラ52と、平坦化ローラ52を回転自在に支持する回転軸56と、余剰造形材102を回収する吸取りユニット60と、を有している。平坦化ローラ52は、円柱形の形状で形成されており、軸方向が副走査方向(X方向)に延びる向きで配設されている。この平坦化ローラ52の表面に要求される機能は、余剰造形材102に対する濡れ性回転精度及び寿命であるので、例えば表面54にクロムメッキ等の耐摩耗性コーティングを施した金属製のローラがよい。回転軸56は、平坦化ローラ52を回転自在に支持しており、このため、回転軸56は、副走査方向に延びる向きとなって平坦化ローラ52を支持している。

0041

平坦化ローラ52は、単位層106の厚さ(Z方向における厚さ)t1を均一に形成する。平坦化ローラ52は、キャリッジ23が主走査方向の右側(図2の右側)へ走査する際に、平坦化ローラ52が反時計方向に回転することにより、単位層を構成する造形材100の上面の余分な余剰造形材102を除去する。これにより、除去前の造形材102の厚さTを、除去後で硬化前の単位層の厚さt2とし、この厚さt2を、硬化後の単位層106の厚さt1と同じ厚さになるようにする。

0042

ここで、余剰造形材102とは、例えばインクジェットヘッド42の単位層の走査方向(X方向、Y方向)の吐出量ムラに起因する厚さのムラを見越して、造形材を不足することなく余剰に吐出した造形材のことであり、(T/t2 )の比は110%〜125%である。従って平坦化ローラ52により10%〜25%程度の造形材が掻き取られることになる。

0043

図3に示すように、吸取りユニット60は、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取ることで、平坦化ローラ52から余剰造形材102を除去するユニットである。吸取りユニット60は、除去部材としての吸取りローラ61と、ローラ回転機構(接触位置変更機構)62と、アーム63と、回転軸64と、揺動軸65と、バネ66と、ローラ着脱カム67と、を有している。

0044

吸取りローラ61は、平坦化ローラ52に接触する円筒形状の吸取り部材であり、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この吸取りローラ61は、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ52を接触させている。吸取りローラ61は、その外径が大きいほど、また、その吸取り部分が厚いほど、長時間の使用が可能である。また、吸取りローラ61の軸長さ(X方向寸法)は、平坦化ローラ52のそれよりも大きくすることで、平坦化ローラ52の端面へ柔らかい吸取り部分が回り込み、端面から掻き取りインクが流出するのを防止できる。

0045

この吸取りローラ61は、平坦化ローラ52に接触する接触位置が、平坦化ローラ52の頂点位置よりも回転方向の下流側となっている。これは、吸取りローラ61で吸い取った余剰造形材102に含まれる硬化したインク(インクかす)を、吸取りローラ61で受け止めるためである。

0046

ローラ回転機構62は、吸取りローラ61を回転させる円柱形状の芯材であり、吸取りローラ61が交換可能に着脱される。また、ローラ回転機構62と吸取りローラ61が一体、さらに回転軸64も一体で交換可能であっても良い。ローラ回転機構62は、図示しない駆動源により、回転可能となっており、駆動源としては、例えば、平坦化ローラ52を回転させる駆動源が適用される。平坦化ローラ52の駆動源を利用する場合、ローラ回転機構62は、平坦化ローラ52の回転に連動して回転するように、動力伝達ギアプーリ、ベルトを介して駆動源と接続される。このため、ローラ回転機構62は、平坦化ローラ52を駆動する駆動源から平坦化ローラ52へ伝達される動力を分岐させ、分岐させた動力により吸取りローラ61を回転させる。このようなローラ回転機構62は、平坦化ローラ52の回転時に、吸取りローラ61を連続的に回転させる一方で、平坦化ローラ52の回転停止時に、吸取りローラ61の回転を停止させる。また、ローラ回転機構62に、平坦化ローラ52の回転時に吸取りローラ61を間欠的に回転させる機構を設けてもよい。

0047

ここで、ローラ回転機構62は、平坦化ローラ52の回転方向に対して、吸取りローラ61の回転方向が、接触位置において対向する方向となるように、吸取りローラ61を回転させている。つまり、ローラ回転機構62は、吸取りローラ61の回転方向を、平坦化ローラ52の回転方向(図3において反時計回り)と同じ回転方向となるように回転させ、吸取りローラ61と平坦化ローラ52とを、上記の接触位置において対向する回転方向としている。このように、ローラ回転機構62は、吸取りローラ61を回転させることで、平坦化ローラ52に接触する吸取りローラ61の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、ローラ回転機構62は、吸取りローラ61の周速を、平坦化ローラ52の周速よりも遅くしている。

0048

なお、実施形態1では、平坦化ローラ52の駆動源を適用して、吸取りローラ61を回転させたが、この構成に限定されず、別途独立して回転する駆動源を新たに設け、新たに設けた駆動源により、吸取りローラ61を回転させてもよい。この場合、ローラ回転機構62は、例えば、平坦化ローラ52の回転時に、吸取りローラ61を連続的に回転させてもよいし、吸取りローラ61を間欠的に回転させてもよい。

0049

回転軸64は、ローラ回転機構62の中心軸を中心として、吸取りローラ61を回転自在に支持しており、アーム63に保持されている。この回転軸64は、平坦化ローラ52の回転軸56と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

0050

アーム63は、回転軸64を介して、吸取りローラ61及びローラ回転機構62を保持しており、揺動軸65を中心に揺動可能となっている。アーム63は、揺動軸65と回転軸64とを結ぶ部位と、揺動軸65側から突出して、後述するローラ着脱カム67に接触する部位と、を含んで形成されている。このアーム63は、揺動軸65を中心に平坦化ローラ52に近づく側に移動(揺動)することで、吸取りローラ61を接触位置に移動させる一方で、揺動軸65を中心に平坦化ローラ52に離れる側に移動(揺動)することで、吸取りローラ61を平坦化ローラ52から離れる離脱位置に移動させる。

0051

揺動軸65は、アーム63を介して、吸取りローラ61及びローラ回転機構62を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸65は、回転軸64と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

0052

バネ66は、アーム63に接続されており、揺動軸65を中心に吸取りローラ61を平坦化ローラ52に近づく側に移動(揺動)するように付勢している。バネ66は、例えば、圧縮バネが適用される。

0053

ローラ着脱カム67は、アーム63の所定の部位に接触可能に設けられ、バネ66の付勢力に抗して、揺動軸65を中心に吸取りローラ61を平坦化ローラ52から離れる側に移動(揺動)可能としている。ローラ着脱カム67は、中心軸を中心に回転する偏心カムであり、外周に形成されているカム面を変化させている。カム面は、吸取りローラ61を接触位置に移動させる面と、吸取りローラ61を離脱位置に移動させる面とを180°方向に含んでいる。ローラ着脱カム67の回転駆動源としては、図示せぬ駆動源、例えばパルスモータ等の駆動源が使用可能である。

0054

上記の吸取りユニット60は、平坦化ローラ52を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材100における余剰造形材102を掻き取る際に、ローラ着脱カム67によってアーム63を平坦化ローラ52に近づく側に移動させることで、吸取りローラ61を接触位置に移動させる。そして、吸取りローラ61は、平坦化ローラ52よりも遅い周速で回転しながら、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸取り除去する。一方で、吸取りユニット60は、平坦化ローラ52の未使用時に、つまり、平坦化ローラ52が造形材100から離れている場合に、ローラ着脱カム67によってアーム63を平坦化ローラ52から離れる側に移動させることで、吸取りローラ61を離脱位置に移動させる。なお、吸取りローラ61の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

0055

なお、吸取りローラ61は、余剰造形材102の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、吸取りローラ61は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、吸取りローラ61は、造形物5に使用される造形材100の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置10の制御部18によって吸取りローラ61の交換時期報知してもよい。

0056

以上のように、実施形態1によれば、平坦化ローラ52に吸取りローラ61を接触させることで、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸取りローラ61により吸い取ることができる。このため、余剰造形材102を貯留する貯留タンク及び貯留タンクに接続される吸引ポンプ、吸引チューブ、平坦化ローラ52から貯留タンクに架け渡されるブレードを省いた構成にすることができる。これにより、吸引チューブへのインクかすの詰まりによる、貯留タンクからの造形材のオーバーフローの発生を抑制できる。また、ブレードへのインクかすの付着による、ブレードからの造形材の垂れの発生を抑制できる。このため、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸取りローラ61により適切に回収することができる。

0057

また、実施形態1によれば、ローラ回転機構62により吸取りローラ61を回転させることで、吸取りローラ61の接触位置を変更することができる。このため、余剰造形材102を吸い取る吸取りローラ61の部位を変更できるため、吸取りローラ61を長期的に使用することができ、吸取りローラ61の交換頻度を少なくすることができる。

0058

また、実施形態1によれば、平坦化ローラ52の駆動源を利用して、吸取りローラ61の接触位置を変更することができる。なお、実施形態1では、平坦化ローラ52の駆動源を利用したが、この構成に限定されない。例えば、平坦化ローラ52を駆動する駆動源とは別の駆動源により吸取りローラ61を回転させてもよい。また、吸取りローラ61を平坦化ローラ52に接触させ、平坦化ローラ52の回転に従動することにより吸取りローラ61を回転させてもよい。この場合、平坦化ローラ52の回転方向に対して、吸取りローラ61の回転方向が、接触位置において同じ方向となる。

0059

また、実施形態1によれば、接触位置において、吸取りローラ61を平坦化ローラ52の回転方向に対向する方向に移動させることで、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を好適に吸い取ることができる。また、吸取りローラ61の周速を平坦化ローラ52の周速よりも遅くすることで、吸取りローラ61をより長期的に使用することができ、吸取りローラ61の交換頻度を少なくすることができる。

0060

[実施形態2]
次に、図4を参照して、実施形態2に係る吸取りユニット70について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図4は、実施形態2に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

0061

実施形態1の吸取りユニット60は、吸取りローラ61を用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っていたが、実施形態2の吸取りユニット70は、無端ベルトを用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っている。

0062

実施形態2の吸取りユニット70は、除去部材としての無端ベルト71と、複数の従動ローラ72,73と、駆動ローラ74と、アーム75と、揺動軸76と、回転軸77と、バネ78と、着脱ローラ79とを有している。

0063

無端ベルト71は、平坦化ローラ52に接触するエンドレスの吸取り部材であり、実施形態1の吸取りローラ61と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この無端ベルト71は、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ52を接触させている。

0064

この無端ベルト71は、実施形態1の吸取りローラ61と同様に、平坦化ローラ52に接触する接触位置が、平坦化ローラ52の頂点位置に対して、平坦化ローラ52の回転方向の下流側となる下方側の位置となっている。

0065

複数の従動ローラ72,73及び駆動ローラ74は、無端ベルト71を周回させるベルト周回機構(接触位置変更機構)となっている。複数の従動ローラ72,73は、実施形態2において2つ設けられており、2つの従動ローラ72,73及び駆動ローラ74は、三角形状の頂点に位置するように配置されている。つまり、2つの従動ローラ72,73は、平坦化ローラ52を挟んで、無端ベルト71の上流側及び下流側に配置され、駆動ローラ74は、2つの従動ローラ72,73に架け渡された無端ベルト71の間で、平坦化ローラ52とは反対側の位置に配置されている。そして、無端ベルト71は、2つの従動ローラ72,73及び駆動ローラ74に架け渡されており、駆動ローラ74が回転することで、無端ベルト71が周回する。

0066

なお、駆動ローラ74は、実施形態1のローラ回転機構62と同様に、平坦化ローラ52の回転方向に対して、無端ベルト71の搬送方向が、接触位置において対向する方向となるように、無端ベルト71を周回させている。このため、駆動ローラ74は、無端ベルト71を周回させることで、平坦化ローラ52に接触する無端ベルト71の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、駆動ローラ74は、無端ベルト71の搬送速度を、平坦化ローラ52の周速よりも遅くしている。また、駆動ローラ74の駆動源についても、平坦化ローラ52の駆動源を利用してもよいし、新たに設けた駆動源を利用してもよい。さらに、駆動ローラ74を駆動としたが、例えば従動ローラ73が駆動であってもよい。

0067

回転軸77は、駆動ローラ74の中心軸であり、駆動ローラ74を回転自在に支持しており、後述するアーム75に保持されている。この回転軸77は、平坦化ローラ52の回転軸56と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

0068

アーム75は、回転軸77を介して駆動ローラ74を保持しており、揺動軸76を中心に揺動可能となっている。アーム75は、揺動軸76と回転軸77とを結んで形成されており、バネ78により無端ベルト71に張力を付与する。

0069

揺動軸76は、アーム75を介して駆動ローラ74を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸76は、回転軸64と並行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。

0070

バネ78は、アーム75に接続されており、揺動軸76を中心に駆動ローラ74を無端ベルト71に張力を与えるように付勢している。バネ78は、例えば、引張りバネが適用される。

0071

着脱ローラ79は、2つの従動ローラ72,73の間に架け渡された無端ベルト71に接して設けられた従動ローラであり、無端ベルト71を挟んで、平坦化ローラ52の反対側に設けられている。着脱ローラ79は、平坦化ローラ52に近づく側に移動することで、無端ベルト71を平坦化ローラ52に接触させる接触位置に移動させている。一方で、着脱ローラ79は、平坦化ローラ52から離れる側に移動することで、無端ベルト71を平坦化ローラ52から離す離脱位置に移動させている。

0072

上記の吸取りユニット70は、平坦化ローラ52を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材100における余剰造形材102を掻き取る際に、着脱ローラ79によって無端ベルト71を平坦化ローラ52に接触させる側に移動させることで、無端ベルト71を接触位置に移動させる。そして、無端ベルト71は、平坦化ローラ52の周速よりも遅い搬送速度で移動しながら、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を除去する。一方で、吸取りユニット70は、平坦化ローラ52の未使用時に、つまり、平坦化ローラ52が造形材100から離れている場合に、着脱ローラ79によって無端ベルト71を平坦化ローラ52から離れる側に移動させることで、無端ベルト71を離脱位置に移動させる。なお、無端ベルト71の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

0073

なお、無端ベルト71は、余剰造形材102の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、無端ベルト71は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、無端ベルト71は、造形物5に使用される造形材100の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置10の制御部18によって無端ベルト71の交換時期を報知してもよい。

0074

以上のように、実施形態2によれば、平坦化ローラ52に無端ベルト71を接触させることで、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を無端ベルト71により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を無端ベルト71により適切に回収することができる。また、実施形態1の吸取りローラ61の周長よりも長い吸取り寸法が得られ、交換時期の間隔が長くなる長所がある。

0075

[実施形態3]
次に、図5を参照して、実施形態3に係る吸取りユニット80について説明する。なお、実施形態3でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図5は、実施形態3に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

0076

実施形態1の吸取りユニット60は、吸取りローラ61を用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っていたが、実施形態3の吸取りユニット80は、ウェブ81を用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っている。

0077

実施形態3の吸取りユニット80は、除去部材としてのウェブ81と、繰出ロール82と、巻取ロール83と、ガイドローラ84と、着脱ローラ85と、洗浄ノズル86とを有している。

0078

ウェブ81は、繰出ロール82から繰り出されると共に、巻取ロール83に巻き取られるウェブ状の吸取り部材であり、実施形態1の吸取りローラ61と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。このウェブ81は、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ52を接触させている。

0079

繰出ロール82は、ウェブ81をロール状に巻回するロールであり、巻回されたロール状のウェブ81を、摩擦等による図示せぬ繰出抗力を加えて平坦化ローラ52へ向かって繰り出している。繰出ロール82から繰り出されたウェブ81には、繰出し抗力によって張力が付加される。巻取ロール83は、平坦化ローラ52に接触した後のウェブ81を巻き取るロールであり、使用済のウェブ81を回収している。この巻取ロール83は、巻取方向に駆動されており、回転機構(接触位置変更機構)として機能している。

0080

なお、巻取ロール83は、実施形態1のローラ回転機構62と同様に、平坦化ローラ52の回転方向に対して、ウェブ81の搬送方向が、接触位置において対向する方向となるように、ウェブ81を搬送している。このため、巻取ロール83は、ウェブ81を搬送することで、平坦化ローラ52に接触するウェブ81の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、巻取ロール83は、ウェブ81の搬送速度を、平坦化ローラ52の周速よりも遅くしている。また、巻取ロール83の駆動源についても、平坦化ローラ52の駆動源を利用してもよいし、新たに設けた駆動源を利用してもよい。

0081

ガイドローラ84は、繰出ロール82と巻取ロール83との間のウェブ81に設けられ、平坦化ローラ52に対して、ウェブ81の搬送方向の上流側に配置されている。ガイドローラ84は、従動ローラとなっており、繰出ロール82から繰り出されたウェブ81を、平坦化ローラ52へ向けて案内している。

0082

着脱ローラ85は、繰出ロール82と巻取ロール83との間のウェブ81に設けられ、平坦化ローラ52に対して、ウェブ81の搬送方向の下流側に配置されている。着脱ローラ85は、従動ローラとなっており、平坦化ローラ52から搬送されるウェブ81を、巻取ロール83へ向けて案内している。また、着脱ローラ85は、平坦化ローラ52に近づく側に移動することで、ウェブ81を平坦化ローラ52に接触させる接触位置に移動させている。一方で、着脱ローラ85は、平坦化ローラ52から離れる側に移動することで、ウェブ81を平坦化ローラ52から離す離脱位置に移動させている。

0083

洗浄ノズル86は、ウェブ81を挟んで、平坦化ローラ52の反対側に設けられている。洗浄ノズル86は、平坦化ローラ52に対して搬送方向の上流側に位置するウェブ81に、洗浄液を噴射している。このため、平坦化ローラ52に接触するウェブ81は、洗浄液が含浸したウェブ81となっており、ウェブ81に付着した余剰造形材102により、ウェブ81が固化することを防止すると共に、平坦化ローラ52の表面を洗浄している。

0084

上記の吸取りユニット80は、平坦化ローラ52を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材100における余剰造形材102を掻き取る際に、着脱ローラ85によってウェブ81を平坦化ローラ52に近づく側に移動させることで、ウェブ81を接触位置に移動させる。そして、ウェブ81は、平坦化ローラ52の周速よりも遅い搬送速度で移動しながら、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を除去する。このとき、洗浄ノズル86から洗浄液をウェブ81に向けて噴射することで、ウェブ81に洗浄液を含浸させる。一方で、吸取りユニット80は、平坦化ローラ52の未使用時に、つまり、平坦化ローラ52が造形材100から離れている場合に、着脱ローラ85によってウェブ81を平坦化ローラ52から離れる側に移動させることで、ウェブ81を離脱位置に移動させる。なお、ウェブ81の接触位置及び離脱位置への移動のタイミングは、所定のタイミングであってよく、特に限定されない。

0085

なお、ウェブ81は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。また、ウェブ81は、造形物5に使用される造形材100の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置10の制御部18によってウェブ81の交換時期を報知してもよい。

0086

以上のように、実施形態3によれば、平坦化ローラ52にウェブ81を接触させることで、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102をウェブ81により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102をウェブ81により適切に回収することができる。また、実施形態1、実施形態2よりもウェブ81の繰出し長さが長いので、より交換時期の間隔が長くなる長所がある。更に実施形態1、実施形態2よりもウェブ81と平坦化ローラ52の接触長さが長いので、より吸い取る能力が高いという長所も有する。

0087

[実施形態4]
次に、図6を参照して、実施形態4に係る吸取りユニット90について説明する。なお、実施形態4でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から3と異なる部分について説明し、実施形態1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態4に係る吸取りユニットの構成を示す説明図である。

0088

実施形態1の吸取りユニット60は、吸取りローラ61を用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っていたが、実施形態4の吸取りユニット90は、吸取りパッドを用いて、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取っている。

0089

実施形態4の吸取りユニット90は、除去部材としての吸取りパッド91と、ケーシング92と、揺動軸93とを有している。

0090

吸取りパッド91は、平坦化ローラ52の回転軸56の軸方向(副走査方向)に延びて設けられる棒状の吸取り部材であり、実施形態1の吸取りローラ61と同様に、例えば、材料として、ポリエステルなどの繊維、フェルト等の不織布、スポンジ、紙、布、及びこれらの複合材が適用可能である。この吸取りパッド91は、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸い取り可能な除去領域を有し、この除去領域の一部に平坦化ローラ52を接触させている。また、吸取りパッド91は、平坦化ローラ52に接触する先端側の面が、例えば、外側に凸となる曲面となっている。

0091

ケーシング92は、その内部において吸取りパッド91を保持するものとなっている。ケーシング92は、揺動軸93を中心に揺動可能となっている。ケーシング92は、揺動軸93を中心に揺動することで、平坦化ローラ52に対する吸取りパッド91の接触位置を変更させている。

0092

揺動軸93は、ケーシング92を介して吸取りパッド91を揺動させるための中心軸となっている。揺動軸93は、吸取りパッド91が延在する方向と平行に配置され、副走査方向に延びて設けられている。揺動軸93は、平坦化ローラ52の回転方向に対して、吸取りパッド91の移動する方向が、接触位置において対向する方向となるように、吸取りパッド91を揺動させている。このため、揺動軸93は、吸取りパッド91を揺動させる揺動機構(接触位置変更機構)として機能し、平坦化ローラ52に接触する吸取りパッド91の接触位置を、除去領域の一部から除去領域の他の一部に変更させている。また、揺動軸93は、吸取りパッド91の移動速度を、平坦化ローラ52の周速よりも遅くしている。

0093

上記の吸取りユニット90は、平坦化ローラ52を使用する際に、つまり、単位層を形成する造形材100における余剰造形材102を掻き取る際に、吸取りパッド91を平坦化ローラ52よりも遅い移動速度で移動させながら、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を除去する。

0094

なお、実施形態4においては、吸取りパッド91を接触位置と離脱位置との間において移動させる着脱機構を省いたが、実施形態1から3に記載したような着脱機構を設けてもよい。また、吸取りパッド91は、余剰造形材102の除去を好適に行うべく、洗浄液を含浸させていてもよい。また、吸取りパッド91は、交換が容易なように、カートリッジ化してもよい。さらに、吸取りパッド91は、造形物5に使用される造形材100の使用量を、交換の目安としてもよく、この場合、立体物造形装置10によって吸取りパッド91の交換時期を報知してもよい。

0095

以上のように、実施形態4によれば、平坦化ローラ52に吸取りパッド91を接触させることで、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸取りパッド91により吸い取ることができる。このため、平坦化ローラ52に付着した余剰造形材102を吸取りパッド91により適切に回収することができる。また、実施形態1、実施形態2、実施形態3に比べて吸取り能力は劣るものの、機構がシンプルで安価であり、交換が用意にできる長所を有する。

0096

5造形物
6サポート
10立体物造形装置
12吐出ユニット
14主走査駆動部
16造形台
18 制御部
22キャリッジ
24ガイドレール
42インクジェットヘッド
44紫外線光源
50平坦化ローラユニット
52 平坦化ローラ
54 表面
56回転軸
60 吸取りユニット
61 吸取りローラ
62ローラ回転機構
63アーム
64 回転軸
65揺動軸
66バネ
67 ローラ着脱カム
70 吸取りユニット(実施形態2)
71無端ベルト
72,73 複数の従動ローラ
74駆動ローラ
75 アーム
76 揺動軸
77 回転軸
78 バネ
79着脱ローラ
80 吸取りユニット(実施形態3)
81ウェブ
82繰出ロール
83巻取ロール
84ガイドローラ
85 着脱ローラ
86洗浄ノズル
90 吸取りユニット(実施形態4)
91 吸取りパッド
92ケーシング
93 揺動軸
100造形材
102余剰造形材

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